Запыленность газов
Запыленностью газов или концентрацией пыли в газах называется весовое содержание твердых частиц в 1 м3 газов, приведенных к нормальным условиям (t = 0°С и P = 760 мм рт. ст.). Запыленность измеряется в миллиграммах или граммах на 1 м3.
Запыленность газов счетной концентрации, характеризующее количество частиц, приходящееся на единицу объема, однако в практике пылеулавливания эта величина обычно не используется.
Говоря о запыленности газов, проходящих через какое-либо сечение, мы имеем в виду в первую очередь среднюю запыленность, связывающую часовой расход газов с общим количеством пыли, транспортируемой этими газами
μ = G/V0
где μ - весовая концентрация пыли в газах, г/м3; G - вес пыли, проходящей через сечение за 1 ч, г/ч; V0 - часовой расход газов при нормальных условиях м/ч.
Запыленность газов изменяется как во времени (в связи с колебаниями нагрузки и режима агрегата, за которым установлен пылеуловитель), так и по сечению. Неравномерность концентрации пыли в разных точках сечения связана с расслоением пылегазового потока под влиянием инерционных сил, возникающих при проходе газов вдоль колен, несимметричных учасников и других препятствий.
Рис. 5. Неравномерность полей концентрации и дисперсности золового уноса в одном из сечений.
а - концентрация золы в газах, г/м3, б - остаток на сите 90 мк, %.
Запыленность газов вызывает соответствующее увеличение расслоения пылегазового потока, причем чем крупнее и тяжелее частицы, тем в большей степени наблюдается их сегрегация на неровных участках газового тракта. На рис. 5 показано так называемое поле концентрации (рис. 5,а) и распределение частиц по крупности (рис. 5,6) в одном из сечений при движении запыленного потока.
Отметим, что неравномерная запыленность газов во входном сечении отрицательно сказывается на работе батарейного циклона, вызывая снижение эффективности процесса очистки и надежности действия аппарата.
Существует несколько методов определения запыленности газов. Основные из них:
а) Балансовый метод, при котором количество взвешенной пыли находится по уравнению материального баланса основного агрегата, который обслуживается пылеуловителем. Так, например, для золоуловителя, установленного за котельным агрегатом, часовое количество золового уноса, проходящее через сечение на входе в аппарат, определяется, исходя из баланса золы в агрегате по формуле
где В - часовой расход топлива, кг/ч, определяемый прямым взвешиванием или по так называемому обратному балансу; Ар - зольность рабочей массы топлива, %; аун - доля золы топлива, уносимая из котла, определяемая путем взвешивания части золы,остающейся в топке в виде шлака Gшл и оседающей в бункерах газоходов котла Gб.г.
аун = 1 - Gшл + G б.г. / Вар 100
g4ун - потеря тепла с механическим недожогом в уносе, %, характеризующая долю тепла несгоревшего топлива, содержащегося в уносе; 8 100 - теплота сгорания углерода, ккал/кг.
Определение перечисленных величин представляе собой довольно сложную и трудоемкую задачу, по этому целесообразно совмещать его с балансовыми испытаниями котлоагрегата. Для случая, когда необходимо определить запы леиность газов перед пылеуловителем сушильной установки, пользуются следующим уравнением:
Gn = Ссм + Gyн - Gул
где Gn - количество пыли, поступающей в пылеуловн тель, кг/ч; Gсм - количество сушимого материала, отнесении к влажности сушенки, кг/ч, определяемо путем взвешивания поступающего на сушку материала Gвл м и нахождения его влажности wвл и влажности сушенки wc.
Gсм = G влм 100 - wвл / 100 - wс
Gун - количество уносимой из топки с сушильны ми газами летучей золы, кг/ч, определяемого по той же методике, как и в котельных установках; естественно, что при сжигании в топке газа, мазута и т. п., а также при сушке чистым воздухом Gyн = 0;
Сул - количество сушенки, улавливаемое пред включенными ступенями очистки, кг/ч.
Для нахождения запыленности полученные значе ния Gyн (для золоуловителей) и Gn (для пылеулови телей сушильных и других установок) относятся к расходу газов V, определяемому по методике, изло женной в гл. 8.
Громоздкость и сложность балансового метода в некоторой степени компенсируется тем, что он не требует применения специального пылеотборного оборудования. Необходимо, однако, заметить, что этот метод может давать довольно значительную ошибку в определении запыленности.
Таблица 6. Запыленность газов перед батарейным циклоном.
б) Прямой метод, основанный на взвешивании отсосанных из разных точек сечения проб пыли при одновременном измерении скорости отсоса и скорости газов в сечении с последующим вычислением средней концентрации по сечению. Для применения этого метода необходимо иметь обученный персонал и специальную аппаратуру. Эта аппаратура и методика проведения работ описывается в гл. 8.
в) Косвенный метод, использующий зависимость физических свойств запыленного потока - степени поглощения световых и тепловых лучей, цвета дыма, способности воспринимать электростатический заряд и т. п. - от его концентрации. При этом требуется провести предварительную тарировку используемого Для замера запыленности прибора на месте установки по прямому методу.
Из перечисленных методов наиболее точные результаты дает прямой, однако по своей специфике он может применяться лишь для периодической проверки запыленности. Для непрерывного контроля, особенно в случаях, когда важно проследить за относительными изменениями концентрации пыли, применяют косвенный метод.
Запыленность газов, подвергаемых очистке в батарейном циклоне, может быть самой различной, долей грамма до нескольких сотен граммов. Наиболее надежная и эффективная работа батарейных циклонов обеспечивается при начальной запыленности в пределах 15-100 г/м3.