Реферат: Очистка газообразных выбросов от аэрозолей

Содержание:

Введение… 2

Раздел 1. Классификация устройств для очистки воздуха от пыли… 4

Раздел 2. Виды воздушных фильтров… 7

2.1. Ячейковые фильтры… 7

2.2. Самоочищающиеся масляные фильтры… 7

2.3. Рулонные фильтры… 8

2.4. Воздушные фильтры высокой эффективности сматериалами ФП 9

2.5. Электрические воздушные фильтры… 12

Раздел 3. Пылеуловители для очистки выбросов в атмосферу 14

3.1. Общая характеристика пылеуловителей… 14

3.2. Пылеосадочные камеры… 15

3.3. Инерционные пылеуловители… 16

3.4. Циклоны… 19

3.4.1. Общая характеристика… 19

3.4.2. Батарейные циклоны (мультициклоны)… 21

3.5. Ротационные пылеуловители… 22

3.6. Вихревые пылеуловители… 23

3.7. Фильтрационные пылеуловители… 24

3.7.1. Волокнистые фильтры… 25

3.7.2 Тканевые фильтры… 27

3.7.3. Зернистые фильтры… 28

3.8. Аппараты мокрой очистки газов… 29

3.8.1. Полые и насадочные аппараты… 30

3.8.2. Барботажные и пенные аппараты… 31

3.8.3. Аппараты ударно-инерционного типа… 32

3.8.4. Аппараты центробежного типа… 34

3.8.5. Скруббер Вентури… 35

3.8.6. Электрические фильтры… 36

Приложение… 38

Список используемой литературы:… 45

Введение

Большое число современныххимико-технологических процессов связано с дроблением, измельчением итранспортированием сыпучих материалов. При этом неизбежно часть материаловпереходит в аэрозольное состояние, образуя пыль, которая с технологическими иливентиляционными газами выбрасывается ватмосферу.

Пылевые частицы имеют большуюсуммарную поверхность, вследствие чего их химическая и биологическая активностьочень высока. Некоторые вещества в аэродисперсном состоянии приобретают новыесвойства, например способность взрываться. Частицы промышленной пыли имеютразличные форму и размеры. Понятие размера частицы ввиду большого разнообразияформ условно. В пылеулавливании принято характеризовать размер частицывеличиной, определяющей скорость ее осаждения. Такой величиной служитседиментационный диаметр (диаметр шара, скорость осаждения и плотность которогоравны скорости осаждения и плотности сравниваемой частицы). При этом самачастица может иметь произвольную форму. Пылевые частицы различной формы приодной и той же массе оседают с разной скоростью. Чем ближе их форма ксферической, тем быстрее они оседают. Наибольший и наименьший размеры частицхарактеризуют диапазон дисперсности данной пыли.

В настоящее время известно несколькосотен различных конструкций аппаратов для очистки газов от пыли. Несмотря намногообразие, все они являются вариантами аппаратурного оформления, гдеиспользованы немногие основные принципы осаждения или задержания взвешеннойфазы.

Естественными движущими силамипроцесса осаждения пылевых частиц в потоке являются силы тяжести и диффузии.Эти силы, однако, являются недостаточными для самопроизвольной очистки газов.Хотя улавливание наиболее крупных частиц иногда и осуществляют посредствоместественного осаждения в гравитационном поле, в большинстве аппаратовсовременной пылеочистной техники используют более интенсивное силовое поле,создаваемое искусственно.

Так, для пылеулавливания широкоприменяют инерционные силы, проявляющиеся при изменении направления и скоростипылегазового потока, а также силы электрического притяжения предварительнозаряженных частиц к осадительному электроду.

Находит применение в пылеулавливаниии процесс коагуляции, в результате которого происходит образование укрупненныхагрегатов, состоящих из нескольких частиц пыли. Этот процесс интенсифицируют спомощью инерционных, электрических или термических сил. В пылеулавливающихустройствах основной процесс осаждения частиц часто сопровождается побочными нежелательнымипроцессами. Так, например, уже осажденные частицы могут вновь увлекатьсягазовым потоком, а агрегаты частиц, образовавшиеся в процессе коагуляции,разрушиться и т. д.

Для подавления вторичных процессов,мешающих пылеулавливанию, принимают специальные меры — смачивают осадительныеповерхности, снижают скорость газа, повышают электропроводность частиц, вводятв газ жидкость для увеличения прочности агрегатов частиц и т. п.

Чтобы выделить пылевидные частицы изгазов, осуществляют фильтрование газов через пористые перегородки. В этомслучае используют инерционный, электрический или диффузионный механизмосаждения частиц. Выбор механизма осаждения зависит от размеров пылевых частиц,скорости газового потока и других факторов.

В зависимости от природы сил,используемых в пылеулавливающих аппаратах для отделения частиц пыли от газовогопотока, их подразделяют на четыре основные группы пылеосадительные камеры ициклоны, аппараты мокрой очистки газов, пористые фильтры, электрическиефильтры.

Раздел 1. Классификация устройств дляочистки воздуха от пыли.

Пылеулавливающее оборудование привсем его многообразии может быть классифицировано по ряду признаков: поназначению, по основному способу действия, по эффективности, по конструктивнымособенностям. Классификация пылеулавливающего оборудования дана в ГОСТ12.2.043-80. Оборудование пылеулавливающее. Классификация.

Оборудование, применяемое для очисткиот пыли воздуха в системах вентиляции, кондиционирования и воздушногоотопления, а также для защиты от загрязнения пылью воздушной среды зданий,сооружений и прилегающих к ним территорий, метрополитенов, подземных и открытыхгорных выработок, подразделяется на следующие типы:

· оборудование,применяемое для очистки от взвешенных частиц пыли воздуха, подаваемого впомещения системами приточной вентиляции, кондиционирования и воздушногоотопления – воздушные фильтры;

· оборудование, применяемое для очистки от пыли воздуха, выбрасываемого в атмосферу системамивытяжной вентиляции – пылеуловители.

Пылеулавливающее оборудование взависимости от способа отделения пыли от воздушного потока применяют следующихисполнений: оборудование для улавливания пыли сухим способом, прикотором отделенные от воздуха частицы пыли осаждаются на сухую поверхность;оборудование для улавливания пыли мокрым способом, при котором отделениечастиц от воздушного потока осуществляется с использованием жидкостей.

Пылеулавливающее оборудование попринципу действия подразделяется на группы, по конструктивным особенностям – навиды и действует по сухому (табл. 1) и мокрому (табл. 2) способу.

Таблица1.

Группы ивиды пылеулавливающего оборудования для улавливания пыли сухим способом.

Группа оборудования

Вид оборудования

Область применения

воздушных фильтров пылеуловителей Гравитационное

Полое

Полочное

Инерционное

Камерное

Жалюзийное

Циклонное

Ротационное

Фильтрационное

Тканевое

Волокнистое

Зернистое

Сетчатое

Губчатое

Электрическое

Однозонное

Двухзонное

Примечание. Знак«+» означает применение; знак «-» означает неприменение.

Таблица2.

Группы ивиды пылеулавливающего оборудования для улавливания пыли мокрым способом.

Группа оборудования

Вид оборудования

Область применения

воздушных фильтров пылеуловителей Инерционное

Циклонное

Ротационное

Скрубберное

Ударное

Фильтрационное

Сетчатое

Пенное

Электрическое

Однозонное

Двухзонное

Биологическое Биофильтр - +

Примечание. Знак«+» означает применение; знак «-» означает неприменение.

Пылеулавливающее оборудование, вкотором отделение пыли от воздушного потока осуществляется последовательно внесколько ступеней, отличающихся по принципу действия, конструктивнымособенностям и способу очистки, относят к комбинированному пылеулавливающемуоборудованию.

Классификация пылеулавливающегооборудования согласно ГОСТ 12.2.043-80 приведена на схеме. На схемедополнительно показан вид пылеулавливающего оборудования – биофильтр,применяемый для очистки выбросов, от ряда органических пылей.

Раздел 2. Виды воздушных фильтров.

2.1. Ячейковые фильтры

Ячейковые фильтры являются старейшимвидом воздушных фильтров. В настоящее время применяют унифицированные ячейковыефильтры с фильтрующим слоем из различных материалов. Ячейка фильтра представляетсобой разъемную металлическую коробку. В корпус ячейки укладывается фильтрующийслой. Рамка ячейки имеет ручки для установки и извлечения из панели.

Фильтр ФяР (фильтр Река). Фильтрующим слоемявляются металлические гофрированные сетки. Сетки промасливаются специальнымимаслами (висциновым и др.). Регенерация осуществляется путем промывкизапыленных ячеек фильтра в содовом растворе.

Фильтры ФяВ заполнены гофрированнымивинипластовыми сетками. По эффективности и пылеемкости идентичны фильтрам ФяР.Могут применяться как в замасленном, так и сухом виде. При применении в сухомвиде эффективность несколько ниже.

В фильтрах ФяП в качествефильтрующего материала применен губчатый пенополиуретан, обработанный врастворе щелочи для придания ему воздухопроницаемости. Фильтр обладает меньшейпылеемкостью, чем ФяВ. Регенерация производится промывкой водой. Простотарегенерации облегчает эксплуатацию фильтра.

Фильтр ФяУ заполнен стекловолокнистым упругимфильтрующим материалом ФСВУ. Пылеемкость фильтра меньше, чем ФяВ и ФяР.Запыленный материал подлежит замене.

Ячейки фильтров устанавливают вплоские или в V-образныепанели.

2.2. Самоочищающиеся масляные фильтры

Самоочищающиеся фильтры лишеныосновного недостатка ячейковых фильтров – необходимости выполнения трудоемкойоперации по ручной промывке запыленных панелей. Кроме того, они компактны,допускают большую удельную воздушную нагрузку, чем ячейковые фильтры.

Применяют два вида самоочищающихсямасляных фильтров – с фильтрующим слоем, образованным пружинной сеткой, и слоемиз сетчатых шторок.

Самоочищающиеся масляные фильтры спружинной сеткой. Очисткавоздуха производится при его последовательном прохождении через две движущиесябесконечные пружинные сетки, смоченные маслом (воздух проходит через четыреплоскости, смоченные маслом). Каждая сетка приводится в движение с помощью двухпар валов, получающих вращение от электродвигателя через редуктор. Необходимообеспечить равномерное движение воздуха по всему сечению фильтра со скоростьюдо 3 м/с.

При движении пружинных сеток ихнижние части погружаются в масляную ванну и при этом очищаются от осевшей наних пыли. Масло в ванне периодически сменяется. Применяют масло висциновое,веретенное, трансформаторное, турбинное и др. Сорт масла должен соответствоватьвремени года согласно рекомендации завода-изготовителя фильтров.

Самоочищающийся масляный фильтр ссетчатыми шторками. Фильтрующийслой создают сетчатые шторки, прикрепленные к втулочным цепям, надетым наприводные шестеренки. На вертикальных участках движения цепей шторкиперекрывают друг друга. В нижней и верхней частях фильтра шторки разъединяются.При прохождении шторок через масляную ванну они промываются, и слой маслаобновляется. Шторки движутся периодически – через 12 минут.

Фильтрующая панель поворачивается за12 – 20 с. (в зависимости от размеров фильтра). Удельная воздушная нагрузкафильтра 8350 м3/(ч×м3). Установка фильтров снабжается системоймаслоснабжения с его подогревом, циркуляцией и очисткой.

Рекомендуемая скорость воздуха припрохождении фильтра 2,5 – 2,6 м/с.

Самоочищающиеся фильтры со шторкамивыпускает ряд зарубежных фирм и отечественных предприятий.

2.3. Рулонные фильтры

Промышленность до недавнего времениизготовляла рулонный фильтр ФРУ, предназначенный для очистки приточного ирециркуляционного воздуха с запыленностью менее 0,5 мг/м3. Возможноприменение фильтра и при большей запыленности при технико-экономическомобосновании. Серийно выпускались фильтры производительностью 20-120 м3/ч.Фильтры могут устанавливаться в вентиляционных камерах и в кондиционерах.

Фильтр собирают из двух или трехсекций в зависимости от требуемой производительности. Секция состоит изсварного корпуса, подвижной решетки. Решетка натянута между нижним и верхнимвалами. Нижний вал – ведущий. В верхней и нижней частях каркаса установленыкатушки с фильтрующим материалом. Перемещение решеток и вращение катушекосуществляется с помощью электродвигателя мощностью 0,25 кВт через редуктор. Помере загрязнения материал перематывается с верхних катушек на нижние. В фильтреприменяют фильтрующий материал типа ФСВУ. Он представляет собой слой изстеклянного волокна толщиной 30 – 50 мм, промасленный и пропитанный в процессеизготовления связующими веществами. Слой обладает рыхлостью и упругостью.Материал изготовляется в виде полотнищ длиной 15 м. Подвижная решеткаобеспечивает необходимую жесткость и прочность фильтрующего слоя.

Перемотка катушек производитсяпериодически при достижении определенного значения гидравлическогосопротивления в результате накопления пыли. Скорость перемещения материала приперемотке около 0,5 м/мин.

2.4. Воздушные фильтры высокой эффективности с материалами ФП

Материалы ФП и процесс их получения разработаны вФизико-химическом институте им. Л. Я. Карпова. Материалы ФП представляют собойисключительно равномерные слои ультратонких полимерных волокон.

Поскольку механическая прочность слояволокон материала ФП невелика, он нанесен на тканевую подложку (марля, бязь,перкаль), которая и обеспечивает необходимую прочность.

В большинстве материалов ФП волокнасцеплены между собой за счет сил трения, и фильтрующий слой выдерживаетзначительную деформацию. Удлинение при разрыве – от 30 – 50%. Высокаяпластичность обеспечивает надежную эксплуатацию фильтров, снаряженныхматериалами ФП.

Материалы ФП в зависимости от того,из какого полимера они изготовлены, стойки к различным химическим веществам, квысоким температурам – до 250 — 270°C.

Волокна ФП имеют вид ленты, ширинакоторой в 3 – 5 раз больше толщины. Материалы ФПП обычно обозначают по размеруволокон, а именно по ширине: например, ФПП-15, ФПП-25, ФПП-70 – обозначаетфильтр Петрянова из перхлорвиниловых волокон шириной волокон соответственно1,5; 2,5; 7,0 мкм.

Материалы ФП, изготовленные изполимеров с высокими изоляционными свойствами (перхлорвинил, полистирол), могутполучать и удерживать электрические заряды. В результате повышаетсяэффективность фильтра.

При длительном хранении, механическомвоздействии, при высокой влажности, под воздействием ионизирующих излученийфильтровальные материалы теряют электрические заряды. Это же происходит и принакоплении в фильтре пыли в результате длительной эксплуатации.

Данные для выбора материалов ФП,применяемых в фильтрах систем вентиляции, приведены в табл. 3.

Таблица3.

Выборматериалов ФП

Название фильтра Рекомендуемая марка материала ФП

Удельная нагрузка по воздуху, нм3/(ч*м2)

Эффективность очистки*, % (не менее) Очистка приточного воздуха и нетоксичных вентиляционных выбросов. ФПП-70-0,2 до 150 90 Очистка рецеркуляционного и систем кондиционирования. ФПП-70-0,5 до 150 99 Очистка вентиляционных выбросов, содержащих токсичные или радиоактивные аэрозоли. ФПП-15-1,5 до 150 99-99,9 Стерилизация вентиляционного воздуха. ФПП-15-3 до 150 99,9-99,99 Очистка вентиляционного воздуха и других газов с целью улавливания и возврата ценных продуктов. ФПП-25-3 до 150 99,9-99,99 Очистка вентиляционных выбросов «горячих» камер, боксов, каньонов и т.п. ФПА-15-4 до 150 99,9-99,99 Очистка вентиляционного воздуха, содержащего аэрозоли особо опасных веществ ФПП-15-4,5 до 150 99,9-99,995 * — данные по аэрозолям относятся к высокодисперсным аэрозолям с размером частиц 0,1-0,2 мкм.

Широко распространен фильтр тонкойочистки – рамочный фильтр ЛАИК (лаборатория института Карпова). В одномм3 фильтра расположено до 100 м2 поверхности фильтрующегоматериала. П-образные рамки размещаются с чередованием открытых и закрытыхсторон в двух противоположных направлениях. Техническая характеристика фильтраЛАИК дана в табл. 4.

Таблица4.

Характеристикифильтра ЛАИК

Марка фильтра Фильтрующая поверхность Фильтрующий материал

Производительность, нм3/ч

Сопротивление Па Габариты, мм

Допустимая температура, 0С

Назначение

При нагрузке 150 м3/ч*м2

Входное сечение Длина

ЛАИК

СП-3/15

15,1 2250 180 565*735 780 60 Для приточной и вытяжной вентиляции

ЛАИК

СП-6/15

15,1 2250 240 565*735 780

ЛАИК

СП-3/17

17,5 ФПП-15 2550 150 615*995 355

ЛАИК

СП-6/17

17,5 2550 210 615*995 355

ЛАИК

СП-3/21

21,0 3150 290 650*690 625 Для стерилизации воздуха и систем кондиционирования

ЛАИК

СП-6/21

21,0 3150 340 650*690 625

ЛАИК

СП-3/26

26,0 3950 400 660*665 750

ЛАИК

СП-6/26

26,0 3950 460 660*665 750 ЛАИК СЯ 16,0 2400 130 550*630 310 Для приточной вентиляции и систем кондиционирования

Для очистки значительных количестввоздуха из отдельных фильтров устраивается фильтровальная перегородка, вкоторой устанавливают несколько десятков или более фильтров.

2.5. Электрические воздушные фильтры

Фильтры, применяемые для очистки отпыли приточного воздуха, устроены несколько иначе, чем электрическиепылеуловители, используемые для очистки выбросов в атмосферу.

Электрический воздушный фильтр –двухзонный. Вначале поток воздуха, подвергающегося очистке, проходит зону 1,которая представляет собой решетку из металлических пластин с натянутыми междуними коронирующими электродами из проволоки. К электродам подведен постоянныйток напряжением 13-15 кВ положительного знака от выпрямителя 2. Получивэлектрический заряд при прохождении ионизационной зоны, пылевые частицы впотоке воздуха направляются в осадительную зону 3. Она представляет собой пакетметаллических пластин, расположенных параллельно друг другу на расстоянии 8 –12 мм. К каждой второй пластине подведен ток напряжением 6,5 – 7,5 кВположительного знака. Пыль осаждается на заземленных пластинах, к которым токне подведен.

Вокруг коронирующего электродапроисходит электрический разряд, сопровождающийся свечением («корона»). Врезультате электрических разрядов происходит выделение атомарного кислорода(одноатомные молекулы), образование озона O3, а также оксидов азота. Принапряжении, применяемом в воздушных фильтрах, и при наличии в нем двух зон озони оксиды азота выделяются в небольших количествах и опасности для людей непредставляют. В электрических пылеуловителях, применяемых для очистки выбросов,используют ток напряжением 80-100 Вт, кроме того, в этих аппаратах ккоронирующим электродам подведен ток отрицательного знака, что по имеющимсяданным сопровождается более интенсивным выделением вредных веществ (в 8 раз).

Сила электрического тока ипотребляемая мощность в электрических фильтрах невелики и находятся в пределахсоответственно 0,8 мА и 10 Вт на 1000 м3/ч очищаемого воздуха.

Фракционная эффективностьэлектрического фильтра дана в табл. 5.

Таблица5.

Фракционнаяэффективность электрического фильтра

Размер частиц, мкм Число частиц в воздухе Эффективность улавливания,% перед фильтром после фильтра 0,5 4000 405 89,9 0,6 2505 107 95,7 0,7 1000 46 95,4 0,8 500 27 94,6 0,9 180 12 93,5 1 140 7 95 1,5 45 3 93,3 2 28 1 96,6

Электрический фильтр ФЭ собирают из унифицированных ячеек.Основные технические показатели фильтра ФЭ приведены в табл. 6.

Таблица6.

Основныетехнические показатели фильтров типа ФЭ

Показатели Ф1Э1 Ф3Э2 Ф5Э3 Ф8Э4 Ф10Э5 Ф14Э6 Ф18Э7

Номинальная пропускная способность, тыс. м3/ч

10 19 33 55 66 100 130

Площадь рабочего сечения (округлено), м2

1 3 5 8 10 14 13

Количество ячеек шириной, мм: 758

965

Потребляемый ток, мА 7 14 24 42 54 81 110 Потребляемая мощность, Вт 100 200 350 600 600 1100 1500 Масса, кг 205 367 583 963 1120 1640 2125

Габаритные размеры, мм:

820

1840

1580

1840

2090

2344

2625

3098

3125

3098

3125

4598

4125

4598

Электрический фильтр может бытьснабжен противоуносным фильтром, который представляет собой разъемную рамку сзаполнением фильтрующим материалом ФСВУ или пенополиуретаном. На входе в фильтрустановлена защитная проволочная сетка.

Уловленную пыль удаляют с помощьюпромывки водой. Расход воды 0,5 м3 на 1 м3 входногосечения фильтра, 0,08 м3 на 1000 м3 очищаемого воздуха,при давлении воды 300 кПа. Продолжительность промывки 3 – 5 мин. Промывкаобычно производится раз в 1 – 2 мес., а при отсутствии противоуносного фильтра– 1 раз в неделю. Полная очистка ячеек фильтра производится 1 — 2 раз в год.

Раздел 3. Пылеуловители для очисткивыбросов в атмосферу

3.1. Общая характеристикапылеуловителей

Пылеуловители, применяемые дляочистки воздуха, удаляемого системами вытяжной вентиляции, делятся на пятьклассов в зависимости от размеров эффективно улавливаемых частиц пыли,отнесенной к соответствующей группе по дисперсности (табл. 7).

Таблица7.

Классификацияпылеуловителей

Класс пылеуловителей Размеры эффективно улавливаемых частиц, мкм

Эффективность по массе пыли, %

при классификационной группе пыли по дисперсности

I II III IV V I Более 0,3-0,5 - - - 99,9-80 <80 II Более 2 - - 99,9-92 92-45 - III Более 4 - 99,9-99 99-80 - - IV Более 8 >99,9 99,9-95 - - - V Более 20 >99 - - - -

Под эффективным улавливанием понимаютулавливание с эффективностью более 95%. Однако, эффективность улавливаниячастиц данной группы пыли, приведенная в табл. 7 является в основномориентировочной, поскольку зависит от концентрации пыли в очищаемом воздухе, отее слипаемости, волокнистости, которые значительно влияют на коагуляцию пыли.

Разработаны и эксплуатируютсязначительное количество пылеуловителей во всех отраслях промышленности. Числоконструкций составляет тысячи. Имеется возможность рассмотреть здесь лишьнаиболее распространенные, характерные и перспективные. Будут рассмотреныаппараты, применяемые преимущественно для очистки вентиляционных выбросов, атакже устройства, используемые главным образом в системах очисткитехнологических выбросов. Четкой границы провести нельзя. Например, циклонышироко применяются, как в системах вентиляции, так и в технологическихустановках. В то же время некоторые аппараты преимущественно служат длятехнологической очистки (пылеуловители Вентури, электрофильтры и др.). Этоподтверждает необходимость изучения будущими специалистами потеплогазоснабжению и вентиляции основных видов оборудования, применяемого дляочистки воздуха и газов в системах различного назначения.

3.2. Пылеосадочные камеры

Пылеосадочные камеры являютсяпростейшими пылеулавливающими устройствами. Они относятся к группегравитационного оборудования, в которую входят два вида оборудования – полое иполочное.

Пылевая частица, внесенная в камерупотоком воздуха, находится под действием двух сил: силы инерции, подвоздействием которой она стремится перемещаться горизонтально, и силы тяжести,под действием которой она осаждается на дно камеры.

Равнодействующую сил можно получитьиз параллелограмма сил. В горизонтальном направлении частица проходит путь l, м

/>;

в вертикальном h, м

/>;

где /> – время пребывания частицы в камере, с;

/>– скорость движения частицы в горизонтальном направлении,м/с;

/>– скорость движения частицы в вертикальном направлении, м/с.

Из приведенных выше зависимостейполучена формула для определения длины камеры, необходимой для того, чтобыпылевая частица, совершая движение в камере, осела на дно.

/> (1)

Из формулы (1) видно, что длинакамеры прямо пропорциональна ее высоте, т. е. чем ниже камера, тем быстреепылевая частица при своем движении в камере встретит дно камеры. Из этогоследует, что для уменьшения высоты целесообразно разделить камеру на несколькопараллельных каналов с помощью горизонтальных перегородок. По этому принципуустроена полочная пылеосадочная камера. Для удобства удаления пыли полкиустраивают наклонными или поворотными.

Для осаждения тонких фракций пыли вкамере должно быть обеспечено ламинарное движение воздуха, при котором не былобы перемещения воздуха поперек потока. Для этого пришлось бы устраивать камерыгромадных размеров, что практически неосуществимо.

В реальных условиях в пылеосадочныхкамерах наблюдается турбулентный или переходный режим.

Для увеличения эффекта осаждения за счетиспользования сил инерции применяются камеры, к потолку которых подвешены цепи,стержни.

В. В. Батурин предложил камерулабиринтного типа. В этой камере происходит быстрое затухание скоростей вструе, настилающейся на щит, так как струя растекается во все стороны. Врезультате проведенных испытаний установлено, что эффективность очистки вкамере лабиринтного типа выше, чем в обычных пылеосадочных камерах. Известнытакже пылеосадочные камеры, в которых осуществляется мокрая очистка. Так, дляулавливания пыли, растворимой в воде, например, сахарной, применяютпылеосадочную камеру, в которой нижняя часть заполнена горячей водой.Осаждающаяся сахарная пыль поглощается водой, которую по достижении высокойконцентрации в ней сахара периодически возвращают в производство и заменяютновой.

Для нормальной работы пылеосадочнойкамеры необходимо, чтобы воздух равномерно двигался через камеру. Для этого привходе в камеру устанавливают сетки, решетки и другие устройства длявыравнивания потока воздуха. Максимальная скорость движения воздуха черезпылеосадочную камеру обычно не превышает 3 м/с.

Преимуществом пылеосадочной камерыявляется простота устройства, несложность эксплуатации, долговечность.Пылеосадочные камеры могут быть изготовлены из кирпича, бетона и другихнеметаллических материалов, устойчивых к коррозии. Потери давления впылеосадочных камерах обычно не превышают 20 – 150 Па. В то же времяпылеосадочные камеры имеют существенные недостатки, из-за которых применениеэтого вида пылеуловителей значительно сократилось.

В пылеосадочной камере, дажеусовершенствованной конструкции, можно осуществить осаждение наиболее крупныхфракций пыли преимущественно со значительной плотностью. Мелкие фракциивыносятся из камеры воздушным потоком. Пылевые камеры занимают много места.Степень очистки воздуха в пылеосадочных камерах не превышает 50 – 60 %. Этоустройство может применяться лишь для предварительной очистки воздуха открупнодисперсной пыли со значительной плотностью. Для осаждения взрывно- ипожароопасной пыли устройство пылеосадочных камер не допускается.

3.3. Инерционные пылеуловители

Действие инерционного пылеуловителяосновано на том, что при изменении направления движения потока запыленноговоздуха (газа) частицы пыли под действием сил инерции отклоняются от линии токаи сепарируются из потока. К инерционным пылеуловителям относится ряд известныхаппаратов: пылеотделитель ИП, жалюзийный пылеуловитель ВТИ и др., а такжепростейшие инерционные пылеуловители (пылевой мешок, пылеуловитель на прямомучастке газохода, экранный пылеуловитель и др.).

Инерционные пылеуловители улавливаюткрупную пыль – размером 20 – 30 мкм и более, их эффективность обычно находитсяв пределах 60 – 95 %. Точное значение зависит от многих факторов: дисперсностипыли и других ее свойств, скорости потока, конструкции аппарата и др. По этойпричине инерционные аппараты применяют обычно на первой ступени очистки споследующим обеспыливанием газа (воздуха) в более совершенных аппаратах.Преимуществом всех инерционных пылеуловителей является простота устройства иневысокая стоимость аппарата. Этим и объясняется их распространенность.Рассмотрим основные конструкции инерционных пылеуловителей.

Инерционный пылеуловитель ИП представляет собой конус,образованный коническими кольцами постепенно уменьшающегося диаметра. Очищаемыйвоздух входит в основание конуса со скоростью 18 м/с и движется к основаниюконуса.

По ходу движения воздух выходит черезщели между кольцами, а пылевые частицы под действием сил инерции, продолжаядвижение в прямолинейном направлении, ударяются о стенки и отбрасываются вмассу потока. По мере движения потока концентрация в нем пыли возрастает. Увершины конуса в пылевоздушной смеси остается лишь 5 – 10 % воздуха,поступившего в аппарат. Выйдя из аппарата, пылевоздушная смесь направляется вциклон. Пыль отделяется от воздуха и поступает в бункер, а обеспыленный воздухвозвращается к вентилятору.

Таким образом, в установке ИП-циклонвоздух подвергается двухступенчатой очистке, общая эффективность которойпорядка 90 %. При улавливании пескоструйной пыли эффективность, как показывалииспытания, находилась в пределах 92,5 – 95,9 %.

Преимуществом ИП являетсякомпактность и простота устройства. Аппарат может применяться в качестве первойступени при очистке воздуха от крупнодисперсной пыли. Разработано несколькономеров ИП, рассчитанных на различную производительность.

Жалюзийный пылеуловитель ВТИ по устройству и принципу действияаналогичен ИП. Аппараты, предназначенные для очистки газов с высокойтемпературой, изготовляют из чугуна или железнопрочной стали. Пылеуловительрасположен в газоходе, между стенкой газохода и решеткой образуется канал спостепенно уменьшающимся сечением, в который поступает газ, обеспыленный припрохождении решетки. В конической части пылеуловителя, по мере движения потокаи выхода части газа через щели в решетке, концентрация пыли возрастает. Этапылегазовая смесь направляется затем на очистку в циклон. Очищенный газотсасывается дымососом. Гидравлическое сопротивление жалюзийного пылеуловителяВТИ находится в пределах 100 – 500 Па. О фракционной эффективностипылеуловителя (eф)свидетельствуют такие данные. При очистке газов от золы с плотностью r = 2600 кг/м3 фракционнаяэффективность составляла:

d, мкм

10 15 20 25 30 40 50 60

eф

47 63 78 86,5 91,3 94,8 96,5 97,7

Приведенная эффективность отмеченапри гидравлическом сопротивлении 400 – 500 Па. При уменьшении гидравлическогосопротивления фракционная эффективность снижается на 10 – 5 %.

Простейшие инерционные пылеуловители.Один изпылеуловителей такого типа известен под названием «пылевой мешок». Очищаемыйгаз входит в корпус аппарата по центральной трубе, прямой или конической.Сепарация пыли происходит при повороте потока на 180° и последующем его подъеме квыходному патрубку. Скорость потока во входном патрубке 10 м/с, вцилиндрической части корпуса 1 м/с. Эффективность очистки газов с пылевымичастицами более 30 мкм находится в пределах 65 – 80 %. Гидравлическоесопротивление – 150 – 390 Па. Пылевые мешки целесообразно применять дляпредварительной очистки газов с высокой концентрацией пыли – несколько сотграммов на 1 м3. Используется преимущественно в металлургии.

Экранный инерционный пылеуловитель. Основной элемент аппарата – V-образный профиль. Струи, на которыеразбивается поток запыленного газа, сталкиваются с основанием V-образного элемента. В результатестолкновения и кругового движения пыль отделяется от потока и попадает вбункер, расположенный внизу. В случае необходимости для более полного удаленияпыли из V-образных каналов прибегают к постукиваниюили вибрации. Применяют также впрыскивание жидкости, что способствует удалениюпыли и предотвращает ее повторный унос газовым потоком. Преимуществом аппаратаявляется возможность его использования при высоких температурах и агрессивныхсредах.

Гидравлическое сопротивление аппарата25 – 100 Па. Эффективность очистки при запыленности газа 20 – 70 г/м3и содержании фракций более 10 мкм 62 % составляла 80 – 91 %.

Таблица8.

Техническаяхарактеристика инерционных газоочистных аппаратов

Пылеуловители Циклоны тип

производительность, м3/ч

масса, кг тип

производительность, м3/ч

масса, кг гидравлическое сопротивление, Па ИП-1 745 27 ЦИП-1 45 6,1 700 ИП-2 1030 35 ЦИП-2 62 7,8 630 ИП-3 1730 55 ЦИП-3 104 12,6 570 ИП-4 2600 101 ЦИП-4 156 20,4 530 ИП-5 3670 132 ЦИП-5 220 35,7 510 ИП-6 6340 209 ЦИП-6 380 58,6 480 ИП-7 9400 398 ЦИП-7 582 95,6 460 ИП-8 12750 495 ЦИП-8 380 58,6 480 ИП-9 15000 562 ЦИП-9 582 95,6 460

3.4. Циклоны

3.4.1. Общая характеристика

Сепарация пылевых частиц в циклонеосуществляется на основе использования центробежной силы.

Циклоны широко применяются дляочистки от пыли вентиляционных и технологических выбросов во всех отрасляхнародного хозяйства. Можно утверждать, что циклоны являются наиболеераспространенным видом пылеулавливающего оборудования. Их широкоераспространение в значительной мере объясняется тем, что они имеют многиепреимущества – простота устройства, надежность в эксплуатации при сравнительнонебольших капитальных и эксплутационных затратах. Надежность циклонов обусловлена,в частности, тем, что в их конструкции нет сложного механического оборудования.

Капитальные и эксплутационные затратына пылеулавливающие установки, оборудованные циклонами, значительно меньшесоответствующих расходов для установок с рукавными фильтрами, а тем болееэлектрофильтрами. Циклоны делятся на циклоны большой производительности ициклоны высокой эффективности. Первые имеют обычно большой диаметр иобеспечивают очистку значительных количеств воздуха. Вторые – сравнительнонебольшого диаметра (до 500 – 600 мм). Очень часто применяют групповуюустановку этих циклонов, соединенных параллельно по воздуху.

Циклоны, как правило, используют длягрубой и средней очистки воздуха от сухой неслипающейся пыли. Принято считать,что они обладают сравнительно небольшой фракционной эффективностью в областифракций пыли размером до 5 – 10 мкм, что является основным их недостатком.Однако циклоны, особенно циклоны высокой эффективности, улавливают не такую ужмалую часть пыли размером до 10 мкм – до 80 и более процентов.

В современных высокоэффективныхциклонах, в конструкции которых учтены особенности улавливаемой пыли, удалосьсущественно повысить общую и фракционную эффективность очистки. Отмеченный вышенедостаток обусловлен особенностями работы циклонов, в частности, турбулизациейпотока запыленного воздуха, которая препятствует сепарации пыли.

Разработано и применяется в техникеобеспыливания большое число различных типов циклонов, которые отличаются другот друга формой, соотношением размеров элементов и т. д.

Корпус циклона состоит изцилиндрической и конической частей.

По форме циклоны разделяются нацилиндрические (Hц > Hк) и конические (Hк > Hц),Hц и Hксоответственно высота цилиндрической и конической части циклона. Коническаячасть аппарата выполняется в виде прямого конуса, обратного конуса или можетсостоять из двух конусов – прямого и обратного. Строение конической частиопределяет особенности движения пылевоздушного потока в этой части циклона иоказывает существенное влияние на процесс сепарации, а также коагуляциюнекоторых видов пыли в аппарате, на устойчивость его работы при улавливанииданных видов пыли.

Запыленный воздух поступает в циклончерез патрубок, очищенный – удаляется через выхлопную трубу. В зависимости отспособа подведения воздуха к циклону различают циклоны с тангенциальным испиральным подводом воздуха. При прочных равных условиях циклоны со спиральнымподводом обладают более высокой эффективностью очистки. Поток запыленноговоздуха входит в корпус циклона обычно со скоростью 12 – 14 м/с.

Применяют циклоны правые (вращениепотока запыленного воздуха по часовой стрелке, если смотреть сверху) и левые(вращение против часовой стрелки).

Ниже рассматриваются теоретическиеосновы циклонного процесса и наиболее распространенные и характерные видыциклонных аппаратов.

Запыленный воздух, войдя в корпус,движется по спирали вниз вдоль стенок корпуса. Крупные пылевые частицы (более100 мкм) под действием центробежных сил движутся у стенок корпуса, а мелкиечастицы (менее 10 мкм) – на некотором расстоянии от стенок. Достигнув уровняпрорезей в стенках корпуса, крупные пылевые частицы с частью воздуха удаляютсяиз корпуса через отверстия в пылесборник. Здесь происходит сепарация частиц, иони через патрубок удаляются.

Мелкие пылевые частицы продолжаютдвижение в составе воздушного потока в корпусе циклона, а затем в пылесборнике.Мелкие частицы совместно с крупными покидают аппарат через пылевыпускнойпатрубок. Воздушный поток через выхлопную трубу выходит из аппарата.

Сферический циклон был испытан впроизводственных условиях на пыли древесной, цементной, известковой, угольной,песка, щебня, золы и шлака, горелой формовочной смеси. Эффективность очисткинаходилась в пределах 98 – 99 % (для частиц 10 – 50 мкм).

Повышение эффективности очистки, особеннов области мелких фракций, достигается благодаря более равномерной подаче,распределению и закручиванию пылевоздушного потока (наличие нескольких входныхпатрубков). Сферическая форма корпуса и пылесборника способствуетинтенсификации процесса коагуляции частиц.

Таблица9.

Техническаяхарактеристика основных типов циклонов

Тип циклона Отношение коэффициента гидравлического сопротивления к скорости потока Скорость газового потока, м/с

Степень очистки (медианный размер частиц 8 мкм) при гидравлическом сопротивлении 100 Па и расходе воздуха 1800 м3/ч, %

в сечении корпуса во входном отверстии в сечении корпуса во входном отверстии ЦН-11 250 6,1 2,9 16,2 73,1 ЦН-15 160 7,6 3,1 13,5 71,7 ЦН-24 80 10,9 4,4 12,0 63,7 ЦН-15У 170 8,2 3,2 14,6 65,2 СК-ЦН-34 1200 25 1,1 8,0 75 СДК-ЦН-33 600 20,3 1,6 9,8 74 ЛИОТ 460 4,2 5,1 21,5 67,7 ВЦНИИОТ - 9,3 13,5 - 71,9 СИОТ - 6,0 3,9 17,0 71,7

3.4.2. Батарейные циклоны(мультициклоны)

Батарейный циклон (мультициклон)состоит из большого количества циклонных элементов небольшого диаметра,расположенных в общем корпусе с единым подводом и отводом газа и общимбункером.

Корпус батарейного циклона разделенна несколько секций, которые частично могут отключаться при изменении нагрузкина аппарат.

Наиболее распространены циклонныеэлементы с направляющими аппаратами типа «винт» и «розетка». Обычно применяютциклонные элементы диаметром 100, 150, 250 мм.

Циклонный элемент состоит из корпуса,направляющего аппарата и выхлопной трубы. Элементы с направляющим аппаратом «розетка»имеют более высокую эффективность, но они более склонны к забиванию пылью, чемэлементы с аппаратом «винт».

Целесообразность применениябатарейных циклонов объясняется тем, что эффективность циклонных аппаратовмалого диаметра выше, чем большого. Кроме того, габариты батарейного циклона, вчастности, по высоте, меньше, чем группы циклонов при той жепроизводительности.

Недостатком батарейных циклоновявляется более высокий удельный расход металла по сравнению с одиночнымициклонами, а также неравномерное распределение очищаемого воздуха междуэлементами, что приводит к некоторому снижению эффективности очистки посравнению с одиночными циклонами того же диаметра, что и элементы батарейногоциклона.

Батарейные циклоны могут применятьсядля улавливания слабо- и среднеслипающихся пылей. Их используют для очисткигазов от летучей золы, пыли цемента, доломита, известняка, шамота и др. Дляулавливания сильнослипающихся пылей их применять не рекомендуется.

Ряд аппаратов предназначен дляочистки газов с температурой до 400°С. Часть аппаратов выпускается во взрывоопасном исполнении.

Батарейный циклон БЦ-2 включает (взависимости от типоразмера) от 20 до 56 чугунных литых циклонных элементовдиаметром 250 мм с направляющими аппаратами «розетка».

3.5. Ротационные пылеуловители

В ротационных пылеуловителях очисткагазов (воздуха) от пыли основана на использовании центробежных сил и силКориолиса, возникающих при вращении рабочего колеса аппарата.

Характерной особенностью ротационныхпылеуловителей является то, что в одном аппарате совмещен побудитель(вентилятор) и пылеуловитель. Благодаря этому аппарат более компактен, чемустановка, состоящая из вентилятора и пылеулавливающего устройства. Ротационныйпылеуловитель потребляет меньше электроэнергии, чем вентилятор и пылеуловительв сумме.

Ротационные пылеуловители делятся надве основные группы в зависимости от места подвода запыленного потока каппарату. Большая часть ротационных пылеуловителей относится к группе, вкоторой запыленный поток поступает в центральную часть колеса, вращающегося вкожухе. Пылевые частицы под действием центробежных сил и сил Кориолисаотбрасываются на периферию диска и оттуда поступают в пылесборник.

Применяются также аппаратыротационного типа, в которых для повышения эффективности очистки запыленныйпоток соприкасается с водной поверхностью, отдавая воде часть содержащейся внем пыли.

Ротационные пылеуловители служат дляочистки воздуха (газов) от неслипающихся и слабослипающихся пылей при ихзначительной концентрации в потоке. Эффективность очистки от пыли с частицамиразмером 8 – 12 мкм составляет 83 %. Для размера 20 мкм – до 97 %.

Таблица10.

Техническаяхарактеристика ротационных пылеотделителей

Производительность, м3/ч

Напор, Па Частота вращения ротора, об/мин Вид пыли Концентрация пыли, г/м Степень очистки,%

Расход электроэнергии,

кВт*ч/м3

на входе на выходе 870 2460 3000 Зола 28 5,0 80 1,6 720 2310 3000 » 24 4,0 84 1,56 570 2310 3000 » 6 0,1 78 1,44 870 2310 3000 » 140 20,0 82 1,6 363 2460 3000 Стекло 10 0,02 99 1,2 725 500 3000 Кварц 12 0,1 99 1,4 275 500 3000 Уголь 10 0,1 99 0,8 550 500 3000 Тальк 12 0,14 99 0,85 2000 500 730 Суперфосфат 4,3 0,16 98 0,95 2000 500 730 Огарок 50 0,1 99 0,9

3.6. Вихревые пылеуловители

В вихревом пылеуловителе, как и вциклоне, сепарация пыли основана на использовании центробежных сил. Основноеотличие вихревых пылеуловителей от циклонов заключается в наличиивспомогательного закручивающего газового потока.

Применяют два вида вихревыхпылеуловителей: сопловые и лопаточные.

В аппарате и того и другого типазапыленный газ поступает в камеру через входной патрубок с завихрителем типа«розетка» и обтекателем. В кольцевом пространстве между корпусом аппарата ивходным патрубком расположена подпорная шайба, которая обеспечивает безвозвратныйспуск пыли в бункер.

Обтекатель направляет поток газа кпериферии. Пылевые частицы за счет воздействия центробежных сил перемещаются изцентральной части потока к периферии.

Далее процесс в аппаратах двух видовнесколько отличается. В сопловом аппарате на запыленный поток воздействуютструи вторичного воздуха (газа), выходящие из сопел, расположенныхтангенциально. Поток переходит во вращательное движение.

Отброшенные под воздействиемцентробежных сил к стенкам аппарата пылевые частицы захватываются спиральнымпотоком вторичного воздуха (газа) и вместе с ним движутся вниз в бункер. Здесьчастицы пыли выделяются из потока, а очищенный воздух (газ) снова поступает наочистку.

Эксперименты показали положительнуюроль повышения давления вторичного воздуха до 30 – 40 кПа сверх атмосферного.Эффективное пылеулавливание может быть обеспечено и при меньшем давлении. Сопладля подачи вторичного воздуха нужно расположить по нисходящей спирали.Оптимальной явилась установка 8 сопел диаметра 11 мм двумя спиральными рядамипод углом наклона 30°.

В аппарате лопаточного типа вторичныйвоздух, отобранный в периферии очищенного потока, подается кольцевымнаправляющим аппаратом с наклонными лопатками. По основным показателям аппаратылопаточного типа оказались более эффективными: при одинаковом диаметре камеры –200 мм и производительности 330 м3/ч гидравлическое сопротивлениесоплового аппарата составило 3,7×103 Па, эффективность 96,5 %, а лопаточногосоответственно 2,8×103 Па и 98% (при улавливании особо мелкодисперсной пыли).

Применяют следующие способыподведения к вихревому пылеуловителю воздуха, необходимого для закручиванияобеспылеваемого потока: из окружающей среды, из очищенного потока, иззапыленного потока. Первый вариант целесообразен, если очистке подвергаетсягорячий газ, который необходимо охладить. Применяя второй вариант, можнонесколько повысить эффективность очистки, так как для использования в качествевторичного воздуха отбирают периферийную часть потока очищенного воздуха снаибольшим содержанием остаточной пыли. Третий вариант наиболее экономичен:производительность установки повышается на 40 – 65 % с сохранениемэффективности очистки.

Вихревой пылеуловитель можетприменяться для очистки вентиляционных и технологических выбросов отмелкодисперсной пыли в химической, нефтехимической, пищевой, горнорудной идругих отраслях промышленности. В вихревых пылеуловителях достигается весьмавысокая для аппаратов, основанных на использовании центробежных сил,эффективность очистки – 98 – 99 % и выше. На эффективность очистки оказываетнезначительное влияние изменение нагрузки (в пределах от 50 до 115 %) исодержания пыли в очищаемом воздухе (газе) – от 1 до 500 г/м3.Аппарат может применяться для очистки газов с температурой до 700°С. В вихревом пылеуловителе не наблюдаетсяизноса внутренних стенок аппарата, что связано с особенностями его воздушногорежима. Аппарат более компактен, чем другие пылеуловители, предназначенные длясухой очистки выбросов.

3.7. Фильтрационные пылеуловители

В фильтрационных пылеуловителяхочистка воздуха (газа) от пыли происходит при прохождении запыленного потокачерез слой пористого материала. В качестве фильтрующего слоя используют ткани,кокс, гравий и др.

Процесс фильтрации основан на многихфизических явлениях (эффект зацепления, в том числе ситовый эффект, — аэрозольные частицы задерживаются в порах и каналах, имеющих сечение меньше,чем размеры частиц; действие сил инерции – при изменении направления движениязапыленного потока частицы отклоняются от этого направления и осаждаются;броуновское движение – в значительной мере определяет перемещениевысокодисперсных субмикронных частиц; действие гравитационных сил,электростатических сил – аэрозольные частицы и материал могут иметьэлектрические заряды или быть нейтральными).

По мере накопления в фильтрующем слоезадержанных частиц режим фильтрации меняется. Для поддержания его в требуемыхпределах производят регенерацию фильтра, которая заключается в периодическомили систематическом удалении задержанных частиц.

Большинство фильтров обладает высокойэффективностью очистки. Фильтры применяют как при высокой, так и при низкойтемпературе очищаемой среды, при различной концентрации в воздухе взвешенныхчастиц.

Соответствующим подборомфильтровальных материалов и режима очистки можно достичь требуемойэффективности очистки в фильтре практически во всех необходимых случаях.

Во многих конструкциях фильтровальныхпылеуловителей режим работы фильтра, в частности, режим регенерации,поддерживается автоматически.

Обладая многими положительными качествами,фильтрующие устройства в то же время не лишены недостатков: стоимость очистки вфильтрах выше, чем в большинстве других пылеуловителей, в частности, вциклонах. Это объясняется большей конструктивной сложностью фильтров посравнению с другими аппаратами, большим расходом электроэнергии. Многиеконструкции фильтрационных пылеуловителей более сложны в эксплуатации и требуютквалифицированного обслуживания.

Фильтрационные пылеуловители взависимости от материала фильтрующего слоя подразделяются на волокнистые,тканевые, зернистые.

3.7.1. Волокнистые фильтры

В волокнистых фильтрах фильтрующийслой образован относительно равномерно распределенными тонкими волокнамифильтрующих материалов. Эти фильтры предназначены для улавливания частицмелкодисперсной и особо мелкодисперсной пыли при ее концентрации в очищаемомвоздухе (газе) в пределах 0,5 – 5 мг/м3.

Волокнистые фильтры могут бытьподразделены на тонковолокнистые, глубокие и грубоволокнистые фильтры.

Тонковолокнистые фильтры служат для улавливаниявысокодисперсной пыли и других аэрозольных частиц размером 0,05 – 0,1 мкм сэффективностью не менее 99 %. В качестве фильтровального материала используетсяФП (фильтр Петрянова).

Для тонкой и условно грубой очисткиприменяют фильтры ПФТС, снаряженные стекловолокном. Производительность фильтров200 – 1500 м3/ч, сопротивление 200 – 1000 Па. Фильтры применяют втех случаях, когда температура очищаемой среды выше 60°С и в ней находятся вещества,разрушающие материалы ФП.

Основного недостатка тонковолокнистыхфильтров (короткий срок службы фильтрующего слоя из-за неприменимостирегенерации) лишены глубокие фильтры. Они рассчитаны на срок службы 10 –20 лет. Это достигается благодаря наличию нескольких фильтрующих слоев общейвысотой 0,3 – 2,0 м. Диаметр волокон 8 – 19 мкм. Первый слой фильтра на путидвижения очищаемой среды состоит из грубых волокон, последний слой – из тонких.Фильтр применяется в системах стерилизации воздуха в производстве антибиотиков,витаминов и других био- и медицинских препаратов. Фильтр периодическистерилизуют острым паром, затем просушивают сухим воздухом.

Грубоволокнистые фильтры. Эти фильтры называют такжепредфильтрами, так как их устанавливают перед тонковолокнистыми фильтрами дляпредварительной очистки воздуха (газов). Благодаря этому снижается стоимостьочистки, поскольку стоимость грубоволокнистых фильтров почти в 10 раз нижетонковолокнистых, их легче заменять или регенерировать. Фильтровальный материалпредфильтра состоит из смеси волокон диаметром от 1 до 20 мкм.

Фильтры-туманоуловители. Многие технологические процессысопровождаются образованием туманов. Так, например образование туманапроисходит при испарении масел, производстве и концентрировании различныхкислот, производстве хлора и др. Жидкие частицы в тумане имеют размер менее 10мкм.

Для улавливания частиц тумана внастоящее время применяют волокнистые фильтры-туманоуловители различныхконструкций, для которых характерен непрерывный вывод уловленной жидкости.

Применяют в основном два типафильтров-туманоуловителей: низкоскоростные и высокоскоростные.

Низкоскоростные фильтры снаряжены смесью в определеннойпропорции грубых и тонких волокон. В элементе низкоскоростного фильтра сооснорасположены две проволочные сетки, пространственно между которыми заполненоволокнами. Трубка в нижней части корпуса аппарата оборудована гидрозатвором,через который уловленная жидкость поступает в корпус аппарата.

Высокоскоростные туманоуловители. Увеличение скорости фильтрацииприводит к уменьшению размеров волокнистых фильтров. Высокоскоростные фильтрывыпускает фирма «Монсанто». Фильтр состоит из плоских элементов. Ониустановлены в каркасе, под которым расположен поддон, куда стекает уловленнаяжидкость. Фильтрующим слоем являются иглопробивные материалы-войлоки. Похимической стойкости наиболее универсален полипропиленовый войлок. Толщина слоя– 3 – 12 мм, диаметр волокон 20 – 75 мм. Сопротивление фильтра 500 Па,эффективность улавливания частиц более 3 мм около 100 %.

3.7.2 Тканевые фильтры

Тканевые фильтры по форме фильтрующейповерхности могут быть рукавными и рамочными. Наибольшее распространение впромышленности получили рукавные фильтры. Рукавный фильтр состоит из рядатканевых рукавов, подвешенных в металлической камере. Верхняя часть рукавовобычно заглушена

Запыленный газ поступает в нижнюючасть аппарата и проходит через ткань рукавов. На поверхности ткани и в еепорах осаждается пыль. По мере увеличения толщины слоя пыли возрастаетсопротивление фильтра, поэтому осевшую на ткани пыль периодически удаляют.Процесс фильтрации газа зависит от типа ткани и вида пыли. Гладкие иневорсистые ткани сравнительно легко пропускают запыленный газ. В порах такихтканей задерживаются только крупные частицы пыли. Фильтр начинает хорошозадерживать мелкую пыль только после накопления на поверхности фильтрующихэлементов слоя пыли. Для ворсистых, шерстяных тканей с мелкими порами влияниеначального слоя пыли менее заметно Ворсистые ткани целесообразно применять приулавливании зернистой гладкой пыли, а при улавливании волокнистой пыли — лучше гладкиеткани.

Фильтрация тонкой пыли (частицы менее1—2 мкм) возможна лишь на поверхности ранее осажденной пыли.

Ткани, используемые в качествефильтровальных материалов, должны отличаться высокой пылеемкостью,воздухопроницаемостью, механической прочностью, стойкостью к истиранию,стабильностью свойств при повышенной температуре и агрессивном воздействиихимических примесей, а также минимальным влагопоглощением и способностью клегкому удалению накопленной пыли. Не все применяемые в промышленности материалыудовлетворяют перечисленным требованиям, поэтому каждый материал используют вопределенных, наиболее благоприятных для него условиях.

Тканевые фильтры различаются междусобой по следующим признакам:

· форме тканевыхфильтрующих элементов (рукавные, плоские, клиновые и др.);

· местурасположения вентилятора относительно фильтра (всасывающие и нагнетательные);

· способурегенерации ткани (встряхиваемые, с обратной продувкой, с вибровстряхиванием, симпульсной продувкой и др.);

· форме корпусадля размещения фильтрующих элементов (прямоугольные, цилиндрические,открытые);

· числу секций вустановке (одно- и многосекционные);

· видуиспользуемой ткани (шерсть, бязь, стеклоткань и т. д.).

Отечественной промышленностью серийновыпускаются рукавные фильтры типа ФВ, МФУ, РФГ, ФВК, ФРМ, ФВВ, МФВ, МФС, ПФР,ФР.

Рукавные фильтры типа ФВпредназначены для средней и тонкой очистки газов от волокнистой пыли. Рукававыполняют из суровой бязи. Фильтры МФУ применяют для тонкой очистки газов ивоздуха от сухой и слипающейся пыли с размером частиц до 1 мкм (цемент, мука,зола).

Таблица13.

Техническаяхарактеристика рукавных фильтров

Тип фильтра

Фильтрующая поверхность, м2

Число секций Число рукавов в секции Диаметр рукава, мм Длина рукава, мм Масса фильтра, кг ФВК-30 15 2 18 135 2060 1053 ФВК-60 45 4 18 135 2060 1682 ФВК-90 75 6 18 135 2060 2300 ФРМ-1-6 105 6 10 - - 5776 ФРМ1-8 147 8 10 - - 7137 ФРМ1-10 189 10 10 - - 8633 ФВВ-45 30 3 18 135 2090 1735 ФВВ-90 75 6 18 135 2090 2935 МФВ-204 350 12 17 220 3000 - МФС-45 30 3 16 172 1850 4778

3.7.3. Зернистые фильтры

Фильтрующий слой в этих фильтрахобразован зернами сферической или другой форме. Могут использоваться привысоких температурах – до 500 – 800°С, в условиях воздействия агрессивной среды. Зернистыефильтры распространены значительно меньше, чем тканевые фильтры. Различают насыпныезернистые фильтры, в которых элементы фильтрующего слоя не связаны жестко другс другом, и жесткие зернистые фильтры, в которых эти элементы прочно связанымежду собой путем спекания, прессования, склеивания и образуют прочнуюнеподвижную систему.

Зернистые жесткие фильтрыкерамические, металлокерамические и др. обладают значительной устойчивостью квысокой температуре, коррозии, механическим нагрузкам. Их недостаток – высокаястоимость, большое гидравлическое сопротивление, трудность регенерации.

В насадке насыпных фильтровиспользуют песок, гравий, шлак, дробленые горные породы, кокс, крошку резины,пластмасс, графита и др. материалы в зависимости от требуемой устойчивости и квоздействию температуры, химических веществ и др.

Зернистый фильтр может бытьединственной ступенью в установке или первой ступенью перед более эффективнымфильтром, например с материалами ФП.

Регенерация осуществляется путемрыхления слоя вручную или механически, промывки водой, замены слоя.

Пример такого фильтра – зернистыйгравийный фильтр для улавливания пылей с наличием абразивных частиц иагрессивных газов от дробилок, грохотов, сушилок, мельниц, транспортирующихустройств предприятий по производству цемента, извести, гипса, фосфорныхудобрений и др. Удельная нагрузка на фильтр – 17 – 50 м3/(м2×ч), сопротивление фильтра – впределах 0,5 – 1,5 кПа. Эффективность очистки – до 99,8 %.

3.8. Аппараты мокрой очистки газов

Одним из простых и эффективныхспособов очистки промышленных газов от взвешенных частиц является мокрыйспособ, получивший в последние годы значительное распространение вотечественной промышленности и за рубежом.

Аппараты мокрой очистки газовотличаются высокой эффективностью улавливания взвешенных частиц и небольшойстоимостью по сравнению с аппаратами сухой очистки.

Некоторые типы аппаратов мокройочистки (турбулентные газопромыватели) могут быть применены для очистки газовот частиц размером до 0,1 мкм.

Аппараты мокрой очистки газов постепени очистки могут не только успешно конкурировать с такимивысокоэффективными пылеуловителями, как рукавные фильтры, но и использоваться втех случаях, когда рукавные фильтры не могут быть применены вследствие высокойтемпературы, повышенной влажности или взрывоопасности очищаемых газов.

В аппаратах мокрой очистки газоводновременно со взвешенными частицами можно улавливать парообразные игазообразные компоненты. К недостаткам мокрой очистки следует отнести:необходимость обработки образующихся сточных вод, повышенный брызгоунос инеобходимость защиты аппаратов от коррозии при обработке агрессивных сред.Несмотря на эти недостатки, мокрые газоочистные аппараты с успехом применяют вхимической промышленности.

Аппараты мокрой очистки частоиспользуют в газоочистных системах для одновременного охлаждения и увлажнениягазов. В этом случае газоочистные аппараты служат еще и теплообменникамисмешения, где охлажденный газовый поток непосредственно контактирует сохлаждающей жидкостью.

Среди аппаратов для очистки газов отпыли мокрые пылеуловители отличаются наибольшим многообразием, чтообусловливается силами, воздействующими на газо-жидкостные потоки. При этомжидкая фаза находится в аппарате в виде пленки, струи, капель, пены илиразличных сочетаний.

По принципу работы аппараты мокройочистки газов делятся на следующие группы: полые и насадочные, барботажные ипенные, аппараты ударно-инерционного типа, центробежного типа, динамические итурбулентные промьватели.

3.8.1. Полые и насадочные аппараты

В полых и насадочных аппаратахзапыленные газы пропускают через поток распыляемой, разбрызгиваемой илистекающей по насадке жидкости. При этом частицы пыли захватываются потокамипромывной жидкости и осаждаются в аппарате, а очищенные газы выбрасываются ватмосферу.

В полых скрубберах промывку газовосуществляют с помощью разбрызгивания жидкости навстречу движущемуся очищаемомупотоку. Для орошения скрубберов применяют форсунки грубого распыления. Высокаяэффективность очистки газов достигается в том случае, если промывная жидкость распыливаетсяс образованием капель 0,5 — 1 мм. Обычно скруббер представляет собойвертикальный аппарат круглого или прямоугольного сечения. Форсункиустанавливают в одном или нескольких сечениях по высоте аппарата.

Для снижения брызгоуноса скоростьгаза в аппарате не должна превышать 1 — 1,2 м/с. Гидравлическое сопротивлениеполого скруббера невелико и обычно не превышает 250 Па. Расход воды составляет5 — 10 м3/ч на 1 м2 площади поперечного сечения. Наиболееполно в этих аппаратах улавливаются частицы пыли более 10 мкм.

Характерной особенностью насадочныхскрубберов является то, что процесс выделения пыли происходит на смоченнойповерхности насадки в результате многочисленных изменений движения газовогопотока в аппарате. Насадочные скрубберы заполняют насадочными элементамиразличной конфигурации, которые удерживаются на опорных решетках. Кбеспорядочной насадке относятся кольцевая (при загрузке навалом),седлообразная, кусковая; в регулярной — хордовая, блочная, уголковая.

Недостатками насадочных скрубберовявляются частые забивки насадки при обработке запыленных газов, чтоограничивает область их применения в технике пылеулавливания. Насадочныеколонны целесообразно применять только при улавливании хорошо смачиваемой пыли,особенно в тех случаях, когда процессы улавливания сопровождаются охлаждениемили очисткой газов от других компонентов.

3.8.2. Барботажные и пенные аппараты

В барботажных аппаратах очищаемыегазы в виде пузырьков проходят через слой жидкости; при этом вследствие большойповерхности соприкосновения газов с жидкостью протекает процесс очистки газовот взвешенных частиц. Очищаемые газы барботируют в жидкость через трубки,опущенные в слой жидкости. Для дробления газов на мелкие пузырьки крайбарботажной трубки часто делают зубчатым. Эффективность подобных аппаратовдостаточно велика, однако из-за сложности изготовления они имеют ограниченноеприменение в промышленности.

В пенных аппаратах пылеулавливающийэффект достигается в результате движения очищаемого газа через слой пены. Пенав этих аппаратах может формироваться различными способами: на решетке, кудаподается жидкость, продуваемая снизу воздушным потоком или при ударе воздушногопотока о зеркало жидкости.

Пенные пылеуловители широкораспространены в химической промышленности. Они просты по конструкции идостаточно эффективны. В отличие от барботеров в пенных пылеуловителях газыпроходят через жидкость со скоростью, превышающей скорость свободноговсплывания пузырьков, что создает условия для образования высокотурбулизованнойпены.

Пенные газопромыватели представляютсобой вертикальный аппарат круглого или прямоугольного сечения, во внутреннейполости которого установлены перфорированные или щелевые решетки. Очищаемыегазы поступают к решеткам снизу. В результате интенсивного перемешивания газа сжидкостью в слое пены происходит смачивание и выделение из потока пылевидныхчастиц, которые выводятся из аппарата в виде шлама, а очищенные газы выходятчерез патрубок, расположенный в верхней части аппарата.

Существуют пенные пылеуловители с провальной(а) и переливной (б) решетками. В первом из них жидкость как бы«проваливается» сквозь отверстия в решетке, через которые поступает очищенныйпоток. Аппараты с переливными решетками могут работать со свободным сливом пенычерез сливной порог. Для эффективной работы аппаратов как с провальными, так ипереливными решетками важно, чтобы жидкость и газ равномерно распределялись поповерхности решеток.

В пенных аппаратах с переливнымирешетками расходуется примерно в три раза меньше жидкости и допустимызначительные колебания нагрузки по газу и жидкости, чем в аппаратах спровальными решетками. Однако решетки провального типа меньше забиваются пылью,поскольку стекающая в отверстия вода смывает осадок с решеток.

Необходимо отметить, что при скоростигаза более 1,0—1,2 м/с в пенных аппаратах возможен сильный унос капель воды.Поэтому в сечении аппарата над слоем пены должен быть установленкаплеуловитель. Последними исследованиями в области совершенствования пенныхаппаратов было установлено, что над основной решеткой должен быть расположенспециальный выпрямитель высотой 60 мм в виде сот с ячейками (35х35 мм). Сотывыравнивают слой пены по всей площади решетки и позволяют увеличить скоростьгаза в сечении корпуса аппарата до 3 м/с.

В целях интенсификации массо- итеплообменных процессов в последние годы получил распространение аппарат, вкотором подвижной насадкой служат полые и сплошные шары из полиэтилена,полистирола и других пластические масс.

В корпусе аппарата между нижнейопорно-распределительной решеткой и верхней ограничительной решеткой помещаетсяслой полых шаров. Эти аппараты успешно применяли для мокрого обеспыливаниягазов в процессах, сопровождающихся образованием взвесей и осадков, когдадругие аппараты оказывались непригодными.

При гидравлическом сопротивлении от1500 до 2000 Па в аппарате с псевдоожиженной шаровой насадкой улавливается до99% частиц размером от 2 мкм и более.

Пенные пылеуловители ЛТИ используютдля тонкой очистки технологических, дымовых и выхлопных газов, а такжевентиляционного воздуха от пыли, туманов и других загрязнений, обеспечиваяболее высокую степень очистки по сравнению с мокрыми пылеуловителями другиетипов.

3.8.3. Аппараты ударно-инерционноготипа

Мокрые газоочистные аппаратыударно-инерционного типа работают по принципу инерционного осаждения частиц вовремя преодоления очищаемыми газами препятствия или при резком изменениинаправления движения газового потока над поверхностью жидкости.

Мокрый ударно-инерционныйпылеуловитель представляет собой вертикальную колонну, в нижней части которойнаходится слой жидкости. Запыленные газы со скоростью 20 м/с направляютсясверху вниз на поверхность жидкости. При резком изменении направления движениягазового потока (на 180°) взвешенные частицы, содержащиеся в газах, проникают вводу и осаждаются в ней, а очищенные газы натравляются в выходной газопровод.Пылеуловители этого типа удовлетворительно работают в случае хорошосмачивающейся пыли с размером частиц более 20 мкм. Шлам из аппарата удаляетсяпериодически или непрерывно через гидрозатвор. Для удаления уплотненного осадкасо дна применяют смывные сопла.

Среди мокрых пылеуловителей ударногодействия можно выделить еще два наиболее распространенных в промышленностиаппарата: статический пылеуловитель ПВМ, типа ротоклон и скруббер ударногодействия (скруббер Дойля).

Производительность промышленныхротоклонов составляет от 2500 до 90000 м3/ч. Эксплуатационнымдостоинством ротоклонов является возможность изменения производительности (впределах 25% от номинальной) без заметного снижения эффективности. ИнститутомГипротяжмаш был разработан пылеуловитель производительностью до 40000 м3/ч.Он оборудован устройством для автоматической водоподпитки и поддержания уровняводы в аппарате. Аппарат показал хорошие результаты по эффективности очисткиаспирационного воздуха и рекомендован к применению для очистки вентиляционныхвыбросов от неслипающихся и нецементирующихся пылей.

В скруббер Дойля газ на очисткупоступает через трубы, в нижней части которых установлены конусы, увеличивающиескорость газовых потоков (до 35—55 м/с). С этой скоростью газовый потокударяется о поверхности жидкости, создавая завесу из капель. Уровень жидкости вскруббере на 2—3 мм ниже кромки газоподводящей трубы, а гидравлическоесопротивление составляет 1500 Па. Техническая характеристика скруббера Дойляприведена в табл. 11

Таблица11.

Техническаяхарактеристика скруббера Дойля

Вид пыли

Запыленность, г/м3

Эффективность очистки, %

Расход воды, м3/ч на 100 м3 газа

на входе на выходе Зола 23,1 0,342 98,4 4,0 Свинцовый агломерат (от дробилок) 1,91 0,0071 99,6 0,8 Свинцовый агломерат (от сушильных печей) 4,75 0,101 97,9 1,36 Фосфорит 17,5 0,468 97,4 1,92 Уголь 4,4 0,06335 98,6 1,36

3.8.4. Аппараты центробежного типа.

Принцип использования центробежнойсилы для улавливания пыли, широко используемый в циклонах, нашел применение и ваппаратах мокрой очистки. Вращение газового потока в аппаратах центробежноготипа осуществляется с помощью специальных направляющих лопаток либо путемтангенциального подвода газа. Орошение аппаратов осуществляют форсунками,установленными в центральной части аппарата или вдоль его стенок.

Над форсунками предусматриваетсясвободная от орошения зона, которая служит для сепарации капельной жидкости.Наибольшее применение в промышленности получили центробежные скрубберы стангенциальным подводом газов.

Пылеуловитель с водяной пленкой (ПВП)рассчитан на очистку запыленного вентиляционного воздуха от любых видовнеслеживающейся пыли. Корпус такого циклона представляет собой цилиндр, внижней части которого тангенциально закреплен патрубок для подвода запыленного газа. Внутренняя стенка циклона орошается водой, стекающей по нейв виде пленки.

Если содержание пыли превышает 2 г/м3,перед циклоном с водяной пленкой рекомендуется устанавливать первую ступеньочистки в виде сухого циклона или другого инерционного пылеотделителя. ЦиклоныЦВП не применяют для очистки агрессивных газов.

Центробежный скруббер ВТИпредназначен для очистки дымовых газов от золы. Аппарат можно применять дляочистки дымовых газов при сжигании твердого топлива с содержанием серы не более1% и температуре поступающих на очистку газов не выше 200 °С. Скруббер ВТИсостоит из стального цилиндра с коническим днищем, входного патрубка,оросительной системы и гидравлического затвора. Входной патрубок аппаратаприваривается тангенциально к внутренней поверхности.

Степень очистки газов в скруббере ВТИдостигает 90% и не зависит от смачиваемости пыли, изменения плотности орошения(в пределах от 0,06 до 0,14 кг/м3) и концентрации пыли в газах (до20 г/м3). Техническая характеристика центробежных скрубберовприведена в табл. 12.

Таблица12.

Техническаяхарактеристика центробежных скрубберов ВТИ

Внутренний диаметр, мм

Максимальная производительность, м3/с

Расход воды на орошение, м3/ч

Отношение коэффициента гидравлического сопротивления к скорости газа на входе Внутренний диаметр, мм

Максимальная производительность, м3/с

Расход воды на орошение, м3/ч

Отношение коэффициента гидравлического сопротивления к скорости газа на входе 500 1,10 0,7 46,5 1200 6,30 2,1 35,2 700 2,15 1,1 40,3 1300 7,40 2,35 34,7 900 3,55 1,5 37,3 1400 8,60 2,65 34,1 1000 4,40 1,7 36,6 1500 9,85 2,95 33,8 1600 11,20 3,25 33,5

3.8.5. Скруббер Вентури

Скруббер Вентури является наиболеераспространенным аппаратом этого класса. Его выполняют в виде трубы, имеющейплавное сужение на входе (конфузор) и плавное расширение на выходе (диффузор).Наиболее узкая часть трубы Вентури называется горловиной. В конфузор нанекотором расстоянии от горловины с помощью форсунок подводится жидкость.Запыленный поток с большой скоростью проходит через горловину и входит вдиффузор. В процессе истечения газа через горловину происходит тесный контактмежду газом и жидкостью. Процесс очистки газа в аппарате можно рассматриватькак фильтрование газа через объемный фильтр, состоящий из мельчайших капелек;образующихся при дроблении жидкости.

При очистке горячего влажного газаповышению эффективности процесса способствует охлаждение газа ниже точки росы ивыделение сконденсированной влаги. При движении газа через диффузорный участоктрубы скорость потока снижается, в результате происходит агрегация мелкихкапель. Для их улавливания за трубой Вентури обычно устанавливают циклоны или другиеаппараты подобного типа. |

По конструкции разные типытурбулентных промывателей отличаются конфигурацией поперечного сечениятрубы-распылителя (круглое, прямоугольное), местом подачи орошающей жидкости (вконфузор или горловину) и конструкцией каплеуловителя.

Эффективность улавливания пыли вскрубберах Вентури увеличивается с ростом скорости газов в горловине иплотности орошения. Оптимальное соотношение между скоростью газов в горловинетрубы и плотностью орошения определяют для каждого вида пыли, оно зависит от еедисперсного состава. Так, при улавливании частиц пыли, размеры которых меньше0,1 мкм, большое значение приобретает продолжительность контакта запыленныхгазов с поверхностью диспергированной жидкости. В этом случае повышениеэффективности может быть достигнута при снижении скорости газов до 50 м/с иувеличении плотности орошения до 3,5 л/м3 газа.

В зависимости от способа подводаорошающей жидкости можно различать основные типы аппаратов с центральнымподводом жидкости в конфузор, с периферийным орошением (в конфузоре или вгорловине), с пленочным орошением, с бесфорсуночным и форсуночным орошением.

3.8.6. Электрические фильтры

Одним из наиболее совершенныхспособов очистки промышленных газов от пыли и туманов является электрическаяочистка в электрофильтрах.

Широкое применение электрофильтровдля улавливания твердых и жидких частиц обусловлено их универсальностью ивысокой степенью очистки газов при сравнительно низких энергозатратах.Эффективность установок электрической очистки газов достигает 99%, а в рядеслучаев и 99,9%. Такие фильтры способны улавливать частицы различных размеров,в том числе и субмикронные, при концентрации частиц в газе до 50 г/м3и выше.

Промышленные электрофильтры широкоприменяют в диапазоне температур до 400—450°С и более, а также в условияхвоздействия коррозийных сред.

Электрофильтры могут работать приразрежении и под давлением очищаемых газов. Они отличаются относительно низкимиэксплуатационными затратами, однако капитальные затраты на сооружениеэлектрофильтров довольно высоки, так как эти аппараты металлоемки и занимаютбольшую площадь, а также снабжаются специальными агрегатами для электропитания.При этом с уменьшением производительности установок по газу удельные капитальныезатраты сильно возрастают.

Преимущественной областью примененияэлектрофильтров с точки зрения экономической целесообразности является очисткабольших объемов газа.

К недостаткам электрофильтров нарядус их высокой стоимостью следует отнести высокую чувствительность процессаэлектрической очистки газов к отклонениям от заданного технологического режима,а также к механическим дефектам внутреннего оборудования.

Иногда свойства газопылевого потокаявляются серьезным препятствием для осуществления процесса электрогазоочистки(например, при высоком удельном электрическом сопротивлении пыли или когдаочищаемый газ представляет собой взрывоопасную смесь).

Улавливание пыли в электрофильтрахосновано на известной способности разноименно заряженных тел притягиваться другк другу. Пылевидным частицам сначала сообщается электрический заряд, после чегоони осаждаются на противоположно заряженном электроде.

Когда в межэлектродном пространствепроходит газ со взвешенными пылевидными частицами, ионы газа адсорбируются наповерхности пылинок, вследствие чего пылинки заряжаются и приобретаютспособность перемещаться под воздействием электрического поля к осадительнымэлектродам. Осевшую на электродах пыль периодически удаляют. Таким образом,электрогазоочистка включает процессы образования ионов, зарядки пылевидныхчастиц, транспортирования их к осадительным электродам, периодическоеразрушение слоя накопившейся на электродах пыли и удаление ее в пылесборныебункеры.

С увеличением напряженностиэлектрического поля и величины заряда, получаемого частицами, скорость движениязаряженных частиц к электроду возрастает. Электрофильтр будет тем лучшеулавливать пыль, чем больше его длина, выше напряженность поля и меньшескорость газа в аппарате.

Различные конструкции электрофильтровотличаются направлением хода газов (вертикальные, горизонтальные), формойосадительных электродов (пластинчатые, С-образные, трубчатые, шестигранные),формой коронирующих электродов (игольчатые, круглого или штыкового сечения),числом параллельно работающих секций (одно- и многосекционные). Электрофильтрыподразделяются на сухие и мокрые.

В сухих электрофильтрах обычноулавливаются твердые частицы, которые удаляются с электродов встряхиванием.Очищаемый в сухом электрофильтре газ должен иметь температуру, превышающуюточку росы, во избежание конденсации влаги, появление которой может вызватькоррозию аппарата.

В мокрых электрофильтрах можноулавливать твердые и жидкие частицы, смываемые с поверхности электродоворошающей жидкостью (обычно водой). Температура газа, поступающего в мокрыйэлектрофильтр, должна быть близкой к точке росы или равна ей. Если жидкиечастицы самостоятельно стекают с электродов по мере их накопления, то мокрыеэлектрофильтры могут не иметь специальных устройств для промывания.

Существуют два основных типаосадительных электродов — пластинчатые и трубчатые. Пластинчатые электродыиспользуются, как в горизонтальных, так и в вертикальных электрофильтрах, атрубчатые — только в вертикальных. Трубчатые осадительные электроды предпочтительнеепластинчатых вследствие лучших характеристик электрического поля. Однакообеспечить хорошее встряхивание трубчатых электродов сложно, и поэтому их редкоприменяют в сухих электрофильтрах и довольно широко в мокрых.

Приложение

Расчеты пылеулавливающего оборудования

1. Расчет скоростного пылеуловителя

При расчете скоростногопылеуловителя определяют размеры, гидравлическое сопротивление, эффективностьтурбулентного промывателя.

Режим работы трубы – коагулятора (скорость газа всечении горловины и удельный расход воды) выбирают в зависимости отхарактеристики пыли и ее дисперсного состава, а также от требуемойэффективности очистки газа.

Расчет эффективности работы скруббера Вентури может быть осуществлен на основании данных фракционной степени очистки газов и припомощи энергетической теории мокрого пылеулавливания. Суть энергетическойтеории мокрого пылеулавливания, основанной на законе сохранения энергии,заключается в следующем.

Эффективность любого мокрого аппарата газоочистки приулавливании определенного вида пыли зависит только от потери давления и независит от размера и конструкции пылеуловителя. В общий расход энергии наочистку газа включается как энергия, затрачиваемая на преодоление сопротивленияпри проходе запыленного газа через аппарат, так и расходуемая на распылениеводы.

Затрату энергии на мокрую очистку газа от пыли безучета энергии, расходуемой на создание движения газа, определяют выражением

где Кт — удельная энергиясоприкосновения, затрачиваемая на очистку в мокром пылеуловителе 1000м^3 газов,кДж;

Δpап — гидравлическое сопротивлениеаппарата, Н/мІ;

рж — давление распыливаемой жидкости, Н/мІ;

Vж,Vг — расход соответственно жидкости и газа, мі/с.

Первое слагаемое в выражении (1) характеризует степеньтурбулизации газо-жидкостного потока в аппарате, второе – качестводиспергирования жидкости. Их влияние на величину зависит от типа аппаратов.Например, в скруббере Вентури оснсвное влияние оказывает гидравлическоесопротивление аппарата. Зависимость между степенью очистки газа и затратамиэнергии выражают формулой

где B,? — константы, определяемые видом и дисперснымсоставом пыли и не зависящие от типа и размеров мокрого пылеуловителя.

Таблица 1

Параметры Bи cдля некоторых пылей

Номер кривой на рис. 1 Вид пыли или тумана B c

Конверторная пыль (при продувке кислородом сверху)

Тальк

Туман фосфорной кислоты

Ваграночная пыль

Мартеновская пыль

Колошниковая (доменная) пыль

Пыль известковых печей

Пыль, содержащая окись цинка, из печей, выплавляющих латунь

Щелочной аэрозоль из известковых печей

Аэрозоль сульфата меди

Дурнопахнущие вещества мыльных фабрик

Пыль мартеновских печей, работающих на дутье, обогащенном кислородом

Пыль мартеновских печей, работающих на воздушном дутье

Пыль из доменных печей

Пыль из томасовского конвертора

Пыль, образующаяся при выплавке 45%-ного ферросилиция в закрытых электропечах

Пыль, образующаяся в содорегенерационных котлоагрегатах сульфатно-целлюлозного производства

Пыль от производства черного щелока при обработке предварительно увлажненных газов

То же, при обработке сухих газов

Частицы поташа из МГД-установок открытого цикла

Пыль, образующаяся при выплавке силикомарганца в закрытых ферросплавных печах

Пыль каолинового производства

Улавливание сажи, образующейся при электрокрекинге метана

Возгоны свинца и цинка из шахтных печей

Пыль дымовых газов карбидной печи

Пыль закрытой печи, выплавляющей углеродистый феррохром

Зола дымовых газов ТЭЦ

9,88·10 -2

0,206

1,34·10 -2

1,355·10 -2

1,915·10 -2

6,61·10 -3

6,5·10 -4

2,34·10 -2

5,53·10 -5

2,14·10-4

1,09·10-5

1,565·10-6

1,74·10-6

0,1925

0,268

2,42·10-5

4·10-4

1,32·10-3

9,3·10-4

0,016

6,9·10-3

2,34·10-4

10-5

6,06·10-3

0,823·10-3

6,49·10-5

0,17

0,4663

0,3506

0,6312

0,6210

0,5688

0,891

1,0529

0,5317

1,2295

1,0679

1,4146

1,619

1,594

0,3255

0,2589

1,26

1,05

0,861

0,554

0,67

1,115

1,36

0,4775

0,914

1,1

0,3

Эти константы определяют только экспериментальнымпутем. Их значения для некоторых пылей и туманов приведены в табл. 1.

Величина h незначительнохарактеризует качество очистки в интервале высоких степеней очистки (0,98 –0,99), поэтому в этом случае используют понятие числа единиц переноса:

/> <td/>

Из уравнений (2) и (3) величину единиц переноса можновыразить формулой

В логарифмических координатах формула (4) представляетсобой прямую линию, тангенсом угла наклона которой к оси абсцисс является c, а величину B находят при пересечении прямой с линией,соответствующей значению KТ=1,0

Зная NЧ,удельную энергию KТ можноопределить при помощи графиков, изображенных на рис. 1 (номера линийсоответствуют определенной пыли по табл. 1).

Величина KТ учитывает способ ввода жидкости в аппарат, диаметркапель, вязкость, поверхностное натяжение и другие свойства жидкости.

Технологический расчет мокрых центробежных циклонов искрубберов

Расчет мокрых центробежных аппаратов заключается вопределении их основных размеров, расхода воды, гидравлического сопротивления иэффективности по очистке газа. Диаметр цилиндрической части циклонов искрубберов рассчитывают по формуле

/> <td/>

где V – количество газа, подлежащего очистке при рабочихусловиях, м^3/c;

υ – средняя скорость газа в сечениицилиндрической части аппарата, м/с.

Расход воды, необходимой для орошения стенокаппаратов, определяется в зависимости от их диаметра по формуле

Gв=0,14?D,л/с (2)

При таком расходе воды толщина пленки будет не менее0,3 мм, что исключит разрывы на пути ее движения по стенкам.

Гидравлическое сопротивление циклонов и скрубберовнаходят по формуле

где р – плотность газа в рабочих условиях, Нсм ,

υ — скорость газа во входномпатрубке, м/с;

ξ – коэффициент местногосопротивления аппарата.

Значение коэффициента местного сопротивления циклоновзависит от диаметра:

Диаметр циклона, м . 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6

ξ 3,4 3,0 2,9 2,8 2,7 2,6

Значение скрубберов типа МП – ВТИ ?=9, а для типа ЧС– ВТИ ?=2,6ч2,8.

Если в формуле (3) принять скорость газа вцилиндрической части корпуса аппарата, то значение коэффициента гидравлическогосопротивления следует принимать для циклонов ?=30ч32? для скрубберов ?=33,5ч35,2.

Чтобы определить степень очистки газа или воздуха вциклонах и скрубберах, необходимо знать их фракционную эффективность. Длямокрых центробежных циклонов и скрубберов диаметром 1 м, по данным ВТИ,фракционная эффективность в зависимости от скорости витания частиц пылиприведена в табл. 2.

Таблица 2

Фракционная эффективность очистки газа от пыли вмокрых циклонах и скрубберах диаметром 1м, %

Скорость газа во входной патрубке, м/с Фракционная эффективность при скорости витания частиц, см/с 0 — 0,5 0,5 — 2 2 — 5 5 — 10 10-15 15-20 >20

65,5

75,7

81,5

87,4

85,2

88,2

90,3

91,6

91,5

92,8

93,7

93,2

94,3

95,3

92,7

93,7

94,5

95,5

96,4

95,8

96,7

97,6

98,5

99,5

100

Скорость витания частиц в зависимости от их размера иплотности находят по номограмме. По этим данным общую степень очистки газаопределяют по формуле (4).

Для циклонов другого диаметра D м степень очистки газаможет быть уточнена по формуле

В некоторых случаях требуется знать конечнуютемпературу газа на выходе из циклона или скруббера. Ее можно определить поэмпирической формуле

где tВЫХ — температура газа на выходе из аппарата, С;

tВХ — температура газа перед аппаратом, С;

tН — температура воды, поступающей на орошение, С;

tК -температура волы на выходе из аппарата, принимаемаяна 5 – 10 С меньше температуры мокрого термометра газа, С;

с — теплоемкость газа, Дж/(кг· С);

/>-плотность газа перед аппаратом, кг/м?.

Расчет полого скруббера

Количество тепла, которое необходимо отнять от газа впроцессе его охлаждения и передать жидкости (воде), рассчитывают по формуле

Q=V0(c+f1cП)(t1-t2); Дж/с (1)

где V0 — количество сухого газа принормальных условиях, м?(н)/с;

с – объемная теплоемкость сухого газа принормальных условиях, Дж/(м?(н)·°C);

сП — теплоемкость водяного пара,Дж/(кг·°C);

f1 — начальное влагосодержание газа, кг/м?(н);

t1, t2-соответственно начальная и конечная температуры газа на выходе в скруббер и навыходе из него, °C.

Пренебрегая теплопотерями в окружающую среду, полезныйрабочий объем скруббера рассчитывают по формуле

где k – объемный коэффициент теплопередачи вскруббере, Вт/(м?·°С);

?t – средняя разность температур газа ижидкости, °C.

Зависимость объемного коэффициента теплопередачи отплотности орошения и массовой скорости в скрубберах была получена Г.Ф.Алексеевым и В.А. Оленевым опытным путем при исследованиях охлаждения и очисткидоменного газа водой:

/>ккал/(м3*ч*0С), (3)

где U – плотность орошения, кг/(м?·ч);

ρГ – плотность газа,кг/м?;

υГ – скорость газа, м/с.

Таблица 3

Коэффициент теплопередачи и испарения в полыхскрубберах (практические данные)

Для некоторых газов объемный коэффициент теплопередачив скрубберах приведен в табл. 3. Коэффициент теплопередачи зависит от режимныхпараметров жидкости и газа в скруббере.

Его значение увеличивается с ростом относительнойскорости газа и капель, а также с уменьшением размера капель и снижается сростом величины удельного орошения.

Среднюю разность температур газа и воды в скруббере(газ и вода движутся противотоком) определяют из выражения

где t1, t2 – начальная иконечная температура газа, °C;

tН, tК – начальнаяи конечная температура воды, °C.

Список используемой литературы:

Алиев Г.М. Устройство и обслуживаниегазоочистительных и пылеулавливающих установок — М.: Металлургия, 1983

Гордон Г.М., Пейсахов И.Л. Пылеулавливание и очисткагазов – М.: Металлургия, 1968

Денисов С.И. Улавливание и утилизация пылей и газов –М.: Металлургия, 1991

Дубальская Э.Н. Очистка отходящих газов – М.,1991

Коузов П.А., Малыгин А.Д., Скрябин Г.М. Очистка отпыли газов и воздуха в химической промышленности – Л.: Химия, — Ленинградскоеотделение. 1982

Ю.В. Красовицкий, А.В. Малинов, В.В. Дуров Обеспыливание промышленных газов в фаянсовом производстве – М.: Химия, 1994

Лаптев А.А., Приемов С.И., Родичкин И.Д., ШемшученкоЮ.С. Охрана и оптимизация окружающей среды – Киев.: Либедь, 1990

Охрана окружающей среды: Справочное пособие / Сост.Л.П. Шариков. – Л.: Судостроение, 1978

Пирумов А.И. Обеспыливание воздуха – М.: Стройиздат,1974

Пирумов А.И. Обеспыливание воздуха – 2-е изд., испр.и доп. – М.: Стройиздат,1981

Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техниказащиты окружающей среды – М.: Химия, 1989

Справочник по пыле- и золоулавливанию – М.: Энергия,1975

Старк С.Б. Газоочистительные аппараты и установки вметаллургическом производстве – М.: Металлургия,1990

Страус В. Промышленная очистка газов – М.: Химия,1981

Штокман Е.А. Очистка воздуха – М.: Изд. АСВ, 1999

еще рефераты

Еще работы по технологии

Реферат по технологии

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГЛАВНОЙ ВЕНТИЛЯТОРНОЙ УСТАНОВКИ В УСЛОВИЯХ ШАХТЫ ДЗЕРЖИНСКОГО

26 Июня 2015

Реферат по технологии

ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ

1 Сентября 2013

Реферат по технологии

Пайка

1 Сентября 2013

Реферат по технологии

Первичная обработка шерсти

26 Июня 2015