Расчет пластинчатого электрофильтра.

- Количество газаV=100000 м³/ч = 27,777 м³/с

- температура газа  на выходе из ДСП t=1700⁰C;

- разрежение в системе Р=2 кПа;

- содержание пыли в газе на входе в электрофильтр Z₁=15 г/м³;

- фракционный состав пыли характеризуется следующими данными

di÷di+1	0÷0,01	0,01÷0,02	0,02÷0,05	0,05÷0,2	0,2÷0,5	0,5÷2	2÷5
g ,% по массе	100-94	94-91	91-84	84-78	78-70	70-62	62-38
∆g,% по массе	6	3	7	5	6	8	24
dcр , мкм	0,005	0,015	0,035	0,125	0,35	1,25	3,5
rcр , мкм	0,0025	0,075	0,0175	0,062	0,175	0,625	1,75

-

di÷di+1	5÷10	10÷20	20÷50	50÷100	100÷∞
% по массе	38-26	26-12	12-7,5	7,5-4,5	100-92,5
∆g,% по массе	12	14	4,5	3	7,5
dcр , мкм	7,5	15	35	75	100
rcр , мкм	3,75	7,5	17,5	37,5	50

 

 

- требуемое содержание пыли на выходе из электрофильтра Z₂=30 мг/м³

Подготовка отходящих газов к отчистке

Охлаждаем газ разбавлением атмосферным воздухом до t=250ºС

Определяем присос воздуха и полный расход газа на фильтрацию:

Расчёт

Расход влажного газа при рабочих условиях:

Принимаем к установке электрофильтр типа ЭГВ, задавшись скоростью газа в электрофильтре v=1м/с, рассчитываем площадь активного сечения:

Выбираем по каталогу электрофильтр типа ЭГВ1-6-6-6-2 (Приложение Б, таблица Б.3), у которого площадь активного сечения F=15,8*7=110,6 м² и уточняем скорость газа в электрофильтре:

 

По технологической характеристике электрофильтра, характеристике газа и содержащейся в нем пыли, рассчитываем электрические параметры и степень очистки газа.

Вычисляем относительную плотность газа по сл. формуле:

Рассчитаем критическую напряженность электрического поля. Для принятого электрофильтра радиус коронирующего электрода r_0k=1^.10^-3 м:

Критическое напряжение короны или разность потенциалов между коронирующим и осадительным электродами при возникновении коронного разряда:

Определяем линейную плотность тока для пластинчатого электрофильтра. Подвижность ионов для средних условий коронного разряда может быть принята равной 2,1^.10^-4 м²/(В·с). При h/b=0,23/0,23=1, f=0,027.

По паспортным данным электрофильтра рассматриваемого типа, напряжение, приложенное к электродам, должно составлять 80кВ. Тогда

 

Определяем напряженность поля в пластинчатом электрофильтре. Электрическая постоянная:

Тогда

Вязкость отдельных компонентов газовой смеси при температуре t рассчитываем по формуле:

где m_i,0 – динамическая вязкость i-го компонента газовой смеси при 0 ⁰С, Па·с(табл. А.1 приложения А);

С_i – постоянная Сетерленда i –го компонента газ. смеси при 0 ⁰С(табл. А.1 приложения А);

Т – абсолютная температура газовой смеси, К.

Для N₂               

Для CO₂    

Для O₂       

Для СО     

Для H₂           

Молекулярную массу газовой смеси находим по формуле

М_см, М_i – молекулярные массы, соответственно, газовой смеси и отдельных ее компонентов, кг/кмоль;

а_i – содержание в газовой смеси i-го компонента, % по объему;

n – число компонентов в газовой смеси;

i – порядковый номер компонента в газовой смеси;

М_см = 29,26 кг/моль

Ввиду малого содержания водяных паров 10 г/м³ вязкость сухого газа практически не отличается от вязкости реально используемого газа.

Находим динамическую вязкость газовой смеси по формуле:

где m_{см,t ,} m _i,t – динамическая вязкость, соответственно, газовой смеси и отдельных ее компонентов (при температуре t), Па с;

М_см, М_i – молекулярные массы, соответственно, газовой смеси и отдельных ее компонентов, кг/кмоль;

а_i – содержание в газовой смеси i – го компонента, % по объему;

n - число компонентов в газовой смеси;

i - порядковый номер компонента в газовой смеси.

Тогда

 

Рассчитаем теоретическую скорость движения заряженных частиц к электродам электрофильтра. Скорость движения частиц (скорость дрейфа) размером более 2 мкм вычисляется по формуле

где Е = Е_3.0=Е_3.3 – напряженность поля в зоне осаждения, В/м;

r_p – радиус частицы, м;

m_r – динамическая вязкость газа, Па с; m_г = m_см.

Подставив в это уравнение значение радиуса частиц пыли, содержащихся в газе (см. исходные данные), получим значения скорости дрейфа частиц диаметром более 2 мкм.

Для частиц радиусом меньше 2 мкм теоретическую скорость определяемем по формуле

где Е = Е_3.0=Е_3.3 - напряженность поля в зоне осаждения , В/м

А – постоянный коэффициент (равен 0,815 –1,63); (принимаем А = 1);

L_m – средняя длина свободного пробега молекул, м; (для газов ориентировочно можно принять 10^{-7 м);}

Подставив в это уравнение значение радиуса частиц пыли, содержащихся в газе (см. исходные данные), получим значения скорости дрейфа частиц диаметром менее 2 мкм.

Расчетная скорость дрейфа частиц.

Средний радиус r, мкм	0,0025	0,0075	0,0175	0,0625	0,175	0,625	1,75	3,75	7,5	17,5	37,5	50
Wр 10-2,м/с	0,825	0,298	0,139	0,054	0,032	0,024	0,081	0,1738	0,347	0,8111	1,738	2,317

 

Действительная скорость движения частиц в электрофильтре, по практическим данным, в два раза меньше рассчитанной:

 

Средний радиус r, мкм	0,0025	0,0075	0,0175	0,0625	0,175	0,625	1,75	3,75	7,5	17,5	37,5	50
Wр 10-2,м/с	0,426	0,149	0,069	0,027	0,016	0,012	0,04	0,086	0,173	0,405	0,869	1,158

 

Находим удельную поверхность осаждения. Для 7 фильтров типа ЭГВ1 -6-6-6-2 общая площадь осаждения осадительных электродов составляет F_о.э.1=570 м².

где n – число фильтров.

Отсюда удельная поверхность осаждения

Фракционную степень очистки газа в выбранном пластинчатом электрофильтре рассчитываем по формуле

где f – удельная поверхность осаждения, с/м;

F_о,э – общая площадь осадительных электродов, м²;

H – высота осадительных электродов, м;

L – общая длина осадительных электродов всех электрических полей, м;

n – число газовых проходов в активном сечении;

F_а,с – площадь активного сечения, м²;

h – расстояние между коронирующими и осадительными электродами, м.

По значению удельной поверхности осаждения и действительным скоростям движения пыли в электрофильтре фракционная степень очистки газа будет характеризоваться следующими данными:

 

Средний радиус частиц, мкм	0,0025	0,0075	0,0175	0,062	0,175	0,625	1,75	3,75	7,5	17,5	37,5	50
w, см/с	0,426	0,149	0,069	0,027	0,016	0,012	0,04	0,086	0,173	0,405	0,869	1,158
hф,I	0,999	0,994	0,989	0,989	0,9999	0,999	0,9999	0,999	1	0,999	1	1
hф,i, %	99,9	99,4	98,9	98,9	99,99	99,9	99,99	99,99	100	99,99	100	100

 

Общая степень очистки газа в электрофильтре определяется по формуле:

Общая степень очистки газа составит:

Содержание пыли в очищенном газе определим по следующей формуле:

 

3.4. Технические характеристики выбранных по расчетам типов стандартных аппаратов для очистки газов по данным каталогов на газоочистное оборудование: