Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние пылеулавливающей техники в текстильной и легкой промышленности 9
1.1. Характеристика оборудования для очистки воздуха в системах аспирации и пневмотранспорта 9
1.2. Основные направления усовершенствования процессов пылеулавливания 22
1.3. Цели и задачи работы 36
Глава 2. Теоретическое исследование процесса фильтрования 38
2.1. Общая характеристика процесса фильтрования промышленных газов 39
2.2. Основные закономерности процесса нестационарного фильтрования 46
2.3. Особенности процесса нестационарного фильтрования через цилиндрическую гофрированную фильтровальную перегородку 53
Выводы по главе 67
Глава 3. Экспериментальное исследование процесса фильтрования патронным фильтром 69
3.1. Описание лабораторного стенда 69
3.2. Методика и программа экспериментальных исследований 76
3.3. Результаты экспериментального исследования 79
Выводы по главе 93
Глава 4. Разработка и расчет регенерируемых патронных фильтров для систем аспирации и пневмотранспорта текстильной и других отраслей промышленности 94
Выводы по главе 105
Выводы по работе 106
Основные обозначения 108
Список использованной литературы 109
Приложения
- Основные направления усовершенствования процессов пылеулавливания
- Основные закономерности процесса нестационарного фильтрования
- Методика и программа экспериментальных исследований
- Разработка и расчет регенерируемых патронных фильтров для систем аспирации и пневмотранспорта текстильной и других отраслей промышленности
Введение к работе
Технологические процессы различных отраслей промышленности, в том числе химической и текстильной, сопровождаются выделением запыленных газовых выбросов, которые загрязняют производственную и окружающую среду, затрудняют протекание технологического процесса, ухудшают условия работы оборудования и пребывания человека в окружающей среде. В связи с этим, вопросам аспирации и обеспыливания воздуха и газовых выбросов на предприятиях отводится важное место.
В текстильной промышленности системы аспирации предназначены для удаления запыленного и загазованного воздуха от укрытий и местных отсосов технологического оборудования. Пневматический транспорт широко применяется для транспортирования хлопка, шерсти, обрези, угаров, костры и других материалов. Важнейшим элементом систем аспирации и пневмотранспорта, определяющим их работоспособность и эффективность, является пылеуловитель.
В настоящее время существует множество различных способов очистки запыленного воздуха, которые непрерывно развиваются и усовершенствуются с целью повышения эффективности очистки, выгодной как с санитарно-гигиенической, так и с экономической точки зрения. Применяемая в отечественной химической и текстильной промышленности пылеулавливающая техника, не всегда дает желаемый результат по эффективности очистки, а очищенный воздух зачастую не может подаваться обратно в помещение по санитарно-гигиеническим нормам [17].
Используемые рукавные фильтры могут обеспечить высокую степень очистки воздуха, но во многих случаях имеют низкие средние эксплуатационные показатели из-за сложностей в их обслуживании, пожаро-и взрывоопасных свойств улавливаемых пылей.
Сетчатые барабанные фильтры, пылеосадительные камеры и циклоны просты в эксплуатации, но не способны обеспечить требуемую степень очистки воздуха, т.к. относятся к классу низкоэффективных пылеуловителей [13,31,35,45,50].
В последние годы в МГТУ им. А.Н. Косыгина разработаны новые центробежные пылеуловители-вихревые (ВП). Они также как и циклоны просты в эксплуатации, компактны, но отличаются от циклонов значительно более высокой пылеулавливающей способностью, особенно волокнистых пылей. К настоящему времени накоплен значительный опыт успешного применения ВП в химической, текстильной промышленности, в промышленности первичной обработки текстильного сырья и др. Однако и их эффективность недостаточна для рециркуляции очищенного воздуха [52].
За рубежом в последние годы, судя по литературным источникам [73, 98-115], для тонкой санитарной очистки промышленных газовых выбросов разрабатываются, исследуются и применяются в промышленности регенерируемые патронные фильтры, основной отличительной особенностью которых является применение фильтрующих элементов со складчатой фильтрующей поверхностью. Компактность, наряду с большой фильтрующей поверхностью и пониженной газовой нагрузкой, высокая эффективность очистки, удобство и простота обслуживания, высокая эксплуатационная надежность, технологичность конструкции и её модульность ставят регенерируемые патронные фильтры в ряде случаев вне конкуренции.
У нас в стране патронные не регенерируемые фильтры широко применяются в качестве воздухоочистителей в двигателях, для очистки топлив, масел и др. Однако, регенерируемые патронные фильтры, предназначенные для очистки технологических газов и аспирационного воздуха, вследствие ряда причин выпускаются серийно лишь в последнее пятилетие и в текстильной промышленности пока не нашли применение.
Целью данной работы является разработка и исследование регенерируемого патронного фильтра для эффективной очистки зальщенных газовых выбросов. При этом основное внимание в работе обращено на особенности и закономерности исследованию процесса фильтрования через цилиндрическую гофрированную фильтровальную перегородку. Работа включает в себя стадию научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ для определения основных режимных и конструктивных параметров патронного фильтра, направлена на создание высокоэффективного способа и оборудования для обеспыливания воздуха в системах аспирации и пневмотранспорта текстильной, легкой, химической, пищевой и др. отраслей промышленности.
Работа проводилась на кафедре «Процессы, аппараты химической технологии и безопасность жизнедеятельности» Московского Государственного Текстильного Университета им. А.Н. Косыгина.
Научная новизна работы:
• Впервые дано математическое описание процесса нестационарного фильтрования через цилиндрическую гофрированную фильтровальную перегородку. Показано, что в этом случае зависимость потери давления от времени существенно отличается от таковой, получаемой при фильтровании через плоскую перегородку.
• Для области рабочих режимов сети с фильтром и переменных скорости и давлении получено описание процесса фильтрования патронным фильтром с вентиляторной подачей очищаемого газа.
• Дано математическое описание процесса постепенного нарастания до установившегося значения начальной потери давления на перегородке в циклах фильтрование-регенерация, которое качественно отражает влияние на процесс таких параметров как скорость фильтрования, концентрация пыли, сопротивление чистой перегородки и ее пористость.
Практическая ценность:
• Разработан унифицированный модуль патронного фильтра ФП-12 на производительность 12000 м/ч, который может служить основой для сборки фильтров существенно большей производительности для различных отраслей промышленности.
• Подобраны и испытаны фильтровальные бумаги для эффективной очистки газов от тонко, средне и крупнодисперсной пыли.
• Определены режимы фильтрования и регенерации, выполнен расчет основных конструктивных элементов и узлов фильтра.
• Патронный фильтр ФП-12 рекомендуется к использованию в качестве второй ступени новой двухступенчатой пылеулавливающей установки «ВЗП-ФП-12» для текстильной промышленности. Результаты разработки используются в производстве патронных фильтров 000 «Эковент К».
Обоснованность основных научных положений и выводов определяются тем, что они опираются на анализ особенностей физико-механических свойств текстильной пыли, практический опыт применения современных способов и аппаратов для ее улавливания, на классические представления газодинамики и теории фильтрования.
Достоверность полученных научных результатов подтверждается экспериментальными исследованиями, выполненными по современным методикам с использованием представительной автоматизированной модели патронного фильтра, оборудованной соответствующими контрольно-измерительными приборами и ЭВМ.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на:
• Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудования текстильной промышленности» (Текстиль 2002), «Исследование процесса фильтрования газовых сред через гофрированную перегородку». Тезисы доклада.
• Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудования текстильной промышленности» (Текстиль 2003), «Исследование патронного фильтра для систем аспирации в текстильной промышленности». Тезисы доклада.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ в научных изданиях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка использованной литературы из 115 наименований и приложений. Работа изложена на 150 страницах, содержит 39 рисунков и 8 таблиц.
Основные направления усовершенствования процессов пылеулавливания
У нас в стране и за рубежом в последние годы, судя по рекламным и литературным источникам [98-115], для тонкой санитарной очистки промышленных газовых выбросов находят все большее применение регенерируемые патронные фильтры, основной отличительной особенностью которых является применение фильтрующих элементов со складчатой фильтрующей поверхностью (рис.1.5) [100]. Это дает им ряд преимуществ: большую фильтрующую поверхность на единицу объема фильтра, относительно низкие скорости фильтрации, что позволяет получать высокую эффективность очистки, возможность собирать фильтры любой производительности из универсальных блоков.
Одна из конструкций патронного фильтра «Plymovent»[105], показана на рис.1.6. Очищаемый газ подается в бункер фильтра через боковой ввод 2, проходит, фильтруясь, сквозь фильтрующие элементы — патроны 3 и очи 23 щенным через патрубок 4 выбрасывается наружу. Уловленная пыль удаляется из фильтра через нижний разъем бункера 1. Для удаления пыли с фильтрующей поверхности патронов применяется импульсная продувка. Повышенная прочность примененных фильтрующих материалов позволяет увеличить давление и сократить длительность импульса при продувке, при этом устраняется закупорка пор фильтрующей перегородки и перепад давления после продувки уменьшается до 250 Па, а средняя скорость фильтрации может быть увеличена до 1,2 м/мин. В среднем, однако, с целью снижения энергозатрат и повышения срока службы фильтрующего материала патронные фильтры работают с пониженными скоростями фильтрации в сравнении с тканевыми рукавными фильтрами при меньших габаритных размерах. Например, для очистки -25000 м /ч газа в патронном фильтре с площадью фильтрации 672 м2 требуется объем пылеуловителя около 18 м3, в то время как рукавный фильтр с площадью фильтрации 240 м занимает объем 43 м3.
Сравнение объема пылеуловителя VnB зависимости от расхода воздуха Q при различной скорости фильтрации Wo: 1 — рукавный фильтр с обратной продувкой, Wo =110 м/ч; 2 — рукавный фильтр с механическим встряхиванием, W x = 73 м/ч; 3 — каркасный рукавный фильтр с обратной продувкой, Wo =110 м/ч; 4 — патронный фильтр с обратной продувкой (боковая подача воздуха), Wo = 34 м/ч; 5 — патронный фильтр с обратной продувкой (подача воздуха сверху вниз), Wo = 34 м/ч.
Огромное значение имеет простота операций сборки и разборки патронного фильтра. Действительно, при замене фильтрующего элемента (рукава) в обычном рукавном фильтре с обратной продувкой требуется сначала извлечь каркас и фильтрующий элемент из кожуха, снять фильтрующий элемент с каркаса, закрепить новый фильтрующий элемент на каркасе, а затем установить заново оснащенную секцию обратно в пылеосадитель. Патрон же представляет собой единую цельную конструкцию, благодаря чему фильтрующие элементы можно по отдельности свободно извлекать из установки и заменять новыми.
Модульная конструкция пылеуловителей позволяет широко применять их для очистки вентиляционных газов, газов сварки, в литейных цехах, для улавливания цементной, угольной пыли и летучей золы, а также возгонов цветных металлов.
В патронном фильтре, как и в любом аппарате фильтрующего действия, основным элементом является фильтрующая среда. От правильного подбора фильтрующей среды зависят работа всего аппарата в целом и качество его эксплуатационных характеристик: содержание пыли в чистом газе, перепад давлений, срок службы и др.
За последние 20 лет арсенал фильтрующих сред очень расширился, прежде всего, в связи с появлением нетканых иглопробивных материалов, позволяющих при более низком перепаде давлений по сравнению с ткаными фильтрующими материалами достичь хорошей эффективности.
Электрическое сопротивление, Ом - поверхностное- объемное - - 230 40 - 29 В патенте [113] описана конструкция фильтровального патрона с наружной сотовой поверхностью (pnc.L9) Фильтровальный патрон / выполнен из листа 2 фильтровальной бумаги 4, сложенной гармошкой вдоль цилиндрической поверхности. При этом смежные складки гармошки 3 пережаты на разных уровнях Pi; Р2; Рз; Si Ss для получения на наружной поверхности патрона 1 сот 5. - 5
При импульсной продувке (рис 1.11.) [104] импульс сжатого воздуха подается в фильтровальный патрон через эжектор, выполненный в виде трубки Вентури, при этом механическое встряхивание, обеспечивающее деформацию фильтрующего материала и разрушение пылевого слоя, сочетается с обратной продувкой очищенным газом, который эжектируется импульсом сжатого воздуха. Избыточное давление сжатого воздуха при регенерации составляет 0,3 - 0,8 МПа, а длительность импульса - от 0,02 до 0,2 с. Число импульсов и их частота зависят от многих параметров, таких как свойства и дисперсность пыли, концентрация пыли на входе в фильтр, характеристики и свойства фильтрующего материала, скорость фильтрации и т. п
Расход продувочного сжатого воздуха по литературным данным составляет 0,1--4),2% от количества очищаемого воздуха [82]. Подача импульсов сжатого воздуха осуществляется с помощью мембранных электромагнитных клапанов в автоматическом режиме.
Системы импульсной регенерации непрерывно совершенствуются как в конструктивном отношении, так и в направлении улучшения технико-экономических характеристик патронных фильтров в целом.
Способ обратной продувки (рис. 1.12) [104] применяется при улавливании пылей, легко сбрасываемых с фильтрующей поверхности, и требует отключения продуваемой секции или всего фильтра в целом (односекционного). Очистка патронов периодически прерываемым обратным потоком очищенного газа или воздуха осуществляется от отдельного продувочного вентилятора или газодувки.
Основные закономерности процесса нестационарного фильтрования
Рассмотрим случай фильтрования с постепенным закупориванием пор. При таком фильтровании размер пор превышает размер улавливаемых частиц, которые осаждаются в порах слоя на поверхности волокон за счёт рассмотренных выше механизмов осаждения. Потеря давления при постоянной скорости в таком процессе растёт во времени за счёт постепенного увеличения коэффициента сопротивления фильтрующего слоя из-за снижения пористости слоя и размера пор.
Обычно характер реального процесса одного цикла фильтрования является смешанным и последовательным. В начале цикла идет закупорка пор перегородки с одновременным образованием на ней поверхностного слоя осадка, а на основном участке идет наращивание слоя осадка.
В нерегенерируемом фильтре начальный перепад давления определяется сопротивлением чистой перегородки. Ее структура должна обеспечивать необходимую степень очистки, приемлемую длительность цикла фильтрования и пылеемкость. В реальном фильтре характер процесса и его продолжительность во времени до достижения предельного перепада давления зависят от структуры фильтрующего материала, его толщины и пористости, размера пор и диаметра волокон при заданных значениях размера частиц пыли, ее концентрации в потоке и эффективности улавливания. С этих позиций он и должен оптимизироваться. Например, можно подобрать наиболее тонкие волокна по требуемой эффективности улавливания наиболее проникающих частиц, а для повышения механической прочности материала и его пылеемкости распределить по глубине слоя волокна разной толщины и плотность их упаковки в слое таким образом, чтобы заполнение слоя пылью оказалось равномерным, а прочность материала достаточной.
В регенерируемом фильтре перепад давления в начале цикла фильтрования определяется начальным сопротивлением перегородки Кш, т.е. после очередной регенерации, которое определяется сопротивлением чистой перегородки и остаточной закупоркой ее пор в предыдущих циклах. После значительного числа циклов «фильтрование-регенерация» наступает равновесное (установившееся) запыление перегородки и равновесное ее сопротивление Rnp. Период частичного закупоривания пор в начале цикла фильтрования занимает короткое время и от цикла к циклу сокращается, а основное время в цикле фильтрования приходится на фильтрование с образованием осадка.
В произвольный момент времени г (рис.2.3. б) площадь / одной гофры фильтровальной перегородки можно разделить на два участка fj и Д работающие в разных условиях. Участок fi на ширине (L - х ) фильтрует через перегородку и толщину осадка 3, а скорость фильтрования на этом участке по ширине одинакова и равна W\. Участок на ширине х фильтрует через перегородку и переменную толщину осадка от 5 до 8/sina, а скорость фильтрования на этом участке меняется от Wi до минимальной И соответствующей текущему АР и 52 = 5/sina. Из рис. 2.6. также видно, что при фильтровании с образованием осадка через гофрированную перегородку после некоторого времени (в данном примере порядка 5000 с) наступает период быстрого роста потери давления на перегородке, что должно несомненно учитываться при выборе периода фильтрования до регенерации.
Следует также отметить, что фильтрование с закупориванием пор на плоской и гофрированной перегородках из одного и того же материала должно протекать одинаково.
Постепенное увеличение от цикла к циклу фильтрование-регенерация начального сопротивления Кши, соответственно, начальной потери давления АРпн от сопротивления Rn4 и потери давления АРпч на чистой перегородке до сопротивления Rnp и потери давления АРпр равновесно запыленной связано, очевидно, с постепенным уменьшением пористости перегородки в циклах фильтрование - регенерация, постепенным продвижением фронта частичной закупорки ее пор. Процесс этот чрезвычайно сложный и зависит от многих факторов и их сочетания: дисперсный состав, концентрация и другие свойства пыли, структура фильтровального материала, параметры газа, режимные параметры фильтрования и регенерации.
Выше были рассмотрены закономерности фильтрования при постоянном расходе, т.е. в режиме, позволяющем эффективно реализовать экспериментальное и аналитическое исследование процесса. На практике при работе систем аспирации или пневмотранспорта с вентилятором процесс фильтрования газа идет при переменных расходе и давлении. На рис.2.7 показаны гидравлические характеристики P(V) вентилятора 1 и AP(V) системы 2, состоящей из сети без фильтра с характеристикой 3, и фильтра с начальным сопротивлением АРН. Точка Ан пересечения определяет режим работы вентилятора и системы, а значит и фильтра в начале его работы при т=0.
Потеря давления в сети складывается из потерь давления в отсосах, воздуховодах, местных гидравлических сопротивлениях, клапанах и т.п. В большинстве систем АРС в несколько раз превышает АРф.
С течением времени фильтрования сопротивление перегородки возрастает и рабочая точка перемещается влево. Потеря давления на фильтре растет, а его производительность и расход воздуха в системе падают. В момент достижения предельного перепада давления на фильтре АРК и предельно допустимого снижения расхода воздуха в системе аспирации или пневмотранспорта до значения Vk производится регенерация фильтра в т. Ак.
В результате сброса с перегородки осадка и частичной очистки ее пор происходит смещение рабочей точки вправо из положения Ак в положение Ан поскольку первоначальное сопротивление перегородки может восстанавливаться не полностью, а А„ и Ан не совпадать. Если после некоторого числа циклов регенерации установятся постоянные равновесные значения АРпр АРК и VK V и в последующих циклах регенерации начальные сопротивление и расход будут восстанавливаться полностью, то процесс фильтрования будет идти нормально. В противном случае, при условии АРК и Vk = cost, рабочая точка в начале очередного цикла постоянно смещается влево, период фильтрования уменьшается, частота регенерации возрастает, а фильтр как бы полностью закупоривается (замазывается).
Методика и программа экспериментальных исследований
При разработке методики исследования были сделаны следующие предположения относительно работы промышленного фильтра.
В начале работы фильтра потеря давления на фильтрэлементах определяется, сопротивлением чистой незалыленнои перегородки и составляет АРН. В цикле фильтрования потеря давления с течением времени растет, при этом кинетика роста АР определяется структурой фильтрматериала, параметрами газа и пыли, скоростью фильтрования и характером процесса (закупоривание пор, образование осадка, смешанный или последовательный процесс).
При достижении АР конечного значения АРК включается цикл регенерации, после которого АР снижается. Однако АР может и не снизиться до АРН чистой перегородки, вследствие частичного закупоривания пор, произошедшего в предыдущем цикле фильтрования. Таким образом, АРН от цикла к циклу фильтрования может постепенно увеличиваться, а сам цикл во времени постепенно сокращаться. В зависимости от сочетания указанных выше факторов это может наблюдаться более или менее длительное время, после которого АРН может выходить на постоянное равновесное значение АРН = const и процесс фильтрования стабилизироваться. В случае если АРН не стабилизируется, а перегородка, как говорится «замазывается», требуется замена фильтрэлементов.
Опыты проводились при различных концентрациях пыли и значениях скорости. По полученным опытным данным устанавливались закономерности фильтрования (закупоривание пор, образование осадка) на данном фильтре, их последовательность и продолжительность. Определялись константы фильтрования, необходимые для расчета фильтра и его применения в тех или иных условиях.
Регенерация фильтра производилась для периодической очистки фильтрперегородки от осадка, восстановления начальной скорости фильтрования W и потери давления на перегородке А Р. Регенерация осуществлялась обратной импульсной продувкой патронов сжатым воздухом. Длительность импульсов составляла 0,2 с. В цикле регенерации поочередно через 1 мин продувался один патрон без остановки фильтрования в остальных трех.
Результаты экспериментального исследования на модели патронного фильтра (рис.3.1), полученные в данной работе, в виде таблиц даны в Приложении № 1. В таблицах приведены данные во времени о скорости фильтрования \Уф, расходе воздуха Q$, потере давления АРф на фильтровальной перегородке, концентрации С пыли в очищаемом воздухе. В каждой серии опыты проводились при постоянной скорости фильтрования и концентрации пыли.
На рис. 3.9 представлены полученные в опытах зависимости потери давления АРф на фильтровальной перегородке от времени в циклах фильтрования и регенерации при постоянной скорости фильтрования W$= 0,005 м/с, концентрация пыли С= 4,4 г/м . Предельное значение перепада давления на фильтровальной перегородке было принято АРК = 490,5 Па. При повышении АРф с течением времени в цикле фильтрования до АРК включался цикл регенерации, во время которого патроны поочередно через 1 минуту продувались импульсами сжатого воздуха. С целью выяснения влияния числа импульсов продувки на полноту регенерации патронов их поочередная продувка повторялась трижды за один цикл регенерации. При этом процесс фильтрования в остальных патронах не прерывался. Общий перепад давления АРф фиксировался после каждого импульса.
Из рис. 3.9 видно, что в данном эксперименте АРф выходит на постоянное равновесное значение АРР через значительное время (более 100 часов) и большое число циклов «фильтрование - регенерация». При этом начальная потеря давления на фильтрперегородке АРН от цикла к циклу постепенно увеличивается почти в 3 раза, приближаясь к АРР. С течением времени более чем в два раза сокращается период фильтрования и период между регенерациями, очевидно, вследствие постепенного закупоривания пор перегородки. Естественно, что опыты проводились на уже проработавших некоторое время при наладке стенда и уже запыленных фильтрпатронах. Поэтому АРР превышает потерю давления на чистой перегородке АРП почти в 100 раз.
На рис. ЗЛО представлена АРф(т) в серии опытов при той же скорости фильтрования \Уф= 0,005 м/с, но концентрация в этой серии была увеличена до С=20 г/м. Перед этой серией опытов патроны вынимались из фильтра, очищались щеткой и продувались сжатым воздухом вручную с использованием пнёвмопистолета.
Из рисунка видно, что даже вручную не удалось снизить начальное сопротивление и АРН патронов до уровня в предыдущей серии опытов (рис.3.9), тем более, до сопротивления чистой перегородки и АРП. Цикл фильтрования по времени существенно сократился. Сократилось почти в пять раз и время выхода на равновесное сопротивление фильтра. На рис. 3.11 представлены результаты опытов третьей серии, в которой вдвое были увеличены скорость фильтрования до W,}, = 0,01 м/с и предельный перепад давления до АРК = 1020,2 Па по сравнению с первой серией опытов.
Следует отметить, что на рис. 3.9 - 3.11 графики АРф (х) в циклах фильтрования и регенерации из-за большого количества циклов и опытных точек построены по крайним, опытным значениям в начале и. в конце каждого цикла и в представленном виде не отражают характер процесса во время самого цикла. Об этом речь пойдет ниже.
Разработка и расчет регенерируемых патронных фильтров для систем аспирации и пневмотранспорта текстильной и других отраслей промышленности
При разработке конструкции патронного фильтра принимаем следующие исходные положения: - с целью унификации производства фильтр представляет собой универсальный стандартный модуль, из которого можно собирать фильтры практически на любую производительность; - регенерация фильтра осуществляется обратной импульсной продувкой сжатым воздухом; - фильтровальный модуль может иметь отдельный бункер, или быть установлен на общий бункер тоннельного типа в случае сборки фильтра из нескольких модулей; - выгрузка пыли из отдельных бункеров должна осуществляться через типовые шлюзовые либо через сдвижные затворы, либо в тележки или в мягкие контейнеры; - выгрузка пыли из тоннельного бункера осуществляется винтовым или скребковым транспортером с отводом пыли через шлюзовой затвор соответствующей производительности; - каждый фильтровальный модуль имеет индивидуальную секцию обратной продувки с ресиверами, клапанами, коллекторами и отдельным программатором в блоке управления; - в случае необходимости секция продувки должна наращиваться не регенерируемой контрольной ступенью очистки с патронами той же конструкции и с фильтровальным материалом нужной эффективности; - подводящие и отводящие коллекторы должны обеспечивать равномерное распределение расходов очищаемого и очищенного воздуха через фильтровальные элементы; - фильтр должен иметь системы защиты от пожаров и взрывов; - в случае высокой запыленности газа перед фильтром устанавливается разгрузитель типа вихревого пылеуловителя ВЗПР [33] или циклона ЦР [27].
Цикл фильтрование-регенерация с учетом исследований гл. 2 и 3 регулируем по потере давления на фильтре. Устанавливаем перепад давления, при котором включается регенерация ДРК=500 Па. Начальную равновесную потерю давления согласно оценки по (2.58) принимаем АРпр=350 Па. Расчетное время цикла находим по (2.52) для следующих условий: скорость фильтрования W=0,0057 м/с, насыпная плотность пыли ро=950 кг/м3 Бумага № 200. Средний диаметр эффективно улавливаемых частиц 3 мкм, их концентрация в газе до 500 мг/м . Расчетное время цикла составляет 20 мн.
Если фильтр (рис.4.1) будет работать на сеть с пылевым вентилятором типа ВЦЭП-8, то за цикл расход воздуха в сети снизится с 12000 до 11600 м /ч, что вполне приемлемо. Конечно, время цикла и начальная потеря давления будут зависеть от сочетания параметров улавливаемой пыли и фильтровального материала. При этом всегда остается возможность для заданных параметров пыли подобрать оптимальный вариант фильтровального материала.
В зависимости от того, к какой группе слипаемости относится улавливаемая пыль, какова ее разрывная прочность,, можно решать вопрос о режимных параметрах регенерации фильтра, т.е. о расходе продувочного воздуха и его скорости.
При регенерации фильтрперегородки обратной импульсной продувкой сжатым воздухом, образовавшийся на ней в цикле фильтрования, слой осадка разрушается и сбрасывается за счет аэродинамического давления на него продувочным воздухом. Разрушению слоя осадка способствует также аэродинамическое встряхивание фильтрэлемента, которое происходит при воздействии на него кратковременным импульсом. Можно предполагать, что аэродинамическое давление, определяемое перепадом давления ЛЄРв вертикальной перегородке со слоем осадка при скорости Wnp продувки должно быть не меньше суммы разрывной прочности слоя осадка Rn и аэродинамического давления ЛРК фильтрационного потока перед регенерацией перегородки, удерживающего слой осадка,, при. скорости фильтрования Жф.
Фильтровальная секция содержит 36 патронов, размещенных в шести рядах по шесть штук в ряду. Одновременно продувается в цикле регенерации 6 патронов через общий коллектор и клапан. Объём ресивера определяем для условия падения давления в нём за импульс с 6 до 4 кг/см и объёма Qnp = 0,133 м3, необходимого для продувки одновременно 6 патронов. Из уравнения состояния находим, что объём ресивера Qp=0,08 м . Размеры: D=200 мм, L=2400 мм. Расход сжатого воздуха с патронами: из бумаги № 200 - 2,4 кг/ч; из бумаги № 843 -1,4 кг/ч; из бумаги № 800 - 0,7 кг/ч
С учётом данных [33] сопло устанавливаем над патроном на высоте h = 215 мм. На плиту над патроном устанавливаем патрубок Вентури высотой 200мм и диаметром узкой части, равным 220мм (внутренний диаметр крышки патрона). В патрон устанавливаем конический вытеснитель для выравнивания расхода воздуха по высоте патрона при продувке.
Сжатый воздух от клапана поступает в коллекторный распределитель с шестью соплами, расположенными над шестью патронами. За один импульс продувается одновременно шесть патронов. Примем диаметр коллектора Dk - 50 мм. Относительный диаметр сопла к диаметру коллектора Dk = 50 мм составит d =0,252. При таком относительном диаметре коллектор Dk =-50 мм обеспечивает равномерную раздачу воздуха по соплам во время импульса продувки. На каждый из шести коллекторов устанавливается мембранный клапан с Dy = 50 мм и автоматическим управлением.
В экспериментальных исследованиях было установлено, что в момент обратной импульсной продувки сбрасываемый с патронов осадок в значительной части перебрасывается на соседние патроны, находящиеся в данный момент в режиме фильтрования, и не успевает осесть в бункере. С целью устранения этого вредного явления, приводящего с сокращению времени цикла фильтрования, предлагается между одновременно регенерируемыми патронами установить навесные шторы из тонколистового металла, легко вынимаемые из корпуса при замене патронов.
