Оценка использования жестких зернистых фильтров для пылеочистки воздуха при производстве щебня

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

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.