Проектирование систем очистки выбросов цеха литья пластмасс
- пылеосадительные камеры, принцип работы которых основан на
действии силы тяжести (гравитационной силы);
- инерционные пылеуловители, принцип работы которых основан на
действии силы инерции;
- циклоны, батарейные циклоны, вращающиеся пылеуловители, принцип
работы которых основан на действии центробежной силы.
Пылеуловительная камера
Представляет собой пустотелый или с горизонтальными полками во
внутренней полости прямоугольный короб, в нижней части которого имеется
отверстие или бункер для сбора пыли (рисунок 6.1).
[pic]
а – полая камера; б - с горизонтальными полками; в, г - с
вертикальными перегородками: I - запыленный газ; II - очищенный газ; III -
пыль; 1 - корпус; 2 - бункер; 3 - штуцер для удаления; 4 - полки; 5 –
перегородки
Рисунок 6.1 - Пылеосадительные камеры
Скорость газа в камерах составляет 0,2-1,5 м/с, гидравлическое
сопротивление 50-150 Па. Пылеосадительные камеры пригодны для улавливания
крупных частиц размером не менее 50 мкм. Степень очистки газа в камерах не
превышает 40-50%. Продолжительность прохождения т(с) газами осадительной
камеры при равномерном распределении газового потока по ее сечению
составляет:
[pic]
где Vk, - объем камеры, м3; Vг- объемный расход газов, м3/с; L -
длина камеры, м; В- ширина камеры, м; Н- высота камеры, м.
Инерционные пылеуловители
В инерционных пылеуловителях для изменения направления движения
газов устанавливают перегородки (рисунок 6.2). При этом наряду с силой
тяжести действуют и силы инерции. Пылевые частицы, стремясь сохранить
направление движения после изменения направления движения потока газов,
осаждаются в бункере. Газ в инерционном аппарате поступает со скоростью 5-
15 м/с. Эти аппараты отличаются от обычных пылеосадительных камер большим
сопротивлением и высокой степенью очистки газа [ ].
[pic]
а - камера с перегородкой; б - камера с расширяющимся конусом; в -
камера с заглубленным бункером.
Рисунок 6.2 - Инерционные пылеуловители с различными способами
подачи и распределения газового потока
Большое внимание при проектировании пневмотранспортных и других
устройств пылеочистки необходимо уделять узлам отделения материала от
транспортирующего воздуха - разгрузочным и пылеулавливающим устройствам
(циклонам, фильтрам и т.п.). В зависимости от способа отделения материала в
системах пневмотранспорта используют объемные разгрузочные устройства и
центробежные циклоны. Выбор того или иного типа устройства зависит от
конкретных условий работы установок и требований, предъявляемых к его
работе: наибольшее значение коэффициента осаждения материала, минимальное
сопротивление разгрузочного устройства, надежность в эксплуатации.
Центробежные циклоны
Предпочтение отдается центробежным циклонам, выполняющим
одновременно и роль пылеулавливающего аппарата. Эффективность улавливания
пыли в циклонах повышается с уменьшением диаметра корпуса, но при этом
снижается их пропускная способность. Для обеспечения соответствующей
производительности пневмотранспортной установки небольшие циклоны
группируют в батарею. Коэффициент пылеулавливания батареи циклонов
составляет 0,76-0,85 и несколько повышается с увеличением входной скорости
(с 11 до 23 м/с). Использование вместо циклонов вихревых пылеуловителей
обеспечивает улавливание частиц пыли размером 5-7 мкм.
Воздух после разгрузочных устройств или циклонов, насыщенный
субмикронными частицами, должен направляться на доочистку в пылеуловители.
При выборе типа пылеуловителя в условиях работы таких установок учитывают
следующие показатели:
- степень пылеулавливания, равную отношению количества пыли,
задержанной пылеуловителем, к количеству пыли, содержащейся в воздухе при
его поступлении в пылеуловитель;
- сопротивление пылеуловителя, от которого зависит экономичность
процесса пылеулавливания;
- габаритные размеры и масса пылеуловителя, надежность и простота
его обслуживания.
Циклоны рекомендуется использовать для предварительной очистки
газов и устанавливать перед высокоэффективными аппаратами (например,
фильтрами или электрофильтрами) очистки.
Основными элементами циклонов являются корпус, выхлопная труба и
бункер. Газ поступает в верхнюю часть корпуса через входной патрубок,
приваренный к корпусу тангенциально. Улавливание пыли происходит под
действием центробежной силы, возникающей при движении газа между корпусом и
выхлопной трубой. Уловленная пыль ссыпается в бункер, а очищенный газ
выбрасывается через выхлопную трубу (рисунок 6.3).
В зависимости от производительности циклоны можно устанавливать по
одному (одиночные циклоны) или объединять в группы из двух, четырех, шести
или восьми циклонов (групповые циклоны).
[pic]
1 - коническая часть циклона; 2 - цилиндрическая часть циклона; 3 -
винтообразная крышка; 4 - камера очищенного газа; 5 - патрубок входа
запыленного газа; 6 - выхлопная труба; 7 -бункер; 8 - люк; 9 - опорный
пояс; 10 - пылевыпускное отверстие. Рисунок 6.3 - Циклон
типа ЦН-15П
Батарейные циклоны
Конструктивной особенностью последних является то, что закручивание
газового потока и улавливание пыли в них обеспечивается размещенными в
корпусе аппарата циклонными элементами [ ].
Ниже приведена техническая характеристика наиболее
распространенного на производстве циклона ЦН-15:
- допустимая запыленность газа, г/м3:
для слабослипающихся пылей - не более 1000;
для среднесливающихся пылей - 250;
- температура очищаемого газа, °С - не более 400;
- давление (разрежение), кПа (кг/см2) - не более 5 (500);
- коэффициент гидравлического сопротивления:
для одиночных циклонов - 147;
для групповых циклонов - 175-182;
- эффективность очистки (от пыли dm = 20 мкм, при скорости
газопылевого потока 3,5 м/с и диаметре циклона 100 мм), % - 78.
Для расчетов режимов и выбора марки (конструкции) циклона
необходимы следующие исходные данные: количество очищаемого газа при
рабочих условиях Vг, мЭ/с; плотность газа при рабочих условиях р, кг/м3;
динамическая вязкость газа при рабочей температуре (; дисперсный состав
пыли, задаваемый двумя параметрами dm и lg (r; запыленность газа С(х, г/м3;
плотность частиц рч, кг/м3; требуемая эффективность очистки газа (.
Пористые фильтры
Для очистки запыленных газов все большее распространение получает
на последних ступенях сухая очистка рукавными фильтрами. Степень очистки
газов в них при соблюдении правил технической эксплуатации достигает 99,9%.
Классификация рукавных фильтров возможна по следующим признакам:
- форме фильтровальных элементов (рукавные, плоские, клиновые и
др.) и наличию в них опорных устройств (каркасные, рамные);
- месту расположения вентилятора относительно фильтра (всасывающие,
работающие под разрежением, и нагнетательные, работающие под давлением);
- способу регенерации ткани (встряхиваемые, с обратной продувкой, с
импульсной продувкой и др.);
- наличию и форме корпуса для размещения ткани - прямоугольные,
цилиндрические, открытые (бескамерные);
- числу секций в установке (однокамерные и многокамерные);
- виду используемой ткани (например, стеклотканевые).
В качестве фильтровальных материалов применяют ткани из природных
волокон (хлопчатобумажные и шерстяные), ткани из синтетических волокон
(нитроновые, лавсановые, полипропиленовые и др.), а также стеклоткани.
Наиболее распространены лавсан, терилен, дакрон, нитрон, орлон, оксалон,
сульфон. Последние два материала представляют полиамидную группу волокон,
обладающих термостойкостью при температуре 250-280 °С. Для фильтровальных
тканей наиболее характерно саржевое переплетение. Применяют также нетканые
материалы - фетры, изготовленные свойлачиванием шерсти и синтетических
волокон.
Рассмотрим подробнее группу материалов из нетканых иглопробивных
фильтровальных полотен, наиболее перспективных в производстве порошковых
материалов. Таллинской фирмой «Мистра» предлагаются полотна марок «Фильтра-
220», «Фильтра-330», «Фильтра-550» для использования их в аспирационных или
вакуумных рукавах и карманных (мешочных) фильтрах очистки газов,
пылеулавливания технологических продуктов, а также в системах вентиляции.
Нетканые иглопробивные полотна характеризуются следующими
показателями (таблица 6.1):
Таблица 6.1 Технические показатели фильтровальных полотен
|Наименование |«Фильтра-550» |«Фильтра-330» |
|1 |2 |3 |
|Поверхностная плотность, г/м2 | 550±28 |330±17 |
|Ширина, см | 150±3 |145±3 |
|Толщина, мм | | |
| |2±0,3 |1,3±0,2 |
|Воздухопроницаемость, дм3/м2 с), | 150±50| |
|при перепаде давления 50 Па | |250±50 |
|Разрывная нагрузка, Н, не менее | 1000| |
|по длине по ширине | |400 |
|Удлинение при разрыве, % по длине| 80 - | 80 -|
|по ширине |90 |90 |
|Нормированная влажность, % | 1| |
| | |1 |
Промышленные испытания материала «Фильтра-550» в производстве
сепарированного мела показали степень очистки 99,9% при улавливании пыли,
75% которой составляет фракция с диаметром частиц 1-5 мкм.
Срок службы фильтровального материала не менее одного года. Верхний
предел рабочих температур составляет 140-150 °С.
В «Мистре» создано и более термостойкое полотно, используемое при
температуре до 210-220 °С. В зависимости от вида ткани допустимая удельная
газовая нагрузка составляет 0,6-1,2 м3/(м2*мин) для хлопчатобумажной или
шерстяной; 0,5-1 -для синтетической; 0,3-0,9 м3 /(м2*мин) - для
стеклоткани.
Нагнетательный рукавный фильтр
Нагнетательный рукавный фильтр работает следующим образом. Воздух
под давлением поступает в верхнюю распределительную коробку и затем в
матерчатые вертикальные рукава. Пройдя через рукава и оставив на их
внутренней поверхности пыль, очищенный воздух выходит в атмосферу
(помещение). Подвижная рама с проволочной сеткой при подъеме и опускании
сжимает рукава в поперечном сечении, благодаря чему пыль сбрасывается в
пылесборник и удаляется винтовым конвейером. Недостатком таких фильтров
является неудовлетворительная очистка фильтрующей ткани, в результате чего
значительно возрастает сопротивление фильтра и снижается его КПД.
Наибольшее распространение получил всасывающий рукавный фильтр,
который состоит из ряда рукавов, заключенных в герметически закрытый
корпус. Подлежащий очистке воздух подается через нижнюю приемную коробку в
рукава, заглушенные сверху, проникает сквозь ткань рукавов и удаляется из
корпуса через канал. Рукава фильтра очищаются от пыли с помощью
специального встряхивающего механизма. Недостатком всасывающих фильтров
является значительный подсос воздуха через неплотности (10-15% от объема
поступающего на очистку воздуха).
Разработка и промышленное изготовление дешевых фильтровальных
тканей, обладающих высокой эффективностью при достаточной механической
прочности и стойкости в кислых и щелочных средах, например, при химическом
полировании хрусталя, открывают пути для более широкого их применения. Так,
фильтрующий материал «Бекинокс» (Великобритания) изготавливают как в виде
штапеля, так и в виде длинных нитей различного диаметра из нержавеющей
стали. Этот материал при скорости фильтрации 180 м3/(м2*ч) имеет
сопротивление 1200 Па и ту же эффективность, что и текстильные ткани. Он
обладает высокой абразивной устойчивостью, температуростойкостью (до 500
°С), регенерируется любым известным способом и хорошо зарекомендовал себя
при фильтрации газов, содержащих SO2.
Во Франции при очистке отходящих газов с температурой 400-5000С
применяют рукавные фильтры из металлического фетра, основа которого
представляет собой металлическую сетку, нарощенную слоем тонкой
металлической нити определенной толщины и плотности. По скорости
фильтрации, аэродинамическому сопротивлению, количеству потребляемой
энергии фильтр идентичен рукавному фильтру из полиэфирного волокна.
Для случая, когда высокая фильтрующая способность должна сочетаться
с высокой теплостойкостью и стойкостью к агрессивной химической среде,
фирма «Дюпон» (США) предлагает три вида материалов (войлок и ткани) для
фильтрации сухих частиц: номекс (арамидное волокно), тефлон (фторуглерод) и
тефэр-войлок, выполненный из смеси тефлона (85%) со стекловолокном (15%).
Эти материалы выдерживают рабочую температуру 100-250 °С.
Небольшое количество тонких стеклянных волокон в тефлоне уменьшает
его пористость и повышает улавливающую способность. Тефлоновые волокна,
стойкие к истиранию, в свою очередь защищают стекловолокно от механических
повреждений. Высокие эксплуатационные характеристики материала тефэр
объясняются противоположными трибоэлектрическими свойствами обоих волокон
смеси, которые создают электростатические заряды в ходе работы. Это
способствует высокой эффективности улавливания войлоком субмикронных
частиц. Однако, по данным фирмы, если фтористоводородная кислота, например,
при химическом полировании хрусталя полностью не нейтрализуется, то в
дымовых газах рекомендуется пользоваться 100%-ным тефлоном.
Отечественной промышленностью в настоящее время разработаны
следующие тканевые фильтры [ ]:
а) с импульсной продувкой каждого каркасного рукава (ФРКИ и др.).
Регенерация осуществляется под действием импульсов сжатого воздуха и без
отключения секций;
б) с комбинированным устройством регенерации - механическим
встряхиванием и обратной посекционной продувкой (ФРУ и др.)
в) с обратной посекционной продувкой (ФР и др.)
г) с регенерацией механическим встряхиванием (ФР-6П и др.).
Регенерация рукавов осуществляется вручную или с помощью
электромеханического устройства.
В справочнике [ ] подробно рассмотрены фильтры общепромышленного
назначения, серийно выпускаемые специализированным заводами.
Преимущественное развитие получили фильтры ФРКИ и ФРИ (рисунок 6.4).
Скорость фильтрования в этих аппаратах на 20-30% выше, чем в фильтрах с
механической регенерацией и обратной продувкой. При эффективной регенерации
(короткими импульсами длительностью 0,1-0,2 с) общий срок службы рукавов в
этих фильтрах более высокий, рукава меньше изнашиваются.
[pic]
1 - бункер; 2 - корпус; 3 - диффу-эорсопло; 4 - крышка: 5 - труба
раздающая; 6 - секция клапанов: 7 - коллектор сжатого воздуха; 8 - секция
рукавов.
Рисунок 6.4 - Фильтр ФРКИ (ФРИ)
Гидравлическое сопротивление обычно поддерживается на уровне 1000-1500 Па.
Условное обозначение типоразмера фильтра: Ф -фильтр; Р - рукавный; К -
каркасный; И - с импульсной продувкой; цифра после буквенных обозначений -
активная поверхность фильтрации.
В процессе фильтрации запыленный газ проходит через ткань закрытых
снизу рукавов внутрь, выходит через верхний коллектор и удаляется из
аппарата. Каждый рукав в фильтре натянут на жесткий каркас и закреплен на
верхней решетке. В качестве фильтрующего материала используют лавсан и
фетр. В таблице 6.2 приведены основные технические характеристики фильтров
рукавных каркасных с импульсной продувкой (ФРКИ).
Таблица 6.2 Технические характеристики рукавных фильтров
|Показатели |ФРКИ-30 |ФРКИ-60 |ФРКИ-90 |ФРКИ-180 |ФРКИ-360 |
|1 |2 |3 |4 |5 |6 |
|Поверхность |30 |60 |90 |180 |360 |
|фильтрации, м2| | | | | |
|Число рукавов |36 |72 |80 |144 |288 |
|Высота рукава,|2 |2 |2 |3 |2 |
|м | | | | | |
|Число |6 |12 |18 |24 |48 |
|электромагнит-| | | | | |
|ных клапанов | | | | | |
|Число секций |1 |2 |3 |4 |8 |
Продолжение таблицы 6.2
|1 |2 |3 |4 |5 |6 |
|Наибольший |10 |20 |30 |60 |120 |
|расход сжатого| | | | | |
|воздуха, м3/ч | | | | | |
|Габаритные |1458х2060х |2820х2060х|4140х2060х|5480х2060х|5850х4370х |
|размеры, мм |х3620 |х3620 |х3620 |х4620 |х4880 |
|Масса, кг |1300 |2500 |3500 |5500 |10500 |
Примечание. Диаметр рукава 130 мм, гидравлическое сопротивление 1.2
Па давление продувочного воздуха 0,3-0,6 МПа, рабочее давление (разрежение)
в аппарате до 5 кПа.
Расчет рукавных тканевых фильтров сводится к определению общей
поверхности фильтрации F и числа фильтров или секций. Нормальная нагрузка
на 1 м фильтрующей поверхности для рукавных фильтров составляет 150-200 м
/ч. Сопротивление фильтров определяют по формуле:
[pic]
где В - коэффициент, равный 0,13-0,15 (большее значение принимается
для более дисперсной пыли); Qв - расход воздуха на 1 м2 ткани рукавов,
м3/ч; n - принимается равным 1,2-1,3 (меньшее значение принимается для
более дисперсной пыли).
При работе в нормальном режиме сопротивление нагнетательных
фильтров составляет до 2 кПа, всасывающих - до 6 кПа. Общую поверхность
фильтрации (м2) определяют по формуле:
[pic]
где Fpaб - поверхность фильтрации в одновременно работающих
секциях, м ; Fрег ~ поверхность фильтрации в регенерируемой секции, м2; V -
объемный расход очищаемых газов (воздуха) с учетом подсоса воздуха в
фильтр, м3/мин; Vnp - объемный расход продувочного воздуха, м3/мин; qф
-удельная газовая нагрузка, м3/(м2*хмин).
Число необходимых фильтров или секций
[pic]
где F1 - поверхность фильтрации всех рукавов, установленных в одном
фильтре или секции, м2.
Гидравлическое сопротивление тканевого фильтра (Р, Па (уточненное
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13
|