CC BY
15
Н.С.Груничев
Оценка использования жестких зернистых фильтров для пылеочистки воздуха при производстве щебня
Жесткие зернистые фильтры нашли применение на предприятиях химической и металлургической промышленности при улавливании мелких фракций пыли [1].
Нами изучалась возможность использования жестких зернистых фильтров с фильтрующими элементами в виде плоских пластин в системах аспирации дробильно-сортировочных установок по производству щебня. Такое решение обосновывается тем, что плоские фильтрующие пластины со скрепленными между собой зернами хорошо компонуются в секции, обеспечивая простоту обслуживания зернистых фильтров и равномерное распределение запыленного воздуха по их фильтрующей площади, выдерживают большие механические нагрузки, возникающие при их регенерации, а для установки в фильтр не требуют подложки в виде часто забивающейся пылью мелкоячеистой сетки.
Исследования показали, что осаждение пыли в рассматриваемых аппаратах подчиняется общим закономерностям, характерным для всех зернистых фильтров: эффективность очистки воздуха повышается с увеличением толщины фильтрующего элемента (рис.1), стабильность процесса обеспечивается при коэффициенте равномерности 0,8-1,2 (рис. 2), а максимум осаждения пыли приходится на скорость фильтрации воздуха 0,35-0,6 м/с (рис. 3).
Сравнение полученных данных с результатами исследований других авторов показывает, что эффективность осаждения пыли жесткими зернистыми фильтрами по сравнению с насыпными выше в среднем на 10-20 %, Данный факт, по-видимому, объясняется следующим. Фильтрующие зерна насыпных зернистых фильтров свободны друг от друга и в большей степени зависят от аэродинамических сил потока очищаемого воздуха и вибрационных нагрузок, возникающих при работе механического привода систем аспирации. Зерна, слагающие жесткие фильтрующие пластины, наоборот, связаны между собой воедино. Они образуют жесткую перегородку. Каждое из зерен пластин в отдельности меньше подвержено указанному воздействию. Поэтому процессы осаждения пыли в жестких зернистых фильтрах будут протекать более стабильно, а эффективность очистки вследствие этого будет повышаться.
Установлено, что высокую эффективность очистки воздуха от пыли в зернистых фильтрах можно обеспечить, используя фильтрующие элементы с
~ 75
со о
СО
е-&
СП
60
45
30
15
1
^2
2 4 6 8
Толцина Фильтрующего элемента, см,
Рис. 1. Зависимость эффективности очистки от толщины плоского фильтрующего элемента при равномерном потоке со скоростью фильтрацииО,35м/с, запыленности 4000 мг/м3 для зерен крупностью: 1- 0,63-1,0 мм; 2 - 2,5-4 мм
\ 40
75 <=*
со
X
СО ^
I-
<и &
е-
со
30
20
10
1 2
10 00 2000 3000 4С 00 5000 60(
Концентрация пыли в воздухе, мг/м:
Рис. 2. Зависимость эффективности очистки в фильтрующем элементе от концентрации пыли в возлухе при скорости фильтрации 0,35 м/с, толщине элемента 2 см, коэффициенте равномерности 1,2 для зерен крупностью: 1 - 0,63-1,0 мм; 2 - 1,0-1,6 мм; 3 - 1,6-2,5 мм
зернами крупностью менее 350 мкм [1]. Например, для улавливания пыли фракций менее 1 мкм практически на 100 % в зернистых фильтрах достаточно использовать зерна крупностью 75-150 мкм [1]. Однако эти действия неизбежно приведут к образованию в слое большого количества мелких пор с трудно разрушаемыми пылевыми отложениями и как следствие увеличению гидравлического сопротивления зернистых фильтров, причем, во много раз. Зачастую полученные таким образом высокоэффективные фильтрующие элементы получаются неработоспособными и на производстве не находят применения.
При работе систем аспирации дробильно-сортировочных комплексов не требуется сверхтонкая очистка воздуха от пыли. Обеспечить достаточную эффективность очистки воздуха при относительно небольшом гидравлическом сопротивлении здесь возможно, варьируя крупностью зерен и толщиной их фильтрующих элементов. Эти параметры удобны для практической реализации поставленной задачи.
Фильтрующие элементы, сложенные из зерен крупностью более 1 мм (рис. 4), имеют относительно небольшое гидравлическое сопротивление, а увеличение крупности зерен не вызывает его резкого возрастания. Так, сопротивление фильтрующего элемента толщиной 0,1 м с зернами крупностью 2,0 мм при скорости фильтрации 0,35 м/с составляет 420 Па, а с зернами крупностью 3 мм - 300 Па. Следует заметить, что эффективность фильтрующих элементов данной группы зерен относительно низкая [1].
Зерна крупностью менее 0,63 мм отличаются высокой эффективностью работы. Между тем, они обладают стабильно большим сопротивлением. Причем сопротивление существенно увеличивается с уменьшением размера зерен. Например, гидравлическое сопротивление элементов толщиной 0,1 м с зернами крупностью 0,5 мм при скорости фильтрации 0,35 м/с составляет 1400, а с зернами крупностью 0,4 мм - 2000 Па. Уменьшение размера мелких зерен с 0,5 до 0,4 мм (в 1,25 раза) приводит к повышению сопротивления фильтрующих элементов на 500 Па, т.е. в 1,4 раза.
Существенная разница гидравлического сопротивления для рассмотренных групп зерен объясняется следующим. Гидравлическое сопротивление фильтрующих элементов и крупность зерен находятся между собой в обратной зависимости [1]. Причем, областью действия крупных зерен (крупностью более 1 мм) является пологая часть этой зависимости, а мелких зерен (крупностью менее 0,63 мм) - ее «крутая ветвь». Поэтому гидравлическое сопротивление элементов и скорость его роста для зерен рассматриваемых групп крупности различна.
Фильтрующие элементы с зернами крупностью 0,63-1,0 мм (см. рис. 4) обладают сравнительно
0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Скорость Фильтрации, м/с
Рис. 3. Зависимость эффективности очистки от скорости фильтрации при толщине фильтрующего элемента 40 мм, коэффициенте равномерности 1,2, запыленности возлуха 2000 мг/м3 мя зерен крупностью:1 - 0,63-1,0 мм; 2 - 1,6-2,5 мм? 3 " мм
2000
1600
1200
400
-2 /
Г
0,631 2 3 4 5 Крупность зерен, мм
Рис. 4. Зависимость гиАравлического сопротивления от крупности зерен при скорости фильтрации 0,35 м/с а,ля фильтрующего элемента толщиной:! - 1,0 м; 2 - 0,15 м
^ 1400
о? I
1 1200
з:
ь-
0
1 1000
си
0
1 800
х
со
| 600 400
200
0,05 ОД 0,15 0,2 0,25 0,3 Толцина Фильтрующего элемента, м
Рис. 5. Зависимость гилравлического сопротивления от толщины фильтрующего элемента при скорости фильтрации 0,35 м/с аля крупности зерен: 1 - 4-6 мм; 2 - 2,5-4 мм; 3 -1,6-2,5 мм; 4 - 0,63-1,0 мм; 5 - 0,4-0,63 мм; 6 - 0,25-0,4 мм
небольшим сопротивлением. Для рассматриваемых условий работы фильтрующих элементов она составляет 800-1300 Па. Такая величина сопротивления в производственных условиях вполне приемлема при эксплуатации зернистых фильтров. Другим преимуществом таких элементов является достаточно высокая эффективность осаждения пыли. Она всего на 20-30 % меньше эффективности работы фильтрующих элементов, собранных из зерен крупностью
0.25-0,35 мм.
Как следует из данных рис. 5 толщина фильтрующих элементов зернистых фильтров должна быть по возможности меньшей во избежании их высокого гидравлического сопротивления.
На основании изложенного следует, что создание жестких зернистых фильтров для работы в системах аспирации дробильно-сортировочных комплексов по производству щебня целесообразно осуществлять на основе жестких фильтрующих пластин из зерен крупностью 0,63-1,0 мм, работающих при скорости фильтрации запыленного воздуха 0,35-0,6 м/с и имеющих по возможности меньшую толщину.
Библиографический список
1. В, Н. Ужов, А. Ю. Вальдберг, Б, И, Мягков, И. К. Реши-дов. Очистка промышленных газов от пыли. - М.: Химия, 1981.-392С.
