Читайте также:
|
Очистка вредных выбросов непосредственно в источниках их возникновения – задача важная и реальная. Для этого предприятия, имеющие вредные выбросы, обязаны иметь пылегазоулавливающие устройства и обеспечивать их нормальную работу. Основные меры защиты воздушного бассейна от загрязнения промышленными пылями и туманами предусматривает широкое использование пыле- и туманоулавливающих аппаратов и систем. Исходя из современной классификации пылеулавливающих систем, основанной на принципиальных особенностях процесса очистки, пылеочистное оборудование можно разделить на пять групп: сухие пылеуловители, мокрые пылеуловители, электрофильтры (фильтры), химическая и термическая обработка. Разнообразие методов очистки воздуха от вредных примесей и их сочетание обеспечивает высокую эффективность очистки. Пылеуловители различных типов, в том числе и электрофильтры применяют при повышенных концентрациях примесей в воздухе. Фильтры используются для тонкой очистки воздуха с концентрациями примесей менее 100 мг/м3. Если требуется тонкая очистка воздуха при высоких начальных концентрациях примесей, то очистку ведут в системе последовательно соединённых пылеуловителей и фильтров.
3.1 Сухие пылеуловители. К сухим пылеуловителям относятся все аппараты, в которых отделение частиц примесей от воздушного потока происходит механическим путём за счёт сил гравитации, инерции, Кориолиса. Конструктивно сухие пылеуловители разделяют на циклоны, ротационные, вихревые, радиальные, жалюзийные, инерционные, пылеосадительные.
Широкое применение для сухой очистки газов получили циклоны различных типов (рисунок 3.1). Газовый поток вводится в циклон через патрубок 2 по касательной с внутренней поверхности корпуса 1 и совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса к бункеру
4. Под действием силы частицы пыли образуют на стенке циклона пылевой слой, который вместе с частью газа попадает в бункер. Отделение частиц пыли от газа, попавшего в бункер, происходит за счёт поворота газового потока в бункере на 180°. Освободившись от пыли, газовый поток образует вихрь и выходит из бункера, давая начало вихрю газа, покидающего циклон через выходную трубу 3. Для нормальной работы циклона необходима герметичность бункера. Если бункер негерметичен, то за счёт подсоса наружного воздуха происходит вынос пыли с потоком через выходную трубу. Одной из конструктивных разновидностей циклонов являются прямоточные циклоны. Они обладают меньшим гидравлическим сопротивлением, меньшими габаритами и меньшей эффективностью очистки по сравнению с циклонами обычного типа. Прямоточные циклоны применяются для очистки газового потока от крупнозернистой пыли. Циклоны СК–ЦН–34 работают эффективно при небольшой скорости газового потока на входе в циклон, поэтому подвержены истиранию пылью больше, чем другие циклоны. Для очистки больших масс газов – дымовые газы при сжигании твёрдого топлива, пыль сушилок и так далее – применяются батарейные циклоны, состоящие из большого числа параллельно установленных циклонных элементов. Конструктивно они объединяются в один корпус и имеют общий подвод и отвод газа. Опыт эксплуатации батарейных циклонов показал, что эффективность очистки таких циклонов несколько ниже эффективности отдельных элементов из-за перетока газов между циклонными элементами.
Ротационные пылеуловители (рисунок 3.2) относятся к аппаратам центробежного действия и представляют собой машину, которая одновременно с перемещением воздуха очищает его от относительно крупных фракций пыли (более 5…8 мкм). В отличие от описанных устройств, они обладают большой компактностью, так как вентилятор и пылеуловитель обычно совмещены в одном агрегате. При работе вентиляторного колеса 1 частицы пыли за счёт центробежных сил отбрасываются к стенке спиралеобразного кожуха 2 и движутся по ней в направлении выхлопного отверстия 4. Газ, обогащённый пылью, через специальное приёмное отверстие 3 отводится в пылевой бункер, а очищенный газ поступает в выхлопную трубу.
Вихревые пылеуловители (рисунок 3.3), так же, как циклоны и ротационные пылеуловители, относятся к аппаратам центробежного действия. Отличительная особенность вихревых пылеуловителей – высокая эффективность очистки газа от тончайших фракций (менее 3…5 мкм), что позволяет им в отдельных случаях конкурировать с фильтрами. Существует две конструктивные разновидности вихревых пылеуловителей: вихревые пылеуловители соплового и лопаточного типа. Процесс обеспыливания в таком пылеуловителе происходит следующим образом: запылённый газ поступает в камеру через изогнутый патрубок. Для предварительного закручивания запылённого газа в камеру встроен лопаточный завихритель типа "розетки". В ходе своего движения вверх к выхлопному патрубку газовый поток подвергается действию вытекающих из завихрителя струй вторичного воздуха, которые придают потоку вращательное движение. Под действием центробежных сил, возникающих при закручивании потока, частицы пыли устремляются к его периферии, откуда спиральными струями вторичного потока перемещаются к низу аппарата в кольцевое межтрубное пространство. Безвозвратный спуск пыли в бункер обеспечивается подпорной шайбой. Вторичный воздух в ходе спирального обтекания потока очищаемого газа постепенно проникает в него. Подача вторичного воздуха кольцевым направляющим аппаратом с наклонными лопатками усложняет конструкцию, но обеспечивает более интенсивное закручивание потока газа и, как следствие, более высокую экономичность процесса очистки. Оптимальное количество вторичного воздуха находится в пределах 40…65% от количества очищаемого газа. В качестве вторичного воздуха может быть использован воздух окружающей среды, очищенный или запыленный газ. С экономической точки зрения более выгодно использование загрязнённого газа. В этом случае производительность установки повышается на 40…65% без заметного снижения эффективности очистки. Экономически наихудшим вариантом считается использование воздуха окружающей среды. В то же время этот вариант себя оправдывает при очистке горячих газов, нуждающихся в предварительном охлаждении. Максимальная эффективность очистки достигается при использовании в качестве вторичного воздуха переработанной части потока очищенного газа. В этом случае часть наименее очищенного воздуха – у периферии потока – снова возвращается на доочистку.
В радиальных пылеуловителях (рисунок 3.4) отделение твёрдых частиц от газового потока происходит за счёт совместного действия гравитационных и инерционных сил. Последние возникают при повороте газового потока на 180º за срезом входной трубы 2. Средняя скорость подъёма газа в корпусе 1 обычно не более 1 м/с, при этом для оседания частиц должно выполняться условие, что скорость витания частиц больше скорости подъёма газа. Эффективность очистки газа от частиц размером 25…30 мкм обычно составляет 0,65…0,85. радиальные пылеуловители применяются редко из-за низкой эффективности очистки от мелкодисперсной пыли.
Жалюзийные пыле(золо-)уловители (рисунок 3.5) устанавливают на газовом тракте котельных для очистки дымовых газов от золы с целью защиты от пыли роторов дымососов, поверхностей воздухонагревателей. Жалюзийная решетка в этом золоуловителе выполнена из угловой стали 40×40 мм с шагом 50 мм. Ее устанавливают на прямом участке горизонтального или вертикального газохода под углом 7…8° к его оси. Число уголков в жалюзийной решетке в зависимости от варианта ее выполнения может быть 11…75 шт., а высота решетки от 595 до 4038 мм. Температура газа не должна превышать 450°С.
Гравитационные пылеосадительные камеры (рисунок 3.6) отличаются простотой изготовления и эксплуатации, их достаточно широко используют в промышленности. Однако эффективность улавливания в них пыли не всегда оказывается достаточной, в связи с чем они часто выполняют роль аппаратов предварительной очистки газов.
В инерционных пылеуловителях очистка от твердых частиц происходит при резком изменении направления движения газового потока. При этом частицы пыли под воздействием инерционной силы будут стремиться двигаться в прежнем направлении и после поворота потока газа выпадают в бункер. На этом принципе работает ряд аппаратов (рисунок 3.7). Эффективность этих аппаратов небольшая – 65…70%.
Вытяжные зонты можно устанавливать практически над технологическим оборудованием всех видов. Вытяжные зонты можно устанавливать как при механической вентиляцией, так и при естественной.
3.2 Мокрые пылеуловители. Аппараты мокрой очистки газов имеют широкое распространение, так как характеризуются высокой эффективностью очистки от мелкодисперсных пылей с диаметром частиц более 0,3…1,0 мкм, а также возможностью очистки от пыли горячих и взрывоопасных газов. Однако мокрые пылеуловители обладают рядом недостатков, что ограничивает область их применения: образование в процессе очистки шлама, что требует специальных систем для его переработки; вынос влаги в атмосферу и образование отложений в отходящих газоходах при охлаждении газов до точки росы; необходимость создания оборотных систем подачи воды в пылеуловитель.
Аппараты мокрой очистки работают по принципу осаждения частиц пыли либо на поверхность капель жидкости, либо на поверхность плёнки жидкости. Осаждение частиц пыли на жидкость происходит под действием сил инерции и броуновского движения.Кроме этих основных сил на процесс осаждения влияют турбулентная диффузия, взаимодействие электрически заряженных частиц, процессы конденсации. Во всех случаях очистки газа в мокрых пылеуловителях важным фактором является смачиваемость частиц жидкостью – чем лучше смачиваемость, тем эффективнее процесс очистки.
Среди аппаратов мокрой очистки с осаждением пыли на поверхность капель наибольшее практическое применение нашли скрубберы Вентури (рисунок 3.8). Основная часть скруббера – сопло Вентури 2, в конфузорную часть которого подводится запылённый поток газа и через центробежные форсунки 1 жидкость на орошение. В конфузорной части сопла происходит разгон газа от входной скорости, ω=15…20 м/с, до скорости в узком сечении сопла 60…150 м/си более. Процесс осаждения частиц пыли на капли жидкости обусловлен массой жидкости, развитой поверхностью капель и высокой относительной скоростью частиц жидкости и пыли в конфузорной части сопла. Эффективность очистки в значительной степени зависит от равномерности распределения жидкости по сечению конфузорной части сопла. В диффузороной части сопла поток тормозится до скорости 15…20 м/с и подаётся в каплеуловитель 3. Каплеуловитель обычно выполняют в виде прямоточного циклона. Скрубберы Вентури обеспечивают эффективность очистки 0,96…0,98 аэрозолей и более со средним размером частиц 1…2 мкм при нормальной концентрации примесей до 100 г/м3. Удельный расход воды на орошение при этом составляет 0,4…0,6 л/дм3.
Разновидностью аппаратов для улавливания пыли осаждением частиц на каплях жидкости являются форсуночные скрубберы (рисунок 3.9а). Запылённый газовый поток поступает в скруббер по патрубку 3 и направляется на зеркало воды, где осаждаются наиболее крупные частицы пыли. Газовый поток и мелкодисперсная пыль, распределяясь по всему сечению корпуса 1, поднимаются верх навстречу потоку капель, подаваемых в скруббер через форсуночные пояса 2. Удельный расход воды в форсуночных скрубберах составляет 3,0…6,0 л/м3. Общая эффективность очистки, получаемая на форсуночных скрубберах, невысока, в пределах 0,6…0,7. В форсуночных скрубберах эффективно улавливаются частицы размером более 10 мкм. Одновременно с очисткой газ, проходящий через форсуночный скруббер, охлаждается и насыщается до состояния насыщения.
В аппаратах центробежного типа (рисунок 3.9б) частицы пыли отбрасываются на плёнку жидкости 2 центробежными силами, возникающими при вращении газового потока в аппарате за счёт тангенциального расположения входного патрубка 5 в корпусе аппарата. Планка жидкости толщиной не менее 0,3 мм создаётся подачей воды через сопла 1 и непрерывно стекает вниз, увлекая в бункер 4 частицы пыли. Эффективность очистки газа от пыли в аппаратах такого типа зависит главным образом от диаметра корпуса аппарата 3, скорости газа во входном патрубке и дисперсности пыли.
Аппараты ударно-инерционного типа работают по принципу осаждения пыли на поверхность жидкости при повороте на 180º пылегазового потока, движущегося со скоростью 25…50 м/с. Взвешенные в газе частицы за счёт сил инерции при выходе из сопла не успевают за линиями тока и попадают на поверхность жидкости. Хорошо улавливаются частицы размером более 20 мкм. Основное преимущество аппаратов ударно-инерционного типа – малый удельный расход воды, который составляет не более 0,03 л/м3 и определяется только испарением и потерями жидкости со шламом. Эффективность очистки газа в таких аппаратах весьма чувствительна к изменению расстояния между срезом сопла и зеркалом жидкости.
К мокрым пылеуловителям относятся барботажно-пенные пылеуловители с провальной и переливной решётками (рисунок 3.10). В таких аппаратах газ на очистку поступает на решётку 3, проходит через отверстия в решётке и, барботируя через слой жидкости и пены 2, очищается от частиц пыли за счёт осаждения частиц на внутренние поверхности газовых пузырей. Режим работы аппаратов зависит от скорости подачи воздуха под решётку. При скорости до 1 м/с наблюдается барботажный режим работы аппарата. Дальнейший рост скорости газа в корпусе 1 аппарата до 2,0…2,5 м/с сопровождается возникновением пенного слоя над жидкостью, что приводит к повышению эффективности очистки газа и брызгоуноса из аппарата. Современные барботажно-пенные аппараты обеспечивают эффективность очистки газа от мелкодисперсной пыли около 0,95…0,96 при удельных расходах воды 0,4…0,5 л/м3. Практика эксплуатации барботажно-пенных аппаратов показывает, что они весьма чувствительны к неравномерности подачи газа под провальные решётки. Неравномерная подача газа приводит к сдуву плёнки жидкости с решетки. Кроме того, решётки аппаратов склонны к засорению.
3.3 Электрофильтры. Электрическая очистка – один из наиболее совершенных видов очистки газов от взвешенных в них частиц пыли и тумана. Этот процесс основан на ударной ионизации газа в зоне коронирующего разряда, передаче заряда ионов частицам примесей и осаждении последних на осадительных и коронирующих электродах.
Загрязнённые газы, поступающие в электрофильтр, всегда оказываются частично ионизированными за счёт различных внешних воздействий, поэтому они способны проводить так, попадая в пространство между двумя электродами. Величина силы тока зависит от числа ионов и напряжения между электродами. При увеличении напряжения в движение между электродами вовлекается всё большее число ионов и величина тока растёт до тех пор, пока в движении не окажутся все ионы, имеющиеся в газе. При этом величина силы тока становится постоянной (ток насыщения), несмотря на дальнейший рост напряжения. При некотором достаточно большом напряжении движущиеся ионы и электроны настолько ускоряются, что, сталкиваясь с молекулами газа, ионизируют их, превращая нейтральные молекулы в положительные ионы и электроны. Образовавшиеся новые ионы и электроны ускоряются электрическим полем и в свою очередь ионизируют новые молекулы газа. Этот процесс называется ударной ионизацией газа. Ударная ионизация газа протекает устойчиво лишь в неоднородном электрическом поле, характерном для цилиндрического конденсатора. В зазоре между коронирующим 1 и осадительным 2 электродами создаётся электрическое поле убывающей напряжённости с силовыми линиями 3, направленными от осадительного к коронирующему электроду и наоборот. Напряжение к электродам подаётся от выпрямителя 4 (рисунок 3.11).
Конструкцию электрофильтров определяют условия работы: состав и свойства очищаемых газов, концентрация и свойства взвешенных частиц, параметры газового потока, требуемая эффективность очистки и так далее. В промышленности используется несколько типовых конструкций сухих и мокрых электрофильтров, применяемых для очистки технологических выбросов. Сухие электрофильтры типа УГ (унифицированные горизонтальные) рекомендуется применять для сухой очистки газов от пыли различных видов. В корпусе электрофильтра установлены три группы коронирующих и осадительных электродов. Равномерный подвод газа к электродам достигается установкой на входе в фильтр распределительной решётки. Периодическая очистка коронирующих и осадительных электродов производится встряхивающим механизмом. Электрофильтры используют и для тонкой очистки газа от масляных туманов, смолы и пыли в различных отраслях промышленности.
Для очистки вентиляционных выбросов и рециркуляционного воздуха от разлучных пылей, а также приточного атмосферного воздуха с малой концентрацией загрязнений применяются двухзонные электрофильтры (рисунок 3.12). Загрязнённый газ в них проходит ионизатор, в состав которого входят положительные 1 и отрицательные 2 электроды. Ионизатор выполнен так, чтобы при скорости около 2 м/с частицы пыли успели зарядиться, но ещё не осели на электроды. Зарядившиеся частицы пыли газовым потоком увлекаются в осадитель, представляющий собой систему пластин-электродов 3 и 4. Заряженные частицы оседают в поле осадителя на пластинах противоположной полярности.
Эксплуатационные характеристики электрофильтров, весьма чувствительных к изменению равномерности поля скоростей на входе в фильтр. Для получения высокой эффективности очистки необходимо обеспечить равномерный подвод газа к электрофильтру как за счёт правильной организации подводящего газового тракта, так и за счёт применения распределительных решёток во входной части электрофильтра.
3.4 Фильтры. Фильтры используются в промышленности для тонкой очистки вентиляционного воздуха от примесей, а также для промышленной и санитарной очистки газовых выбросов.
Процесс фильтрования состоит в задержании частиц примесей на пористых перегородках при движении дисперсных сред через них. Фильтр представляет собой корпус, разделённый пористой перегородкой (фильтроэлементом) на две полости. В фильтр поступают загрязнённые газы, которые очищаются при прохождении фильтроэлемента. Частицы примесей оседают на входной части пористой перегородки и задерживаются в порах. Частицы примесей образуют на поверхности перегородки слой и таким образом становятся для вновь поступающих частиц частью фильтровой перегородки, что увеличивает эффективность очистки фильтра и перепад давления на фильтоэлементе. Осаждение частиц на поверхность пор фильтроэлемента происходит в результате совокупного действия эффекта касания, а также процессов диффузионного, инерционного и гравитационного осаждения частиц. Большое значение имеют также такие процессы, как фильтрование частиц слоем осадка, образующегося на входной поверхности фильтроэлемента; процесс постепенного закупоривания пор слоем осадка и тому подобное.
Классификация фильтров основана на типе фильтровой перегородки, конструкции фильтра и его назначении, тонкости очистки.
По типу перегородки все фильтры делятся на фильтры:
- с зернистыми слоями (неподвижные свободно насыпанные зернистые материалы, псевдоожиженные слои);
- с гибкими пористыми перегородками (ткани, войлоки, волокнистые маты, губчатая резина, пенополиуретан);
- с полужесткими пористыми перегородками (вязанные сетки, прессованные спирали и стружка);
- с жёсткими пористыми перегородками (пористая керамика, пористые металлы).
Наибольшее распространение в промышленности для сухой очистки газовых выбросов от примесей имеют тканевые рукавные фильтры. Они предназначены для тонкой очистки технологических газов от пылей, не являющихся токсичными, пожаро- и взрывоопасными. Фильтры имеют верхнюю подачу обеспыливаемого воздуха. Очистка газов производится через рукава изнутри наружу.
В корпусе фильтра устанавливается необходимое число рукавов, во внутреннюю полость которых подаётся запылённый газ от входного патрубка. Частицы загрязнений за счёт типового и других эффектов оседают в ворсе и образуют пылевой слой на внутренней поверхности рукавов. Очищенный воздух выходит через патрубок. При достижении определённого перепада давления на фильтре его отключают от системы и производят регенерацию встряхиванием рукавов с обратной их продувкой сжатым газом. Регенерация осуществляется специальным устройством. При очистке ткани удаляется значительный слой, но внутри ткани между волокнами остаётся достаточное количество пыли, что обеспечивает высокую эффективность очистки газов в фильтре после его регенерации.
Корпус рукавного фильтра РФК–300 предназначен для улавливания пыли из различных технологических газов. Корпус фильтра разделен на 10 секций, внутри которых размещены открытые внизу и заглушенные сверху фильтровальные рукава. Нижняя часть рукавов прикреплена к решетке. Сверху рукава прикреплены к общей раме подвеса. Подача очищаемого газа в рукава осуществляется снизу. Очищенный газ проходит внутри рукава и выходит наружу. В аппаратах предусмотрена автоматическая посекционная регенерация ткани путем скручивания рукавов и обратной продувки. Открытие и закрытие линий очищаемого газа и продувки также производится автоматически.
Для изготовления рукавов применяют различные ткани и войлоки. Эффективность очистки таких фильтров составляет 0,99. В крупногабаритных большой производительности аппаратах число рукавов может достигать нескольких сотен штук.
Одним из условий нормальной работы рукавных фильтров является поддержание температуры очищаемых газов по газовому тракту фильтра в определённых пределах. Температура газа на входе в фильтр, с одной стороны, не должна превышать максимально допустимую для ткани и, с другой стороны, быть выше температуры точки росы на 15…30 ºС.
3.5 Туманоуловители. Для очистки воздуха от туманов кислот, щелочей, масел и других жидкостей используются волокнистые фильтры, принцип действия которых основан на осаждении капель на поверхности пор с последующим стеканием жидкости под действием сил тяжести. Осаждение капель жидкости на поверхности пор происходит под действием всех ранее рассмотренных механизмов отделения частиц загрязнителя от газовой фазы на фильтроэлементах. Туманоуловители делят на низкоскоростные (Wср≤0,15 м/с), в которых преобладает механизм диффузионного осаждения капель, и высокоскоростные (Wср=2…2,5 м/с), где осаждение происходит за счёт инерционных сил.
3.6 Химическая очистка газов применяется в том случае, когда газообразные примеси являются ценным сырьем и могут быть использованы для производства товарной продукции. По характеру протекания физико-химических процессов они делятся на 4 группы:
1) абсорбция или промывка газов растворителями примесей;
2) адсорбция или поглощение газообразных примесей активными твердыми веществами;
3) хемосорбция или промывка газов растворами реагентов, связывающих примеси химически;
4) поглощение примесей путем применения катализаторов.
Абсорбция основана на различной растворимости компонентов газовой смеси в жидкости-абсорбенте. В качестве абсорбентов применяются вода, растворы щелочей, кислот и другие жидкости.
Адсорбция основана на физических свойствах некоторых твердых тел селективно извлекать и концентрировать по своей поверхности отдельные компоненты из газовой среды. Наиболее широко используются активированный уголь, глинозем, силикагель и другие.
Хемосорбция состоит в том, что к отходящим газам добавляют различные реагенты, вступающие в химические реакции с примесями. В результате образуются новые соединения, не оказывающие вредного влияния на окружающую среду.
Каталитический метод аналогичен хемосорбции, только для превращения веществ используются не химические реагенты, а различные катализаторы (платина, оксид меди и другие).
3.7 Термический метод основан на нейтрализации вредных примесей путем высокотемпературного дожигания или сжигания.
Лекция №12. Формы (источники) права. Правотворчество.
План лекции:
Дата добавления: 2014-11-24; просмотров: 50 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |