Размещено на http://www.allbest.ru/

12

Содержание

Введение

1. Очистка газов в электрофильтрах

1.1 Действие электрических сил

1.2 Величина заряда

1.3 Электрофильтры с пластинчатыми и трубчатыми электродами

1.4 Степень очистки газов в электрофильтре

2. Улавливание туманов

2.1 Образование туманов

2.2 Для улавливания туманов

2.3 Волокнистые туманоуловители

2.4 Каплеуловители

2.5 Мокрые электрофильтры

Введение

Тема реферата «Очистка газов в электрофильтрах. Улавливание туманов» по дисциплине «Технология очистки и утилизации газовых выбросов».

Цель работы - рассмотреть очистку газов в электрофильтрах, а именно:

- действие электрических сил;

- электрофильтры с пластинчатыми и трубчатыми электродами;

- степень очистки газов в электрофильтре;

улавливание туманов:

- образование туманов;

- волокнистые туманоуловители;

- каплеуловители;

- мокрые электрофильтры.

1. Очистка газов в электрофильтрах

1.1 Действие электрических сил

В электрофильтрах очистка газов от пыли происходит под действием электрических сил. В процессе ионизации молекул газов электрическим разрядом происходит заряд содержащихся в них частиц (коронирующий электрод). Ионы абсорбируются на поверхности пылинок, а затем под действием электрического поля они перемещаются и осаждаются к осадительным электродам. Зарядка частиц в поле коронного разряда происходит по двум механизмам: воздействием электрического поля (частицы бомбардируются ионами, движущимися в направлении силовых линий поля) и диффузией ионов. Первый механизм преобладает при размерах частиц более 0,5 мкм, второй -- менее 0,2 мкм, Для частиц диаметром 0,2 -- 0,5 мкм эффективны оба механизма. Максимальная величина заряда частиц размером более 0,5 мкм пропорциональна квадрату диаметра частиц, а частиц размером меньше 0,2 мкм -- диаметру частицы.

1.2 Величина заряда

Величину заряда q (кА), приобретаемого проводимой частицей сферической формы под воздействием электрического поля, рассчитывают по формуле

q = 3 рd²_ч е _оЕ

где е₀ -- относительная диэлектрическая проницаемость (е о=8,85*10^-12 Ф/м);

Е -- напряженность электрического поля коронного разряда, В/м.

Величину заряда, приобретаемого непроводимой частицей, определяют по формуле

q = З е /( е+2) рd²_ч е _оЕ

где е -- относительная диэлектрическая проницаемость частицы.

Таким образом, электроочистка включает процессы образования ионов, зарядки пылевых частиц, транспортирования их к осадительным электродам, периодическое разрушение слоя накопившейся на электродах пыли и сброс ее в пылесборные бункеры. По конструктивным признакам электрофильтры различают по разным признакам: по направлению хода газов -- на вертикальные и горизонтальные; по форме осадительных электродов-- с пластинчатыми, С-образными, трубчатыми и шестигранными электродами; по форме коронирующих электродов -- с игольчатыми, круглого или штыкового сечения; по числу последовательно расположенных электрических полей -- на одно- и многопольные; по расположению зон зарядки и осаждения на одно- и двухзонные; по числу параллельно работающих секций -- на одно- и многосекционные .

1.3 Электрофильтры с пластинчатыми и трубчатыми электродами

Наиболее распространены электрофильтры с пластинчатыми и трубчатыми электродами. В пластинчатых электрофильтрах между осадительными пластинчатыми электродами натянуты проволочные коронирующие. В трубчатых электрофильтрах осадительные электроды представляют собой цилиндры (трубки), внутри которых по оси расположены коронирующие электроды.

Электрофильтры очищают большие объемы газов от пыли с частицами размером от 0,01 до 100 мкм при температуре газов до 400--450 °С. Гидравлическое сопротивление их достига ет 150 Па. Затраты электроэнергии составляют 0,36--1,8 МДж на 1000 м³ газа.

1.4 Степень очистки газов в электрофильтре

Эффективность работы электрофильтров зависит от свойств пыли и газа, скорости и равномерности распределения запыленного потока в сечении аппаратов и т.д. Чем выше напряженность поля и меньше скорость газа в аппарате, тем лучше улавливается пыль.

Напряжение поля на расстоянии к метров от оси коронирующего электрода определяется по зависимости

Е_х = u/2,31g(R₂/R₁),

где u -- напряжение, приложенное к электродам, В;

R₁ и R₂ -- радиусы коронирующего и осадительного электродов, м.

Критическое напряжение электрического поля, при котором возникает корона, для воздуха определяется по формуле (в В/м)

u_кр = 3,04 (в + 0,0311,

отношение плотностей газа в рабочих и стандартных условиях

в = 293(Р_бар + Р)/101,3*10⁵(273 + t),

где Р_бар -- барометрическое давление, кПа;

Р -- разряжение или избыточное давление в аппарате, кПа;

t -- температура газов, °С.

Пыль с малой электрической проводимостью вызывает явление обратной короны, которое сопровождается образованием положительно заряженных ионов, частично нейтрализующих отрицательный заряд пылинок, вследствие чего последние теряют способность перемещаться к осадительным электродам и осаждаться. На проводимость пыли оказывает влияние состав газа и пыли. С повышением влажности газов удельное электрическое сопротивление пыли снижается. Наличие в очищенных газах десятых и сотых долей процента SO₂ и NH₃ значительно улучшает электрическую проводимость пыли.

При высоких температурах газа понижается электрическая прочность межэлектродного пространства, что приводит к ухудшению улавливания пыли. С повышением температуры газов возрастает их вязкость и объем, а следовательно, увеличивается скорость потока в электрофильтре, что снижает степень обеспыливания. С увеличением скорости газа возрастает так называемый вторичный унос.

Для нормальной работы электрофильтров необходимо обеспечить чистоту осадительных и коронирующих электродов. Отложения загрязнений на коронирующем электроде способствуют повышению начального напряжения коронирования, но это не всегда возможно. Если пыль имеет большое электрическое сопротивление, то слой на электроде действует как изолятор и коронный разряд прекращается.

Теоретическая степень очистки газов в электрофильтре:

для трубчатого электрофильтра

з= 100[1 -ехр(-2w_чL/w_гR)]

для пластинчатого электрофильтра

з= 100[1 -ехр(-w_чL/w_гh)]

где w_ч -- скорость движения частиц к осадительным электродам (скорость дрейфа частиц), м/с;

w_r -- скорость газов в активном сечении электрофильтра, т. е. в свободном сечении для прохода газов, м/с; L -- активная длина электрофильтра, т. е. протяженность электрического поля в направлении хода газов (в вертикальных электрофильтрах совпадает с высотой электродов), м;

R - радиус трубчатого осадительного электрода, м;

H - расстояние между коронирующим электродом и пластинчатым осадительным электродом (меж-электродный промежуток), м.

В пределах применимости формулы Стокса скорость w₄ (в м/с) рассчитывают по следующим формулам: для частиц диаметром d_чl mkm

w_ч=0,118*10^-10Е²d_ч/2м

для частиц диаметром d_ч mkm

w_ч=0,17*10^-11Ес_к/м

где с_к -- коэффициент, равный Aл/d₄ (A = 0,8 15--1,63);

л -- длина среднего свободного пробега молекул газа (л-- 10~⁷ м).

Скорость осаждения заряженных частиц

v₀=qEс_к/р3м_г d_ч

2. Улавливание туманов

2.1 Образование туманов

Туманы образуются вследствие термической конденсации паров или в результате химического взаимодействия веществ, находящихся в аэродисперсной системе. Туманы образуются при производстве серной кислоты, термической фосфорной кислоты, при концентрировании различных кислот и солей, при испарении масел и др.

2.2 Для улавливания туманов

Для улавливания туманов применяют волокнистые и сеточные фильтры-туманоуловители и мокрые электрофильтры. Принцип действия волокнистых фильтров-туманоуловителей основан на захвате частиц жидкости волокнами при пропускании туманов через волокнистый слой. При контакте с поверхностью волокна происходит коалесценция уловленных частиц и образование пленки жидкости, которая движется внутри слоя волокон и затем распадается на отдельные капли, которые удаляются с фильтра.

Достоинство фильтров: высокая эффективность улавливания (в том числе тонкодисперсных туманов), надежность в работе, простота конструкции, монтажа и обслуживания.

Недостатки: возможность быстрого зарастания при значительном содержании в тумане твердых частиц или при образовании нерастворимых солей вследствие взаимодействия солей жесткости воды с газами (СО₂, SO₂, HF и др.).

Перемещение уловленной жидкости в фильтре происходит под действием гравитационной, аэродинамических и капиллярных сил, оно зависит от структуры волокнистого слоя (диаметра волокон, пористости и степени однородности слоя, расположения волокон в слое), скорости фильтрации, смачиваемости волокон, физических свойств жидкости и газа. При этом чем больше плотность упаковки слоя и меньше диаметр волокон, тем больше жидкости удерживается в нем.

2.3 Волокнистые туманоуловители

Волокнистые туманоуловители разделяют на низкоскоростные и высокоскоростные. Те и другие представляют собой набор фильтрующих элементов. Фильтрующие элементы низкоскоростного туманоуловителя включают две соосно расположенные цилиндрические сетки из проволоки диаметром 3,2 мм, приваренные к дну и входному патрубку. Пространство между сетками заполнено тонким волокном диаметром от 5 до 20 мкм с плотностью упаковки 100--400 кг/м³ и толщиной слоя от 0,03 до 0,10 м. Волокна изготовляют из специальных стекол или полипропилена, полиэфиров, поливинилхлорида, фторопласта и других материалов.

Фильтрующие элементы крепят на трубной решетке в корпусе колонны (до 50--70 элементов). Туманоуловители работают при скорости газа v_г<0,2 м/с и имеют производительность до 180000 м³/ч.

Высокоскоростные туманоуловители выполняются в виде плоских элементов, заполненных пропиленовыми войлоками. Их можно использовать для улавливания тумана кислот (H₂SO₄, НС1, HF, НзРO₄) и концентрированных щелочей. Войлоки выпускают из волокон диаметром 20, 30, 50 и 70 мкм.

Наиболее часто применяют двухступенчатые установки (с различными по конструкции фильтрами), которые могут быть двух типов. В установках первого типа головной фильтр предназначен для улавливания крупных частиц и снижения концентрации тумана. Второй фильтр служит для очистки от высокодисперсных частиц. В установках второго типа первый фильтр служит агломератором, в котором осаждаются частицы всех размеров, а уловленная жидкость выносится потоком газов в виде крупных капель, поступающих во второй фильтр-брызгоуловитель. В фильтрах-брызгоуловителях используются войлоки из волокон диаметром 70 мкм. При скорости фильтрации 1,5--1,7 м/с сопротивление составляет 0,5 кПа, а эффективность очистки для частиц более 3 мкм близка к 100%.

Фильтры для очистки аспирационного воздуха от частиц тумана хромовой и серной кислоты имеют производительность от 2 до 60 тыс. м³/ч. При скорости фильтрации 3--3,5 м/с эффективность очистки составляет 96--99,5%, сопротивление фильтров 150--500 Па.

Для улавливания масла разработаны фильтры с вращающимся цилиндрическим фильтрующим элементом, что обеспечивает эффективную и непрерывную регенерацию слоя от уловленного масла. Производительность таких фильтров от 500 до 1500 м³/ч, эффективность очистки составляет 85--94%.

2.4 Каплеуловители

электрофильтр газ туманоуловитель каплеуловитель

Для очистки от грубодисперсных примесей брызг используют каплеуловители, состоящие из пакетов вязаных металлических сеток, из легированных сталей, сплавов на основе титана и других коррозионностойких материалов. Сетки (с диаметром проволоки 0,2--0,3 мм) гофрируют и укладывают в пакеты толщиной от 50 до 300 мм и в качестве сепараторов устанавливают в колонне. Для повышения эффективности улавливания тумана предусматривают две ступени сеточных сепараторов, Сепараторы эффективно работают при концентрации пара в газах не более 100--120 г/м³. Сетки могут быть изготовлены также из фторопласта и полипропилена.

2.5 Мокрые электрофильтры

Для улавливания тумана кислот применяют мокрые электрофильтры. По принципу действия они не отличаются от сухих электрофильтров. Например, электрофильтр КТ-7, применяемый для улавливания тумана серной кислоты, имеет по 144 коронирующих и осадительных электродов. Он работает при давлении 500 Па и температуре газа 160 °С.

Размещено на Allbest.ru