Устройство и расчет систем и аппаратов для очистки газовых и жидких выбросов в окружающую среду.

Введение

20-21 вв характеризуются мощным прогрессом во всех областях народного хозяйства, основанным на достижениях научно-технической революции. Бурное развитие науки, промышленности привело к возникновению проблем параметрического, ингредиентного загрязнений окружающей среды со всеми вытекающими для биосферы в целом и человека в частности последствиями.
Однако химические вещества образуются в природе в результате естественных физико-химических процессов и жизнедеятельности организмов; химические превращения составляют основу всех биосферных процессов. Что же тогда следует понимать под химическим загрязнением? Под ингредиентным или химическим загрязнением окружающей среды понимают постоянное внесение в биосферу совокупности веществ, изменяющих химические свойства природной среды. Федеральный закон от 10.01.2002 №7-ФЗ «Об охране окружающей среды» содержит следующее определение понятия «загрязняющее вещество». Это вещество, количество или концентрация которого превышают установленные для химических, радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов нормативы, в результате чего оно оказывает негативное воздействие на природную среду. Под негативным воздействием понимают отрицательные последствия для окружающей среды, развивающиеся в ней в результате осуществления человеком хозяйственной деятельности [1]. Таким образом, на законодательном уровне определено химическое загрязнение любым веществом антропогенного происхождения, содержание которого в окружающей среде не соответствует установленным нормам и оказывает на нее отрицательное воздействие.
То есть законодательно закреплен принцип заведомой экологической виновности человека: основной вклад в формирование уровней загрязняющих веществ в биосфере вносят антропогенные источники, а именно все области хозяйственной деятельности человека без исключения. Например, выбросы в окружающую среду от стационарных источников по отдельным отраслям народного хозяйства РФ составили:
-для сельскохозяйственной деятельности - 110,2 тыс т;
-от добычи топливно-энергетических природных ископаемых – 5092,9 тыс т;
-производство пищевых продуктов - 140,2 тыс.с;
-производство и распределение электроэнергии, газа и воды - 4462,2 тыс т и т.д.[2].
Наибольший вклад в загрязнение атмосферы вносят выбросы автотранспорта – 32%, энергетической промышленности – 24%, металлургии – 26% и предприятий нефтедобычи и нефтеперерабатывающей отрасли – 13% (данные приведены для России) [7].
Помимо выделения в окружающую среду больших количеств естественных для биосферы соединений (сульфаты, фосфаты, нитраты сточных вод, газовые выбросы СО2, SO2, NOх, озона, метана и др), в природу проникают и сравнительно небольшие объемы веществ-ксенобиотиков, как-то полициклические ароматические углеводороды, галогенпроизводные углеводороды, диоксины и т д, обладающих высокой токсичностью при малодозности.
Разнообразные полимерные материалы составляют существенный аспект загрязнения природной среды вследствие их химической инертности, длительного периода разложения и токсичности продуктов распада.
Искусственное перераспределение в биосфере тяжелых металлов приводит к биоаккумулированию и биоконцентрированию данных токсикантов в трофических цепях.
Нефть и нефтепродукты при попадании в водоемы формируют поверхностную пленку, ухудшая их газообмен с атмосферой, процессы самоочищения, способствуя нагреву вод, что приводит к угнетению жизнедеятельности гидробионтов. Ухудшают органолептические показатели воды, изменяют цвет, рН. Эмульгированные нефтепродукты оседают на дно, попадая в донные отложения. По пищевым цепям подвергаются биоаккумуляции в живых организмах, оказывая токсичное воздействие, а в больших количествах вызывая их гибель. Низкомолекулярные алканы, нафтены, ароматические соединения поражают сердечно-сосудистую и нервную систему животных организмов и человека, оказывая в некоторой степени наркотическое воздействие. Некоторые нефтепродукты (ПАУ типа 3,4-бензапирена) – канцерогены и мутагены.
Приведенные примеры результатов химического загрязнения делают жизненно важным снижение антропогенного воздействия на природу. Решение проблемы химического загрязнения носит комплексный характер и подразумевает обязательными проведение технических мероприятий по удалению первопричины загрязнения – выбросов вредных веществ. В частности промышленные предприятия устанавливают системы очистки газовых выбросов и сточных вод, базирующиеся на применении огромного разнообразия механических, физико-химических, химических и биологических методов и представляющие собой многоступенчатые комбинированные технологические схемы. Данные меры направлены на минимизацию выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду.
В настоящей работе рассмотрены основные устройства и порядок расчета аппаратов по очистке газообразных и жидких выбросов вредных веществ.

ГЛАВА 1. ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ГАЗОВОЗДУШНЫХ ВЫБРОСОВ

1.1 Характеристика газовоздушных выбросов.

Все выбросы предприятий народного хозяйства с химической точки зрения представляют собой коллоидные системы, где в газовых выбросах дисперсная среда представлена воздухом, в жидких – водой. Состав и структура дисперсной фазы разнообразны и определяются специализацией предприятия.
В первую очередь рассмотрим обеззараживание газовоздушных выбросов в силу их первостепенной важности: вклад газовых выбросов в загрязнение по оценкам экологов составляет 80%. Это самые многотоннажные отходы [7].
В состав газовоздушных выбросов входят:
А) Газообразные соединения:
- газообразные оксиды серы и азота, углерода, озон, метан и т.д.;
- пары легколетучих органических соединений или их аэрозоли (альдегиды, кетоны, органические кислоты, формальдегид, акролеин, углеводороды и их галоидпроизводные, диоксины и т.д);
Б) Взвешенные частицы.
- частицы тяжелых металлов в виде металлической пыли или соединений металлов, образующиеся на предприятиях черной, цветной металлургии, горнодобывающей промышленности, в машиностроении. Также оксиды, сульфиды металлов входят в состав шлаков и золы;
- пыль минеральная и органическая: золы, сажа, частицы несгоревшего топлива, парафины и арены, соли кислот и т.д. Пылевые частицы могут образовываться в результате конверсии газообразных кислых и щелочных оксидов в солевые соединения;
- жидкие загрязнения, туманы и капли. В присутствии паров атмосферной влаги на поверхности капель воды и частиц пыли происходит абсорбция как газообразных веществ, так и металлов и их соединений.
Частицы формируют коллоидные системы, которые классифицируют следующим образом. К аэрозолям относят взвешенные твердые частицы неорганического и органического происхождения, а также взвешенные частицы жидкости (тумана). Ежегодно в атмосферу Земли выбрасывается около 150 млн. тонн различных аэрозолей, около 1 куб. км пылевидных частиц искусственного происхождения [4].
К аэрозолям относят пыли, туманы и дымы. Пыль - дисперсная малоустойчивая система, содержащая больше крупных частиц, чем дымы и туманы. К дымам относят аэродисперсные системы с малой скоростью осаждения под действием силы тяжести. Размеры частиц в дымах составляют от 5 мкм до менее 0,1 мкм. Туманы образованы каплями жидкости, образующимися при конденсации паров или распылении жидкости.
Загрязняющие вещества в воздухе при действии солнечного света, повышенной температуры и кислорода претерпевают ряд превращений. Помимо адсорбционных и абсорбционных процессов и конденсации протекают реакции окисления соединений кислородом воздуха при участии каталитических количеств металлов с образованием высоко реакционноспособных ненасыщенных и пероксидных органических соединений. Последние в свою очередь запускают процессы синтеза сложных органических веществ и их полупродуктов. Например, ацетон окисляется до диметилпероксида и уксусной кислоты с возможным последующим синтезом высокотоксичного диметилпирона [7].
Как следует из вышесказанного, газовоздушные выбросы представляют собой дисперсные системы разнообразного по ряду свойств состава. Это обуславливает существующее разнообразие методов и аппаратов по очистке газовоздушных выбросов.
Например, для эффективного пылеулавливания важна совокупность физико-химических характеристик аэрозолей, а именно: дисперсный (фракционный) состав, плотность, адгезионные свойства, смачиваемость, электрическая заряженность частиц, удельное сопротивление слоев частиц и др. Для правильного выбора пылеулавливающего аппарата необходимы прежде всего сведения о дисперсном составе пылей и туманов, так как степень измельченности частиц определяет свойства аэрозолей. При диспергировании вещества многократно увеличивается его суммарная поверхность и изменяются свойства дисперсной системы. Интервал дисперсности аэрозольных частиц весьма велик: от 10-7 до 1 см. Нижний предел определяется возможностью длительного самостоятельного существования весьма малых частиц; верхний предел ограничен тем, что крупные частицы весьма быстро осаждаются под действием сил тяжести и во взвешенном состоянии практически не наблюдаются.
Плотность пыли другая важная ее характеристика. Она определяет эффективность осаждения пыли в гравитационных и центробежных пылеуловителях.
Слипаемость частиц зависит от адгезионных свойств пыли. Чем выше слипаемость, тем больше вероятность забивания отдельных элементов пылеуловителя и налипания пыли на газоходах. Чем мельче пыль, тем выше ее слипаемость. Слипаемость пыли значительно возрастает при ее увлажнении.
Смачиваемость частиц жидкостью (водой) влияет на работу мокрых пылеуловителей, а электрическая заряженность частиц — на их поведение в пылеуловителях и газоходах.

1.2. Краткий обзор принципов действия и классификация аппаратов очистки газовоздушных выбросов.

Очистка газовоздушных выбросов подразумевает разделение газовоздушной смеси и аэрозолей и/или обезвреживание загрязняющих газовоздушную смесь примесей. Как правило, на первых этапах газоочистки производят обеспыливание потока. Конструктивные решения устройств для удаления взвешенных частиц направлены на осуществление следующих задач:
- обеспечение устойчивого процесса пылеулавливания;
- осуществление процесса пылеочистки, то есть выделение пылевого аэрозоля из воздуха;
- интенсивное рассеивание пыли в приземном слое атмосферы.
Таким образом, устройства по пылеочистке, независимо от реализуемого метода сепарации, включают вышеуказанные 3 обязательных элемента. Необходимо наложение внешнего силового поля или применение искусственно формируемых газовоздушных коллоидных систем. Применяемые методы: механические (аэродинамические, гидродинамические, фильтрация), электромагнитные, теплофизические, ионизирующие, термические, химические и физико-химические, биохимические и др. Принцип работы каждого аппарата может основываться на одном или нескольких способах обеспылевания: коагуляции, фильтрации и осаждении, обеззараживании, сжигании и дожигании, улавливании.
Обеззараживание аэрозолей проводят сухими, мокрыми и электрическими методами. Соответственно, все методы пылеочистки подразделяют на следующие основные группы, характеристика которых представлена в таблице 1.

Таблица 1
Классификация методов газоочистки и основного оборудования.
№ Группа методов Физические процессы, лежащие в основе отделения пылевых частиц Тип оборудования Вид оборудования Примеры
аппаратов
1 Сухая механическая газоочистка Пылевой аэрозоль отделяется от газовоздушной смеси под действием силы тяжести, различий в инерционности частиц и дисперсионной среды, под действием центробежных сил Гравитационное Полое Пылеосадительные камеры полые и с перегородками


Полочное


Инерционное Камерное Жалюзийные пылеуловители


Жалюзийное


Ротационное


Циклонное


Фильтрационное Тканевое Фильтры тканевые


Волокнистое


Зернистое


Сетчатое


Губчатое


Электрическое Однозонное
Электрофильтры


Двухзонное

2 Мокрая газоочистка Элементы устройства смачивают жидкостью или газовый поток промывают жидкостью, что приводит к улавливанию частиц пыли. Инерционные Циклонное Скрубберы Вентури, промыватели ударно-инерционного действия


Ротационное


Скрубберное


Ударное


Фильтрационные Сетчатое Промыватели пенные


Пенное


Электрические Однозонное


Двухзонное


Биологическое Биофильтр
3 Электрическая очистка Ионизации мо-
лекул газа электрическим разрядом и электризация взвешенных частиц. Тип определяется горизонтальным или вертикальным направлением движения газовоздушной смеси
Электрофильтр унифицированный горизонтальный ЭГА

Пылеулавливающие аппараты называют по основному механизму отделения частиц пыли.
Каждый из указанных способов и аппаратов имеет определенную область применения и эффективность, преимущества и недостатки. Выбор оборудования определяется требованиями производства и физико-механическими и физико-химическими свойствами дисперсных частиц.
В случае необходимости система очистки газовоздушных выбросов может состоять из нескольких единиц устройств разного типа, соединенных в последовательную цепочку по мере повышения эффективности пылеулавливания. Пылеулавливающее оборудование, в котором отделение пыли от воздушного потока осуществляется последовательно в несколько ступеней, отличающихся по принципу действия, конструктивным особенностям и способу очистки, относят к комбинированному пылеулавливающему оборудованию.
Обезвреживание загрязняющих примесей осуществляется в результате удаления вредных соединений из газовоздушного потока либо превращения их в безвредные вещества. Методы, лежащие в основе очистки от гомогенных примесей: физико-химические абсорбция, адсорбция, конденсация; реагентные методы. Реагентные методы очистки включают процессы окислительно-восстановительные на катализаторах и без и термоокисление. Окислителем обычно выступает кислород. В случае необходимости дополнительного подогрева реакционной смеси применяют термоокисление

. Катализаторы применяют для реакций, протекающих в обычных условиях при температурах выше 8000С.

1.3. Устройство аппаратов очистки газовоздушных выбросов от взвешенных частиц.
1.3.1. Аппараты сухой механической газоочистки.
Как правило отличаются простотой конструкции и легкостью в эксплуатации. Основные элементы конструкций: входной патрубок, осадительная камера, камера полая или имеющая перегородки, бункер или выходное отверстие. Рассмотрим устройство и работу некоторых аппаратов.
А) Наиболее простой - пылеосадительная камера. На рис. 1 показана схема камеры с внутренней перегородкой. Через входной патрубок поступает запыленный газ, он проходит горизонтальным потоком через осадительную камеру (1), при этом под действием гравитации крупные частицы оседают в бункер (2). Следовательно, для приемлемой очистки необходимо, чтобы частицы находились в камере как можно дольше. Различия в конструкции камер заключаются в наличии и количестве дополнительных перегородок (3).

Рисунок 1 Пылеосадительная камера с перегородками.
Улавливаются пыли размером d>30 нм, эффективность очистки η = 0,65-0,85 [6], у более простых устройств 40-50% [7].
Б) Принцип действия жалюзийного пылеуловителя основан на инерционной сепарации пылевых частиц в процессе огибания газовоздушным потоком жалюзи решетки. Отделение становится возможным в случае, если частицы обладают значительной массой и размерами, которые не позволяют им двигаться дальше вместе с током газовоздушной смеси: поток резко меняет направление и при этом падает скорость его перемешивания. Пылевые частицы сохраняют скорость движения и выделяются из потока.
Схема действия жалюзийного пылеуловителя.
В газопровод помещается решетка, состоящая из большого количества наклонно установленных пластин, или т.н. жалюзийная решетка. Газовоздушный поток обтекает пластины, проходит в зазоры между лопастями жалюзи, резко меняет направление, переходит на другую их сторону и продолжает движение по газопроводу. Частицы пыли не могут обогнуть пластину и по инерции продолжают прежнее направление движения, сталкиваясь с ней. Соударяясь, они отталкиваются в противоположную сторону, подхватываются струей газовоздушного потока, не прошедшего через решетку, и процесс с соударением о следующую лопасть жалюзи повторяется. Та часть газа, которая прошла решетку, очищена. Часть, которая не прошла, обогащена пылевыми частицами. Она составляет примерно 10% от общего объема поступившей в пылеуловитель воздушной массы. Пылевой поток направляется таким образом, чтобы обогащенная пылью фракция поступала через одну или две отсосные щели в отсосный пылеуловитель для дальнейшей очистки.
Эскиз жалюзийного пылеуловителя представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 Эскиз жалюзийного пылеуловителя.
1 – газопылевая смесь; 2 – жалюзийная решетка; 3 – очищенный газовый поток; 4 – отсосная щель; 5 – запыленный газ.
Эффективность очистки η = 0,8 для частиц среднемедианного размера d<20 нм.
В) Наиболее используемые для пылеочистки аппараты циклоны. Просты в конструкции и эксплуатации, эффективны для очистки нагретых до 5000С потоков и при высоких давлениях, имеют постоянное гидравлическое сопротивление и др преимущества.
В зависимости от конструкции различают цилиндрические и конические, групповые, батарейные циклоны. По способу подачи газопылевого потока: со спиральной подачей; тангенциальной; винтообразной; подачей через «розетку» с возвратом газа; подачей газа через «розетку» с прямоточным выходом.
В основе работы циклона – использование центробежной силы. Схема действия циклона представлена на рис. 3.
Газопылевой поток поступает через патрубок входа (1), расположенный по касательной к цилиндрическому корпусу циклона, и движется сверху вниз, образуя вращающийся вихрь. Под действием центробежных сил частицы пыли отбрасываются к стенке корпуса цилиндрической (3) и конической (4) частей осадительной камеры. У основания конуса поток имеет очень высокую плотность частиц, которую газ уже не может переносить. В результате частицы пыли отделяются от газа в бункер (5). Очищенный газ за счет перепада давления меняет направление движения и двигается к выходной трубе (2), образуя внутренний вращающийся вихрь.

Рисунок 3 Схема действия циклона.
Г) Вихревые пылеуловители. Аналогичны циклонам, но имеют вспомогательный закручивающий газовый поток (рис. 4). Газопылевой поток подается снизу вверх в камеру (1) через входной патрубок (5), на входе закручивается завихривателями (4) и подвергаются воздействию струй вторичного газа.

Рисунок 4 Схема действия вихревого пылеуловителя.
Частицы отбрасываются к корпусу аппарата, попадают в возбуждаемый струями спиральный поток вторичного газа и направляются с ним вниз в кольцевое межтрубное пространство. Подпорная шайба (6) обеспечивает попадание пыли в бункер (7).
Вторичными газами служат атмосферный воздух, очищенный газ или запыленный газ (без снижения эффективности очистки). Вихревые пылеуловители более эффективны для отделения высокодисперсной пыли.
Д) Тонкая очистка с применением фильтров.
В основе процесс фильтрации газопылевого потока через пористую перегородку. Частицы осаждаются за счет диффузии, инерции, эффекта касания и сил электростатического притяжения. Образующийся пылевой слой уплотняется и выступает вторичным фильтрующим слоем.
В зависимости от материала различают типы фильтрующих перегородок:
-гибкие пористые из тканевых материалов синтетического (лавсан, нейлон) и природного происхождения (шерсть), из нетканных волокнистых материалов (картон), из ячеистого материала (губчатая резина);
-полужесткие пористые перегородки (стружка, слои волокон, вязаные сетки);
-жесткие пористые перегородки из зернистых материалов (на основе керамики, пористых стекол), волокнистых материалов и металлических сеток, перфорированных листов.
Наиболее распространены тканевые рукавные фильтры, а также волокнистые, насадочные (насыпные), зернистые жесткие фильтры.

1.3.2. Аппараты «мокрой» газоочистки.
Пылеулавливание основывается на абсорбции и охлаждении газов. Конденсация паров жидкости, содержащихся в газах, при их охлаждении способствует росту эффективности аппаратов. Поэтому их эффективно применять и для очистки от газообразных составляющих, а также для охлаждения газов. В ряде случаев их целесообразно использовать для одновременного пылеулавливания, абсорбции и охлаждения газов. Аппараты нашли применение в области очистки горячих и взрывоопасных выбросов, для отделения мелкодисперсной пыли.
В качестве орошающей жидкости чаще всего применяется вода; при совместном решении вопросов пылеулавливания и химической очистки газов выбор орошающей жидкости (абсорбента) обусловливается процессом абсорбции.
Наиболее применяемыми являются скрубберы Вентури, барботажно-пенные аппараты, аппараты ударно-инерционного типа, форсуночные и центробежные скрубберы. Среди названных аппаратов наиболее эффективны скрубберы Вентури или скоростные газопромыватели, устройство которых описано ниже (см. рис. 5).
В конфузорную часть сопла Вентури (1) скруббера поступает газопылевой поток, который смачивается орошаемой жидкостью, впрыскиваемой через форсунки. Поток разгоняется до высоких скоростей 30...200 м/с в узкой части сопла. Частицы осаждаются на каплях жидкости за счет разности масс жидкости и газа, развитой поверхности капель и высокой разности скоростей частиц пыли и жидкости в конфузоре. В диффузоре падает давление, жидкость конденсируется, скорость потока падает. Поток попадает в каплеуловитель (2), который действует по принципу прямоточного циклона.

Рисунок 5 Схема скруббера Вентури.
Эффективность скруббера Вентури для очистки аэрозолей достигает η = 0,99 для частиц со среднемедианным размером 1-10 мкм. Прямоугольные конструкции позволяют увеличить пропускную способность аппарата, но увеличивают его гидравлическое сопротивление.

1.3.3. Электрофильтры.
Устройство состоит также из осадительной камеры, роль перегородок выполняют электроды, коронирующие и осадительные. Дополнительный элемент – источник напряжения.
Принцип работы (см. рис. 6): под воздействием электрического поля высокого напряжения (30-150 кВ), создаваемого коронирующими электродами (2), и диффузии ионов частицы пыли ионизуются, перемещаются к осадительным электродам (1) и осаждаются на них. Здесь частицы разряжаются, укрупняются. Электроды периодически встряхиваются за счет работы встряхивающих устройств (4), пыль попадает в бункер.

Рисунок 6 Строение трубчатого электрофильтра.
Эффективность электрофильтров достигает 99% для частиц диаметром менее 1 мкм. Конструктивные типы электрофильтров связаны с направлением потока (вертикальные или горизонтальные), количеством, формой электродов, количеством секций.
Устройства применяют для очистки газовоздушных выбросов от любых аэрозолей, в том числе туманов кислот или других агрессивных жидкостей, а также от тонкодисперсной пыли. Учитывая высокую энергоемкость очистных устройств, применяют их на взрывобезопасных производствах с высокими требованиями по пылоочистке с высокой пропускной способностью.

1.4. Устройство аппаратов очистки газовоздушных выбросов от гомогенных примесей.
1.4.1. Абсорберы.
В основе лежит способность жидкости, называемой жидким поглотителем, поглощать газообразные или парообразные примеси. Так как процесс абсорбции обратим, существует возможность использования извлеченной примеси как вторичного сырьевого ресурса.
Адсорбер представляет собой цилиндрическую емкость или колонну, в которой формируются противоположно направленные потоки газовой смеси и поглотителя (рисунок 7).

Рисунок 7 Схема насадочного абсорбера.
1 – распределительное устройство, 2 – насадка, 3, 5 – насадки, 4 – направляющий конус.
Так как эффективность абсорбции возрастает с увеличением площади поверхности раздела газовой и жидкой фаз, по способу увеличения поверхности контакта адсорберы подразделяются на пленочные, распылительные, насадочные и тарельчатые (барботажные).
Адсорбер может быть безнасадочным или иметь насадки. В качестве насадок часто применяют кольца Рашига, которые могут располагаться регулярно или насыпаются слоем 1-3 м. В пенных абсорберах роль насадок выполняют сетчатые тарелки-направляющие с отверстиями, на которые подается и удерживается жидкий поглотитель. КПД пенных абсорберов достигает 92-98%, однако существенным недостатком аппаратов является возрастание гидравлического сопротивления по мере забивания отверстий кристаллизующимися веществами.
1.4.2. Адсорберы.
Принцип действия аппаратов основывается на физическом или физико-химическом процессе поглощения примеси поверхностью твердого тела. Устройство адсорбера аналогично таковому для абсорбера.

1.5. Расчет аппаратов для очистки газовых и жидких выбросов в окружающую среду.
Расчеты конструкции любого типа аппарата базируются на закономерностях, описывающих поведение компонентов при основных протекающих при очистке физико-химических явлениях. Например, построение пылеосадительной камеры основывается на подсчете сил, действующих на частицу пыли, и скорости вертикального движения вниз под действием результирующей силы. Модели улавливания частиц в электрофильтрах базируются в зависимости от типа течения потока на классических законах механики и электростатики (ламинарный поток), с применением формулы Стокса при турбулентном потоке.
Расчет типа оборудования также имеет свои особенности. Например, выбор необходимой модели циклона базируется на известных скорости потока газа, составе, температуре, давлении и концентрации пыли, данных о ее дисперсном составе. Отталкиваясь от этих величин, выбирают геометрию циклона, определяют размер, фракционную эффективность, перепад давления и потребную мощность.
Расчет тканевого фильтра заключается в определении площади фильтровальной перегородки, ее гидравлического сопротивления и аппарата в целом, частоты и продолжительности циклов регенерации фильтрующих элементов и т.д.
Поэтому единые расчетные методики для выбора оборудования очистки газовоздушных выбросов отсутствуют.
Рассмотрим в качестве примера расчет электрофильтра.
Расчет типа электрофильтра и выбор наиболее оптимального.
Выбор типа электрофильтра производится с соблюдением следующих условий:
1. Расчетная площадь сечения фильтра F поверхность должна быть меньше площади активного сечения фильтра: F < Fа;
2. Температура направляемого на очистку газа tг меньше либо равна допустимой рабочей температуры: tг≤ tдр;
3. Давление газа Рг, равное Рбар - Рг,и (разрежение поступающего на очистку газа), должно быть меньше либо равно допустимого давления: Рг ≤ Рдоп.
Агрегаты питания, применяемые для функционирования электрофильтра, представлены 3-мя типами, из которых наиболее предпочтительны агрегаты АТФ и АТПОМ. Для них характерны однофазные схемы выпрямления тока и регулирования напряжения на электродах по интенсивности искрений в активной зоне или максимуму среднего напряжения на электродах.
Агрегат питания выбирается при соблюдении условия: выпрямленный средний ток Jср ≥ Jm.
1. Необходимо определить плотность газовой смеси ρ0.

ρ0 = М22,4, кг/м3,
М = М1а1 + М2а2 +…+…Мnаn, где
М – относительная молекулярная масса смеси газов, кг/кмоль;
Мi - относительная молекулярная масса компонента смеси газов, кг/кмоль;
аi – содержание в смеси компонентов, объем.доли единицы.
Расчет производится для газообразных компонентов.

2. Расчет плотности газов в рабочих условиях.
Принимается определенное значение разрежения Р в системе.

ρг = ρ0*В±Р*273В(273+t) , кг/м3
где ρг – плотность газа в рабочих условиях, кг/м3; ρ0 – плотность газа в стандартных условиях; В – стандартное атмосферное давление, Па; Р – давление разряжения в системе, Па (-3…-5 кПа).

3