研
究
報
告
多 室 バ ク ・フ ィル タ ー の 圧 損 制 御 方 式 の 検 討*
Control Methods of Pressure Loss of Multi-Compartment Fabric Filter
森
康
維**牧
野
和
孝**
Yasushige Mori Kazutaka Makino
幸
一
彦**井
伊 谷
鋼
一**
Kazuhiko Saiwai Koichi Iinoya
緒 言 バ グ ・フ ィル タ ーは 代 表 的 な高 性 能 集 じん 装 置 の一 つ で, 性 能 が もっ とも安 定 して い る。 しか しそ の 運転 に は 捕 集 粉 じん を払 い落 とす 操 作 が 必 要 で, そ の際 吹 き もれ に よ る出 口粉 じん濃 度 の急 増 に よ り, 捕 集 性 能 の 低下 が 起 こ る と と もに, ろ材 の劣 化 に よ る寿 命 の短 縮 が 生 ず る。 これ に 対 して まず 単 位 時 間 あ た りの払 い 落 と し回数 を最 小 にす る圧 損 制御 方 式 の 選 定 が, つ ぎ に吹 き もれ を 減 少 させ る払 い 落 と し条 件 の検 討 な らび に ろ材 の開 発 が 望 まれ る。 しか しバ グ ・フ ィル タ ー に関 す る従 来 の研 究 には 捕 集 性 能 や払 い落 と し効率 な どに関 す る もの が 多 く, 前 述 の 立 場 か ら の報 告 は あ ま りみ あた らな い 。 本報 で は実 用 バ グ ・フ ィル タ ーに 用 い られ て い る代 表 的 な3つ の圧 損 制 御 方式 を数 式 モデ ル で表 現 し, 前 記 の 第1の 立 場 よ り払 い 落 と し回数 を比 較 検 討 した の で, こ こに報 告 す る。 . 数 式 モ デ ル の 導 出 一 般 に, バ グ ・フ ィル タ ーで は多 数 本 の バ グが ろ過 面 積 の等 しいN室 に分 割 され, 一定 の条 件 に した が っ て周 期 的 に 順 次 室単 位 で払 い 落 と しを受 け る。 さて バ グ ・フ ィル タ ーの 集 じん過 程 を 次 の 数式 モ デル で 表 現 す る。 (仮 定1) 圧 力 損 失 は 次 式 に よる1∼4)。 p= (仮定2) 処理 ガ ス流 量 と集 じん率 ηは 一定 で あ る。 (仮定3) 入 口粉 じん濃 度c(t)を 次 式 で 表現 す る。 c(t)= (仮定4) 一 室 の 払 い 落 と し時 間 は, そ の室 の集 じん 時 間 と比較 して無 視 で き る。 昭 和52年9月6日 受 理 *化 学 工 学 協 会 第41年 会 に て 発 表 (1976 . 4仙 台) **京 都 大 学 工 学 部 化 学 工 学 科 (〒606京 都 市 左 京 区 吉 田 本 町) TEL 075-751-2111
以上 よ り第i室 の粉 じん 負荷Mi(t), ろ過 速 度ui(t)
お よび 圧 力 損 失 は次 式 とな る。 dM u= Δp(t)=ui(t){A+BMiδ(t)} =N さ て, これ らの式 を無 次 元 化 す るた め に, 単 室 パ グ ・フ ィル タ ーに お け る, 一 定 時 間T0で の 粉 じん 負荷MT, 圧 力損 失, お よび払 い落 と し直 後 の圧 力 損 失 を 無 次 元 化 の基 準 量 に 用 い る。 Eqs. (6)∼(8) を 用 い て, 次 の よ うな 無 次 元 量 を 定 義 す る 。 こ こ でEq. (9) を 用 い て, Eqs. (3)∼(5) を 変 形 す る と, 次 式 と な る 。
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す なわ ち, Eqs. (10)∼(12)はバ グ ・フ ィル タ ーの 集 じ ん 過 程 の基 礎 式 で あ る。 これ らの 式 よ りui'(t')を 消 去 し, 第 回 目の集 じん 区間 につ い て積 分 す る と次 式 が 得 られ る。 た だ し,=Mi'(tj')16) y() こ こでEqs. (13)∼(17)を用 い, 実際 の払 い落 と し操 作 の 開 始 と終 了 条 件 を与 え て数 値 的 に検 討 す れ ば, 各 種 の圧 損 制 御 方式 の 特徴 を 定 量 的 に論 ず る こ とが で き る。 Fig.1 多 室 バ グ ・フ ィ ル タ ー の 各 圧 損 制 御 方 式 の 運 転 例 2. 圧 損 制 御 方 式 と そ の 数 式 表 現 実 用 多室 バ グ ・フ ィル タ ー に用 い られ て い る圧 損 (払 い 落 と しサ イ クル の) 制御 方 式 を モ デル 化 す る と, 次 の 3種 類 が考 えられ, Fig. 1に 各 方 式 の 代表 的 な運 転 圧 損 の 変 化状 態 を示 す 。 2.1 タ イ マ式 タイ マ に よ り一 定 時 間 間 隔 で順 次 最 大 粉 じん 負荷 室 の 粉 じん を払 い落 とす 方 式 で, 払 い落 と し間 隔 す な わ ち部 分 払 い 落 と し周 期 を τt, 同一 室 が 再 び払 い落 と され るま で の一 巡払 い落 と し周 期 をTtと す る。 こ こで 前 述 の一 定 時 間T0と して このTtを 採 用す れ ば, タ イマ式 の払 い落 と し開 始条 件 は次 式 で 与 え られ る。 2.2 1点 差 圧式 パ グの圧 損 が あ らか じめ 設 定 され た値 (設定 最 大 運転 圧 損 ΔPp,*max) に 達 す る と, 最 大 粉 じ ん 負荷 室 が 払 い 落 され る方 式 で あ る。 Eq. (7) の Δpfと して ΔPp, *maxを 採 用 す れ ば, 1点 差圧 式 の払 い 落 と し開始 条 件 は 次 式 と な る。 2.3 2点 差 圧 式 バ グの圧 損 が ΔPp,*maxに な る と最 大 粉 じん 負 荷 室 が 払 い落 され, 一 定 時 間 τp毎 に順 次 そ の時 の最 大 粉 じん 負荷 室 の払 い 落 と しが 行 なわ れ, 圧 損 が あ らか じめ設 定 され た 値 (設定 最 小 運 転 圧 損 ΔPp,*min) に な る と払 い 落 と しを 終 了 し, 再 び ΔPp,*maxに な る まで 集 じん を 行 な う方 式 で あ る。 1点 差 圧 式 の 場 合 と 同 様, Δpfに ΔPp,*maxを 採 用 す れ ば, 2点 差 圧 式 の 開 始 な らび に 終 了条 件 は そ れ ぞれEqs. (20), (21) で 表 現 で きる。 = ΔP,*min/Δpf,*max 3. 計 算 結 果 各 種 圧 損 制 御 方式 の払 い 落 と し条 件Eqs. (18)∼(2)と基 礎 式Eqs. (2), (13)∼(17)を用 いて, 与 えら れ た 入 口粉 じん 濃 度 と圧 損 特 性 に 対 して, 全 室 の 粉 じん 負荷 が0す な わ ち運 転 開始 時 よ り計 算す れ ば, 各 払 い 落 と し直 前, 直 後 の運 転 圧 損 と粉 じん 負 荷, 払 い落 と し周 期 な どを 求 め る
こ とが で き る。 特 に, 充 分 長 い時 間 経 過 した後 の払 い落 と し周 期 よ り, 単 位 時 間 当 りの払 い落 と し回 数 を求 め, これ に よっ て各 圧 損 制 御 方式 の特 徴 を 評 価 す る ことが で き る。 これ らの結 果 は 入 口粉 じん濃 度 の 変 動 に よっ て大 き く影響 され る も の と考 え られ る ので, 本報 で は入 口粉 じん 濃 度 が一 定 の場 合 と変 化す る場 合 とに 分 け て取 り扱 った 。 3.1 入 口粉 じん 濃 度 一 定 の場 合 入 口粉 じん濃 度 が 一 定 で あ るか ら, Eq. (2) に お い て cs=0と した場 合 に対 応 す る。 そ の結 果, 各 方 式 と も運 転 圧 損 の 時 間 的変 化 は, 入 口粉 じん濃 度 に 関 係 な く各 圧 損 制 御 方 式 特有 の定 常 的 な バ タ ー ンを く り変 え す こ とに な る。 これ を 以下 便 宜 上 定 常 状態 と呼 ぶ こ とに す る 。 u(cu/nc)ƒÂ (m(kg/m2)ƒÂ/sec) Fig. 2 タ イ マ式 に お け る圧 損 と払 い 落 と し回数 の 関係 (入 口粉 じん濃 度 一定)
lower set value of pressure loss for two points pressure switch type, ĢPp,*min(mmH2O)
Fig. 3 2点 差 圧 式 にお け る設 定 最 小 圧 損 と払 い落 と し回数 の関 係 (入 口粉 じん濃 度 一 定) 3.1.1 タ イ マ式 本 方 式 は 実用 的 には も っ と も代 表 的 な もの で あ るが, 定 常 状 態 で は各 回 の集 じ ん 終 了時 の最 大 運転 圧 損 Δpt, maxは 同一 とな る。 この ΔPt,maxの 値 は, バ グ フ ィル タ ーの 経 済 最適 操 作 に と って重 要 で あ る。 そ こで Δpt,max とc, u, T, δ との間 の関 係 を数 値 的 に 検 討 した結 果, Fig. 2す なわ ち次 式 で 近 似 で き る こ とが わ か っ た。 Δpt,max-Au=ku(uc/n c)…(22) た だ しkはAに 依 存 しな い定 数 で あ る。 3.1.2 1点 差 圧 式 定 常 状態 で は入 口粉 じん濃 度 が 一 定 で あ る ため, 各 回 の 集 じん時 間 は等 し くな り, そ の値 は ΔPp,*maxを 定 常 状 態 の タ イ マ 式 に お け る最 大 運 転 圧 損 ΔPt,maxに 等 し くと るな らば, タ イマ 式 の部 分 払 い落 と し周 期 τtと一 致 す る。 す なわ ち 入 口粉 じん濃 度 が 一定 の場 合, 当 然 な が らタ イ マ式 と1点 差圧 式 はみ か け 上 同一 の圧 損 制 御 方 式 に な る。 3.1.3 2点 差 圧 式 本 方 式 は, 最 大 運 転 圧 損 と最 小運 転 圧 損 の2つ の設 定 値 を持 つ 場 合 で あ る。 a) 設 定 最 大 運 転 圧損 ΔPp,*maxと 設 定 最 小 運 転 圧 損 ΔPp,*minの 差 が 小 さい時 。 1回 の払 い落 と し操 作 で運 転 圧 損 は ΔPp,*minよ り低 くな り, τpの値 に かか わ らず, み かけ 上 タイ マ 式 や1 点差 圧 式 と 同一 とな り, 払 い落 と し回 数ncは 最 大 運転 圧 損 が 等 しい タ イ マ式 の場 合 と一 致 す る 。 b) ΔPp,*maxと ΔPp,*minの 差 が 大 きい時 。 す なわ ち, ΔPp,*minを 低 くす れ ば, 一室 の払 い 落 と しで は運 転 圧 損 は ΔPp,*minま で 低 下 しな いた め, τp時 間後 に次 室 が 払 い 落 とされ る こ とに な る。 そ の結 果 払 い 落 と し回数ncと ΔPp,*minの 関 係 はFig. 3の ご と く階 段 状 とな る。 これ よ り2点 差 圧 式 で は ΔPp,*minを 高 く し, 1点 差 圧式 の よ うな状 態 で 運 転 す れ ば, ncが 最 小 とな る こ とが わ か る。 す なわ ち入 口粉 じん濃 度 が一 定 の 場 合 に は2点 差 圧 式 は1点 差 圧 式 や タイ マ式 に 比較 して 何 ら利 点 を 有 して い な い。 次 に,ncに お よぼ す τpの影 響 をFig. 4に ○ 印 で 示 す 。 τPの最 大 値 は ΔPp,*maxと 同 じ最 大 運転 圧 損 とな る タ イ マ式 の τtと 等 しい こ とは 明 らか で あ る。 さて 運転 圧 損 が ΔPp,*maxか ら ΔPp,*min以 下 に 低下 す る には, 数 回の 払 い 落 と しが 必 要 で あ るが, τpを変 え て も こ の 回 数 が 変 化 しな い τpの 範 囲 が あ る。 しか も この 回数 が 一 定 の 場 合, τpと 単 位 時 間 当 りの払 い落 と し回数ncと の 間 に は ほ ぼ直 線 関係 が 成 立 す る こ とが わ か った 。 Fig. 4 に 示 して あ る直 線 は, τpの 小 さい 方 か ら2, 3, 4回
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の払 い落 と しで運 転 圧 損 は ΔPp,*maxよ り ΔPp,*min以 下 に な る場 合 の, τpとncの 関 係 で あ る。 τpのncへ の影 響 は ΔPp,*minほ ど大 き くは な い が, τpの 最 適 値 を推 定 す る のは 難 しい。 しか し, τpを比 較 的 長 く と る か, ま た は非 常 に短 か くとれ ば, ncは 小 さ くな る と考 え ら れ る 。 3.2 入 口粉 じん 濃 度が 変 動 す る場 合 入 口粉 じん 濃 度 が変 化 す れ ば, 当 然 な が ら タ イマ 式 で は運 転 圧 損 が, 差圧 式 で は払 い 落 と し間 隔が 変 化 す る。 そ の結 果 と して 各圧 損 制 御 方 式 の 特 徴 な らび に 優 劣 が 入 口粉 じん濃 度 一 定 の場 合 に比 較 して 著 し く変 っ て くる。
partial cleaning period of two points pressure switch type, p(sec)
Fig.4 2点 差 圧 式 にお け る部 分払 い落 と し周 期 と 払 い 落 と し回数 の関 係 3.2.1 タイ マ 式 に お け る入 口粉 じん 濃 度 に対 す る 圧 損 の 周 波 数 応答 入 口粉 じん 濃 度 が変 動す る場 合 の, タイ マ式 の運 転 圧 損 の変 化 の 代 表 的計 算 例 をFig. 5に 示 す 。 な お こ こで は一 巡 払 い 落 と し周 期Ttは 入 口粉 じん濃 度 が平 均 濃 度 0.01kg/m3で 一 定 の場 合, 最 大 運 転 圧 損 が200mmH2O に な る値 を採 用 した 。 これ らの計 算 結 果 に お い て最 大 運 転 圧 損 Δpt,maxに 着 目 し, そ の特 徴 を検 討 した結 果 次 式 で表 現 で き る正 弦 曲線 上 の 点 で示 され る こ と が わ か っ た。 Δpt,max(j・ τt)=Δp1+Δp3sin{2π/T c( ) た だ し Δp1は 集 じん 終 了 時 (す な わ ち 最 大 運 転) 圧 損 の 平 均 値, Δp3は 振 幅, jは 払 い 落 と し 回 数 を 意 味 す る 整 数, tcは 位 相 遅 れ で あ る 。 さ て こ こ で バ グ ・ フ ィル タ ー の 入 口粉 じ ん 濃 度c(t)を 入 力, 最 大 運 転 圧 損 を 出 力 と 考 え , 振 幅 比 (ゲ イ ン) G(ωc) を 求 め る と, 次 式 と な る 。 ￨G(ωc)￨=Δp3/cs={(Δpt,max)max-Δp1}/cs … た だ し (ΔPt,max)maxは 最大 運 転 圧 損 の 最大 値, す なわ ちEq.(23)よ り (Δp1+Δp3) で あ り, ωc(=2π/Tc) は入 口 粉 じん 濃 度変 化 の角 周 波 数 で あ る。 ￨G(ωc)￨は 有 次 元 値 で あ り, 数値 の比 較 検 討 が煩 雑 で あ るの で, 次 の よ うな 無 次 元 正 規 化 を行 な う。 まず 入 口粉 じん濃度 周期Tcと 部 分 払 い 落 と し時 間 τt お よび 最 大 運 転圧 損 Δpt,maxの 関係 を考 え て み よ う。 τt時間 に おけ る平均 入 口粉 じん 濃 度cavは, Eq. (2) よ り 次 式 の ご と く定 義 で き る。 Fig. 5 入 口粉 じん濃 度 が 正 弦 波状 に変 化 す る場 合 の タイ マ 式 の運 転 圧 損 Tc<<τtの 時, Eq.(25) よ り明 ら か にcavは 次 式 と な る 。 一 方Tc>>τtの 時, ()→0と す れ ば 微 分 の 定 義 式 よ りEq. (25) は 次 式 と な る 。 ( す な わ ち, Eq.(27) は τt時 間 の 平 均 入 口粉 じん 濃 度 の 最 大 値 が (c+cs) で あ る こ と を 意 味 し て い る 。 以 上 の こ と よ り, Tc>>τtす な わ ち ωc(=2π/Tc)→0の 場 合, (ΔPt,max)maxは 入 口粉 じ ん 濃 度(c+cs)一 定 の 場 合 の 最 大 運 転 圧 損 (便 宜 上 こ の 値 を Δp2と す る) に 一 致 す る 。 し た が っ て ωc=0の 時 の ゲ イ ン は 次 式 と な る 。
￨G(0)￨=(Δp2-Δp1)/cs… …(28) 一 方Tc<<τtす な わ ち ωc→ ∞ で は, (Δpt,max)maxは Δp1
と な る の は 明 ら か で あ る 。 す な わ ち, Eqs. (24), (28) を 用 い て 次 式 で 定 義 さ れ る 新 た な 量￨G'(ωc)￨は, ωc→0で1と な る 。
angular frequency of sinusoidal inlet dust concentration, ƒÖc(rad/min)
Fig. 6 タ イ マ 式 の 圧 損 に お け る ボ ー ド線 図
period of sinusoidal inlet dust concentration, Tc(sec) Fig. 7 入 口粉 じん濃 度 の変 動 周 期 と各圧 損 制 御 方 式 の払 い 落 と し回数 の関 係 (最大 運 転 圧 損 一 定) ￨G'(ωc)￨=￨G(ωc)/￨G(0)￨=(ΔPt,max）max-Δp1/Δp2-Δp1 ……(29) さ て こ こで実 用 多 室 バ グ ・フ ィル タ ーの圧 損 パ ラ メ ー タお よび 入 口粉 じん 濃 度 を 考慮 して, 種 々の 角 周 波 数 ωcに 対 す る￨G'(ωc)￨お よび位 相 お くれ を求 め , その 結 果 をFig. 6の ご と くBode線 図 上 に 示 した 。 これ よ り 位 相 遅 れ45° の とき の角 周 波 数0.05rad/minが ほ ぼ折 点 周 波 数 と一 致 し, か つ ωc→∞ で 位 相 遅れ90° に 漸 近 す る ことが わ か る。 この こ とは, 入 口粉 じん 濃 度 変 動 と 圧 損 変 動 との 関 係 が一 次 遅 れ で 近 似 で き る こ とを 示 す も の で あ る。 さ らに本 数 値 計 算 結 果 よ り, タ イマ 式 に お け る入 口粉 じん 濃 度 に対 す る圧 損 の 周 波 数 応答 に室 数Nは 影 響 を与 え な い こ とが わ か った 。 す なわ ち実 用 多 室 バ グ ・フ ィル タ ー の圧 損 変 動 バ タ ー ン よ り入 口粉 じん濃 度 の 変 動 バ タ ー ンを, 室 数 に 関 係 な く推 定 で き る こ とを示 し て い る。 3.2.2 タイ マ 式 と 差圧 式 の比 較 3方 式 の最 大 運 転圧 損 (タ イマ 式 で は最 大 運 転 圧 損 の 最 大 値) を 一 定 に した 場 合 の 払 い 落 と し 回 数nc (平 均 部 分 払 い 落 と し周 期 の逆 数) の 比 較 をFig. 7に 示 した 。 タ イ マ式 で はncはTcに 依 存 し, Tcの あ る点 か ら急 速 に大 き くな り, 入 口粉 じん濃 度振 幅csに よっ て大 き く 異 な る こ とがわ か る。 一 方 差圧 式 (1点 な らび に2点 差 圧 式) で は いづ れ もTcに よ らず, ncは ほぼ 一 定 とみ な し うる。 しか しなが ら, 2点 差 圧 式 で はcsと τpはnc に 影 響 を与 え てお り, そ の検 討 結 果 の一 例 をFig.4に 示 す が, 両 者 のncに お よぼ す 影 響 は きわ め てわ ず か で あ る。 ま た入 口粉 じん濃 度周 期Tcが 変 わ っ て も, ncと τpお よびcsの 関 係 は ほ とん ど変 化 しな い と考 え て よい こ とがわ か った 。 以 上 の こ と よ り, 実用 多室 バ グ ・フ ィ ル タ ー の圧 損 制 御 方式 と して タ イマ 式 が 多 く用 い られ て い るが, 入 口粉 じん濃 度 周 期 が 長 く, 濃 度 変 動 幅 が 大 き い な らば, 払 い落 と し 回数ncを 減 少 させ るた め に は 明, らか に差 圧 式 を 用 い た方 が 有 利 とな る。 結 言 本 報 で は 実用 多室 バ グ ・フ ィル タ ー の代 表 的 な圧 損 制 御 方 式 で あ るタ イ マ式, 1点 差圧 式, 2点 差 圧 式 の3方 式 を 取 り上 げ, そ の特 徴 な らび に優 劣 を 入 口粉 じん濃 度 に変 動 が あ る場 合 と ない 場 合 とに対 して検 討 した結 果, 次 の よ うな 結論 を得 た 。 1) 入 口粉 じん濃 度 が 変 化 す る場 合 の バ グ ・フ ィル タ ー に お け る払 い落 と し回数 を 最小 にす る圧 損 制 御 方式 を
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決 定 す る こ とが で きた 。 2) 入 口粉 じん 濃 度 に 変動 が な い場 合, あ る いは そ の変 動周 期Tcが 短 い 場合, 単 位 時 間 当 りの払 い落 と し回 数ncは1点 差 圧 式, タ イマ 式, 2点 差 圧 式 の順 に 大 き くな る。 3) 入 口粉 じん濃 度 周期Tcが 比 較 的 長 い場 合, ncは1 点 差 圧 式, 2点 差圧 式, タイ マ 式 の順 に大 き くな り, 濃 度 振 幅 が大 き くな る と差 圧式 が か な り有 利 とな る。 4) タ イマ 式 多室 バ グ ・フ ィル タ ーで, 入 口粉 じん濃 度 が 一 定 の場 合, 最 大 運 転圧 損 と払 い落 と し回 数 との 間 の 近 似式 (Eq. (22)) を得 た。 5) タ イ マ式 の 場合, 入 口粉 じん濃 度 と最 大 運 転圧 損 と の 間 には 一 次 遅 れ モ デル が 近 似 的 に成 立 す る。 この こ とは, 圧 損 変 化 バ タ ー ン よ り入 口粉 じん濃 度 バ タ ー ン の推 定 が あ る程 度 ま で可 能 で あ る こ とを示 してい る。 6) 2点 差 圧 式 で は入 口粉 じん 濃 度 が一定 の 場合, 設 定 最 小 運 転 圧 損 を 小 さ く して行 く と, 払 い落 と し回 数 は 階 段 状 に増 加 して行 く。 また 部 分払 い落 と し周 期 τp を変 え て も払 い 落 と し回数 は あ ま り変 化 しな い 。 7) 実 用 多 室 バ グ ・フ ィル タ ー の設 置 に あた っ て, 対 象 入 口粉 じん 濃度 の 変動 状 態 と圧 損 パ ラ メー タ を検 討 す れ ば, 本報 で提 出 した 手 法 の 適用 に よっ て圧 損 制 御 方 式 の選 定 が可 能 で あ る。 Nomenclature
A: coefficient of pressure loss including fabric and residual dust layer, defined by Eq. (1)
•k mmH2O•Esec/m•l B: coefficient of pressure loss of secondary
dust layer, defined by Eq. (1)
•k mmH2O• (m2/kg)ƒÂ•Esec/m•l c, c(t): inlet dust concentration •kkg/m3•l
c: average dust concentration at inlet •k kg/m3•l cs: amplitude of sinusoidal inlet dust con
centration •kkg/m3•l
G(ƒÖc): gain of frequency response between am
plitude of maximum pressure loss and dust concentration (•ßƒ¢p3/cs)
•k mmH2O• m3/kg•l G'(ƒÖc): non-dimensional gain of frequency res
ponse of maximum pressure loss am plitude (•ßƒ¢4p3/(ƒ¢p2-ƒ¢p1)) •k•\•l
M: secondary dust load on fabric •kkg/m2•l MT: maximum secondary dust load on fabric,
defined by Eq. (6) •kkg/m2•l
nc: number of cleaning cycles per unit time •k hr-1•l
N: number of compartments •k•\•l
ƒ¢ p(t): pressure loss across fabric filter •kmmH2O•l ƒ¢ pf: maximum pressure loss across fabric filter,
defined by Eq. (7) •kmmH2O•l
ƒ¢p0: pressure loss across fabric filter without secondary dust load (•ßAu) •kmmH2O•l
Ģ p1: maximum pressure loss across fabric filter at constant inlet dust concentration c
•k mmH2O•l
ƒ¢ p2: maximum pressure loss across fabric filter at constant inlet dust concentration (c+ c3) •kmmH2O•l
Ģ p3: amplitude of maximum pressure loss ac ross fabric filter for sinusoidal inlet dust concentration, defined by Eq. (23)
•k mmH2O•l
(ƒ¢pt, max)max: Maximum value of pressure loss across fabric filter for sinusoidal inlet dust concentration (•ßƒ¢p1+ƒ¢p3) •kmmH2O•l
Tt: total period of cleaning cycle in timer type •ksec•lT0:
specified cleaning period of single com
partment filter, defined by Eq. (6) •ksec•l Tc: period of sinusoidal inlet dust concentra
tion •ksec•l
t: time •ksec•l
u: filtering velocity •km/sec•l
u: average filtering velocity, defined by Eq.
(4) •km/sec•l
x': non-dimensional secondary dust load on filter cloth, defined by Eqs. (9) & (16) •k•\•l
y(x'): function defined by Eq. (17) •k•\•l ƒ¿: parameter defined by Eq. (9) •k•\•l
ƒÂ: exponent index of secondary dust load in Eq. (1) •k•\•lƒÑ
: partial period of cleaning cycle •ksec•lƒÖc : angular frequency of sinusoidal inlet dust
concentration (•ß2ƒÎ/Tc) •krad./sec•l subscript
i: i-th compartment
j:
just before j-th local cleaning duration
p:
pressure switch type
t:
timer type
superscript
': non-dimensional *: set value
Literature cited
1) Iinoya, K., K. Makino and N. Tanaka:
Kagaku
Kogaku, 38, 453 (1974)
2) Iinoya, K., K. Makino, K. Ueshima,
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and Y. Mori: Kagaku Kogaku Ronbunshu,
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3) Iinoya, K., K. Makino, N. Izumi and Y. Mori:
submitted to J. Chem. Eng. Japan
4) Tanaka,
N., K. Makino and K. Iinoya:
Kagaku
Kogaku, 37, 718 (1973)
Authors' Abstract
Control
Methods
of Pressure
Loss of Multi-Compartment
Fabric
Filter
by
Yasushige MORI, Kazutaka
AKINO, Kazuhiko SAIWAI, Koichi IINOYA
(Department
of Chemical Engineering, Kyoto University)
There are three methods to control pressure loss across a fabric filter, i.e., timer type, one point pressure
switch type and two points pressure switch type.
It is well known that the outlet dust concentration
of a fabric filter increases
remakably
just after the
cleaning operation.
Therefore
in this paper, the number
of cleaning cycles per unit time for each method by using a
mathematical
model are calculated.
A first order lag model can be applied to express the dynamic charac
teristics between pressure loss amplitude of a timer type and frequency of inlet dust concentration.
In the
timer type, the number of cleaning cycles per unit time depends on the period and the amplitude of inlet
dust concentration,
and increases
rapidly beyond a specified cyclic period of inlet dust concentration.
On
the other hand, in a pressure switch type the number of cleaning cycles is almost independent
of its inlet
variables and constant.
Therefore, a pressure switch type is preferable to have an advantage
over a timer
type for long cyclic period of inlet dust concentration.
List of Figures
Fig. 1 Three types of pressure loss control for
multi-compartment fabric filter
Fig. 2 Relationship between pressure loss, filter
ing velocity, dust concentration, and
number of cleaning cycles per unit time
for timer type at constant inlet dust con centration
Fig. 3 Relationship between number of cleaning
cycles per unit time and lower set value of
pressure loss for two points pressure
switch type at constant inlet dust con
centration
Fig. 4 Relationship between number of cleaning
cycles per unit time and partial cleaning period of two points pressure switch type
at constant or sinusoidal inlet dust con
centration
Fig. 5 Pressure loss of timer type for sinusoidal inlet dust concentration
Fig. 6 Bode diagram of pressure loss amplitude
in timer type for sinusoidal inlet dust con centration
Fig. 7 Relationship between number of cleaning
cycles per unit time and period of sinuso
idal inlet dust concentration for three
types of pressure loss control of multi
compartment fabric filter
