Инерционные аппараты Предисловие

      Инерционный метод очистки газа широко используется в пылеулавливающих аппаратах. Основой этого метода является инерционный эффект движения частиц пыли в газовой среде, имеющей плотность в тысячу раз меньше плотности пыли.       В результате происходит сепарация пыли из газового потока. Эффективность сепарации зависит от типа инерционного пылеуловителя, характеристики пыли и характеристики газового потока, в котором происходит сепарация.       К аппаратам инерционной очистки газа относятся: осадительные камеры, инерционные, жалюзийные и спиральные пылеуловители, циклоны, ротационные пылеуловители.       В настоящей главе представлены новые материалы экспериментальных исследований циклонных и спиральных пылеуловителей, ранее неизвестных в литературе.       Приводятся рекомендации по расчету и проектированию аппаратов инерционной очистки газа.       Содержание главы рассчитано на специалистов, работающих в области защиты атмосферы от пылевых выбросов промышленных предприятий.

2.1. Характеристика промышленной пыли и параметры газовой среды. Характеристика промышленной пыли.

      Характеристика промышленной пыли включает: дисперсный состав, плотность, удельная поверхность, абразивность, слипаемость, угол естественного относа.       Дисперсный состав показывает распределение отдельных фракций пыли по весу, измеряемых в микронах, к общей массе пыли, %.      Дисперсный состав характеризуется двумя параметрами- d₅₀ и .      d₅₀- средний (медианный) диаметр частиц пыли, соответствующий диаметру частиц пыли, по массе равной 50% от общей массы пыли.       дисперсия определяется отношением или            d₁₆ и d₈₄ - диаметры частиц пыли, соответствующие 16%, 84% от общей массы пыли.      Дисперсия (   ) характеризует отклонение размеров частиц пыли от среднего размера (d₅₀). При увеличении дисперсии повышается доля мелких и крупных частиц пыли.      Определение дисперсного состава производится в лабораторных условиях по образцам пылей. Для грубой пыли, с размером частиц более 40 микрон, дисперсный состав находится методом просеивания пыли через калиброванные сита. Для тонкой пыли с размером частиц менее 40 микрон, дисперсный состав определяется жидкостной или воздушной сидементацией.      Плотность пыли истинная - ( _п) измеряется массой пыли в единице объема, кг/м³ .      Плотность пыли насыпная - (_п.н.) учитывает наличие пространства между отдельными частицами пыли. Насыпная плотность всегда меньше истинной плотности.      Удельная поверхность пыли - S , характеризует размер поверхности частиц пыли в единице ее массы – см²/г.      Удельная поверхность определяется путем измерения воздухопроницаемости слоя .пыли при давлении, близком к атмосферному, на приборе Т-3.      Зависимость между удельной поверхностью и средним диаметром частиц пыли для кварцевой пыли представлен на рис.2.1. [1].

Абразивность пыли - измеряется коэффициентом “Ка”.      Коэффициент абразивности определяет влияние данного вида пыли на степень износа пылеуловителя. При увеличенном (Ка) повышается износ стенок аппарата. Этот коэффициент должен учитываться при определении толщины стенок аппарата и выборе материала, из которого изготавливается пылеуловитель.      Наиболее высокий коэффициент абразивности имеют пыли литейных производств, строительных материалов, зола тепловых электростанций, работающих на твердом топливе.      Низкий коэффициент абразивности характерен для пылей пищевой, текстильной и деревообрабатывающей промышленности.      Слипаемость пыли - характеризуется разрывной прочностью слоя пыли, измеренной в Паскалях - Па.      По слипаемости пыль делится на 4 группы: неслипающаяся -менее 60 Па, слабо-липающаяся - от 60 до 300 Па, среднеслипающаяся-от 300 до 600 Па, сильнослипающаяся - более 600 Па. Повышенной слипаемостью обладают пыли химических производств, например, в производстве минеральных удобрений, моющих порошков и т.п. При улавливании таких пылей требуются специальные устройства для принудительного удаления налипшей пыли со стенок пылеуловителей.      Угол естественного откоса пыли в статике –_ст определяется углом наклона металлической пластины, при котором начинает перемещаться пыль, находящаяся на пластине. Этот показатель учитывается при проектировании бункеров и пылевыгрузных устройств.      Некоторые характеристики наиболее распространенных видов пылей, образующихся в отдельных производствах, представлены в таблице 2.1. [2].

Таблица 2.1 Характеристика дисперсного состава пылей отдельных видов производств.

Наименование производства	Источник пылеобразования	Вид пыли	d50 мкм		 п кг/м3	 п.н. кг/м3	S см2/г	 ст  С
Тепловые элект-ростанции на твердом топливе	Сжигание угля в топках	Летучая зола	15-20	2,2-3,5	2100-2700	760	4900	65-70
Предприятия строительных материалов	Сушильные барабаны, мельницы	Пыль цемента, извести	8-15	2,0-2,6	2800	800	6000	65-75
Предприятия дорожного строительства	Асфальтобетонные заводы	Пыль кварцевая	20	3,5	2700	1000	2700	60
Предприятия химической промышленности	Пр-ва техуглерода, моющих порошков, мин. удобрений	Сажа, моющие порошки	12-100	5,0-6,5	1950-1800	35-280	- 2100	60-85
Предприятия металлургии	Печи электродуговые	Взгоны	3,0	3,0	4000	760	16000	45
Предприятия машиностроения	Заточные станки	Наждачная пыль	38	1,64	4230	1600	1200	66
	Очистка чугунного литья	Грубая окалина	36	1,8	4670	1390	1640	40
	Голтовочные барабаны	Мелкая окалина	30	2,5	2700	980	1290	60
Предприятия пищевой промышленности	Распылительные сушилки	Кормовые дрожжи	100	1,75	1350	460	2400	85
		Сухое молоко	120	1,6	1300	450	3000	85
Малые отопи- тельные котельные	Сжигание угля	Летучая зола	40	3,5	2500	900	2400	60

     d₅₀ – средний (медианный) диаметр частиц пыли;       - дисперсия;      _п – плотность истинная;      _п.н. – плотность насыпная;      _ст – угол естественного откоса пыли (в статике);     S – удельная поверхность.

ПАРАМЕТРЫ ГАЗОВОЙ СРЕДЫ.

      Основные параметры, характеризующие газовую среду: температура, вязкость, плотность, запыленность, объем газа, влажность, статическое давление.       Температура газа измеряется ртутным термометром, выше 500⁰ С - термопарой.       Вязкость газа характеризуется динамическим коэффициентом вязкости – ₀.н.с./м², который зависит от химического состава газа и температуры.       На рис.2.2. приведен график изменения вязкости газа от температуры. Как видно с увеличением температуры вязкость газа повышается, что отрицательно влияет на величину эффективности улавливания в аппаратах инерционной очистки.

    Рис. 2.2 Изменение вязкости воздуха в зависимости от температуры

    Плотность газа определяется формулой: кг/м³ (2.1)       r₀ - плотность газа, приведенная к нормальным условиям (760 мм рт.ст., t= О⁰ С).       - дымовые газы ₀ = 1,32 кг/нм³       - воздух ₀ =. 1,29 кг/нм³       - запыленный газ ₃ = ₀ +z кг/нм³ (3)       Н_ст - статическое давление (+) или разрежение (-) газового потока в газоходе, кгс/м².       В - барометрическое давление, мм рт.ст.       t - температура газа, °С       z - запыленность газа, кг/нм³       На рис.2.3. представлен график изменения плотности дымовых газов от температуры при постоянном давлении. Согласно графику, с увеличением температуры снижается плотность газа, соответственно будет снижаться гидравлическое сопротивление пылеуловителей при очистке горячих газов.

      Рис. 2.3 Плотность дымовых газов _г в зависимости от температуры ( ₀=1,32 кг/м³ )       Запыленность газа.       Запыленность газа показывает количество пыли, находящейся в одном м³ газа, приведенного к нормальным условиям (г/нм³).       Запыленность измеряется путем отбора пробы запыленного газа с помощью пылезаборной трубки с фильтром.       Отсос запыленного газа через пылезаборную трубку производится аспиратором модели 822, имеющим газодувку и ротаметр. Во время проведения отбора пробы запыленного газа фиксируется время отбора, литраж отсасываемого газа через ротаметр, температура и статическое давление на входе в ротаметр, а также атмосферное давление и температура окружающей среды.       Пересчет количества газа, прошедшего через ротаметр, к нормальным условиям (В=760 мм рт.ст.,t = 0⁰ С) производится по формуле:                нм³/ч                 (2.2)         где: Q объем газа, прошедшего через ротаметр в рабочих условиях, м³ /час                В- барометрическое давление, мм рт.ст.                 t_г - температура газа на входе в ротаметр, ⁰ С                 Р_{ст г} - статическое давление газа на входе в ротаметр, кгс/м²       После окончания отбора пробы, фильтр взвешивается. По разности веca чистого и запыленного фильтра определяется привес фильтра – “М”.       Запыленность газа :                   г/нм³                                (2.3)       где: М - привес фильтра, г              Q - поправка на количество пыли, осевшей в заборной трубке, г              q₀ - расход газа через ротаметр, приведенный к нормальным условиям, л/мин               t - продолжительность отбора пробы, мин.       В период отсоса скорость газа на входе в носик трубки должна быть равна скорости газа в газоходе, где проводятся замеры запыленности, т.е. должна соблюдаться изокинетичность отсоса.       Степень очистки газа :                   %       где : z_вых.; z_вх - запыленность газа на выходе и входе из аппарата, г/нм³       Объем газа, проходящий через аппарат:

                 м³/ч       где: V_ср - - скорость газа, средняя в сечении газохода, м/с               F - площадь поперечного сечения газохода в точках замера скоростей, м²       Скорость газа:

               м/с                         (2.4)       где: Р_дин - динамическое давление запыленного потока, кгс/м^{2                P}_г ^{- плотность газа, кг/м3               g- ускорение силы тяжести - 9,8 м/с2       Динамическое давление запыленного потока измеряется пневмометрической трубкой конструкции НИИГаз. Эта трубка отличается от стандартных пневмометрических трубок Пито - Прантли тем, что она не забивается пылью при замерах скорости на запыленных потоках. Коэффициент пневмометрической трубки НИИОГАЗ небольшой - в среднем К}_тр^{= 0,56. Для сравнения, стандартные пневмометрические трубки имеют К}_тр ^{=0,98.       Динамическое давление :}

             ^{кгс/м2   (мм.вод.ст)       где: К}_тр ^{- коэффициент трубки                   - коэффициент наклона шкалы микроманометра               h - показатель шкалы микроманометра (мм вод.ст.)(кгс/м2 )       Микроманометр должен быть заправлен чистым спиртом. Если он заправлен другой жидкостью, тогда Р}_дин^{, определяется из выражения:}

                ^{где: }_ж ^{- плотность жидкости, залитой в микроманометр (г/см3)              }_сп ^{- плотность чистого спирта - 0,81 г/см3       Пересчет объема газа, измеренного в рабочих условиях, - м3/ч, на нормальные условия – нм3/ч, (В=760 мм рт.ст., t=0 С) производят по формуле (2.2.).       Влажность газа       Влажность газа измеряется содержанием водяных паров в одном м3 сухого газа при нормальных условиях. Определяется по формуле:}

                  ^{кг/м3        (2.5)       где: M - масса условленного конденсата, г              Р}_нас ^{- давление насыщенных водяных паров, находится по таблице по температуре газа на входе в ротаметр (см.. приложение)               V}_{о вл} ^{- объем газовой пробы, прошедшей через ротаметр, л                В}_о ^{- барометрическое давление, Па       Величина влажности и температуры точки росы некоторых промышленных газов для отдельных видов производств приведены в таб.2.2. [4]}

                                                        ^Табл.2.2

Наименование производственного оборудования	Влагосодержание газа, г/м3	Точка росы, 0 С
Вращающийся барабан сушки известняка	76	50
Вращающийся барабан сушки глины	82	58
Вращающаяся печь производства магнезита	60	39
Вращающаяся печь производства доломита	63	41
Цементная мельница	42	26

^{Статическое давление газового потока измеряется на стенке газохода через штуцер ф 3 мм v-образным водяным манометром.}