Расчет пылеосадительных камер (ПК).

Пылевые камеры и инерционные пылеуловители.

Пылевые камеры относятся к простейшим устройствам для улавливания крупных сырьевых частиц или пыли. Они действуют по принципу осаждения частиц при медленном движении пылегазового потока через рабочую камеру, поэтому основными размерами камеры являются ее высота и длина. Геометрические размеры определяют время пребывания пылегазового потока в камере.

Даже самые совершенные по конструкции пылеосадительные камеры занимают много места, а поэтому в качестве самостоятельных элементов пылеулавливающей системы находят ограниченное применение. Однако упрощенные варианты пылевых камер применяются в качестве элементов основного технологического оборудования.

Камеры изготавливают из кирпича, железобетона или стали. Расчет пылевой камеры сводится к определению площади осаждения, т.е. площади днища камеры и ее стенок. При этом принимают ряд допущения: пыль равномерно распределяется по сечению камеры как по концентрации, так и по дисперсности; она состоит из шаровых частиц и полностью подчиняется закону Стокса; скорость газа по сечению камеры принимается равномерной; результат действия конвекционных токов и турбулентности газового потока на частицы пыли равен нулю; осевшая пыль не уносится из камеры.

Для частиц размерами < 80 мкм удовлетворительное значение конечной скорости оседания можно получить по закону Стокса. При проектировании пылеосадительных камер необходимо также иметь в виду возможность вторичного уноса. Требуется, чтобы скорость газового потока была не более 3 м/с.

Ниже приведены рекомендации по выбору максимально допустимой скорости газов в осадительных камерах.

Ясно, что при выборе скорости необходимо учитывать свойства материала. Например, крахмал или сажа подхватываются при очень маленьких скоростях (до 0,8 м/с), тогда как для агрегированных частиц (цемент, кокс) допустимы более высокие скорости.

Расчет пылеосадительных камер (ПК).

Если запыленный газ, движущийся с определенной скоростью по газоходу, ввести в камеру, имеющую площадь поперечного сечения значительно большую, чем площадь газохода, то в этой камере скорость газа резко уменьшается. В этих условиях содержащаяся в газе пыль выпадает из него под действием гравитационных сил (сил тяжести). Такие камеры при­нято называть пылеосадочными. Условия осаждения пыли в пылеосадочной камере должны быть такими, чтобы частицы пыли успели осесть на дно камеры раньше, чем газ выйдет из нее.

Рассмотрим движение пыли, содержащейся в газе, который со ско­ростью v движется через пылеосадочную камеру (см рис.). На входе газа в пылеосадочную камеру содержащиеся в нем частицы будут нахо­диться на разной высоте. Все они должны осесть на дно камеры. Самый длинный путь должны пройти частицы, расположенные на входе в каме­ру под ее потолком, т.е. на расстоянии h от ее дна. Если принять, что пыль имеет, сферическую форму и состоит из частиц размером от 1 до 100 мкм, скорость ее осаждения v_п определяют по формуле:

Время осаждения пыли в камере высотой h будет равно hlv_n. Время пребывания газа в камере длиной L составит Lfv. Для того чтобы пыль успела осесть на дно камеры, время осаждения пыли должно быть, по крайней мере, равно или меньше времени пребывания газа в пределах камеры, т.е.

hlv_n = L/v. (1)

Скорость движения газа в камере v можно выразить отношением ко­личества газа V, проходящего через камеру, к площади ее поперечного се­чения hb: v = V/hb, где V=Lbh.

Подставив полученное значение в формулу (1), получим

h/v_n = Lhb/V или Lb = V/ v_n. (2)

Как видно из рис. 1, величина Lb = S представляет собой площадь дна камеры. Тогда формула ( 2) примет вид (м²):

S= V /v_n. (3)

Тогда получим следующую формулу

S= (4 )

Из этой формулы находят минимальный размер частиц пыли, мкм, которые успеют осесть в пылеосадочной камере:

(5)

Размер частиц пыли, которые при входе в камеру находились на рас­стоянии а от ее дна и осядут в камере, рассчитывают по формуле:

d_n = (6)

Таким образом, из слоев газа, расположенных ближе ко дну камеры, успевают осесть в камере более мелкие частицы пыли. Для сбора уловлен­ной в камере пыли ее дно обычно выполняют в виде бункеров.

Чем больше размеры частиц пыли и больше их плотность, тем лучше они будут осаждаться в пылеосадочных камерах. Для более полной очистки газа от пыли в пылеосадочных каме­рах следует увеличивать площадь их дна, а также создавать условия, при которых частицы пыли, движущиеся вместе с газом, будут терять свою линейную скорость вдоль камеры. Чем меньше вязкость газа, тем мень­шее сопротивление он оказывает частицам пыли в процессе их осаждения в камере. Так как вязкость газа уменьшается при понижении его тем­пературы, при низкой температуре газа улучшаются условия осаждения пыли в камере.

Для уменьшения скорости газа устанавливают вертикальные полки.

Лабиринтная камера.

Удаляется пыль вручную, но это очень трудоемкий процесс, поэтому полки стали устраивать наклонно, чтобы пыль сползала или их переворачивают лебедкой с помощью тросов. При необходимости непрерывной очистки газов устраивают 2 параллельные камеры (1 рабочая и 1 резервная). Скорость газа в камере составляет 0,2-0,8 м/с, наибольшее осаждение у частиц d=30÷50 мкм. Их используют в качестве I ступени очистки.

Часто вместо камер устраивают расширенные газоходы – коллекторы со скоростью газа 5-6 м/с. Для очистки аспирационных газов и в пневмотранспорте пыль из бункеров удаляют скребовыми транспортерами, винтовыми шнекерами при температуре до 150ºС и разряжением до 2 кПа.

Эксплуатация пылеосадительных камер заключается в удалении пыли и ликвидации неплотностей в конструкции.

Расчет ПК сводится к определению площади дна камеры (площади осаждения) или площади полок по заданному количеству газа, запыленности и характеристики частиц пыли. Площадь определяют по рекомендуемой скорости газа, при этом высоту принимают из условия возможности размещения в требуемом месте.

ПК используется также для осаждения из вертикальных восходящих газовых потоков. Вертикальные ПК применяются для улавливания крупных частиц из вагранок, печей, более сложными являются камеры дефлекторного типа, в которых пыль собирается в кольцевом коллекторе, окружающем дымовую трубу. В этом случае скорость осаждения частиц должна быть выше скорости газового потока.

Рис. 2. Вертикальные пылеосадительные камеры:

а - без отвода пыли; б - с отводом пыли; 1-газоход: 2 - отражатель­ный диск; 3 -огнеупорное покрытие; 4 - отражательные конусы; 5-наклон­ная плита.

Пример 1.

Vг = 3,4 м/с, Па·с, , при d = 40 мкм равна 17 см/с = 0,17 м/с.

Площадь дна S = l·b= =

, принимаем потенциальную скорость газа =2м/с, Н = 1,5м.

м.

Площадь поперечного сечения b*Н=1,13*1,5=1,7 м².

l = 20/b=20/1,13=17,72 м.

Время пребывания газа в камере = l*b*Н/Vг = сек, где Vг – объемный расход газа.

Диаметры частиц. Которые будут полностью улавливаться в камере: 0,00002м=20 мкм.