Снижение металлоемкости электромагнитных фильтров за счет использования эффекта флокуляции

При изготовлении электромагнитного фильтра расходуется большое количество дефицитного сортового Металла: шаров (фильтрующая насадка) и медного провода. На рис. 1 приведены заимствованные из работы данные о массе шаров Мш и привода Л1П серийно изготовляемых в ФРГ фильтров различной производительности (I при скорости фильтрования а—1000 м/ч; здесь же приведены соответствующие данные при у=250 м/ч [2]. Аналитически легко получить зависимости, хорошо описывающие фактические данные: где рс — плотность стали; Ь — рабочая длина шаровой насадки; р — плотность упаковки шаров (р^ с^0,61 [2]); рм — плотность меди; к — коэффициент, учитывающий заполнение проводом или шиной окна катушки (6=0,85-0,95); при выводе последнего выражения учтена толщина стенки корпуса до 25 мм, а также то, что зщ =1.дк, здесь 5—сечение провода; ш — число витков; б — высота окна намагничивающей катушки, равная 0,1 м.
Исследованиями, проведенными на ТЭЦ [4, 5] и ГРЭС, показана целесообразность применения в качестве фильтрующей насадки весьма дешевой и недефицитной стружечной насадки из нержавеющих сталей 0X13, 1X13, 2X13, 3X13 и т.д. [7]. По фильтрационным свойствам, режимам отмывки от улавливаемых железосодержащих примесей она может конкурировать с шаровой насадкой.
При использовании стружечной насадки имеется возможность изменения в широком диапазоне плотности ее упаковки р в результате применения цельной и дробленой стружки различной степени измельчения. На рис. 2, а, б приведены данные по исследованию влияния р на общую концентрацию железа с в производственном конденсате ТЭЦ и коэффициента очистки г);, определяемого как 'ф=(с0—с)1с0, где с0 — общая концентрация железа в конденсате перед фильтром (Со= 1',8-7-2,1 мг/кг, доля магнитной фракции примесных железосодержащих частиц Х=0,6-н0,7). Исследования были проведены при напряженности внешнего магнитного поля #=60 кА/м [4, 8]. Поле создавалось соленоидом, в который помещалась трубчатая фильтрующая колонка из нержавеющей стали Х18Н9Т рабочей длиной = 1 м.
С увеличением р от 0,2 до 0,6 процесс магнитной очистки протекает более интенсивно: концентрация железа в фильтрате снижается (рис. 2, а), а коэффициент очистки повышается практически в 2,5 раза.
Определим характер закономерности поглощения железосодержащих частиц по длине фильтрующей насадки. Изменение концентрации магнитной фракции железосодержащих примесей на элементарной длине насадки пропорционально этой концентрации: где а — коэффициент захвата частиц насадкой. После интегрирования этого выражения получим, где с0 — концентрация магнитной фракции железосодержащих примесей в жидкости перед фильтром.
Полученное выражение с высокой точностью описывает экспериментальную зависимость, показанную на рис. 2, б.
Справедливо предположение, что в случае применения двухслойной насадки, в которой первый слой (длиной 1г) выполнен из стружки с плотностью упаковки рх, а второй (длиной 12=Ь—/1) — соответственно р2, коэффициент очистки конденсата можно определить по зависимости, аналогичной.
Однако опыты с использованием цельной (Рг=0,2) и хорошо измельченной (р2— 0,6) стружки показали, что при двухслойном варианте насадки средняя концентрация железа в фильтрате (рис. 3, а) не повышается, а коэффициент очистки (рис. 3, б, кривая /) не снижается до /х/Л=0,4-е-0,5. Из рис. 3, б видно, что фактические значения *ф лежат несколько выше значений г|), найденных по формуле (3) (рис. 3, б, штриховая линия 2). Это объясняется тем, что во второй слой стружечной насадки поступает водно-дисперсная среда, подвергнутая магнитной обработке [4] в первом слое, при этом процесс захвата приместных железосодержащих частиц сопровождался процессом их флокуляции. Следовательно, во второй слой насадки поступают также сфлокулированные железосодержащие примеси, что в конечном счете приводит к росту а для второго слоя и увеличению степени очистки (рис. 3, б) по сравнению с расчетным значением *ф (при /1/^= 0,4— в 1,1 раза). Это позволяет рекомендовать для применения в качестве фильтрующей насадки как дробленую, так и цельную стружку, объем которой может достигать 40 % всего объема насадки (по ходу движения фильтруемой жидкости). При этом экономия металла насадки составит 20... 30 %.
Флокуляция примесных железосодержащих частиц в насадке зависит от средней индукции магнитного поля В=|а0|аЯ, здесь |ао=4я-10~* Гн/м (абсолютная магнитная проницаемость вакуума); (х — относительная с,мг/кг.
Из выражения (4) видно, что для выбранного материала насадки изменение В может производиться за счет изменения как р, так и Н (р н Н в данном случае являются взаимно компенсирующими параметрами).
На рис. 4, а приведена зависимость В от р при Н= 60 кА/м, а на рис. 4, б — В от Н при р— 0,5 (значения [X рассчитаны с использованием экспериментальных данных [10]). Из рис. 4, а видно, что уменьшение р от 0,5 до 0,2 приводит к снижению В от 0,35 Тл до 0,12 Тл. Согласно приведенным здесь результатам исследований такое снижение р на длине ^=0,4 м не приводит к уменьшению степени очистки. Однако согласно формуле (9) и изменение В в интервале 0,35 ... 0,12 Тл при фиксированном р= = 0,5 можно достичь за счет уменьшения напряженности магнитного поля от 60 кА/м до 12 кА/м. Следовательно, в случае применения однослойной фильтрующей насадки с р 0,5 намагничивающую силу и соответственно количество провода электромагнитной системы можно уменьшить на этом участке в 5 раз; при этом в целом для фильтра экономия медного провода достигнет 20 ... 30 %.
Об итогах Всесоюзного социалистического соревнования объединений и предприятий за 1980 год и десятую пятилетку
Центральный Комитет КПСС, Совет Министров СССР, Всесоюзный Центральный Совет Профессиональных Союзов и Центральный Комитет ВЛКСМ рассмотрели итоги Всесоюзного социалистического соревнования за повышение эффективности производства и качества работы, успешное выполнение Государственного плана экономического и социального развития СССР на 1980 год и десятую пятилетку, признали победителями и наградили
по Министерству энергетического машиностроения Переходящими Красными знаменами ЦК КПСС, Совета Министров СССР, ВЦСПС и ЦК ВЛКСМ, Памятными знаками ЦК КПСС, Совета Министров СССР, ВЦСПС и ЦК ВЛКСМ «За высокую эффективность и качество работы в десятой пятилетке» с занесением на Всесоюзную доску Почета на ВДНХ СССР за достижение наивысших результатов во все союзном социалистическом соревновании за повышение эффективности производства и качества работы, успешное выполнение Государственного плана экономического и социального развития СССР на 1980 год в десятую пятилетку:
Кусинский ордена Трудового Красного Знамени машиностроительный завод имени 60-летия Октября;
ордена Ленина н ордена Трудового Красного Знамени производственное объединение «Невский завод» имени В. И. Ленина.
Переходящим Красным знаменем ЦК КПСС, Совета Министров СССР, ВЦСПС и ЦК ВЛКСМ за достижение высоких результатов во Всесоюзном социалистическом соревновании за повышение эффективности производства и качества работы, успешное выполнение Государственного плана экономического и социального развития СССР на 1980 год и десятую пятилетку завод «Ильмарине».