WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 8 | 9 || 11 | 12 |   ...   | 36 |

1 – патрубок входа запыленного газа;

2 – винтообразная крышка;

3 – выхлопная труба;

4 – корпус (цилиндрическая часть);

5 – корпус (коническая часть);

6 – пылевой затвор; 7 – бункер;

8 – камера очищенного газа;

9 – патрубок выхода очищенного газа Диаметр dнеоб при выборе циклона округляют до ближайшего из стандартного типоразмера. Оптимальные скорости циклонов различных типов приведены в табл. 1.7.

Таблица 1.Рабочие параметры циклонов Тип циклона Параметр ЦН-15 ЦН-15у ЦН-11 ЦН-24 СК-ЦН-22 СК-ЦН-uopt, м/с 3,5 3,5 3,5 4,5 2,0 1,d50, мкм 4,5 6 3,65 8,5 1,13 1,lg 0,352 0,283 0,352 0,308 0,34 0,Эффективность улавливания циклоном частиц пыли различного размера характеризуется его спектром улавливания.

Спектр улавливания циклонов можно описать двумя параметрами (см. табл. 1.7): d50 – диаметром частицы, улавливаемой в аппарате с эффективностью 0,5 (иногда этот параметр называют медианной тонкостью очистки), и lg – параметром, характеризующим вероятностный спектр улавливания аппарата.

Пыли, образующиеся в различных технологических процессах, обладают полидисперсным составом (частицами различного размера). Распределение большинства промышленных пылей по дисперсному составу можно описать также двумя параметрами: dm и lgч. Первый параметр d, называется медианным диаметром. Медианный размер – это размер такой частицы, для которой масса всех частиц в навеске промышленной пыли с диаметрами меньшими ее диаметра равна массе частиц с диаметрами большими ее диаметра.

Второй параметр lgч характеризует вероятностный спектр распределений частиц пыли по размерам. Для большинства промышленных пылей, которые образуются в типовых технологических процессах, параметры dm, lgч, известны и приводятся в атласах промышленных пылей.

Для того чтобы определить эффективности очистки аппаратом, необходимо определить параметр lg(d50 / dm ) x, (1.22) lg2 lg2 ч а затем по справочным математическим таблицам определить значение нормальной функции распределения (интеграла вероятности) F(x) от параметра х.

Эффективность аппарата равна этому значению:

= F(x).

При больших диаметрах циклона кривизна траектории, по которой в корпусе вращается поток газа, уменьшается и ухудшается сепарация пыли к периферии, в результате снижается эффективность циклона по сравнению с расчетной. Поэтому циклоны с диаметром более 1 м применять не рекомендуется. Лучше применять групповые циклоны, в которых несколько одиночных циклонов (как правило, четыре или шесть) сгруппированы в один блок обычно с единым пылевым бункером и выходной камерой.

Расчет группового циклона аналогичен одиночному циклону с той лишь разницей, что общий объем очищаемого воздуха равномерно распределяется между одиночными циклонами, образующими группу.

Циклоны можно применять при высоких пылевых нагрузках – до 400 г/м3, при температурах газов до 500 °С, однако существуют проблемы при улавливании слипающихся и пожаровзрывоопасных пылей.

Фильтры. В технике пылеулавливания широко применяют фильтры, которые обеспечивают высокую эффективность улавливания мелких частиц. Процесс очистки заключается в пропускании очищаемого воздуха через пористую перегородку или слой пористого материала. Перегородка работает как сито, не пропуская частицы с размером большим диаметра пор. Частицы же меньшего размера проникают внутрь перегородки и задерживаются там за счет инерционных, электрических и диффузионных процессов. Некоторые пылевые частицы просто заклиниваются в искривленных и разветвленных поровых каналах. По типу фильтровального материала фильтры делятся на тканевые, волокнистые и зернистые.

У тканевых фильтров фильтровальной перегородкой является ткань (хлопчатобумажная, шерстяная, лавсановая, нейлоновая, стеклянная, металлическая и т.д.) с регулярной структурой переплетения нитей (саржевой, полотняной и т.д.). Основной механизм фильтрования у таких фильтров – ситовый. Фильтрует не только и даже не столько фильтровальная ткань, сколько пылевой слой, образующийся на ее поверхности, поэтому такие фильтры можно регенерировать путем сброса слоя пыли с поверхности ткани, т.е. механизм фильтрования в значительной степени поверхностный.

Волокнистые фильтры – это слой тонких и ультратонких волокон с нерегулярной, хаотичной структурой. Частицы пыли проходят внутрь слоя и задерживаются там, т.е. механизм фильтрования – объемный. Такие фильтры плохо регенерируются, т.к.

удалить пыль изнутри слоя сложно. В большинстве случаев просто меняют насадку волокон или слой волокнистого материала. Примером волокнистого материала может являться войлок или ткань Петрянова, используемая в респираторах. Волокнистые фильтры могут обеспечить очень высокую степень очистки от ультратонких частиц. Поэтому их чаше всего применяют в системах приточной вентиляции для очистки атмосферного воздуха, поступающего в помещения, где требуется высокая степень чистоты для выполнения технологического процесса (оптика, радиоэлектроника и т.д.). Применяют их также для улавливания небольших количеств пыли ценных и редких веществ (золота, алмазов и пр.), при улавливании аэрозолей кислот, щелочей и т.д.

Т.к. фильтры плохо регенерируются, для увеличения ресурса их работы ограничивают пылевые нагрузки и концентрацию пыли в очищаемом воздухе обычно до мг/м3.

Зернистые фильтры в технике очистки промышленных выбросов используются редко и представляют собой насадку зернистого материала, спеченного или свободной засыпки.

Наибольшее распространение в технике очистки промышленных выбросов применяют тканевые рукавные фильтры. Конструкция такого фильтра показана на рис.

1.12.

В корпусе 2 призматической формы расположено большое число рукавов 8 аналогично циклонным элементам батарейного циклона. Воздух очищается при прохождении через ткань каждого рукава. Ткань обычно закрепляется на каркасе (каркасные фильтры). В процессе фильтрования на ткани накапливается слой пыли, который уплотняется. При этом увеличивается эффективность очистки и гидравлическое сопротивление.

Фильтровальные рукава регенерируются посредством их встряхивания и обратной продувки. Рукава регенерируются периодически, причем одни группы рукавов работают в режиме фильтрования, а другие – регенерации (рис. 1.13). Для этого конструкция фильтра предусматривает коллектор 5 сжатого воздуха и систему клапанов 6, регулирующих подачу воздуха для продувки в рукава.

Волокнистые материалы широко применяются в туманоуло-вителях – для улавливания масляных, кислотных, щелочных и других аэрозолей.

Электрофильтры используют для очистки больших объемов воздуха с высокой эффективностью. Наибольшее применение они нашли в металлургии и теплоэнергетике.

Основным элементом электрофильтра являются пары электродов, один из которых коронируюший, а другой осадительный. На электроды подается постоянное высокое напряжение (14...100 кВ). Сущность работы электрофильтра состоит в следующем (см. рис. 1.14, а).

Т.к. осадительный электрод обладает значительно большей площадью, нежели коронирующий, между ними создастся неоднородное электрическое поле, наиболее высокая напряженность которого наблюдается у коронирующего электрода. При высоких напряжениях у коронирующего электрода возникает коронный разряд, и начинается ионизация воздуха – образование пар отрицательно и положительно заряженных ионов. Наиболее часто коронирующие электроды подсоединяются к отрицательному полюсу, а осадительные – к положительному полюсу.

Рис. 1.12. Рукавный фильтр: Рис. 1.13. Механизм 1 – вход запыленного газа; 2 – корпус; 3 – выход регенерации рукавов очищенного газа; 4 – крышка; 5 – коллектор сжатого воздуха; 6 – секции клапанов; 7 – подвод сжатого воздуха; 8 – рукав; 9 – пылевой бункер Это объясняется более высокой скоростью перемещения (дрейфа) электронов, нежели положительных ионов.

Однако при этом образуется больше токсичного газа – озона. При такой полярности электродов отрицательные частицы (электроны) начинают двигаться от места их образования у коронирующего электрода к положительному полюсу осадительного электрода. Через пространство между электродами пропускают очищаемый газ, электроны адсорбируются на поверхности частиц пыли, тем самым заряжая их. Отрицательно заряженные частицы пыли начинают перемещаться к положительному осадительному электроду и прилипают к нему, удерживаясь электрической силой. Электроды выполняются различной формы, важно лишь создать неоднородное электрическое поле с концентраторами его напряженности на коронируюшем электроде. На рис. 1.14, б показана конструкция пары электродов с трубчатым осадительным электродом.

а б Рис. 1.14. Сущность работы электрофильтров а – механизм электростатического осаждения частиц: 1 – короннрующий электрод;

2 – осадительный электрод; 3 – агрегат электропитания; 4 – электрон; 5 – молекула газа;

6 – осаждасмыя частииа; б – электродная пара с трубчатым осадительным электродом;

1 – трубчатый осадительный электрод; 2 – коронирующий электрод Затраты электроэнергии на правильно работающих электрофильтрах на единицу объема очищаемого воздуха невелики, они конкурируют и даже превосходят по этому критерию другие типы пылеуловителей. Однако сложное электрическое оборудование, опасность очень высоких напряжений требует специально подготовленного обслуживающего персонала. Поэтому наиболее часто они применяются на крупных промышленных объектах и при необходимости очистки больших объемов отходящего и сильно запыленного воздуха.

Находят применение электрофильтры и в технике очистки приточного воздуха, подаваемого в помещение.

Однако, в этом случае для снижения интенсивности образования токсичного, но нестойкого озона полярность электродов меняется на обратную, и снижается подаваемое напряжение (до 7... 14 кВ).

Пылеуловители мокрого типа (скрубберы) целесообразно применять для очистки высокотемпературных газов, улавливания пожаровзрывоопасных пылей и в тех случаях, когда наряду с улавливанием пыли требуется улавливать токсичные газовые примеси и пары. Аппараты мокрого типа иначе называют промывателями газов, скрубберами.

Применяются различные типы аппаратов. Рассмотрим принцип их действия и особенности работы на примере простейших, но в то же время наиболее распространенных типов аппаратов: полых форсуночных и пенных.

Один из вариантов конструкции полых скрубберов представлен на рис. 1.15. Скруббер имеет цилиндрическую форму корпуса 1, в который снизу через входной патрубок 2 подается очищаемый воздух. Воздух, поднимаясь вверх, проходит через водяную пелену, создаваемую форсунками 3. При этом мелкие частицы пыли оседают на каплях жидкости, коагулируют (укрупняются, слипаясь друг с другом) и под действием силы тяжести, которая начинает превосходить аэродинамическую силу, действующую со стороны восходящего потока воздуха, оседают вниз. Все аппараты мокрого типа снабжаются каплеуловителями 5.

Наиболее распространены каплеуловители центробежного типа, в которых капельки воды отделяются от очищенного газа под действием центробежной силы во вращающемся потоке, создаваемом при прохождении газа через закручивающие лопатки.





На рис. 1.16 изображен пенный аппарат. Он устроен аналогичным образом, только сечение аппарата перекрыто несколькими рядами решеток. Каждый ряд состоит из пенообразующей и стабилизирующей пену решеток 3, 4.

Сверху на решетки через оросительное устройство подается вода или какой-либо водный раствор. Для улучшения образования пены в воду могут добавлять пенообразователи (например, ПАВ – поверхностноактивные вещества). Частицы пыли коагулируют в пене, проваливаются через отверстия решеток и в виде шлама собираются в нижней части аппарата, откуда отводятся в шламосборник. Особенностью представленной конструкции является то, что вход очищаемого воздуха в аппарат направлен на поверхность шлама.

Это повышает эффективность аппарата, т.к. проявляется ударно-инерционный механизм очистки. Газ ударяется о поверхность шлама и разворачивается на 180° для подъема вверх. Частицы пыли при ударе прилипают к шламу и выделяются из потока под действием возникающей инерционной силы.

Недостатком аппаратов мокрого типа является наличие систем водоснабжения, рециркуляции воды и ее очистки перед повторной подачей на орошение аппарата.

Газоуловители. Для удаления из отходящего воздуха вредных газовых примесей применяют следующие методы: абсорбция, хе-мосорбция, адсорбция, термическое дожигание, каталитическая нейтрализация.

Абсорбция – это явление растворения вредной газовой примеси сорбентом, как правило, водой. Методом абсорбции можно улавливать только хорошо растворимые газовые примеси и пары. Так, хорошей растворимостью в воде обладают: аммиак, хлористый водород, фтористый водород, пары кислот и щелочей. Для проведения процесса абсорбции применяют аппараты мокрого типа, используемые в технике пылеулавливания, только в этом случае их принято называть абсорберами. Для того чтобы процесс диффузии из газовой фазы в водную протекал интенсивнее, желательно очищаемый воздух иметь горячим, а абсорбент (воду) холодным. С этой целью воду перед подачей на орошение абсорбера целесообразно охлаждать. По мере циркуляции воды она насыщается вредной газовой примесью и перестает ее абсорбировать.

Абсорбент регенерируют путем нагрева и вакуумирования в специальных аппаратах. При этом вредный газ выделяется в концентрированном виде, собирается в емкости и направляется на переработку и утилизацию.

Рис. 1.15. Полый форсуночный Рис. 1.16. Принцип действия скруббер: пенного скруббера:

1 – корпус скруббера; 2 – входной 1 – пеннообразуюшая решетка;

патрубок; 3 – форсунки; 4 – форсунка 2 – турбулизированная пена;

промывки каплеуловителя; 5 – 3 – стабилизатор слоя пены;

центробежный каплеуловитель; 6 – 4 – орошающая жидкость; 5 – шлам выходной патрубок;

7 – слив жидкости, ответвленной в каплеуловитель; 8 – коллектор подачи воды;

9 – отвод шлама Хемосорбция. Для газовых примесей нерастворимых или плохо растворимых в воде применяют метод хемосорбции, который заключается в том, что очищаемый воздух орошают растворами реагентов, вступающих в реакцию с вредными примесями с образованием нетоксичных, малолетучих или нерастворимых химических соединений.

Этот метод широко используется для улавливания сернистого ангидрида (SO2). Отходящий воздух орошают суспензией известняка (СаСО3), известковым молоком (мелкодисперсной суспензией гашеной Са(ОН)2 или негашеной СаО извести), суспензией магнезита MgO.

Эти вещества вступают в реакцию с сернистым ангидридом с образованием нерастворимого сульфита кальция, например:

SО2 + Са(ОН)2 = CaSO3 + Н2О.

Этот метод нерегенерируемый, сульфит кальция в конечном итоге превращается в твердый гипс.

Очень хорош и находит применение регенерируемый магнезитовый метод, при котором газы орошают суспензией окиси магния:

SO2 + MgO = MgSО3.

Регенерация осуществляется путем обжига с нагревом до 800–900 °С:

MgSO3 = MgO + SО2.

Сернистый ангидрид выделяется в концентрированном виде, собирается и используется для производства товарной серной кислоты или чистой серы.

Адсорбция. Метод адсорбции заключается в улавливании микропористой поверхностью адсорбента (активированный уголь, силикагель, цеолиты) молекул вредных веществ. Метод обладает очень высокой эффективностью, но жесткими требованиями к запыленности воздуха – не более 2–5 мг/м3. Одним из лучших адсорбентов является активированный уголь, у которого в 1 г содержится до 1600 м2 поверхности.

Методом адсорбции очистка может осуществляться практически до следовых уровней вредных веществ.

Адсорбция широко применяется для улавливания паров растворителей, неприятно пахнущих веществ, органических соединений и множества др. газов.

Адсорбционная способность адсорбента тем выше, чем меньше его температура, и существенно снижается с ее повышением. Это используется в работе адсорберов и при их регенерации. Примером конструкции адсорбера является противогаз.

Одна из конструкций промышленного кольцевого адсорбера представлена на рис. 1.17. Очищаемый газ проходит через кольцевой слой адсорбента и очищается.

Регенерация адсорбента осуществляется путем продувки горячим водяным паром с последующей сушкой горячим воздухом, т.е. работа аппарата проходит в три стадии, для осуществления которых необходимы три параллельных линии аппаратов. Схема, поясняющая процесс адсорбции и работы адсорбционной установки, показана на рис. 1.18.

Рис. 1.17. Адсорбер:

Pages:     | 1 |   ...   | 8 | 9 || 11 | 12 |   ...   | 36 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.