Вибір і розрахунок пиловловлювачів

4.1. Класифікація і номенклатура пиловловлювачів, які використовуються у вентиляційній техніці

 

Дляочищенняповітря, якевидаляєтьсявитяжнимиаспіраційнимисистемамиісистемамипневмотранспорту, відмеханічнихчастинок(домішок) застосовуютьсяпиловловлювачіп'ятикласів(табл. 4.1)

Важливою властивістю пилу є його дисперсність, під якою розуміють сукуп­ність розмірів всіх частинок, які складають дану дисперсну систему. Дисперсність визначається положенням графіка фракційного складу даної системи на класифі­каційній номограмі по ДСТ 12.2.043-80 (рис. 4.1).

Таблиця 4.1

Класифікація пиловловлювачів

Клас пиловлов­лювача	Розмір ефективно вловлюючих час­тинок пилу, мкм	Група пилу за дис­персністю	Ефективністьпиловловлювачів
I	Більше 0,3 -0,5	V IV	<80 99,9- 80
II	Більше 2	IV III	92-45 99,9-92
III	Більше 4	III II	29-80 99,9 - 99
IV	Більше 8	II I	99,9- 95 >99,9
V	Більше 20	I	>99

Відповідно до зон, які виділені на номограмі прямими лініями,

розрізняють п'ять основних класифікаційних груп:

-дуже крупнодисперсний пил;

- крупнодисперсний пил;

- середньодисперсний пил;

- дрібнодисперсний пил;

- дуже дрібнодисперсний пил.

Рис.4.1. Класифікаційна номограма пилу за ДСТ 12.2.043-

 

Приклад 4.1. Визначити класифікаційну групу пилу, якщо за дослідними даними він має такий дисперсний склад

Розмір частинок, d,мкм	<5	5-10	10-20	20-40	40-60	>60
Склад фракцій за "частковими залиш-ками", R(d), % за масою

 

Розв'язування. Розраховуємо дисперсний склад пилу за "повними про­ходами":

Розмір частинок, d, мкм	<5	<10	<20	<40	<60
Склад фракцій за "повними прохода-ми", D(d), % за масою

Наносимо точки, які відповідають складу перших п'яти фракцій за "повними проходами" на номограму (рис. 4.1) і, з'єднавши їх, отримуємо лінію, розташовану в зоні III. Відповідно, даний пил відноситься до III класифікаційної групи.

Примітка. У тих випадках, коли графік фракційного складу пилу, нанесений на класифіка­ційну номограму, перетинає межі зон, пил відноситься до класифікаційної групи вищої із зон.

Виходячи із характеристик пилу, існує умовна класифікація промислового пилу (табл. 4.2) за злиплістю, яка негативно впливає на експлуатацію пиловлов­лювачів, знижуючи надійність і ефективність вловлювання.

Таблиця 4.2

Умовна класифікація промислового пилу за злиплістю

Класифікаційні групипи-лу за злиплістю	Характерний пил
І. Незлипаючий пил	Шлаковий пил; кварцовий пісок
II. Слабозлипаючий пил	Коксовий пил; апатитовий сухий пил; летка зола при шаровому спалюванні вугілля усіх видів і при спалюванні сланців; магнезитовий пил; до­менний пил (після первинних осаджувачів); шлаковий пил
III. Середньозлипаючий пил	Летка зола при пиловидному спалюванні кам'яного вугілля без недопалу; торф'яна зола; вологий магнезитовий пил; металевий пил; кол­чедани; оксиди свинцю, цинку і олова; сухий цемент; сажа; сухе молоко; мучний пил; тирса
IV сильнозлипаючий пил	Гіпсовий і алебастровий пил; нітрофоска; по­двійний суперфосфат; цементний пил, виділе­ний із вологого повітря; волокнистий пил (аз­бест, бавовна, вовна і т.п.); весь пил з розміром часток dч< 10 мкм

 

Залежно від класифікації пилу рекомендуються конкретні пиловловлювачі для очищення аспіраційного повітря, які наведені в табл. 4.3.

Відповідно табл. 4.3 пиловловлювачі в основному застосовуються для влов­лювання із повітря пилу і аерозолів II, III і IV групи дисперсності. Аерозолі V групи в пиловловлювачах, як правило, ефективно не вловлюються внаслідок їх високоїдисперсності. При цьому використовуються тільки повітряні фільтри І класу.

 

4.2. Загальні положення, за якими проводиться вибір і розрахунок пиловловлювачів

 

Основною задачею проектування є задоволення вимог до ефективності очи­щення викидів по залишковій концентрації з найменшими витратами і з забезпе­ченням надійності роботи пиловловлювачів і зручності їх експлуатації.

При можливості задоволення вимог щодо ефективності очищення пиловлов­лювачами декількох класів із них вибирається пиловловлювач нижчого класу.

У процесі очищення повітря від вибухонебезпечного пилу рекомендується, як правило, використовувати мокрі пиловловлювачі з автоматичним контролем напо­внення і безперервності надходження води.

Ефективність пиловловлювача або сумарна ефективність багатоступінчастої пиловловлюючої установки повинна бути не меншою за величину Е:

 

Е = (С_п-С_к)/С_п·100%, (1)

 

де Сп - концентрація пилу в повітрі, яке очищується, мг/м3; Ск- кінцева концентрація в повітрі, яке очистили, мг/м3.

Приклад 4.2. Визначити необхідну ефективність пиловловлювача для очи­щення повітря від пилу з початковою концентрацією Сп = 10 г/м3 до кінцевої - Ск = 0,09 г/м3.

Розв'язування. Користуючись формулою (1), визначаємо ефективність очи­щення

 

Е = (10000 - 90)/10000·100% = 99,1 %.

 

4.3. Розрахунок прямоточних пилоосаджувальних камер

 

Розрахунок пиловловлювачів проводиться після попереднього вибору пило­вловлювача відповідно до необхідної ефективності на основі даних дисперсності вловлюючого пилу, керуючись табл. 4.2 і 4.3.

Розрахунок ефективності пилоосаджувальних камер носить оцінювальний характер. Лабіринтні камери В.В.Батуріна з перетинками розрахунку не піддають­ся.

Оцінка ефективності прямоточних камер виконується в такій послідовності:

1. Визначається швидкість зависанняVsнайменших зарозміром частинокпилу з числа, які повністю осіли в даній камері за формулою:

 

Vs=ωH/l, м/с, (2)

 

де ω- середня швидкість повітря в поперечному перерізі камери, м/с;

Н - висота камери, м;

l-довжина камери, м.

 

2. Висота камери визначається за формулою:

, м (3)

 

де L- кількість повітря, яке повинно очиститись в пилоосаджувальній камері,м³/год;

В - ширина камери, м.

 

3. Визначається розмір частинок пилу dus, який відповідає значенню швидко­сті зависання Vs, і характеризується мінімальним значенням частинок, які не влов­ляться в камері, за формулою:

 

,м (4)

 

де μ - динамічна в'язкість повітря в заданих умовах, Па·с, в розрахунках може бути прийнято μ = 18,1-10^-6Па·с; ρ_ч- густина матеріалу, кг/м³; g- прискорення вільного падіння, м/с², приймається g= 9,81 м/с².

При значенні d_us< 60 мкм, керуючись рис. 4.1, за відомим дисперсним скла­дом пилу або групою дисперсності оцінюють орієнтовну ефективність камери.

При значенні dus> 60 мкм розміри частинок, які відповідають значенню швидкостізависання, що визначена за формулою (4), знаходять за графіком рис. 4.3. Керуючись рис. 4.1, при відомому дисперсному складі пилу або групі дисперсності оцінюють орієнтовно ефективність камери, яка буде відповідати ламінарному ре­жиму руху повітря в камері.

 

 

Рис. 4.2.Залежність гранічного розміру частинок, що осіли, від середньої швидкості турбулентного потоку в пилоосаджувальній камері

 

 

 

 

Рис. 4.3. Графікдлявизначенняшвидкостізависання\/_sчастинокрізного розміруdіпитомоївагиупритемпературіповітря20 °С

Таблиця 4.3

Характеристика пиловловлювачів для очищення аспіраційного повітря

Тип	Вид	Клас ефективності	Область доцільного використання
Класифікаційні групи пилу за дисперсністю	Опір, Па
І II III IV V
Гра-віта-ційні	Пилоосаджувальні камери (довільна конструкція)	V	+ + - - -	100-200
Інер-ційні	Циклони великоїпропускноїспроможності:
Одиночні циклони ЦН-15, ЦН-24	V	+ + - - -	600-750
Групові циклони ЦН-15	V	+ + - - -	600-750
Циклони високої ефективності:
Одиночні циклони СКЦН-34	IV	- + + - -	1000-1200
Мокроплівкові циклони ЦВП ВТІ-ПСП	IV	- + + - -	600-800
Швидкісні промивачі СІОП	III	- + + - -	900-1100
Струминні, мокрі:
ПВМ	III	- - + + -	1200-1950
ПВМК, ПВМС, ПВМБ	II	- - + + -	2000-3000
Краплинні, типу ВентуріКМП	II	- - + + -	3000-4000
Ткани-нні	Рукавні пиловловлювачі СМЦ-101, СМЦ-166Б, ФВК (ГЧ-1 Барм),	II	- - + + -	1200-1250
Сітчасті капронові, металеві сіткидля вловлювання волокнистогопилу	V	+ - - - -	150-300
Волок-нисті	Вловлювачі туманів кислот і лугів ФВГ-Т Вловлювачі туманів масел (ротаційні)	II   ІІ	- - - + -   - - - + -	800-1000
Елек-тричні	Вловлювачі дрібнодисперсного пилу пластинчаті, УГ, ЕГА, УВ	II	- - - + +	50-100

 

4. Оцінюється характер течії за допомогою значення критерію Рейнольдса, який визначається за формулою:

 

, (5)

 

де D_екв –еквівалентний діаметр камери, м, D_екв =4Fк/П=4ВН/2(В+Н);

р_п - густина повітря, кг/м³, визначається за формулою:

 

 

, кг/м³ (6)

 

де t - температура повітря, °С, яке очищується в камері.

Якщо значення Rе значно менше 2300, то течія ламінарна, і отримана орієнтовно ефективність камери за п. З справедлива і остаточна. Якщо значення Rе > 2300, то течія турбулентна, і осідання частинок в камері ускладнене поперечними пульсаціями швидкості. В цьому випадку розмір най­менших частинок із числа тих, що повністю осіли в пилоосаджувальній камері ви­значається за графіком (рис. 4.2). Для подальших розрахунків вибирається більший з діаметрів частинок (d_us), який отриманий за формулою (4) або знайдений за графіком (рис.4.2). Орієнтовна ефективність на основі отриманого розміру частинок визначається по графіку дисперсного складу (рис.4.1) виходячи із повного вловлювання частинок більш крупніших за розрахункові.

, % (7)

де - вміст частинок по масі (d) за діаметром d_us, який знаходиться за класифікаційною номограмою пилу (рис.4.1) для відповідної групм пилу.

5. Коефіцієнт місцевого опору повітророзподільчої решітки, яка створює за­повнення камери вирівняним потоком, що сприяє максимальній ефективності, не повинен бути меншим величини, яка визначається за формулою І.Є.Ідельчика:

 

(8)

 

де Fkі Fn- площі поперечного перерізу відповідно камери і приєднуючогоповітропроводу, м².

 

Приклад 4.3. Розрахувати ефективність прямоточної пилоосаджувальної ка­мери продуктивністю 6500 м3/год. Середняшвидкість повітря в поперечному перерізі камери 0,48 м/с. Розміри камери: ширина 2,5 м; до­вжина 3 м; температура повітря, яке очищується 35°С; пил мінеральний; густина матеріалу пилу 2000 кг/м3; дисперсний склад представлено на рис. 4.1.

 

Розв'язування. Визначаємо за формулою (3)висоту камери:

 

 

За формулою (2) визначаємо швидкість зависання частинок, які не вловлю­ються в камері:

Користуючись формулою (4), визначаємо розмір частинок, які відповідають швидкості зависання для ламінарної течії:

 

Відповідно, ефективність вло­влювання у випадку ламінарного режиму течії повинна бути:

η= 100-81= 19%.

 

Оцінюємо характер течії за допомогою значення критерію Рейнольдса, який визначаємо за формулою (5):

 

,

 

де

 

Оскільки отримане значення Rе = 45700 >2300, режим руху течії в камері ту­рбулентний.

Керуючись п. 4, по графіку на рис. 4.2 при швидкості повітря в поперечному перерізі камери ω = 0,48 м/с, визначаємо граничний розмір частинок пилу, що осі­дають у камері при турбулентному режимі течії d_ч= 20 мкм. Для подальших розрахунків вибирається більший з діаметрів частинок (d_us), який отриманий за формулою (4) або знайдений за графіком (рис.4.2), тобто d_us> d_ч.

За графіком нарис. 4 1 дляпилутретьої класифікаційної групи визначаємо, що розмір частинок менше63,1мкм складає 81%.За формулою (7) знаходимо ефективність камери

 

 

4.4. Розрахунок і компонування групи інерційних пиловловлювачів

 

Розрахунок інерційних пиловловлювачів зводиться до визначення залишкової концентрації пилу в повітрі, яке очищується. Даний розрахунок проводиться на ос­нові даних про дисперсний склад і густину пилу, а також за пофракційною ефекти­вністю пиловловлювачів.

Пофракційна ефективність вловлювання пилу будь-якої фракції визначається за формулою:

(9)

де Е_Фі- пофракційна ефективність вловлювання і-ї фракції пилу, %;

Ф_пі, Ф_кі - маса частинок пилу і-ї фракції в повітрі відповідно до і після очи­щення, г/м³.

Виходячи з цього, загальна ефективність пиловловлювання пристрою Е, %, визначається за формулою:

(10)

де Ф_і => (Ф₁ Ф₂,..., Ф_n) - вміст фракцій і-х (1, 2,.... n) в долях одиниці;

Е_Фі=> (Е_ф1, Е_ф2,..., Е_Фn) - пофракційна ефективність вловлювання фракцій пилу, %, визначена за формулою (9). Слід зазначитити,що формулу(9),можливо використовувати тільки в тому випадку, коли значення Ф_іі Е_Фівизначені для одних і тих самих інтервалів, що прак­тично зустрічається рідко.

Пофракційна ефективність сухих пиловловлювачів визначаєтьсяпо парціальних ефективностяхзаграфікомна рис. 4.4, де вона відображується у вигляді функції Е_Ф(d) гладкою кривою в си­стемі прямокутних декартових координат або прямою лінією в імовірно-логарифмічній системі координат (ІЛСК).

 

 

 

Рис. 4.4. Парціальнаефективність інерційних пиловловлювачів:

ефективність циклонів типу ЦН діаметром 300 мм при вловлюванні пилу густиною р = 2,6 г/см³: 1 - ЦН-24; 2 - ЦН-15У; 3 - ЦН-15; 4 - ЦН-11; 5 - СКЦН-34; 6- СКЦН-33;

 

Дисперсний склад пилу для конкретного випадку задається за вмістом фра­кційпо часткових залишках R(d) в табличній формі або у вигляді ступінчастого графіка, чи за вмістом фракцій по повних проходах D(d) у вигляді ступінчастого графіка, або у вигляді гладких кривих в системі прямокутних декартових координат чи прямої лінії в ІЛСК.

Перетин прямих R(d) абоD(d) в ІЛСКз горизонтальною лінією Е=50% дає можливість визначити для конк­ретного випадку (d_m) медіанний діаметр частинки пилу, який вловлюється пило­вловлювачем, а також стандартне відхилення функції даного розподілу(lgσ_ч).

Розрахунок ефективності пиловловлювача за формулою (10) виконується графічним методом.

 

Приклад 4.4. Визначити медіанний діаметр частинок пилу d_mі стандартне відхилення функції розподілу пофракційного складу пилу lgσ_чдля пилу, дисперсний склад якого приведено в табл. 4.4.

Таблиця 4.4

Фракційний склад пилу

 

Розмір части- нок пилу, мкм	0-10	10-20	20-30	30-40	40-50	50-60	60-86	86-100	>100
Вміст фра-кцій, % за масою Ф(d)

 

Розв'язування. На міліметровому папері будують ступінчастий графік Ф(d) розподілу пилу по фракціях (рис. 4.5).

 

Рис.4.5 Ступінчастий графік Ф(d) розподілу пилу по фракціях

 

Взявши за основу даний графік, будують диференціальну криву розподілу части­нок за розміром (рис. 4.6) відкладаючи по осі ординат значення:

де Δd_i- різниця розміру частинок даної фракції, тобто:

 

 

а по осі абсцис відкладають відповідно середні значення розмірів частинок пилу даної фракції:

 

тобто:

 

Відповідно доскладу пилу і вмісту фракцій за масою Ф(d) (табл. 4.4),будують графічне відображення дисперсного складу пилу (рис. 4.7) у вигляді інтегра­льних кривих по повних проходах D(d) і часткових залишках R(d), кожна точка яких показує відносний вміст частинок пилу з розмірами більше чи менше даного розміру

Використавши залежність, що R(d) = 100 - D(d), визначають значення R(d) і D(d) для певних розмірів частинок, які зведені в таблицю 4.5.

 

Таблиця 4.5

Значення D(d) і R(d) для дисперсного складу пилу

 

 

Розмір частинки, мкм	<10	<20	<30	<40	<50	<60	<86	<10
D(d)
R(d)

 

На основі даних табл. 4.5будують графік рис. 4.7.

 

Рис. 4.7. Інтегральні криві дисперсного складу пилу по повних проходах D(d) і часткових залишках R(d)

 

Перетин кривих в точці А дає можливість визначити медіанний діаметр частинок пилу даного фракційного складу, тобто d_m= 39 мкм.

За допомогою даних табл. 4.6 будують графічне відображення інтегральних кривих дисперсного складу пилу по повних проходах D(d) і часткових залишкахR(d) в ІЛСК (рис 4 8). Необхідно зазначити, що в ІЛСК криві D(d) і R(d) спрямля­ються.

При побудові сітки в ІЛСК по осі ординат на допоміжній прямій відкладаються значення Yвідносно умовного нуля, що буде відповідати ординаті 50% R(d) і D(d), на основній прямій вверх - додатні значення, а вниз - від'ємні, які приведені в табл. 4.6.

Таблиця 4.6

Допоміжні значення У, що відповідають значенням R(d) і D(d)

 

у	D(d), %	Y	D(d), %
-2,326		2,326
-1,645		1,645
-1,282		1,282
-1,036		1,036
-1,00	15,9	1,00	84,1
-0,842		0,842
-0,675		0,675
-0,524		0,524
-0,384		0,384
-0,253		0,253
-0,126		0,126
0,0		0,0

 

Стандартне відхилення функції розподілу пофракційного складу пилу визначають за формулами:

 

lgσ₁= lgd_m- lgd_15,9. (11)

lgσ₂= lgσ_84,1- lgd_m, (12)

 

де lgd_m- десятковий логарифм значення медіанного діаметра d_m;

lgd_15,9, lgd_84.1- десяткові логарифми значень відповідно розмірів частинок, вміст яких складає15,9 % і 84,1 %.

За графіком на рис. 4.8 і за формулами (11) і (12) визначаємо:

lgσ₁= 1,58-0,9 = 0,68,

lgσ₂= 2,26 -1,58 = 0,68.

Правильність побудови графіка підтверджується рівністю значень lgσ₁==lgσ₂.

 

Рис 4.8. Інтегральні криві дисперсного складу пилу по повних проходах D(d) і часткових залишках R(d) в ІЛСК

Приклад 4.5. Виконати розрахунок циклонної установки, її компонування і ефективність вловлювання пилу циклоном типу ЦН-15У (аналітичним методом). Для таких початкових даних: діаметр циклона - Д_ц = 255 мм; температура повітря яке очищується від пилу t_г= і50°С; концентрація пилу на вході в циклон С_вх = 200 г/м³, густина пилу ρ_ч= 2600 кг/м²; витрата повітря L= 2,0 м³/с; пофракційний склад пилу прийняти відповідно до табл. 4.4.

Розв’язування. Використовуючи тип циклона (ЦН-15У), за додатком 1, табл. Д1.1 визначають оптимальну швидкість рухуповітря, яке очищується від пилу в апараті:

 

Знаючи оптимальну швидкість та витрату повітрявизначають площу попе­речного перерізу циклонної установки за формулою:

 

(13)

тобто

 

Далі визначають розрахункову кількість циклонів в циклонній групі за форму­лою:

 

(14)

 

де F- площа поперечного перерізу циклонної установки, м²;

Д_ц- діаметр циклона, м.

Тоді

 

Приймають кількість циклонів установки N_уст=12 шт.

Керуючись додатком 1, табл. Д1.2, виходячи із кількісного компонування цик­лонів Д_ц= 255 мм, кількість установки з 12 штук не компонується, тому приймають циклон Д_ц = 400 мм і уточнюють їхню кількість за формулою (14):

 

 

Приймають кількість установкиN_уст= 4 шт.

Виходячи з цього, визначають реальну швидкість руху повітря в циклоні за формулою:

 

(15)

тоді

 

 

Перевіряють задоволення вимоги, що дійсна швидкість руху повітря в циклоні не повинна бути більшою від оптимальної на 15%, тобто

 

(16)

тоді

 

 

Вимога задовольняється.

Виходячи з цього, приймають остаточне компононування циклонної установ із 4 штук, діаметром Д_ц= 400 мм.

Визначають для циклонної установки втрати тиску, за формулою:

 

(17)

 

де - коефіцієнт місцевого опору циклона даного типу,який порівнюється із циклоном Д_ц = 500 мм і визначається за формулою:

 

(18)

 

де K₁- поправковий коефіцієнт на діаметр циклона, береться за додатком 1, табл. Д1.4;

К₂ - поправковий коефіцієнт на запиленість повітряної суміші, приймається за додатком 1, табл. Д1.5;

K₃- коефіцієнт, який враховує додаткові втрати тиску, пов'язані з компонуван­ням циклонів в групу, береться за додатком 1, табл. Д1.6 (для одиночних циклонів К₃=0);

- коефіцієнт гідравлічного опору одиночного циклона, діаметром 500 мм, береться за додатком 1, табл. Д1.3. Індекс "С” означає, що циклон працює в гідравлічній мережі, а "П" - без мережі, тобто прямо на викид в атмос­феру. Густина повітря, яке очищується, визначається за формулою:

 

(19)

 

де t_г-температура повітря, яке очищується, °С, тоді:

 

 

Якщо втрати тиску прийнятні, то переходять до розрахунку повного коефіціє­нта очищення пилоповітряної суміші в циклонній установці.

Допускають, що коефіцієнт очищення повітря в одиночному циклоні і групі ци­клонів однаковий. Насправді коефіцієнт очищення повітря в групі циклонів може бути трохи нижчим, ніж в одиночному циклоні. Це пояснюється можливістю виник­нення витоку повітря через загальний бункер, що знижує коефіцієнт очищення по­вітря в групі циклонів

Взявши за додатком 1, табл. Д1.1 два параметри і lg , які характеризу­ють ефективн.сть вибраного типу циклона, визначають значення параметра d₅₀при робочих умовах за формулою:

 

(20)

 

де - відповідно, діаметр циклона, м; густина частинок пилу, кг/м³; динамічна в'язкість,Па·с; оптимальна швидкість руху повітря в циклоні, м/с, якіберуться за додатком 1, табл. Д1.1;μ - ди­намічна в'язкість для прийнятих умовПа·с, яка визначається за формулою:

(21)

 

де - динамічна в'язкість для повітря без домішокпилу, Па·с, приймається

-температура повітря, яке очищується, °С;

С - константа Сезерленда, приймається для повітря С = 124, тоді

 

 

Взявши за додатком 1, табл. Д1.1 = 6,0 мкм; = 0,6 м; = 1930 ; = ; = 3,5 м/с, (для циклона ЦН-15У), визначають:

 

 

Визначають параметр X нормальної функції розподілу Ф(Х) за формулою:

 

(22)

 

де - медіанний діаметр частинок пилу, мкм, який беруть із прикладу 4.4, =39мкм;

- середньоквадратичне відхилення функції розподілу пофракційного складу пилу, приймається із прикладу 4.4, = = = 0,68, тоді

 

За додатком 1, табл. Д1.7 визначають значення нормальної функції розподілу Ф(Х), взявши значення параметра X = 1,32. Ф(Х) = 0,90, що відображує повний коефіцієнт очищення повітря від пилу, виражений в долях одиниці, тобто η = 90%.

Технічні креслення компоновування цилонів виконують на основі відносних розмірів за додатком 2, рис. Д2.1...Д2.7; табл. Д2.1...Д2.7.

 

Приклад 4.6. Розрахувати графоаналітичним методом ефективність вловлю­вання циклоном ЦН-15 пилу, дисперсний склад якого заданий вмістом фракцій по часткоових залишках.приклад 4.4). Діаметр циклона 400 мм, густина пилу р = 2600кг/м³.

 

Розв'язування. Наносять лінію парціальних ефективностей циклону по типовим випробуванням, відкладаючи на графіку ІЛСК значення d₅₀^ті lgσ_ч^т(дод.1, табл. Д1.1). Для цього на вісі абсцисс імовірносно-логаріфмичного графіку (рис.4.8) знаходять значення d₅₀^ті проводять вертикальну лінію до Е=50%, отримуть точку 1. Від точки 1 відкладають праворуч відрізок, який дорівнює значенню lgσ_ч^ті отримують точку 2. Від точки 2 проводять вертикальну пряму до перетину з Е=84,1% і знаходять точку 3. Пряма через точки 1 і 3 відображує парціальну ефективність циклона по типовим випробуванням і позначається η_п^т.

Уточнюють парціальну ефективність циклона при робочих умовах. Для цього відкладають значення параметра d₅₀, підрахованного за формулою (20), подібно до попереднього d₅₀^ті знаходять точку 4. Через точку 4 проводять пряму паралельну η_п^т і отримують лінію парціальної ефективності циклона при робочих умовах η_п.

Для розрахунку ефективності циклона по фракційних кількостях пряму η_п на ІЛСК перетворюють у криву в декартовій системі координат (рис. 4.9).

За формулою (10) перемножують відповідні значення ординати функцій Ф(d) і Е_ф(d), додають добутки і отримують загальну ефективність циклону ЦН-15. Для розмірів частинок d = 0-10 мкм ординату функції Е_ф1 вибирають так, щоб площі утворені горизонтальним відрізком над кривою і під нею були рівні, тобто F₁=F₂ (рис.4.9). Для інших розмірів частинок приймаємо ординати пофракційних ефективностей вловлювання фракцій пилу Е_фі = 1.

Е= 0, 56·19 + 14·1 + 10·1 + 8·1 + 6·1 + 4·1 + 10·1 + 4·1 + 25·1 = 91,6%.

Рис. 4.9. Розрахунок ефективності циклона ЦН-15, коли задано дисперсний склад пилу вмістом фракцій по частковиз залишках; а) – ступінчастий графік фракційного розподілення; б) – парціальна ефективність циклона

Приклад 4.7. Розрахувати графічним, методом ефективність цикпонаЦН-15 у випадку, коли фракційний склад пилу задано по часткових залишках графічно прямою лінієюR(d) в ІЛСК (рис. 4.8).

 

Розв'язування. Наносять на ІЛСК пряму лінію η_п ларціальної ефектив­ності циклона ЦН-15 з рис. 4.8. На дану сітку (рис. 4.10) наносять пряму лінію дисперсного складу пилу у вигляді графіка "повних залишків", тобто у вигляді R(d) = 1 – D(d) (з прикладу 4.8).

 

Рис. 4.10 Розрахунок ефективності циклона ЦН-15 графоаналітичним методом

 

Перетин лінії Еф(d) з лінією Е = 50% позначають точкою А, перетин прямої R(d) з лінією Е = 50% точкою D, перетин прямих Еф(d) і R(d) - точкою F. Через точ­ку Fпроводять вертикальну лінію вниз FВК, відклавши на ній від точки В вниз від­різок ВК = ВD. На лінії Е = 50% відкладають відрізок АС = АК. Через точку С про­водять вертикальну пряму до перетину з горизонтальною прямою через точку F. Отримують точку Q, яку з'єднують з точкою А і ведуть до перетину в точці Е з вертикаллю DЕ Перетин горизонтальної прямої проведеноіїчерез точку Е, з віссю ординатдасть шукану ефективність циклона, % (в даному випадку Е = 93 %).

 

 

4.5. Загальні вимоги до проектів пиловловлюючих установок і систем очищення повітря

 

1. Пиловловлюючі системи вентиляції слід підбирати, виходячи із мінімальних
приведених витрат (сума капітальних і експлуатаційних витрат) і простоти
експлуатації та ремонту.

2. Пиловловлювачі можуть працювати як під розрідженням, так і під нагнітан-­
ням, якщо пил не є абразивним і вибухонебезпечним. Слід пам'ятати, що
при всіх рівних технічних умовах ефективність вловлювання пиловловлюва­
ча в першому варіанті нижча, ніж у другому.

3. Швидкість руху повітря в каналах, які приєднуються до пиловловлювача,
повинна прийматись більшою від швидкості транспортування пилу, задово-­
льняючи вимогу не випадіння пилу в повітропроводах.

4. Викид повітря після пиловловлювача слід організовувати на висоті не мен-­
ше 1 мнад вищою точкою покрівлі будівлі, відводячи його від приймальних
пристроїв для забирання зовнішнього повітря системи припливної вентиля-­
ції на відстань не менше 20 м по горизонталі, або на 6 м вище повітрозабір-
них пристроїв при горизонтальному розташуванні, менше 20 м (за межами
циркуляційних зон).

5. Викиди в атмосферу повітря, яке видаляється аспіраційними системами і
містить шкідливі речовини І та II класів небезпечності, горючі рідини, а також
дурно пахнучі аерозолі треба організовувати вище рівня циркуляційних зон,
які утворюються внаслідок обтікання будівель повітряними потоками, через
високі труби або швидкісними струминами (факельний викид).

6. Пил, вловлений сухими пиловловлювачами повинен збиратись в проектую­
чих для цього бункерах. Використовувати для цієї мети бункери в конструк-­
ціях пиловловлювачів не слід. Збірні бункери мають бути з'єднані з бунке-­
рами пиловловлювачів за допомогою герметичних з'єднань і забезпечені ге-­
рметичними пилорозвантажувальними пристроями у вигляді барабанних
лопатевих заслінок, мигалок тощо

7. Кут нахилу стінок збірних бункерів повинен відповідати природному укосу
даного сипучого матеріалу. При відсутності таких даних треба приймати кут
в 60°.

8. Горючий і вибухонебезпечний пил необхідно видаляти із збірного бункера,
безперервно використовуючи шнеки чи барабанні заслінки.

9. При використанні в проектах мокрого очищення повітря витрата води і схе­
ма водопостачання пиловловлювачів мають бути погоджені у відповідних
територіальних організаціях.

10 Стічні води мокрих пиловловлювачів повинні, як правило, очищатися і повертатися у пиловловлювач! або в загальну систему оборотного водопоста­чання підприємства.

11. При проектуванні мокрих пиловловлювачів для вловлювання горючого і ви­бухонебезпечного пилу, спеціальні вимоги до їх розташування в будівлі не ставляться.

 

 

4.6. Оцінка надійності систем очищення повітря

 

Надійність системи очищення повітря є важливим показником якості, внаслі­док чого необхідно оцінювати її на стадії проектування.

Під надійністю систем очищення повітря розуміється безвідмовність систем, тобто їх здатність безперервно знаходитись в робочому стані і виконувати задані функції протягом установленого часу, зберігаючи значення встановлених експлуа­таційних показників в заданих межах, які відповідають прийнятим режимам і умо­вам експлуатації, а також технічного обслуговування.

Відмовленням називається порушення роботоздатності пиловловлювача або всієї системи очищення (наприклад при зупинці вентилятора).

Надійність пиловловлювачів і інших видів обладнання систем може достат­ньо повно оцінюватись за формулою:

 

Р(t) = ехр(-λ·t), (23)

 

де t- необхідний термін роботи обладнання, годин.

В системах вентиляції, суміщених з опаленням, час tприймається не менший ніж термін опалювального сезону. В системах для очищення повітря від вибухоне­безпечного пилу час і приймається рівним терміну безперервної роботи технологі­чного обладнання, λ - інтенсивність відмов, яка визначається за формулою:

 

λ = 1/Т_о, (24)

 

де Т_о - напрацювання на відмову даного виду обладнання.

Значення λ або Т_о приймаються за стандартами або технічними умовами на дане обладнання.

Надійність багатоступеневої системи, в склад якої входять декілька пиловло­влювачів, встановлених послідовно, оцінюється за формулою:

 

, (25)

 

де Р₁(t); Р₂(t);...; Р_n(t) - надійність кожного пиловловлювача багатоступеневої системи, яка визначається за формулою (25); п - число послідовно встановлених пиловловлювачів.

Розрахункову надійність рекомендується вибирати на рівні 90-99% для під­приємств, на яких припинення очищення повітря викликає необхідність зупинятивипуск продукції, що є показником не нижчим за показник надійності технологічного обладнання. В інших випадках, залежно від наслідків, припиняється очищення повітря.