• Введение
• 1. Анализ схем очистки пылей, образующихся на свинцовом производстве
• 2. Пылеулавливающее оборудование
• 3. Расчет размеров аппаратов, используемых для очистки выбросов от свинцовой пыли
• Заключение
• Список использованной литературы
• Приложение 1
• Приложение 2

Введение

Рис. 1.1 Схемы, применяемые дли тонкого обеспыливания газов агломерационных машин, работающих с просасыванием: а - с сухим электрофильтрами; б - с тканевыми фильтрами.

1 - агломашина; 2 - циклон; 3 - эксгаустер; 4 - полый скруббер; 5 - сухой электрофильтр;

6 - дымосос; 7 - дымовая труба; 8 - рукавный фильтр; 9 - подсос воздуха.

При тонкой очистке газов агломерационных машин, работающих с просасыванием в рукавных фильтрах, основным требованием является поддержание температуры перед входом в фильтр на уровне, допустимом для применяемой ткани (рис.1.1, б). Регулирование температуры осуществляют подсосом воздуха, так как применение поверхностных охладителей из-за низкой температуры газов нецелесообразно, а впрыскивание воды опасно из-за возможности появления в газах капель серной кислоты.

Эксплуатационные данные по одной из установок с тканевыми фильтрами типа РФГ (ткань ЦМ) с рабочей поверхностью 560 м²:

Количество газов, тыс. м³/ч 60-70

Температура газов,°С 110-170

Содержание (SO₂ - SO₃), % 4,0

Средний размер частиц, мкм 1,26

Пропускная способность одного фильтра 40000

Охлаждение газов подсосом воздуха,°С <100

Концентрация пыли, г/м³:

перед фильтром 0,8-1,2

после фильтра 0,025-0,05

Газовая нагрузка на ткань, м³/ (м²·мин) 1,0-1,1

Химический состав пыли, %: 45-50 Рb; 6-8 S; 2,8-3,2 Zn; 0,1-0,35 Cd; 0,7-0,8 Сu; 0,1 - 0,15 As; 0,45 Sb.

Агломерационные машины с дутьем. В этом случае очистку богатых газов, идущих в сернокислотный цех, осуществляют в сухих электрофильтрах с предварительной подготовкой в скруббере. Бедные газы из средней части машины имеют высокую температуру (~500°С), поэтому их сначала охлаждают в поверхностных холодильниках, а затем очищают в рукавных фильтрах, после чего выбрасывают в атмосферу (рис.1.2). Бедные газы из хвостовой части машины направляют в циклон, после очистки в котором их используют в качестве дутья, направляемого в головную часть машины. Избыток газов из циклона направляют через смеситель в рукавный фильтр.

Рис.1.2 Принципиальная схема очистки от пыли газов агломерационных машин с дутьем снизу:

1 - агломерационная машина; 2 - циклон; 3 - вентилятор; 4 - полый скруббер; 5 - сухой электрофильтр; 6 - рукавный фильтр; 7 - смеситель газов; 8 - подсос воздуха; 9 - поверхностный охладитель; 10 - дымовая труба.

Вследствие высокого содержания СО₂ в богатых газах содержащаяся в них пыль свинца и цинка представляет собой в значительной степени не оксиды, а сульфаты, характеризующиеся более высокой электропроводностью. В связи с этим работа электрофильтров несколько облегчается и допустимая температура газов перед ними поднимается до 100-110°С с одновременным снижением влажности. Однако, как показала практика, скорость поступающего в электрофильтр газа с повышенным содержанием СО₂ (5-6%) не должна превышать 0,3-0,5 м/с. При этой скорости запыленность газов после электрофильтра находится в пределах 0,03-0,1 г/м³. Дальнейшее снижение запыленности осуществляется в мокрых электрофильтрах сернокислотного цеха.

Электрофильтр имеет С-образные осадительные электроды длиной 5 м, шириной 400 мм, а также игольчатые коронирующие электроды, среднее напряжение на которых 60 кВ, плотность тока 0,41 мА/м², линейная плотность тока 0,088 мА/м. Скрубберы, размещенные перед электрофильтрами, имеют верхний подвод газа, диаметр 6 и высоту 14,5 м и работают со скоростью газа 0,5 м/с.

Бедные газы очищают в рукавных фильтрах (температура газов перед фильтрами 95°С; концентрация пыли перед фильтрами 4,0, после них 0,037 г/м³).

Очистка отходящих газов шахтных печей для выплавки чернового свинца.

Газы шахтных печей имеют температуру 200-300°С и следующий химический состав, % (объемн.): 15 СО₂; 16 СО; 1 О₂; 0,05-0,1 SO₂. Запыленность газов 8-17 г/м³ при среднем размере частиц 0,6-0,8 мкм. В пыли шахтных печей содержится,% (по массе): 55-65 Рb; 12-20 Zn; 1-3 Cd; 0,4 As; 0,1-0,2 Sb; 6-8 S; 0,4-0,8 Cl.

При расстройстве нормального хода печи температура отходящих газов может возрастать до 800-1000°С, а запыленность увеличивается до 100 г/м³ и более.

Высокая дисперсность пыли шахтных печей и значительная запыленность газов обусловливают необходимость применения ступенчатой очистки и установки в качестве аппаратов тонкой очистки пылеуловителей наиболее совершенных типов. Низкое содержание в газах сернистого ангидрида допускает применение наряду с сухими мокрых газоочистных аппаратов.

В практике очистки газов шахтных печей применяют схемы, показанные на рис.1.3 Во всех случаях в качестве аппаратов грубой очистки непосредственно у печей устанавливают циклоны, осаждающие крупную пыль, что предотвращает засорение его длинных газоходов и с учетом присосов воздуха снижает запыленность газов перед аппаратами тонкой очистки до 3-6 г/м³. Следующим аппаратом в сухих схемах является испарительный скруббер, позволяющий снижать и регулировать температуру газов перед сухими электрофильтрами и рукавными фильтрами.

Рис.1.3 Схемы, применяемые для обеспыливания газов шахтных печей выплавки чернового свинца с тонкой очисткой: а - в сухих электрофильтрах; б - в рукавных фильтрах; в - в мокрых электрофильтрах; г - в скрубберах Вентури.

1 - шахтная печь; 2 - циклон; 3 - полый скруббер; 4 - сухой электрофильтр; 5 - вентилятор; 6 - рукавный фильтр; 7 - мокрый электрофильтр; 8 - труба Вентури; 9 - каплеуловитель; 10 - подсос воздуха; 11 - дымовая труба.

В схеме с сухими электрофильтрами (рис.1.3, а) вследствие значительного удельного сопротивления пылей шахтных печей (УЭС > 10¹¹ Ом·см) из-за высокого содержания PbO, ZnO и PbS охлаждение и увлажнение газа в скруббере являются непременным условием эффективной работы сухих электрофильтров. Перед рукавными фильтрами (рис.1.3, б) скруббер должен обязательно работать в режиме полного испарения, чтобы предотвратить попадание в рукавный фильтр капельной влаги. Вследствие этого тонкое регулирование температуры газа перед рукавным фильтром осуществляют подсосом атмосферного воздуха.

В схемах с аппаратами тонкой очистки мокрого типа, где используют мокрые электрофильтры (рис.1.3, в) или скрубберы Вентури (рис.1.3, г), в установке форсуночного скруббера нет необходимости, однако на многих установках такие скрубберы все же имеются.

На свинцовых заводах наиболее распространена схема с рукавными фильтрами (рис.1.3, б), при применении которой остаточная запыленность газа не превышает 0,02-0,04 г/м³.

Эксплуатационные показатели, полученные при очистке газов в рукавных фильтрах (ткань ЦМ), приведены ниже:

Температура газов, °С:

перед скруббером 250

после скруббера 110

Газовая нагрузка на фильтр, м³/ (м²·мин) 1

Гидравлическое сопротивление ткани, кПа 1,0-1,2

Концентрация, г/м³:

перед циклонами 8,0

на входе в рукавный фильтр 3,5

на выходе из рукавного фильтра 0,02

Регенерация осуществляется обратной продувкой и встряхиванием.

В настоящее время охотно применяют схему со скрубберами Вентури из-за ее низких капитальных затрат, компактности установки, простоты эксплуатации, возможности осуществления на месте гидрометаллургической переработки уловленной пыли. Однако запыленность уходящих газов в этом случае, как правило, несколько выше и составляет обычно 0,10-0,20 г/м³.

Очистка газов купеляционных печей и шлаковозгоночных установок.

Отходящие газы купеляционных печей имеют температуру 900-1000°С и содержат до 16-18 % СО₂. Запыленность газов перед пылеуловителями тонкой очистки равна 3-6 г/м³, средний размер частиц пыли 1,75 мкм. Пыль содержит 60-70 % Рb и до 20 % Zn. Очистку газов осуществляют обычно в рукавных фильтрах. Перед очисткой газы охлаждают сначала в поверхностных холодильниках, а затем перед фильтрами подсосом атмосферного воздуха (рис.1.4, а).

Рис.1.4 Схема очистки газов: а - купеляционной печи; б - шлаковозгоночной установки.

1 - печь; 2 - поверхностный охладитель; 3 - рукавный фильтр; 4 - подсос воздуха; 5 - котел-утилизатор; 6 - дымосос; 7 - дымовая труба.

Температура отходящих газов в шлаковозгоночных установках достигает 1200°С. Газы, поступающие на очистку, содержат 6 % СО₂ и 15 % О₂. Газы шлаковозгоночных установок характеризуются высокой запыленностью (100-150 г/м³) при среднем диаметре частиц пыли 1,5 мкм. В пыли шлаковозгоночных установок содержится, %: 20 Рb; 50 Zn; 2 As и 0,11 Sb.

В связи с высокой температурой газов газоотводящий тракт включает котел-утилизатор, устанавливаемый непосредственно за печью (рис.1.4, б), в котором газы охлаждаются до 300-400°С. Одновременно в котле-утилизаторе оседает и значительное количество пыли, концентрация которой на выходе из него не превышает 20-40 мг/м³. Так как газы шлаковозгоночных установок чаще всего очищают в рукавных фильтрах, то после котла-утилизатора устанавливают поверхностный холодильник, в котором газ дополнительно охлаждается до температуры, которую выдерживает фильтровальная ткань. Регулирование температуры перед входом в фильтр осуществляется подсосом атмосферного воздуха. Запыленность газа за рукавными фильтрами обычно не превышает 0,02-0,04 г/м³.

Очистка газов при переработке вторичного свинцового сырья.

Значительную долю во вторичном сырье составляет аккумуляторный лом. Технологический процесс переработки вторичного сырья включает агломерацию мелочи сырья и плавку в шахтной печи. Шихта шахтной печи состоит обычно из 35-55 % агломерата и 45-55 % аккумуляторного лома. Газы шахтной печи содержат 0,25 % SO₂, 0,001% SO₃, ~75 мг/м³ фенолов, НСl, HF и другие газообразные компоненты, а также до 1,6 г/м³ смолистых веществ. Температура отходящих газов шахтной печи 150-200°С при запыленности 15-20 г/м³ и точке росы до 40°С. Химический состав пыли, %: 56,0 Рb; 1,0 Zn; 2,0 Сu; 3,7 S_общ; 11,6 органических веществ. Очистку газов можно производить как сухим, так и мокрым способом. При сухой очистке технологические газы смешивают с вентиляционными и очищают в рукавных фильтрах. При мокрой тонкой очистке газы шахтной печи и агломерационной машины очищают раздельно по схеме: полый скруббер - скруббер Вентури - вентилятор - мокрый электрофильтр - дымосос. Наросты смолистых веществ с пылью на коронирующих электродах осложняют эксплуатацию электрофильтров и ухудшают качество очистки. Выполнение системы электродов из титана позволяет очищать их поверхности промывкой. При циркуляции растворов, подаваемых в скрубберы, в них накапливаются фенолы. Для улучшения качества очистки целесообразна подготовка сырья с удалением пластмассовых коробок аккумуляторов. Возможна также организация дожигания смолистых веществ в газах при выходе из металлургических агрегатов.

Отходящие технологические газы большинства металлургических операций получения свинца имеют высокую температуру и запыленность, не позволяющие направлять их непосредственно на тонкую очистку.

Предварительное охлаждение газов осуществляется смешением с холодным воздухом, введением в газовый поток воды, использованием газовых холодильников (кулеров, стояков), теплоутилизирующих аппаратов.

Наличие на свинцовых заводах значительных объемов холодных вентиляционных газов, подлежащих очистке, определяет целесообразность их смешения с высокотемпературными технологическими газами. Зачастую этого достаточно для снижения температуры технологических газов до требуемых пределов и одновременного устранения конденсации влаги при очистке вентиляционных газов. Но такой схеме организована очистка газов практически всех свинцовых заводов.

Разбавление технологических газов атмосферным воздухом в связи с увеличением объема очищаемых газов производится только в тех случаях, когда нет других возможностей снижения их температуры или нежелательно смешение пылей и т.д.

Непосредственный ввод воды в газы для их охлаждения на свинцовых заводах в связи со сложностью тонкой очистки газов с высоким влагосодержанием применяется также ограниченно, в основном же используется для предварительной подготовки газов перед их очисткой в сухих электрофильтрах от высокоомной пыли.

Поверхностные газовые холодильники используются для охлаждения газов от печей (водо- или воздухоохлаждаемые стояки и циклоны), вельц-печей и бедных газов агломерации (кулера, поверхностные холодильники с принудительной подачей воздуха); температура газов в них снижается на 200-350°С и улавливается 10-30 % выносимой пыли.

Из аппаратов грубой очистки газов от пыли на предприятиях подотрасли преимущественно распространены циклоны типов ЦН-24, ЦН-15, СИОТ, ЛИОТ и др., что обусловлено простотой их конструкции и обслуживания, малыми размерами при большой пропускной способности по газу, надежностью работы в широком диапазоне температур. Эффективность улавливания пыли в них колеблется от 50 до 90 % и зависит от начальной запыленности газов, подсосов атмосферного воздуха.

Батарейные циклоны применяются относительно редко из-за подверженности забиванию пылью циклонных элементов малого диаметра, что создает неравномерную газовую нагрузку по отдельным элементам и снижает общую эффективность очистки.

Ограниченное применение пылеосадительных камер связано с низкой эффективностью осаждения в них пыли (не более 3-10 %, в основном грубых фракций 20-40 мкм), потребностью в больших площадях и объемах для их установки, трудностью удаления уловленной пыли.

Циклоны ЦН-15.

Циклонные аппараты благодаря дешевизне, простоте устройства и обслуживания, сравнительно небольшому сопротивлению и высокой производительности, являются наиболее распространенным типом сухого механического пылеуловителя.

Циклонные пылеуловители имеют следующие преимущества:

1) отсутствие движущихся частей в аппарате;

свинцовая пыль очистка выброс

2) надежное функционирование при температурах газов вплоть до 500°С без каких-либо конструктивных изменений (если предусматривается применение более высоких температур, то аппараты можно изготовлять из специальных материалов);

3) возможность улавливания абразивных материалов при защите внутренних поверхностей циклонов специальными покрытиями;

4) пыль улавливается в сухом виде;

5) гидравлическое сопротивление аппаратов почти постоянно;

6) аппараты успешно работают при высоких давлениях газов;

7) пылеуловители весьма просты в изготовлении;

8) рост запыленности газов не приводит к снижению фракционной эффективности очистки. Правильно спроектированные циклоны могут эксплуатироваться надежно в течение многих лет. Вместе с тем необходимо иметь в виду, что гидравлическое сопротивление высокоэффективных циклонов достигает 1250-1500 Па и частицы размером менее 5-15 мкм улавливаются циклонами плохо.

Выделение частиц пыли из газового потока происходит за счет центробежных сил, возникающих при вращении запыленного потока в циклоне и при изменении направления потока при выходе в выхлопную трубу. Вращение потоку сообщается путем ввода его в аппарат с большой скоростью либо через улиточный вход, либо по касательной к стенке корпуса или с помощью закручивающего устройства. Корпус бывает либо цилиндрическим с конической нижней частью, либо коническим полностью. Пыль, выделяемая при вращении потока на стенки корпуса, далее выводится в бункер через пылевыпускное отверстие в суженном конце конической части, а очищенный газ выходит вверх через выхлопную трубу, концентрически установленную в корпусе.

Эффективность очистки в циклоне определяется крупностью улавливаемых частиц, т.е. дисперсным составом пыли, и их плотностью, а также вязкостью очищаемого газа; кроме того, она зависит от диаметра циклона и скорости газа в нем.

Существуют три типа цилиндрических циклонов конструкции НИИОгаза основной серии ЦН, различающиеся между собой углом наклона входного патрубка к горизонту:

а) ЦН-15 с углом наклона 15°, нормальный и укороченный (ЦН-15у);

б) ЦН-11 с углом наклона 11°, с повышенной эффективностью при большем гидравлическом сопротивлении;

в) ЦН-24 с углом наклона 24°, с повышенной пропускной способностью при меньшей эффективности и сниженном гидравлическом сопротивлении.

Наибольшее распространение получили циклоны типа ЦН-15, которые обеспечивают достаточно высокую эффективность при умеренном гидравлическом сопротивлении. Они предназначены для сухой очистки газов, выделяющихся при некоторых технологических процессах (сушка, обжиг, агломерация, сжигание топлива и т.д.), а также очистки аспирационного воздуха. Применяются на предприятиях черной и цветной металлургии, химической, нефтяной и машиностроительной промышленности, промышленности строительных материалов, в энергетике и т.д. Применение циклонов типа ЦН-15 недопустимо в условиях взрывоопасных сред; не рекомендуется их применять также для улавливания сильнослипающихся пылей, особенно при малых диаметрах циклонов.

В зависимости от производительности по газу и условий применения циклоны изготовляют одиночного исполнения (внутренний диаметр от 300 до 1400 мм) или группового исполнения - из двух, четырех, шести и восьми циклонов одинакового внутреннего диаметра (от 300 до 1000 мм).

Циклоны группового исполнения изготовляют с "левым" и "правым" вращением газового потока, одиночные - только с "правым" вращением.

В зависимости от компоновки групповые циклоны могут быть с камерой очищенного газа в виде "улитки" или в виде сборника, а одиночные - только с "улиткой".

Рис.2.1 Циклон типа ЦН - 15 х 1УП.

1 - коническая часть циклона; 2 - цилиндрическая часть циклона; 3 - винтообразная крышка; 4 - камера очищенного газа; 5 - патрубок входа запыленного газа; 6 - выхлопная труба; 7 - бункер; 8 - люк; 9 - опорный пояс; 10 - патрубок выхода пыли.

Бункеры циклонов - пирамидальной формы. При работе циклонов должна быть обеспечена непрерывная выгрузка пыли. При этом уровень пыли в бункерах должен быть не выше плоскости, расположенной от крышки бункера на 0,5 диаметра циклона.

В технической характеристике приведены значения производительности, отнесенные к скорости в цилиндрической части циклона w = 2,5 и 3,5 м/с. В обычных условиях оптимальной считается скорость 3,5 м/с. Скорость 2,5 м/с рекомендуется принимать при работе с абразивной пылью.

В зависимости от температуры окружающей среды циклоны изготовляют из углеродистой стали (при температуре до - 40° С): и низколегированной стали (при температуре ниже - 40° С).

Изготовление и поставка - по ОСТ 26-14-1268-75.

Основные параметры:

Массовая концентрация пыли в очищаемом газе, г/м³:

для слабослипающихся пылей не более 1000

для среднеслипающихся пылей 250

Температура очищаемого газа, єС не более 400

Давление (разрежение), кПа (кгс/м²) не более 5 (500)

Коэффициент гидравлического сопротивления циклонов:

для одиночного исполнения 147

для группового исполнения:

с "улиткой" 175

со сборником 182

Оборудование для тонкой очистки газов

Дальнейшая очистка газов от пыли производится в аппаратах тонкой очистки, которые по способу осаждения пыли делятся на мокрые и сухие.

Аппараты мокрого пылеулавливания. Применение мокрого способа для очистки газов свинцовых заводов ограничено недостаточной эффективностью улавливания тонкодисперсных пылей и высокими расходами на эксплуатацию оборудования. Последнее обусловлено следующими трудностями:

наличие в газах агрессивных компонентов вызывает необходимость антикоррозионной защиты оборудования;

нейтрализация кислой среды значительно усложняет и удорожает процесс очистки газов;

газоходы и внутренние поверхности аппаратов постепенно зарастают отложениями влажных пылей, выделившихся из газового потока;

для получения шлама из пульпы мокрых пылеуловителей необходимо дополнительное громоздкое оборудование (отстойники, насосы, фильтр-прессы, транспорт шлама и сушка его);

выброс в атмосферу низкотемпературных, кислых и влажных газов требует дополнительных мероприятий по эффективному их рассеиванию в атмосфере;

при фильтрации пульпы образуются сливы, которые увеличивают общее количество сточных вод на заводах.

В связи с необеспечением из-за перечисленных недостатков необходимой полноты очистки газов от пыли на свинцовых заводах мокрые пылеуловители применяются лишь в случаях, когда сухая очистка газов трудноосуществима. Мокрые пылеуловители используются на стадии доочистки и подготовки газов перед утилизацией из них серы, а также на переделах, где образуются газы с высоким влагосодержанием, сильнослипающимися пылями и взрывоопасные.

В мировой практике производства свинца и цинка из известных мокрых пылеуловителей используются различные типы скрубберов - полые, насадочныё, ударно-инерционные (Дойля), турбулентно-скоростные (Вентури) и мокрые электрофильтры.

Полые и насадочные скрубберы применяются преимущественно для охлаждения, увлажнения и предварительной очистки газов: частицы размером более 5 мкм улавливаются на 70 % в полом и 80-90 % в насадочном. Скрубберы Дойля и Вентури с мокрым циклоном за ним обеспечивают улавливание тонкодисперсных возгонов на 90-98 %. Однако существенным недостатком скоростных мокрых пылеуловителей (труб Вентури) являются высокое гидравлическое сопротивление (4,0-8,0 кПа) и невысокая допустимая входная запыленность газового потока (до 20 г/нм³).

Мокрые электрофильтры (трубчатые, сотовые или пластинчатые вертикального типа) являются высокоэффективными аппаратами, однако вышеуказанные недостатки мокрого пылеулавливания также ограничивают их применение в производстве свинца. В сочетании с предварительно установленными скрубберами или комбинированные скруббер-электрофильтры применяются практически на всех свинцовых и цинковых заводах, где серосодержащие газы используются для производства серной кислоты, а также в качестве аппаратов для доочистки газов от пыли и улавливания селена, фтора и тумана серкой кислоты, соединений мышьяка.

Сухие пылеуловители. Специфичность свойств аэрозолей, выделяющихся при получении свинца и цинка существующими методами, предопределило главным образом применение сухих аппаратов для тонкого, пылеулавливания - электрофильтров и тканевых рукавных фильтров.

Очистка газов от пыли электрофильтрами.

Электрофильтры в настоящее время становятся неотъемлемой частью основного технологического оборудования цветной металлургии. Они хорошо улавливают как крупные, так и тонкие частицы. При электроочистке газов можно получить любую желаемую степень улавливания, целесообразность которой определяется только экономическими показателями.

В ряде случаев злектроочистка является единственно возможным способом. Электрофильтр может работать при давлениях как выше атмосферного, так и ниже. Температура газов может достигать 500°С. Процесс электроочистки поддается полной автоматизации. С помощью электрофильтров можно очищать большие объемы газов. Эксплуатационные затраты обычно ниже, чем при других способах достижения аналогичной эффективности.

Электрофильтры в качестве второй ступени установлены в основном для очистки богатых по сернистому ангидриду газов агломерации с дутьем снизу свинцовых шихт.

Производство свинца по сравнению с другими отраслями имеет ряд характерных особенностей, усложняющих эксплуатацию электрофильтров. Так, тонкий фракционный состав улавливаемых пылей (1-3 мкм) приводит к снижению скорости электроосаждения пыли и интенсивному загрязнению коронирующих и осадительных электродов. Обеспечение КПД электрофильтров более 99 % требует значительного уменьшения скорости газов в них (до 0,2-0,6 при допустимой 1-1,6 м/с для других производств). Большое удельное электрическое сопротивление пылей, обусловливающее явление обратной короны, дополнительно затрудняет электрическую очистку газов.

Высокие значения точки росы очищаемых газов предъявляют особые требования к конструктивным материалам электрофильтров.

При значительных концентрациях пыли (более 100 г/нм³) возникает "запирание короны", когда электрическая очистка газов вообще становится нерациональной, если не предусматривать специальных конструктивных и аппаратурных решений.

Очистка газов в рукавных фильтрах.

Широкое распространение для тонкой очистки газов рукавных фильтров обусловлено надежностью их работы при обеспечении высокой, близкой к 100 % степени улавливания пыли, простотой обслуживания, высокой степенью автоматизации управления их работой.

Таблица 2.1.

Эксплуатационные показатели установок рукавных фильтров в цветной металлургии.

На свинцовых заводах рукавные фильтры используются для улавливания пыли газов шихтоподготовки, агломерации, шахтной плавки, шлаковозгонки, конвертирования, рафинирования, переработки шликеров и пылей. На ряде свинцовых заводов в рукавных фильтрах очищаются газы отдельных переделов, на других - газы почти всех переделов, причем в большинстве случаев технологические газы смешиваются с вентиляционными.

На данный момент наиболее распространенными являются рукавные фильтры типа ФРКИ, ФРКДИ, ФРО, УРФМ и др.

Рукавные фильтры типа ФРКИ. Предназначены для высокоэффективной очистки (степень очистки 99% и выше) запыленных газов температурой от 60 до 130 єС, не являющихся токсичными, агрессивными, пожаро- и взрывоопасными.

Фильтр состоит из корпуса, разделенного на камеры неочищенного и очищенного газов, фильтровальных элементов (каркасного типа), клапанной секции с управляющими электромагнитами и устройством управления регенерацией, бункеров.

Неочищенный газ через бункер направляется в камеру и далее - через фильтрующую ткань закрытых снизу рукавов. Пыль задерживается на фильтрующей ткани, а очищенные газы удаляются через верхние открытые конусы рукавов и камеру очищенного газа.

Рис.2.2 Рукавный фильтр ФРКИ-360:

1 - рукав; 2 - крышка; 3 - клапанная секция; 4 - коллектор продувочного газа; 5 - корпус;

6 - бункер; 7 - люк.

Пример рукавного фильтра типа ФРКИ представлен на рис.2.2.

Регенерация фильтровальных рукавов осуществляется периодически по заданному циклу без отключения секций односторонней импульсной продувки сжатым воздухом, поступающим внутрь рукавов сверху через отверстия в продувочных коллекторах. Длительность импульсов - 0,1-0,2 с.

Таблица 2.2.

Техническая характеристика рукавных фильтров ФРКИ.

Система регенерации рассчитана на использование сжатого воздуха давлением 0,6 МПа (6 кгс/см²). В случае эксплуатации фильтров при пониженном давлении сопловые отверстия на раздающих трубах рассверливают согласно таблице, включенной в инструкцию по эксплуатации. Техническая характеристика рукавных фильтров типа ФРКИ представлена в таблице 2.2.

1. Расчет диаметра циклона, м.

,

где q - объем выбросов предприятия, м³/ч;

w_{опт. -} оптимальная скорость в рабочем сечении выбранного циклона, м/с (w_onm = 3,5 м/с);

п - число одиночных циклонов, шт (п = 2).

Полученное значение D_pacч округляем до ближайшего типового значения D_вн.

D_вн. = 1,2 м.

2. Определение действительной скорости движения газа в циклоне, м/с.

,

Так как значение действительной скорости отличается от оптимальной не более чем на 15%, то диаметр циклона выбран правильно.

3. Расчет коэффициента гидравлического сопротивления одиночного циклона, Па.

,

где k₁ - поправочный коэффициент, принимается интерполяцией в зависимости от диаметра циклона. (При D_eн > 500 мм k₁ = 1);

k₂ - поправочный коэффициент, принимается в зависимости от запыленности газа (k₂ = 0,93);

о₅₀₀ - коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм. При удалении газа по воздуховоду о₅₀₀ принимается в зависимости от вида выбранного циклона (о₅₀₀ = 155).

.

4. Расчет гидравлического сопротивления циклона, Па.

,

где с - плотность газа при заданной температуре, кг/м³.

Используя правило аддитивности, подсчитываем плотность газовой смеси заданного состава в нормальных условиях с_о, кг/м³:

,

где r_i ^- объемная доля газа, входящего в состав смеси;

с_о - плотность газа, входящего в состав смеси, в нормальных условиях, кг/м³.

Вычисляем плотность газовой смеси в рабочих условиях:

,

где Т - температура газовой смеси,°С.

5. Определение динамической вязкости газовой смеси при заданной температуре.

По формуле Гернинга и Ципперера:

,

где м_Т - вязкость газа при заданной температуре, Па*с;

м₀ - вязкость газа при нормальных условиях, Па*с;

k - поправочный коэффициент.

,

где r_i ^- объемная доля газа, входящего в состав смеси;

Т_{cr i} - критическая температура газа, входящего в состав смеси, К.

,

где r_i ^- объемная доля газа, входящего в состав смеси;

k_i - поправочный коэффициент для газа, входящего в состав смеси.

6. Определение значения медианного размера частиц, мкм.

,

где D_m - диаметр типового циклона, м (D_m = 0,6);

р_чт - плотность частиц пыли в типовом циклоне, кг/м³ (р_чт = 1930);

м _m - вязкость газа в типовом циклоне, Па*с (м _m = 22,2*10^-6);

w_m - скорость газа в типовом циклоне, м/с (w_m = 3,5).

Значения d^Т₅₀ и Ig²у_з находят по таблицам:

d^Т₅₀ = 4,5 мкм

Ig²у_з = 0,1239

7. Определение значений d_m и lg у_ч.

Значение d_m определяется с помощью графика построенного в вероятностно-логарифмической системе координат исходя из гранулометрического состава пыли.

Значение lg у_ч определяется с помощью соотношения:

,

где d_x, d_y - абсциссы точек, ординаты которых имеют значения x,% и y,% и определяются по заданному распределению пыли по размерам (x > y).

8. Ожидаемая эффективность очистки газа в циклоне з,:

ф (х) - табличная функция от параметра x:

при х = - 0,32 ф (х) = 0,3745,

Расчет рукавного фильтра (ФРКИ-360).

1. Определение необходимой площади фильтрации.

,

где a - скорость фильтрации, м/мин (а = 0,9)

.

2. Определение требуемого числа фильтров.

,

где f - фильтровальная поверхность фильтра, м² (f = 360 м²).

.

Оценка эффективности многоступенчатой очистки.

Коэффициент очистки является основным показателем, характеризующим работу пылеулавливающих аппаратов, %:

,

где C_вх - концентрация пыли в газе на входе в рукавный фильтр, г/м³;

С_вых - концентрация пыли в газе на выходе из рукавного фильтра, г/м³.

,

где С - концентрация пыли в газе на входе в циклон, г/м³;

С_{вых ц -} концентрация пыли в газе на выходе из циклона, г/м³;

з_ц - эффективность циклона.

Тогда:

,

где з_сум - суммарный к. п. д. двух последовательно работающих пылеуловителей,

з_м и з_ф - соответственно к. п. д. отдельных пылеуловителей.

Заключение

Поправочный коэффициент k₁ на диаметр циклона.

Таблица 3.

Поправочный коэффициент k₂ на начальную запыленность газов.

Таблица 4.

Коэффициенты гидравлического сопротивления циклонов.

Таблица 5.

Стандартные характеристики газовых компонентов.

Таблица 6.

Величины отрезков y.

Таблица 7.

Значения нормальной функции распределения.

Приложение 2

Расчет циклона.

1. Расчет диаметра циклона, м.

где q - объем выбросов предприятия, м³/ч;

Wonm - оптимальная скорость в рабочем сечении выбранного циклона, м/с (определяется по табл.1 для выбранного типа циклона);