Результаты исследований показали, что для всех размеров циклонов эффективность улавливания золы возрастает с увеличением плановой скорости движения воздуха.

Так, для конического циклонного аппарата диаметром 300 мм и тангенциальным подводом эффективность сепарации частиц с увеличением скорости с 5 до 10 м/с изменяется с 87% до 90%, а для того же циклона с осевым подводом с 80% до 87%.

Сравнение работы циклонов при одинаковых расходах газа показывает, что независимо от диаметра наибольшую эффективность имеют конические циклоны с тангенциальным подводом, а наименьшую - цилиндрические циклоны с осевым подводом воздуха. При этом осевой подвод для обоих типов циклонов вызывает снижение эффективности улавливания на 4% с одновременным уменьшением гидравлического сопротивления аппарата до 25%.

Рисунок 1.10 - Типы испытанных розеток



Рисунок 1.11 - Типы испытанных циклонов

Результаты исследований показали, что для всех размеров циклонов эффективность улавливания золы возрастает с увеличением плановой скорости движения воздуха.

Так, для конического циклонного аппарата диаметром 300 мм и тангенциальным подводом эффективность сепарации частиц с увеличением скорости с 5 до 10 м/с изменяется с 87% до 90%, а для того же циклона с осевым подводом с 80% до 87%.

Сравнение работы циклонов при одинаковых расходах газа показывает, что независимо от диаметра наибольшую эффективность имеют конические циклоны с тангенциальным подводом, а наименьшую - цилиндрические циклоны с осевым подводом воздуха. При этом осевой подвод для обоих типов циклонов вызывает снижение эффективности улавливания на 4% с одновременным уменьшением гидравлического сопротивления аппарата до 25%.

При увеличении диаметра циклона увеличивается унос примерно в 2 раза. Применение в качестве закручивающего аппарата различного типа розеток снижает эффективность улавливания примерно на 4% с одновременным снижением гидравлического сопротивления аппарата на 25%. Также отмечается увеличение количества крупных частиц в уносе с увеличением диаметра циклона, причем для осевого подвода это выражено в большей степени, чем для тангенциального. Исследования величины продувки (до 4%) конических циклонов различных диаметров из бункера или золоспускного патрубка не выявило прироста эффективности. Также не выявлена зависимость изменения величины гидравлического сопротивления циклонов от величины продувки.

Циклоны конического и цилиндро-конического типов обладают наибольшей пылезадерживающей способностью. В сепарационном пространстве циклонного аппарата происходит концентрирование частиц в пристенной зоне, структурирование дисперсной фазы с образованием жгутов, которые транспортируются в приемник и выделяются из потока. В зависимости от концентрации, дисперсности и условий сепарации частиц применяются циклоны либо конического, либо цилиндрического типов. Цилиндрические циклоны обладают большей устойчивостью к забиванию и залипанию в связи с перераспределением потоков в объеме циклона таким образом, что до 50% от исходного потока проходит в придонной области, при этом происходит увеличение значения радиальной скорости потока, способствующей срыву отсепарированных на стенку частиц. В конических циклонах к конусу подходит около 10% от первоначального объема газа, что говорит о равномерном распределении потока и радиального стока по высоте аппарата. При этом в области пылевыводного отверстия реализуются центростремительные ускорения, которые в 30 и более раз выше, чем в цилиндрическом. При этом концентрация частиц с размером меньше 5 мкм на периферии пылевыводного отверстия конического циклона увеличивается в сотни раз по сравнению с цилиндрической частью. Все это способствует ламиниризации потока, возникновению неустойчивости в виде вихрей Тейлора-Гертлера, которые собирают пыль в жгуты.

Таким образом, конические циклоны обладают большей устойчивостью потоков, однако в присутствии твердой фазы возникают колебания давлений и пульсации потоков из-за воздействия образующихся жгутов на вращение потока. В конической части циклона при повышенных концентрациях крупных частиц происходит их накапливание и забивание пылевыводного отверстия, т. е. крупные частицы препятствуют оттоку уловленной пыли в пылевой бункер.

Это говорит о направленной подготовке потока перед его подачей на очистку в конический циклон. Необходимость удаления из потока крупных частиц и понижения исходной запыленности потока обуславливается забиванием пылевыводного отверстия конического циклона. Осуществлять целенаправленную подготовку запыленного потока, т. е. разгружать поток от крупных примесей частиц (фракционирование потока) с одновременным снижением исходной концентрации, что возможно в аппаратах с большой транспортирующей способностью потока, таких как вихревой сепаратор-осадитель, прямоточный пылеконцентратор или противоточный цилиндрический циклон-сепаратор, способных осуществлять устойчивую разгрузку потока при различных концентрациях и различных расходах воздуха.

1.3Основные физико-химические свойства пыли, содержащейся в газах

Для выбора аппаратов с целью эффективной очистки газа необходимо знать следующие основные свойства пыли, содержащейся в технологических и вентиляционных газах: химический состав, плотность, угол естественного откоса, удельное электрическое сопротивление, структуру частиц, дисперсность, токсичность, воспламеняемость, смачиваемость и способность коагулировать.

Химический состав пыли. Он всегда характерен для данного производства или технологического процесса. Например, пыль, образующаяся во время плавки металлов, состоит из окислов этих металлов и флюсов; пыль, выделяющаяся в процессе холодной обработки металлов, содержит мелкие частицы металлов и абразивного инструмента; в производстве строительных материалов пыль состоит из минеральных составляющих; текстильная пыль образуется из мельчайших частиц перерабатываемых волокон и т.п.

По химическому составу пыли судят о ее токсичности. Зная химический состав пыли, можно обоснованно выбрать мокрый или сухой способ очистки газа. Если пыль содержит компоненты, способные образовывать с водой или другой жидкостью, подаваемой на орошение аппаратов, соединения, которые при оседании на стенках аппаратов и газоходов трудно удалить, применять мокрый способ очистки газов нельзя. При наличии в руде серы во время металлургических процессов в газ переходят ее оксиды, которые при мокром способе очистки образуют кислоты. В этом случае следует принимать меры по защите аппаратов и газоходов от коррозии и обеспечивать нейтрализацию шламовых вод. При наличии в составе пыли окислов кремния и аналогичных им соединений принимают меры по защите аппаратов и газоходов от механического истирания [17].

Абразивность, т. е. истирающая способность пыли, зависит не только от ее химического состава, но и от формы частиц, их размера и плотности.

Плотность пыли играет большую роль при очистке от нее газа. Чем больше плотность частиц пыли, тем более полно они осаждаются в аппаратах, предназначенных для очистки газа. Обычно ее определяют с помощью пикнометра (небольшого стеклянного сосуда) по объему жидкости, вытесненной пылью, масса которой известна. Вследствие вакуумирования пикнометра воздух, находящийся между частицами пыли, удаляется. Частное от деления массы пыли на объем жидкости, вытесненной пылью, представляет собой плотность пыли [18].

Динамический угол естественного откоса представляет угол между горизонтальной плоскостью и образующей конуса, полученного при насыпании пробы пыли на плоскость. Определяется с помощью прибора Меринга, усовершенствованного Барановым. Величину динамического угла естественного откоса определяют по угломерным шкалам, нанесенным на боковые стенки, образующие прямой пространственный угол, в который засыпается исследуемая проба. Статический угол, или угол обрушения, определялся с помощью прибора, представляющего стеклянный прямоугольный сосуд, одна из стенок которого съемная. После заполнения сосуда пылью съемная стенка осторожно удаляется, часть находящейся в сосуде пыли высыпается. У оставшейся в сосуде пыли поверхность располагается под некоторым углом к горизонтальной плоскости, который и является статическим углом естественного откоса [19].

Смачиваемость пыли характеризует ее способность смачиваться водой. Чем меньше размер частиц пыли, тем меньше их способность смачиваться. Смачиванию препятствует газовая оболочка, образующаяся вокруг мелких частиц пыли. Чем крупнее частицы пыли и чем округлее их форма, тем слабее силы, удерживающие газовую оболочку вокруг поверхности частиц, и, следовательно, тем больше их способность смачиваться. Смачиваемость пыли зависит и от ее химического состава. Смоченные частицы лучше отделяются от газа в аппаратах газоочистки. Смачиваемость определяется путем измерения доли смоченного и погрузившегося на дно сосуда порошка, насыпанного тонким слоем на поверхность воды.

Пыли по смачиваемости разделяют на три группы: гидрофобные (плохо смачиваемые, менее 30%), умеренно-смачиваемые (30 - 80%), гидрофильные (хорошо смачиваемые, 80 - 100%). В зависимости от химического состава некоторые пыли при смачивании водой схватываются (цементируются, затвердевают). Такие пыли при оседании на стенки аппаратов и газоходов образуют трудно удаляемые отложения, которые уменьшают расстояние для прохода газа и ухудшают условия газоочистки [21].

Форма и структура частиц пыли. Пыль в аэрозолях состоит из частиц самой разнообразной формы. Возгоны большей частью имеют шарообразную или сферическую форму. Частицы, образованные в результате механического воздействия, представляют собой мелкие осколки различной неправильной формы. Пыль, образованная в процессе сжигания или плавления материала, наряду с частицами неправильной формы содержит большое количество частиц с оплавленными краями. По структуре пыль может быть аморфной, зернистой и волокнистой. К аморфной пыли относят частицы округлой формы и возгоны, к волокнистой - частицы, образованные в процессе текстильного производства.

Токсичность пыли. Чем мельче частицы пыли, тем больше их способность проникать вместе с воздухом в органы дыхания человека и вызывать различные заболевания. Токсичность пыли зависит от материала, из которого она образованна [24].

Воспламеняемость и взрываемость пыли. Чем меньше размеры и пористее структура частиц пыли, тем больше их удельная поверхность, выше физическая и химическая активность пыли. Высокая химическая активность некоторых видов пыли является причиной ее взаимодействия с кислородом воздуха. Окисление частиц пыли сопровождается повышением температуры. Поэтому в местах скопления пыли возможны ее самовоспламенение и взрыв. Ввиду большой удельной поверхности возгонов и наличия в ряде случаев в их составе неокисленных металлов, углерода и серы возгоны более склонны к самовозгоранию. Взрывоопасность пыли увеличивается с уменьшением ее зольности и влажности.

Коагуляция (укрупнение) пыли - это способность ее мелких частиц слипаться между собой и образовывать более крупные частицы. На скорость коагуляции влияют запыленность газа, размер и форма частиц, вязкость, температура и скорость газового потока, а также другие факторы, в частности колебание газа под воздействием звуковых волн, электрические заряды частиц. Чем больше скорость газа, тем выше его турбулентность и вероятность столкновения и укрупнения частиц пыли, находящихся во взвешенном состоянии в газе. Частицы пыли разного размера укрупняются лучше, чем частицы одинакового размера.

Коагуляция частиц пыли размером более 0,1 мкм происходит вследствие их столкновения во время движения. Более мелкие частицы коагулируют в процессе броуновского движения под действием молекулярных сил. Частицы пыли размером более 5 - 10 мкм почти не коагулируют в газовом потоке. [22]

Дисперсность пыли - физическая величина, характеризующая размер взвешенных частиц в дисперсных системах. Дисперсный состав газовзвеси является одним из важнейших параметров, определяющих процесс сепарации частиц. Крупная пыль лучше, чем мелкая, оседает из газового потока и может быть уловлена в аппарате простейшего типа. Для очистки газа от мелкой пыли зачастую требуется не один, а несколько аппаратов, установленных последовательно по ходу газа. Под дисперсностью пыли понимают совокупность размеров всех составляющих ее частиц. Доля частиц, размеры которых находятся в определенном интервале значений, принятых в качестве верхнего и нижнего пределов, называют фракцией. В любых технологических газах металлургического производства в зависимости от их физико-химических характеристик содержится пыль разнообразного дисперсного состава.

Дисперсность пыли определяется массовым содержанием частиц меньше заданного размера в отобранной из потока пробе. Интегральная функция для частиц с логарифмически-нормальным распределением представлена в табл. 1.4.:

Таблица 1.4 - Интегральная функция для частиц с логарифмически-нормальным распределением

Х	-2,5	-2	-1,5	-1	-0,5	0	0,5	1	1,5	2	2,5
Ф (Х) %	0,62	2,28	6.68	15,87	30,85	50	69,15	84,13	93,32	97,72	99,38

Здесь , , - медианный размер, меньше которого вес частиц составляет 50% от веса пробы. Величина является показателем крупности мелкой части частиц, т. е. во сколько раз размер ячейки, соответствующий двухпроцентной пробе, будет меньше размера ячейки, соответствующего медианному значению.

Определим количество частиц в 1 см³ при концентрации с = 1 г/м³ (10^_6 кг/см³). Если рассмотреть монодисперсный газозоль с одинаковыми частицами c плотностью 2 г/см³, то в зависимости от размера их количество n будет определяться формулой , расстояние между частицами , где - масса, значения и представлены в табл. 1.5.

Таблица 1.5 - Зависимость количества частиц от размера в 1 см³

Размер частицы, мкм	1	10	100
, шт.	106	103	1
, см	0,01	0,1	1

Следовательно, счетное количество мелких частиц в одном и том же объеме в большинстве случаев оказывается большим, чем крупных, хотя их массовое количество может составлять менее процента. [23].

Электрические свойства оказывают значительное влияние на поведение пылевых частиц. Электрические силы во многом определяют процесс коагуляции, устойчивость пылевых агрегатов, взрывоопасность пыли, ее воздействие на живые организмы. Электрические свойства пыли должны быть учтены при решении вопросов, связанных с очисткой газов (воздуха) от пыли, в первую очередь, с работой электрофильтров. Данные об электрических свойствах улавливаемой пыли могут быть использованы для оптимизации работы электрофильтров, эффективность и устойчивость которых непосредственно зависит от этих свойств. С их учетом при необходимости осуществляется предварительная подготовка (кондиционирование) газов перед очисткой в электрофильтре.

Основные электрические свойства пыли - удельное электрическое сопротивление и электрический заряд пыли.

Электрическое сопротивление пыли обусловлено поверхностной и объемной проводимостью. Поверхностный слой пылинок по своим электрическим свойствам отличается от основной массы вследствие того, что на поверхности адсорбируются влага и газы. Поверхностная проводимость повышается, сопротивление понижается. По мере повышения температуры происходит испарение влаги и сопротивление возрастает. Затем, при дальнейшем повышении температуры до 90 - 180° С, благодаря тепловому возбуждению электронов вещества, происходит уменьшение сопротивления.

УЭС пыли зависит также от химического состава, размера и упаковки частиц.

Для определения УЭС применяют приборы: ИСП-1, «Циклоном-1» и др. Работа прибора основана на измерении сопротивления слоя пыли, сформированного в зазоре между измерительными электродами под действием электрического поля коронного разряда.

Электрический заряд пыли. Пылевая, как и другая аэрозольная частица, может иметь один или несколько электрических зарядов или быть нейтральной. Аэрозольная система может иметь в своем составе частицы, заряженные положительно, отрицательно, нейтральные. Соотношение этих частиц определяет суммарный заряд системы. Электрическое состояние аэрозольной системы не остается постоянным во времени. В результате взаимодействия друг с другом и с окружающей средой взвешенные частицы получают заряд, отдают его, нейтрализуются.

Электрические свойства пыли оказывают определенное воздействие на устойчивость аэрозоля, а также на характер воздействия пылевых частиц на живой организм. Известно также, что импульсом в процессе взрывообразования может быть заряд статического электричества. Для отведения статического электричества предусматривается заземление оборудования, трубопроводов.

По данным некоторых гигиенистов, пылевые частицы, имеющие электрический заряд, в два раза интенсивнее задерживаются в дыхательных путях, чем нейтральные [13].

2.Результаты обследования существующих систем обезпыливания газов

Проведение обследования существующих пыле- и золоулавливающих агрегатов прокалочных печей ОАО «РУСАЛ Новокузнецк» осуществлялось с целью проектирования высокоэффективных систем очистки газов прокалочных печей.

Задачи:

1.Определить фракционный состав пыли для оценки эффективности пылеулавливания инерционными пылеуловителями (циклон, батарейный циклон, разгрузитель).

2.Определить удельное электрическое сопротивление пыли для оценки эффективности пылеулавливания электрофильтрами.

3.Определить смачиваемость пыли для оценки эффективности пылеулавливания мокрыми пылеуловителями.

4.Определить слипаемость пыли для оценки эффективности пылеулавливания рукавными фильтрами.

В энерготехнологическом комплексе для прокаливания нефтяного кокса «ОАО РУСАЛ Новокузнецк» установлено 4 прокалочных печи с котлами-утилизаторами для прокалки нефтяного кокса, производительностью до 17,5 т/час по сырому коксу. Энерготехнологическая схема комплекса для прокаливания нефтяного кокса приведена в приложении 1. Схема газоходного тракта приведена в приложении 3. В ходе проведения работ было проведено обследование прокалочных печей № 1 и № 3. В качестве тягодутьевых машин используются дымососы: ДН-24/750 (печь № 1) ДН-21/1000 (печь № 3). Очистка газов осуществляется в батарейном циклоне БЦ_250Р_64_64, установленном до дымососа (работа под разрежением). Эффективность работы батарейных циклонов около 17 - 43% . Количество газов на входе в установку газоочистки - 90000 нм³/ч, температура газов - 230 - 2450° С. Состав газов на входе в установку газоочистки при нормальных условиях: коксовая пыль, зола и сажа - 1500 - 1700 мг/нм³; диоксид серы - 800 - 950 мг/нм³; окислы азота - 80…100 мг/нм³; оксид углерода - 50…185 мг/нм³; бенз(а)пирен - 0,01 мг/нм³; смолистые вещества - 0,9 - 1,1 мг/нм³, влагосодержание - до 8000 мг/нм³. Плотность газов - 1,3 кг/нм³. Насыпная плотность коксовой пыли - около 1 гр/см³; угол естественного откоса - 34 град.

Значения основных параметров режима работы прокалочных печей приведены в таблице 2.1. Схемы газоходных трактов прокалочных комплексов № 1 и № 3, значения температуры и разрежения газов в них приведены в приложении 4.

Таблица 2.1 - Основные параметры режима работы прокалочных печей

Наименование параметра	Печь №
	1	3
1 Расход сырого кокса в печь, т/ч 2 Расход мазута в печь, л/ч 3 Температура в зоне прокаливания, 0С 4 Температура отходящих из печи газов, 0С 5 Разрежение в печи, Па 6 Положение направляющих аппаратов дымососа, % 7 Температура газов перед котлом-утилизатором, 0С 8 Расход вторичного воздуха в печь, м3/ч 9 Температура вторичного воздуха в печь, 0С 10Прокаливаемый кокс	17,0 220 1240 707 87 90 1420 7860 136 ПНПЗ+ НКНПЗ+ ТуНПЗ	16,5 260 1255 703 84 98 1338 6170 94 ПНПЗ+ НКНПЗ+ ТуНПЗ

2.1Результаты измерений запыленных газовых потоков

2.1.1Отбор проб на входе в БЦ-250Р-64-64 печь № 1

Для определения фракционного состава золы-уноса был проведен отбор проб запыленных газов методом внешней фильтрации по методу Василевского М.В., позволяющим определять дисперсный состав пыли: запыленные газы отбираются через штуцер пробоотборника диаметром 20 мм, с размерами входного отверстия 20Ч10 мм, поступают в пробоотборный циклон типа СК-ЦН-34 диаметром 90 мм, где пыль улавливается и накапливается в пылеприемном бункере. Неподлежащие улавливанию центробежными силами частицы поступают в рукавный фильтр. Давление/разрежение в газоходах замерялось трубкой Пито-Прандтля, величина определялась по U-образному жидкостному манометру. Температура газов определялась с помощью термометра электронного ТМ 902С (номер DF 5292531). Масса уловленных частиц, рукавных фильтров измерялась с помощью весов электронных AND HL-400 (номер Н509002074). Разрежение в пробоотборной установке создавалось при помощи воздуходувки LG В156, 16000 об/мин, 560 мм вод.ст при расходе 2,8 м³/мин, мощность 0,6 кВт, заводской номер № 0407 46288. Отбор проб производился через существующие технологические лючки на входе и выходе БЦ-250Р-64-64 печей № 1 и № 3.

Параметры запыленного потока на входе в БЦ-250Р-64-64 (печь № 1) приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Параметры запыленного потока на входе в БЦ-250Р-64-64

Измеряемые величины	Значение
Полный напор, мм. вод. ст.	-220
Динамический напор, мм. вод. ст.	+15
Статический напор, мм. вод. ст.	-235
Температура газа, 0С	260
Плотность газа, кг/м3	0,6658
Площадь газохода, м2	2,379
Скорость газа, м/с	21,013
Расход газа, м3/с	49,99
Расход газа, м3/час	179 969

Пояснения к определению параметров потока. Определим плотность газового потока без учета атмосферного давления по формуле:

кг/м³,(2.1)

где - плотность газового потока, кг/м³;

=1,3 кг/м³ - плотность газовой среды при 0 ⁰С и 760 мм. рт. ст.;

=260 ⁰С - температура запыленных дымовых газов на входе в БЦ.

Определим расход газового потока.

Динамический напор

, (2.2)

где V_Л - скорость газов в газоходе, м/с.

Найдем линейную скорость газов в газоходе:

м/с.

Расход газов

(2.3)

м³/с

или 179,969 тыс. м³/час.

Параметры измеряемых величин в пробоотборной линии на входе в БЦ (печь № 1) приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Параметры измеряемых величин в пробоотборной линии на входе в БЦ (печь № 1)

Измеряемые величины	Значение
Аэродинамическое сопротивление циклона, мм. вод. ст.	70
Время проведения замеров, мин	50
Плотность отбираемого газа, кг/м3	0,6658
Скорость газа, м/с	12,11
Объем отобранных газов, м3	17,8089
Масса фильтра до опыта, г	57
Масса фильтра после опыта, г	58,2
Привес фильтра, г	1,2
Масса уловленного пробоотборным циклоном материала, г	5
Массовая концентрация, г/м3	0,41
Эффективность циклона, %

Определим расход газового потока. Перепад на пробоотборном циклоне (аэродинамическое сопротивление) составляет 70 мм. вод. ст., коэффициент гидравлического сопротивления циклона 14,04, диаметр входного патрубка составляет 25 мм, площадь входа S = 0,00049 м².

Таким образом, скорость газов во входном патрубке пробоотборного циклона составляет

или , (2.4)

м/с.

Количество отобранных газов, за время проведения опыта

м³,

 м³.

Запыленность потока определим по формуле:

, (2.5)

где С - массовая концентрация пыли на входе в БЦ, г/м³;

М_ЦА - масса пыли, уловленной циклоном, г.;

М_Ф - масса пыли, уловленной фильтром, г.

г/м³,

Параметры запыленного потока на выходе из БЦ-250Р-64-64 (печь № 1) приведены в таблице 2.4.

Таблица 2.4 - Параметры запыленного потока на выходе из БЦ_250Р_64_64 (печь № 1)

Измеряемые величины	Значение
Полный напор, мм. вод. ст.	- 430
Динамический напор, мм. вод. ст.	+ 20
Статический напор, мм. вод. ст.	- 450
Температура газа, 0С	240
Плотность газа, кг/м3	0,6918
Площадь газохода, м2	2,4397
Скорость газа, м/с	23,804
Расход газа, м3/с	58,074
Расход газа, м3/час	209 069

Определим плотность газового потока без учета атмосферного давления по формуле:

кг/м³ , (2.6)

где - плотность газового потока, кг/м³; =1,3 кг/м³ - плотность газовой среды при 0⁰С и 760 мм. рт. ст.; =240⁰ С - температура запыленных дымовых газов на выходе из БЦ.

Определим расход газового потока.

Динамический напор

,(2.7)

где V_Л - скорость газов в газоходе, м/с.

Найдем линейную скорость газов в газоходе:

,(2.8)

м/с.

Расход газов

м³/с,

м³/с,

или 209,069 тыс. м³/час.

2.1.2Отбор проб на входе в БЦ-250Р-64-64 печь № 3

Параметры запыленного потока на входе в БЦ-250Р-64-64 (печь № 3) приведены в таблице 2.5.

Таблица 2.5 - Параметры запыленного потока на входе в БЦ_250Р_64_64 (печь № 3)

Измеряемые величины	Значение
Полный напор, мм. вод. ст.	-150
Динамический напор, мм. вод. ст.	+ 15
Статический напор, мм. вод. ст.	- 165
Температура газа, 0С	263
Плотность газа, кг/м3	0,6621
Площадь газохода, м2	2,379
Скорость газа, м/с	21,072
Расход газа, м3/с	50,13
Расход газа, м3/час	180 471

Пояснения к определению параметров потока

Определим плотность газового потока без учета атмосферного давления по формуле:

,(2.9)

где - плотность газового потока, кг/м³;

=1,3 кг/м³ - плотность газовой среды при 0 ⁰С и 760 мм. рт. ст.;

=263 ⁰С - температура запыленных дымовых газов на входе в БЦ.

кг/м³.

Определим расход газового потока.

Динамический напор

,(2.10)

где V_Л - скорость газов в газоходе, м/с.

Из (2.8) найдем линейную скорость газов в газоходе:

м/с.

Расход газов

(2.11)

м³/с

или 180,471 тыс. м³/час.

Параметры измеряемых величин в пробоотборной линии на входе в БЦ (печь № 3) приведены в таблице 2.6.

Таблица 2.6 - Параметры измеряемых величин в пробоотборной линии на входе в БЦ (печь № 3)

Измеряемые величины	Значение
Аэродинамическое сопротивление циклона, мм. вод. ст.	100
Время проведения замеров, мин	60
Плотность отбираемого газа, кг/м3	0,6621
Скорость газа, м/с	14,52
Объем отобранных газов, м3	25,614
Масса фильтра до опыта, г	62,6
Масса фильтра после опыта, г	63,7
Привес фильтра, г	1,1
Масса уловленного пробоотборным циклоном материала, г	4,1
Массовая концентрация, г/м3	0,203
Эффективность циклона, %

Определим расход газового потока.

Перепад на пробоотборном циклоне (аэродинамическое сопротивление) составляет 100 мм. вод. ст., коэффициент гидравлического сопротивления циклона 14,04, диаметр входного патрубка составляет 25 мм, площадь входа S=0,00049 м².

Таким образом, скорость газов во входном патрубке пробоотборного циклона составляет

,(2.12) или

(2.13)

м/с.

Количество отобранных газов, за время проведения опыта

,

м³.

Запыленность потока определим по формуле:

,(2.14)

где С - массовая концентрация пыли на входе в БЦ, г/м³ ;

М_ЦА - масса пыли, уловленной циклоном, г.;

М_Ф - масса пыли, уловленной фильтром, г.

г/м³,

2.1.2Отбор проб на выходе из БЦ-250Р-64-64 (печь № 3)

Параметры запыленного потока на выходе из БЦ-250Р-64-64 (печь № 3) приведены в таблице 2.7.

Таблица 2.7 - Параметры запыленного потока на выходе из БЦ_250Р_64_64 (печь № 3)

Измеряемые величины	Значение
Полный напор, мм. вод. ст.	- 301
Динамический напор, мм. вод. ст.	+ 14
Статический напор, мм. вод. ст.	- 315
Температура газа, 0С	252
Плотность газа, кг/м3	0,676
Площадь газохода, м2	2,4397
Скорость газа, м/с	20,14
Расход газа, м3/с	49,15
Расход газа, м3/час	176 952

Пояснения к определению параметров потока

Определим плотность газового потока без учета атмосферного давления по формуле:

,(2.15)

где - плотность газового потока, кг/м³; = 1,3 кг/м³ - плотность газовой среды при 0° С и 760 мм. рт. ст.; = 252⁰ С - температура запыленных дымовых газов на входе в БЦ.

кг/м³.

Определим расход газового потока.

Динамический напор

,(2.16)

где V_Л - скорость газов в газоходе, м/с.

Найдем линейную скорость газов в газоходе:

,

м/с.

Расход газов

,

м³/с,

или 176,952 тыс. м³/час.

Параметры измеряемых величин в пробоотборной линии на выходе из БЦ (печь № 3) приведены в таблице 2.8.

Таблица 2.8 - Параметры измеряемых величин в пробоотборной линии на выходе из БЦ (печь № 3)

Измеряемые величины	Значение
Аэродинамическое сопротивление циклона, мм. вод. ст.	60
Время проведения замеров, мин	90
Плотность отбираемого газа, кг/м3	0,676
Скорость газа, м/с	11,131
Объем отобранных газов, м3	29,45
Масса фильтра до опыта, г	59
Масса фильтра после опыта, г	60,3
Привес фильтра, г	1,3
Масса уловленного пробоотборным циклоном материала, г	0,9
Массовая концентрация, г/м3	0,074
Эффективность циклона, %

Определим расход газового потока.

Перепад на пробоотборном циклоне (аэродинамическое сопротивление) составляет 60 мм вод. ст., коэффициент гидравлического сопротивления циклона 14,04, диаметр входного патрубка составляет 25 мм, площадь входа S=0,00049 м².

Таким образом, скорость газов во входном патрубке пробоотборного циклона составляет

,(2.16) или

,(2.17)

м/с.

Количество отобранных газов, за время проведения опыта

,(2.18)

м³.

Запыленность потока определим по формуле:

(2.19)

где С - массовая концентрация пыли на выходе из БЦ, г/м³

М_ЦА - масса пыли, уловленной циклоном, г.

М_Ф - масса пыли, уловленной фильтром, г.

г/м³.

Аэродинамические параметры БЦ-250Р-64-64

Гидравлическое сопротивление БЦ 3:

,(2.20)

мм. вод. ст.

Гидравлическое сопротивление БЦ 1:

мм вод. ст.

Разрежение на входе в БЦ 3: - 150 мм вод. ст.

Разрежение на выходе из БЦ 3: - 301 мм вод. ст.

Разрежение в бункере БЦ 3: - 190 мм вод. ст.

Разрежение под форм-бункером БЦ 3: - 50 мм вод. ст.

Перепад м/ду бункером БЦ 3 и дымососом: 301 - 190 = 111 мм вод. ст.

2.2 Физико-химические свойства коксовой пыли

2.2.1Определение фракционного состава коксовой пыли

С целью разработки перспективных инерционных пылеуловителей с максимально возможной эффективностью был определен фракционный состав золы-уноса прокалочных печей. Анализировалась зола, уловленная пробоотборным циклоном при отборе проб от БЦ № 3.

Определение фракционного состава частиц проводилось методом лазерной дифракции с использованием анализатора размера частиц (АРЧ) «Mastersizer 2000». В качестве размера частицы применялся объемный диаметр это диаметр сферы, равной объему частицы. Результаты измерений фракционного состава уловленной коксовой пыли приведены в таблице 2.9. В столбце 2 таблицы 2.9 приведена весовая доля фракции пыли размером менее 0,5 мкм в процентах от суммарного веса всех остальных фракций.

Таблица 2.9 - Фракционный состав уловленной коксовой пыли

Расчетные параметры	Размер частиц, мкм
	<0,5	0,5-10	10-20	20-30	30-60	60-90	>90
Фракционный состав уловленной пробоотборным циклоном золы, уносимой дымовыми газами из печи, , % (по протоколу измерений АРЧ, до БЦ 1)	19,36	6	12	16	32	18	16
Фракционный состав уловленной пробоотборным циклоном золы, уносимой дымовыми газами из печи, , % (по протоколу измерений АРЧ, до БЦ 3)	21,16	9	23	20	33	10	5
Фракционный состав уловленной пробоотборным циклоном золы, уносимой дымовыми газами из БЦ 3 (по протоколу измерений АРЧ), , %	59,1	17	18	18	31	12	4
Фракционный состав золы, уловленный БЦ 3		1	2	1	14	24	58

Анализ полученного фракционного состава коксовой пыли показал, что данная пыль имеет нормальное вероятностно-логарифмическое распределение частиц по размерам, характерное для промышленной пыли. Однако наличие фракции менее 0,5 мкм (до 20%), неулавливаемой в циклонном аппарате, переводит ее в разряд нетипичной пыли. Для дальнейших оценок эффективности циклонных пылеуловителей в расчетах принимаем характеристики пыли с нормальным интегрально-логарифмическим распределением частиц по размерам с поправкой на наличие неулавливаемой циклонами фракции в 20%. Полученные характеристики фракционного состава коксовой пыли представлены в таблице 2.10.

Таблица 2.10 - Характеристика фракционного состава коксовой пыли

Расчетные параметры	Размер частиц, мкм
	<0,5	0,5-10	10-20	20-30	30-60	60-90	>90
1	2	3	4	5	6	7	8
Фракционный состав уловленной пробоотборным циклоном золы, уносимой дымовыми газами из печи, , % (по протоколу измерений АРЧ, до БЦ 1)	19,36	6	12	16	32	18	16
Характеристика пыли на входе в БЦ 1	19,36	40 мкм,
Фракционный состав уловленной пробоотборным циклоном золы, уносимой дымовыми газами из печи, , % (по протоколу измерений АРЧ, до БЦ 3)	21,16	9	23	20	33	10	5
Характеристика пыли на входе в БЦ 3	21,16	25 мкм,

*В расчетах принимается, что циклон улавливает частицы выше 0.5 мкм с эффективностью 100 %.

Здесь - дисперсия частиц в функции распределения парциальных коэффициентов очистки, где , , - размер частиц, улавливаемый с эффективностью 84.1, 50 и 16% соответственно.

- дисперсионный состав пыли, где , , - диаметр частиц, для которых суммарный вес всех частиц, имеющих размер меньше , и , составляет соответственно 84.1, 50 и 16% от общего веса пыли.

Определение величины избыточного газа, пропускаемого через БЦ

Гидравлическое сопротивление

.(2.21)

Гидравлическое сопротивление БЦ 1 составляет

430 - 220 = 210 мм. вод. cт.

Гидравлическое сопротивление определяем из формулы (2.13) [12]:

,(2.22)

где =110 - коэффициент гидравлического сопротивления циклонного элемента, табл. 2.14 [1]. = 0,676 - плотность газового потока, кг/м³; = 4,5 - оптимальная плановая скорость в циклонном элементе, м/сек.

При плановой скорости в циклонном элементе на уровне 4,5 м/с, гидравлическое сопротивление БЦ составляет 800 Па. Найдем плановую скорость в циклонном элементе при гидравлическом сопротивлении в 2100 Па.

,(2.23)

м/с.

Найдем избыточное количество газов, пропускаемых через БЦ 1.

, (2.24)

где - избыточное количество газов, тыс. м³/час;

S = 0,049 - площадь циклонного элемента, м²;

= 7,515 - 4,5 = 3,015 - разность плановых скоростей между реализуемой и оптимальной.

тыс. м³/час.

Определение величины избыточного газа, пропускаемого через БЦ 3

Гидравлическое сопротивление БЦ 3 составляет

,(2.25)

мм. вод. ст.

Найдем плановую скорость в циклонном элементе при гидравлическом сопротивлении в 1510 Па.

,(2.26)

м/с.

Найдем избыточное количество газов, пропускаемых через БЦ 1.

,(2.27)

где - избыточное количество газов, тыс. м³/час;

S = 0,049 - площадь циклонного элемента, м²;

= 6,372 - 4,5 = 1,872 - разность плановых скоростей между реализуемой и оптимальной.

тыс. м³/час.

По результатам исследования можно сделать следующий вывод:

1 Гидравлическое сопротивление БЦ 1 (нагрузка 100%) составляет 2100 Па, БЦ 3 - 1510 Па, что превышает паспортные значения в 800 Па. Повышенное сопротивление вызвано чрезмерно большим количеством газов, пропускаемых через батарейные циклоны, по сравнению с рекомендованными в паспорте. Для снижения гидравлического сопротивления рекомендуется дополнительно установить на каждый БЦ пылеуловитель, производительностью не менее 70 000 м³/час. Повышения эффективности пылеулавливания при этом не произойдет.

2 Возможно доведение эффективности пылеулавливания БЦ до 76%. Это возможно в случае перевода БЦ из режима пылеулавливания в режим пылеконцентрирования. Для этого необходимо часть газов из бункера БЦ отвести в выносной пылеуловитель, очищенные газы из которого замкнуть на вход дымососа. При использовании пылеуловителя с гидравлическим сопротивлением не более 1000…1200 Па, установка дополнительного дымососа не потребуется. Вариант модернизации батарейного циклона БЦ_250Р_64_64 представлен на рисунке 1. Модернизация батарейного циклона БЦ_250Р_64_64 по предложенной схеме (рис. 4.1) позволит снизить общее гидравлическое сопротивление, повысит эффективность пылеулавливания до 76%, снизит удельную пылевую нагрузку на вторую ступень пылеулавливания.

В качестве второй ступени улавливания возможно применение скруббера Вентури.

2.2.2Определение удельного электрического сопротивления коксовой пыли

Важнейшим фактором, влияющим на эффективность улавливания пыли электрофильтром является удельное электрическое сопротивление (УЭС) пыли.

Проведенные исследования и практика эксплуатации электрофильтров на ряде производств показали, что нормальная работа электрофильтров обеспечивается лишь в определенной области УЭС: 10⁴-10⁷ Омм. При УЭС пыли более 10⁹ Омм и менее 10² Омм очистка газов от пыли в электрофильтрах неэффективна [12].

Были проведены исследования УЭС коксовой пыли в диапазоне температур 20…300° С при влажности газов, соответствующей точке росы t = 20° С (влагосодержание 17,3 г/м³).

Зависимость УЭС от температуры определялась в стационарной лабораторной установке по методике ГОСТ Р МЭК 61241-2-2-99 с использованием мегомметра HDT-2061, заводской номер HD 4019423.

Результаты исследования показали, что УЭС пыли изменяется в области 10³ Омм, не имеет характерного для промышленных пылей экстремума.

По результатам исследования можно сделать следующий вывод:

1 Пыль относится к классу среднеомных пылей, УЭС которых находится в нижней предельной области значений, обеспечивающих электрическую очистку газов.

2 Благодаря большому содержанию частиц менее 1 мкм, в т. ч. сажных частиц, невозможно эффективное улавливание пыли в электрофильтре.

2.2.3Определение смачиваемости коксовой пыли

Смачиваемость пыли характеризует ее способность смачиваться водой. Чем меньше размер частиц пыли, тем меньше их способность смачиваться. Смачиванию препятствует газовая оболочка, образующаяся вокруг мелких частиц пыли. Чем крупнее частицы пыли и чем округлее их форма, тем слабее силы, удерживающие газовую оболочку вокруг поверхности частиц, и, следовательно, тем больше их способность смачиваться. Смачиваемость пыли зависит и от ее химического состава. Смоченные частицы лучше отделяются от газа в мокрых аппаратах газоочистки. Смачиваемость определяется путем измерения доли смоченного и погрузившегося на дно сосуда порошка, насыпанного тонким слоем на поверхность воды.

Пыли по смачиваемости разделяют на три группы: гидрофобные (плохо смачиваемые, менее 30%), умеренно-смачиваемые (30-80%), гидрофильные (хорошо смачиваемые, 80-100%). В зависимости от химического состава некоторые пыли при смачивании водой схватываются (цементируются, затвердевают). Такие пыли при оседании на стенках аппаратов и газоходов образуют трудно удаляемые отложения.

Определение смачиваемости коксовой пыли было проведено аналогично методике приведенной в [12]. Доля смачиваемой пыли, уловленной БЦ, составляет не менее 95%. Доля смачиваемой пыли, уловленной пробоотборным циклоном, уносимой дымовыми газами из печи, поступающей на вход БЦ 3, составляет не менее 90%. Представленная коксовая пыль относится к хорошо смачиваемой пыли.

По результатам исследования можно сделать следующие выводы:

1 Коксовая пыль относится к хорошо смачиваемой пыли.

2 При смачивании не образует трудноудаляемых отложении.

3 Коксовая пыль может эффективно улавливаться в аппаратах мокрой очистки газов, также дополнительно будут улавливаться окислы серы, смолы (с последующей нейтрализаций стоков).

4 Благодаря большому содержанию частиц менее 1 мкм, эффективное улавливание пыли может осуществляться только в аппаратах типа скруббер с трубой Вентури, со скоростями в трубе не менее 60…80 м/с.

2.2.4Определение слипаемости коксовой пыли

Коагуляция (укрупнение) пыли - это способность ее мелких частиц слипаться между собой и образовывать более крупные частицы. На скорость коагуляции влияют запыленность газа, размер и форма частиц, вязкость, температура и скорость газового потока, а также другие факторы, в частности колебание газа под воздействием звуковых волн, электрические заряды частиц. Чем больше скорость газа, тем выше его турбулентность и вероятность столкновения и укрупнения частиц пыли, находящихся во взвешенном состоянии в газе. Частицы пыли разного размера укрупняются лучше, чем частицы одинакового размера.

Коагуляция частиц пыли размером более 0,1 мкм происходит вследствие их столкновения во время движения. Более мелкие частицы коагулируют в процессе броуновского движения под действием молекулярных сил. Частицы пыли размером более 5-10 мкм почти не коагулируют в газовом потоке.

Определение слипаемости коксовой пыли было проведено по методике НИ ТПУ [12].

По результатам исследования можно сделать следующие выводы:

1 Коксовая пыль, уловленная БЦ, относится к неслипающейся. Пыль, уловленная пробоотборным циклоном, уносимая дымовыми газами из печи, поступающая на вход БЦ 3, слабослипающаяся. Существует вероятность, что исходная коксовая пыль сильнослипающаяся, поскольку содержит более 20% субмикронных частиц, имеет большую относительную влажность газа, содержит смолистые вещества. В этих условиях пыль может образовывать отложения на стенках циклонов, ткани рукавных фильтров.

2 Опыт фильтрации газа через тканевый фильтр (фланель) при температурах 50…60° С показал, что на ткани фильтра образуются маслянистые отложения смолы, содержащийся в газах, на которые осаждаются сажные частицы, что приводит к замазыванию внутренней поверхности фильтра, повышению его гидравлического сопротивления, усложнению регенерации ткани.

3 Для улавливания пыли рукавными фильтрами может быть рекомендовано предварительное выделение смолистых веществ из потока, путем охлаждения газа в поверхностных теплообменниках до температуры ниже точки росы, и улавливания капель воды и смол в центробежном каплеуловителе (с последующей нейтрализацией стоков). Данный метод не позволяет полностью удалить смолы из газов, остается вероятность частичного отложения смол в фильтре. Поэтому, необходимо точное определение температуры начала и конца кипения фракций углеводородов, содержащихся в газе, с определением оптимальной температуры ведения процесса очистки газов в рукавном фильтре без конденсации смол на его поверхности. Данная рекомендация требует натурных испытаний и проверки в реальных условиях эксплуатации, осложняется низкими температурами эксплуатации высокоэффективных рукавных фильтров (около 100° С).

Выводы

1 Существующая низкая эффективность БЦ-250Р-64-64 объясняется наличием большого содержания мелких частиц в коксовой пыли. Характеристики коксовой пыли: медианный размер 25 мкм, дисперсия . Массовое содержание частиц менее 0,5мкм составляет 21,16%.

2. Работа БЦ характеризуется повышенным гидравлическим сопротивлением, объясняемым чрезмерно большим количеством подаваемых на очистку газов. Для снижения гидравлического сопротивления батарейных циклонов рекомендуется дополнительно установить на каждый БЦ пылеуловитель, производительностью не менее 70 000 м³/час. Повышения эффективности пылеулавливания при этом не произойдет.

3 Доведение эффективности пылеулавливания БЦ до 76% возможно при переводе БЦ из режима пылеулавливания в режим пылеконцентрирования. Для этого необходимо часть газов из бункера БЦ отвести в выносной пылеуловитель. Вариант модернизации батарейного циклона БЦ_250Р_64_64 представлен на рисунке 3.1. Модернизации батарейного циклона БЦ_250Р_64_64 по предложенной схеме позволит снизить общее гидравлическое сопротивление, повысит эффективность пылеулавливания до 76%, снизит удельную пылевую нагрузку на вторую ступень пылеулавливания.

4 Коксовая пыль относится к классу среднеомных пылей. В очищаемых газах содержится большое количество влаги, газов (сернистый ангидрид), сажи. Наличие вышеперечисленных факторов (низкое УЭС, большое содержание пыли меньше 1 мкм) обуславливает низкую эффективность очистки газов в электрофильтре.

5 Коксовая пыль относится к хорошо смачиваемой пыли. При смачивании не образует трудноудаляемых отложении. Благодаря большому содержанию частиц менее 1 мкм, высокоэффективное улавливание пыли может осуществляться только в аппаратах типа скруббер с трубой Вентури, со скоростями в трубе не менее 60…80 м/с.

6 Коксовая пыль, уловленная пробоотборным циклоном, относится к слабослипающейся. Существует вероятность, что исходная коксовая пыль сильнослипающаяся, поскольку содержит более 20% субмикронных частиц, имеет большую относительную влажность газа, содержит смолистые вещества. Благодаря содержанию смолы в газе, возможно затруднение регенерации рукавных фильтров. Для улавливания пыли рукавными фильтрами может быть рекомендовано предварительное выделение смолистых веществ из потока, путем охлаждения газа в поверхностных теплообменниках и улавливания капель воды и смол в центробежном каплеуловителе (с последующей нейтрализацией стоков). Данный метод не позволяет полностью удалить смолы из газов, остается вероятность частичного отложения смол в фильтре. Поэтому, необходимо точное определение температуры начала и конца кипения фракций углеводородов, содержащихся в газе, с определением оптимальной температуры ведения процесса очистки газов в рукавном фильтре без конденсации смол на его поверхности. Данная рекомендация требует натурных испытаний и проверки в реальных условиях эксплуатации, осложняется низкими температурами эксплуатации высокоэффективных рукавных фильтров (около 100° С) [13].

3. Расчет параметров пылеулавливания основного оборудования

3.1Модернизации газоочистного оборудования

При модернизации газоочистного оборудования прокалочных печей «ОАО РУСАЛ Новокузнецк» с целью повышения эффективности пылеулавливания принята двухступенчатая система улавливания коксовой пыли.

Для проведения оценки работы существующего пылеуловителя был проведен отбор проб уловленной пыли. Микроскопический анализ проб золы, проведенный в лаборатории «Центра лабораторного анализа и технических измерений по Кемеровской области» (ЦЛАТИ) показал, что 80% всей пыли имеют следующие характеристики: 25 мкм, . Пыль хорошо смачиваемая, слабослипающаяся. Удельное электрическое сопротивление пыли находится в нижней предельной области значений, обеспечивающих электрическую очистку газов.

Остальные 20% пыли представляют собой частицы с размером менее 1 мкм и представлены, в основном, сажными частицами. Очистка газов от сажных частиц в электрофильтре не осуществляется.

Для повышения эффективности работы существующей газоочистки предлагается осуществить вторую ступень пылеулавливания - скруббер с трубой Вентури.

С целью повышения количества улавливания сухой коксовой пыли и снижения затрат на ее подсушку для дальнейшего использования предлагается осуществить разгрузку потока от основной массы пыли в инерционном сухом пылеуловителе. Существующие пылеуловители батарейные циклоны БЦ_250Р_64_64 обладают эффективностью, не превышающей 40%. Предлагается осуществить модернизацию существующего батарейного циклона.

Вариант модернизации батарейного циклона БЦ-250Р-64-64 представлен на рисунке 3.1. Модернизация батарейного циклона БЦ-250Р-64-64 по предложенной схеме позволит снизить общее гидравлическое сопротивление, повысит эффективность пылеулавливания до 76%, снизит удельную пылевую нагрузку на вторую ступень пылеулавливания.

1 - батарейный циклон БЦ-250Р-64-64, 2 - пылеуловитель КПЗУ, конструкции ООО «Томскгазоочистка»

Рисунок 3.1 - Вариант модернизации батарейного циклона с использованием КПЗУ

КПЗУ (рис. 3.2) представляет собой трехступенчатую систему очистки, включающую в себя: разгрузитель-пылеконцентратор, конический пылеконцентратор, выносные циклоны.



1 - разгрузитель-пылеконцентратор, 2 - выносной циклон разгрузителя-пылеконцентратора, 3 - конический пылеконцентратор, 4 - выносной циклон конического пылеконцентратор.

Рисунок 3.2 - Принципиальная схема комплекса пыле- изолоулавливания (КПЗУ)

Первая ступень пылеуловителя, представляет собой разгрузитель-пылеконцентратор (1). Часть пыли из разгрузителя-пылеконцентратора с газом отводится в выносной циклон по типу ЦН-11 или СК-ЦН-34М (2), представляющий собой вторую ступень очистки. Затем дымовые газы из разгрузителя-пылеконцентратора поступают в третью ступень очистки, представленную коническим пылеконцентратором (3), также снабженным выносным циклоном по типу ЦН-11 или СК-ЦН-34М (4). Очищенные газы поступают в общий раскручиватель дымовых газов или сразу же в дымосос. Уловленные в пылеуловителе частицы поступают в стандартный гидрозатвор или пылевой затвор конструкции ООО «Томскгазоочистка». В последнем случае, сброс уловленных зольных частиц может осуществляться в бункер, на ленту, либо в шнек.

3.2Определение эффективности пылеулавливания первой ступени - БЦ_250Р_64_64 после модернизации

Общая эффективность пылеулавливания механической схемы, представленной на рисунке 3.2, определяется выражением:

,(3.1)

где и - кпд БЦ-250Р-64-64 и кпд КПЗУ соответственно.

Характеристики циклонных элементов БЦ-250Р-64-64 диаметром 250 мм [1]: 3,85 мкм, 0,46.

Дисперсия частиц в функции распределения парциальных коэффициентов очистки

,(3.2)

где , , - размер частиц, улавливаемый с эффективностью 84.1, 50 и 16% соответственно.

Дисперсионный состав пыли

,

где , , - диаметр частиц, для которых суммарный вес составляет соответственно 84.1, 50 и 16% от общего веса пыли.

3.2.1Определение эффективности циклонных элементов БЦ_250Р_64_64

Эффективность БЦ является функцией интеграла вероятности и может быть записана в общем виде , где

(3.3)

Зная характеристики пылеулавливания циклонных элементов БЦ_250Р_64_64 [12], подставим полученные значения в выражение аргумента функции интеграла вероятности и определим теоретическую эффективность пылеулавливания коксовой пыли циклонными элементами БЦ-250Р-64-64.

,(3.4)

*

*В расчетах принималось наихудшее значения фракционного состава пыли для БЦ 3.

Значение выражения 1,36 соответствует эффективности улавливания 91%. Одной из характеристик циклонных элементов является повышение эффективности пылеулавливания, при отводе части газов через пылевыводное отверстие в выносной пылеуловитель (режим пылеконцентрирования). Степень повышения эффективности зависит от количества отводимых газов и дисперсного состава пыли, определяется в результате натурных испытаний.

Для циклонных элементов БЦ-250Р-64-64 примем размер частиц, улавливаемых на 50% при отводе части газа через пылевыводные отверстия на уровне 2 мкм. Тогда эффективность БЦ с отсосом составит

,(3.5)

.

Значение выражения Х⁰ = 1.84 соответствует эффективности пылеулавливания 96% [12]. Делая поправку на наличие неулавливаемой циклонами фракции пыли в 20%, получим конечную эффективность пылеулавливания равную