Методы очистки от пыли

Размещено на http://www.allbest.ru/

1.Методы очистки выбросов от пыли

Пылеулавливающее оборудование по назначению подразделяется на следующие типы: оборудование, применяемое для очистки воздуха, подаваемого в помещения системами приточной вентиляции, кондиционирования воздуха и воздушного отопления (воздушные фильтры); оборудование, применяемое для очистки от пыли воздуха, выбрасываемого в атмосферу системами местной вытяжной вентиляции (пылеуловители).

В зависимости от способа отделения пыли от воздушного потока различают оборудование для улавливания пыли сухим способом (частицы осаждаются на сухую поверхность) и оборудование для улавливания пыли мокрым способом, при котором отделение частиц от воздушного потока осуществляется с использованием жидкостей.

Оборудование, улавливающее пыль сухим способом, подразделяться на четыре группы: гравитационное, инерционное, фильтрационное, электрическое.

В каждой группе различаются виды оборудования. Так, группа инерционного оборудования для улавливания пыли сухим способом подразделяется на следующие виды: камерное, жалюзийное, циклонное, ротационное.

ГОСТ 12.2.043--80 выделяет также комбинированное пылеулавливающее оборудование. К нему относится оборудование, в котором отделение пыли от воздушного потока осуществляется последовательно в несколько ступеней, различающихся по принципу действия, конструктивным особенностям и способу очистки. Следует отметить, что классификация оборудования произведена по основному принципу действия. Практически же нет устройств, которые работали бы на использовании лишь одного физического или химического явления. Степень очистки воздуха от пыли (эффективность). Она характеризует отношение массы пыли, уловленной в оборудовании, к массе поступившей в него пыли (обычно в %, иногда в долях единицы).

Эффективность очистки является важнейшей характеристикой пылеотделителя. Ее принимают во внимание при выборе пылеулавливающего оборудования в соответствии с предельно допустимой концентрацией пыли в очищаемом воздухе.

Если решается вопрос о выборе того или иного вида оборудования, то предпочитают обычно тот из них, который при прочих равных условиях (экономичность, капитальные и эксплуатационные затраты и др.) имеет более высокую эффективность очистки Сравнивают при этом не процент (или долю) уловленной пыли, а процент (или долю) пропущенной пыли. Например, если степень очистки одного аппарата 99 %, а другого 98 %, то они пропускают соответственно 1 и 2 % пыли. Следовательно, эффективность очистки в первом аппарате в два раза выше, чем во втором.

Эффективность очистки, однако, не является полной характеристикой оборудования, так как показывает лишь массовую долю уловленной пыли, не говоря ничего о фракционном составе уловленной и пропущенной пыли.

Производительность характеризуется количеством воздуха, которое очищается за 1 ч. Пылеотделители, в которых воздух очищается через фильтрующий слой, характеризуются удельной воздушной нагрузкой, т. е. количеством воздуха, которое проходит через 1 м² фильтрующей поверхности за 1 ч.

Гидравлическое сопротивление имеет важное значение, поскольку от этой величины зависит требуемое давление вентилятора, а следовательно, и расход электроэнергии.

Расход электрической энергии зависит в значительной мере от гидравлического сопротивления аппарата. В устройствах, основанных на осаждении пыли под действием электростатического поля, электроэнергия расходуется непосредственно на создание этого поля. Расход электроэнергии при одноступенчатой очистке находится в пределах от 0,035 до 1,0 кВт- ч на 1000 м³ воздуха.

Стоимость очистки. Этот важнейший показатель характеризует экономичность очистки. Стоимость очистки воздуха колеблется в весьма широких пределах: 1,2--43 коп, на 1000 м³ .

При выборе пылеулавливающего оборудования, кроме возможностей пылеуловителей, в улавливании частиц соответствующей дисперсности учитывают также особенности пыли: физические и химические свойства, в том числе способность образовывать взрывоопасные смеси, условия воспламенения, склонность к коагуляции и др., а также ценность пыли, необходимость ее сохранения и использования.

Из всего многообразия конструкций пылеулавливающих устройств рассмотрим далее оборудование, которое находит применение на предприятиях пищевой промышленности или имеет определенные перспективы применения на соответствующих производствах. В описание пылеулавливающих устройств включены характеристики (эффективность и др.), полученные при улавливании пылей, на которые рассчитаны данные аппараты.

1.1 Инерционные методы

Инерционные методы применяются в тех случаях, когда газовый поток содержит вредные примеси в виде пыли (размеры частиц 5-50 мкм), тумана и дыма (размеры частиц 0,1 -5мкм). Эти методы основаны на осаждении твердых частиц и мелких капель тумана на поверхности пылеуловителей и фильтрующих элементов. С этой целью используют пылеуловители и фильтры различной конструкции.

Инерционные методы очистки газовых потоков от вредных примесей широко распространены на обогатительных фабриках, металлургических заводах, тепловых электростанциях, сжигающих уголь и мазут, на предприятиях деревообработки, в шинной промышленности и в производстве резиновых технических изделий.

Выбор метода очистки газового потока осуществляется после того, как определяются основные характеристики взвешенных частиц -- пыли или тумана. В случае пыли к ним относятся: размеры частиц, слипаемость, способность к абразивному износу поверхности оборудования, смачиваемость водой, электрическая проводимость, способность к самовозгоранию и взрыву.

В соответствии с основными характеристиками пыли и ее концентрацией в газовом потоке осуществляется выбор оборудования и способа пылеулавливания.

Пылеосадительные камеры и инерционные пылеуловители.

При размерах частиц пыли 25-50 мкм и высоких их концентрациях в газовом потоке (более 50 г/м³) обычно используют пылеосадительные камеры и инерционные пылеуловители.

Пылеосадительные камеры в большинстве случаев применяются для предварительной очистки сильно загрязненных газовых потоков от крупных частиц пыли. Запыленный газ в пылеосадительной камере имеет скорость движения 0,2-1,5 м/с. При этом частицы пыли, имеющие размеры более 50 мкм, осаждаются на полках и стенках камеры, а очищенный газ выбрасывается в атмосферу или подается на следующую стадию очистки -- от более мелких частиц.

После образования слоя пыли определенной толщины на стенках и полках аппарата включается вибрационное устройство, и пыль падает вниз.

Степень очистки запыленного газа в пылеосадительных камерах не превышает 40 - 50%.В инерционных пылеуловителях скорость запыленного газа на входе в аппарат составляет 5-15 м/с. Принцип действия инерционных пылеуловителей заключается в следующем.

При увеличении скорости движения запыленного газа на частицы пыли одновременно действуют силы тяжести и инерционные силы. Если резко изменить направление движения газа, то частицы пыли будут продолжать свое движение по инерции, что приведет к выделению пыли из газового потока.

На рис. 1 изменение направления движения газа достигается с помощью перегородки. При этом частицы пыли по инерции направляются вниз, а очищенный газ выводится сверху.

Для запыленного газового потока с размерами частиц 25-30 мкм степень очистки достигает 65 - 80%. Такие аппараты находят применение в металлургической промышленности для первичной очистки газовых потоков от пыли.

1.2 Циклоны

Циклоны одиночные, групповые и батарейные относятся к инерционным пылеуловителям центробежного типа. Пылеулавливание в циклонах основано на использовании центробежных сил, возникающих при вращении газового потока. Такое движение создается либо при тангенциальном или спиральном подводе газов в корпус циклона, либо вследствие применения закручивающих устройств при осевом подводе газов в циклон.

Одиночные циклоны предназначены для осаждения крупной пыли, опилок и стружек. Принцип действия их основан на центробежной силе, под влиянием которой взвешенные частички, прижимаясь к внешним цилиндрическим или коническим стенкам пылеотделителя, теряют скорость и опускаются через нижнюю коническую часть к выпускному отверстию -- сборнику пыли. Очищенный воздухе мелкой пылью выбрасывается вверх через выходную трубу. При неправильной эксплуатации пожаро- и взрывоопасная пыль может взорваться в циклонах от разрядов статического электричества, поэтому устанавливать их в производственных помещениях запрещено. Если при расчете степени очистки оказывается, что требуемая степень ее не обеспечивается, возможна установка циклонов в две последовательные ступени.

Групповые циклоны получают путем объединения одиночных циклонов. Обычно в групповом исполнении применяют цилиндрические циклоны малых размеров, устанавливая их по 2, 4, 6 и 8 одинаковых циклонов в группу с одно- или двухрядной прямоугольной компановкой (рис.2,а) или по 10, 12 и 14 одиночных циклонов в группу с круговой компановкой (рис. 2,б).

При очистке больших объемов вентиляционных выбросов более рационально устанавливать групповые циклоны меньших размеров вместо одного циклона больших размеров.

В циклонах малых размеров (мультициклонах) величина центробежной силы обратно пропорциональна расстоянию частицы от оси циклона, поэтому в циклонах малого диаметра величина этой силы возрастает. Кроме того, вместе с уменьшением размеров циклона уменьшается расстояние от внутренней цилиндрической до внешней стенки циклона, т. е. уменьшается путь частицы до ее осаждения. Циклоны меньшего диаметра имеют большой коэффициент очистки, поэтому их применяют для улавливания мелкой, сухой и легкой пыли из воздуха и газов. Производительность мультициклона ограничена, поэтому несколько циклонов объединяют в группы или батареи, которые получили название групповых и батарейных.

Промышленность выпускает несколько типов циклонов. Наибольшее распространение получили циклоны конструкции Ц, ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24, При выборе и расчете циклонов следует учитывать характеристику улавливаемой пыли: минимальный диаметр частиц пыли, абразивность, слипаемость, температуру и влажность газов, кор-розийность, пожаро- и взрывоопасность. Уловленная пыль из бункеров удаляется через пылевыгрузочные устройства -- пылевые затворы.

Рисунок 2. Групповые циклоны: а -- ЦН-11 на постаменте (для выгрузки пыли из пылесборника автомашины); б -- НИИОГаз ЦН -- группа из 10 и более циклонов; 8 -- батарейный циклон; 1 -- входная труба; 2 -- циклонные элементы; 3 -- перегородка: г -- элемент батарейного циклона: 1 -- корпус; 2 -- выводная труба; 3 -- винтовые лопасти.

Важнейшим требованием, предъявляемым к пылевому затвору, является его герметичность. Негерметичность пылевого затвора приводит к подсосу воздуха в бункер, а далее через пылевыпускные отверстия в циклоны, так как в соответствии с требованиями производственной санитарии большинство циклонов работают под разряжением, степень очистки резко снижается.

Рисунок 3. Жалюзийно-циклонный пылеуловитель: 1 -- пылесборник; 2 -- циклон; 3 -- жалюзи

Батарейные циклоны (рис.2,в) представляют собой пылеулавливающие аппараты, составленные из большого числа цикло-новых элементов малого диаметра, объединенных в одном корпусе и имеющих общий подвод и вывод газов, а также общий бункер-сборник улавливаемой пыли.

Очистка газов в батарейных циклонах основана на использовании центробежных сил. В отличие от одиночных и групповых циклонов в большинстве типов батарейных циклонов вращательное движение очищаемых газов создается за счет установки в каждом циклонном элементе закручивающего направляющего аппарата.

Жалюзийно-циклонное пылеулавливание. Конструкция жалюзийно-циклонного пылеулавливания (рис.3) представляет собой простейший инерционный аппарат 1 с жалюзийной решеткой 3. Жалюзи состоят из перекрывающих друг друга рядов пластин или колец с зазором 2...3 мм, причем всей решетке придана некоторая конусность для поддержания постоянства скорости газового потока. Запыленный поток проходя через решетку со скоростью 15 м/с, резко меняет направление. Крупные частички пыли, ударяясь о наклонные плоскости жалюзийной решетки, по инерции отражаются от решетки к оси конуса и осаждаются. Освобожденный от крупной пыли газ, прошедший через решетку, выходит из аппарата.

Часть газового потока (5.10 %), отсасываемого из пространства перед жалюзийной решеткой, содержит основное количество мелкой пыли направляется в циклон 2, где очищается от мелкой пыли под действием центробежных сил и затем присоединяется к основному потоку запыленного газа. В таких аппаратах газ приблизительно на 60 % освобождается от пыли, размер частиц которой составляет 25 мкм. Из-за сравнительно низкой эффективности и высокого гидравлического сопротивления эти аппараты не получили широкого распространения и не производятся серийно, однако в отдельных случаях (особенно в комбинации с другими пылеулавливающими устройствами) их применение вполне оправданно.

При выборе и расчете циклонов нужно учитывая такие свойства улавливаемой пыли как абразивность и слипа-емость. Для снижения абразивного износа следует рассчитывать циклоны для работы на наименьших из допустимых значений скорости газов. При улавливании среднеслипшейся и сильнослипшейся пыли не следует применять циклоны малого диаметра (600-800 мм), которые склонны к забиванию.

При проектировании циклонов, особенно для очистки нагретых и влажных газов, необходимо предотвратить образование водяных паров из газов во избежании забивания циклонов влажной пылью. Для этого следует поддерживать температуру газов, поступающих на очистку, выше температуры точки росы, не менее чем на 20. . .25°; корпус должен быть покрыт тепловой изоляцией определенной толщины.

При проектировании групповых циклонов очень важно равномерно распределить очищаемые газы по циклонам (обеспечить симметричную подводку). При нарушении этого условия из-за разного гидравлического сопротивления отдельных циклонов будет происходить переток части газов из одного циклона в другой через пылевыпускные отверстия, находящиеся в общем бункере.

В деревообрабатывающих предприятиях для очистки вентиляционного воздуха в системах пневмотранспорта и аспирации применяют циклоны Гипродрева, Гипродревпрома, Клайпедского ОЭКДМ и типа УЦ. Циклоны Гипродрева эффективно улавливают щепу и крупную стружку.

Циклоны типа «Ц» Гипродрева и Клайпедского ОЭКДМ предназначены для улавливания стружки, опилок древесной пыли. Они устанавливаются только на нагнетательной стороне схемы и работают на выхлоп в атмосферу. В избежание захвата стружки из переходящего потока воздуха в циклонах типа «Ц» под выхлопной трубой смонтирован сепаратор.

Для улавливания мелкой древесной пыли, а также полиэфирной пыли в деревообработке применяют циклоны типа УЦ-38, заимствованные из мукомольной промышленности, по своей конфигурации, геометрическим соотношениям и показателям работы циклоны УЦ аналогичны коническим циклонам НИИОГаз.

1.3 Фильтры

Основана на прохождении очищаемого газа через различные фильтрующие ткани (хлопок, шерсть, химические волокна, стекловолокно и др.) или через другие фильтрующие материалы (керамика, металлокерамика, пористые перегородки из пластмассы и др.). Наиболее часто для фильтрации применяют специально изготовленные волокнистые материалы -- стекловолокно, шерсть или хлопок с асбестом, асбоцеллюлозу. В зависимости от фильтрующего материала различают тканевые фильтры (в том числе рукавные), волокнистые, из зернистых материалов (керамика, металлокерамика, пористые пластмассы).

Тканевые фильтры, чаще всего рукавные, применяются при температуре очищаемого газа не выше 60-65°С. В зависимости от гранулометрического состава пыли и начальной запыленности степень очистки (КПД) составляет 85-99%. Гидравлическое сопротивление фильтра DР около 1000 Па; расход энергии ~ 1 кВт*ч на 1000 м³ очищаемого газа. Для непрерывной очистки ткани продувают воздушными струями, которые создаются различными устройствами - соплами, расположенными против каждого рукава, движущимися наружными продувочными кольцами и др. Сейчас применяют автоматическое управление рукавными фильтрами с продувкой их импульсами сжатого воздуха.

Волокнистые фильтры, имеющие поры, равномерно распределенные между тонкими волокнами, работают с высокой эффективностью; степень очистки h = 99,5ё99,9 % при скорости фильтруемого газа 0,15-1,0 м/с и DР=500ё1000 Па.

На фильтрах из стекловолокнистых материалов возможна очистка агрессивных газов при температуре до 275°С. Для тонкой очистки газов при повышенных температурах применяют фильтры из керамики, тонковолокнистой ваты из нержавеющей стали, обладающие высокой прочностью и устойчивостью к переменным нагрузкам; однако их гидравлическое сопротивление велико - 1000 Па.

Фильтрация - весьма распространенный прием тонкой очистки газов. Ее преимущества - сравнительная низкая стоимость оборудования (за исключением металлокерамических фильтров) и высокая эффективность тонкой очистки. Недостатки фильтрации высокое гидравлическое сопротивление и быстрое забивание фильтрующего материала пылью.

Очистка газов в фильтрах

В основе работы пористых фильтров всех видов лежит процесс фильтрации газа через пористую перегородку, в ходе которого твердые частицы задерживаются, а газ полностью проходит сквозь нее.

Рисунок 4. Динамический пылеуловитель: 1 - «улитка»; 2 - циклон;3 - пылесборный бункер.

Фильтрующие перегородки весьма разнообразны по своей структуре, но в основном они состоят из волокнистых или зернистых элементов и условно подразделяются на следующие типы:

Гибкие пористые перегородки- тканевые материалы из природных, синтетических или минеральных волокон: нетканые волокнистые материалы (войлоки, клены и иглопробивные материалы, бумага, картон, волокнистые маты); ячеистые листы (губчатая резина, пенополиуретан, мембранные фильтры);

Полужесткие пористые перегородки-- слои волокон, стружка, вязаные сетки, положенные на опорных устройствах или зажатые между ними;

Жесткие пористые перегородки-- зернистые материалы ( пористая керамика или пластмасса, спеченные или спрессованные порошки металлов, пористые стекла, углеграфитовые материалы и др.);волокнистые материалы (сформированные слои из стеклянных и металлических волокон); металлические сетки и перфорированные листы.

В процессе очистки запыленного газа частицы приближаются к волокнам или к поверхности зерен материала, сталкиваются с ними и осаждаются главным образом в результате действия сил диффузии, инерции и электростатического притяжения.

Проходя через фильтрующую перегородку, поток разделяется на тонкие непрерывно разъединяющиеся и смыкающиеся струйки. Частицы, обладая инерцией, стремятся перемещаться прямолинейно, сталкиваются с волокнами, зернами и удерживаются ими. Такой механизм характерен для захвата крупных частиц и проявляется сильнее при увеличении скорости фильтрования. Электростатический механизм захвата пылинок проявляется в том случае, когда волокна несут заряды или поляризованы внешним электрическим полем.

В фильтрах уловленные частицы накапливаются в порах или образуют пылевой слой на поверхности перегородки, и таким образом сами становятся для вновь поступающих частиц частью фильтрующей среды. По мере накопления пыли пористость перегородки уменьшается, а сопротивление возрастает. Поэтому возникает необходимость удаления пыли и регенерации фильтра.

В зависимости от назначения и величины входной и выходной концентрации фильтры условно разделяют на три класса:

Фильтры тонкой очистки (высокоэффективные или абсолютные фильтры) предназначены для улавливания с очень высокой эффективностью (>99%) в основном субмикронных частиц из промышленных газов с низкой входной концентрацией (<1 мг/м³) и скоростью фильтрования <10 см/с. Фильтры применяют для улавливания особо токсичных частиц, а также для ультратонкой очистки воздуха при проведении некоторых технологических процессов. Они не подвергаются регенерации;

Воздушные фильтры- используют в системах приточной вентиляции и кондиционирования воздуха. Работают при концентрации пыли менее 50 мг/м³, при высокой скорости фильтрации - до 2,5-3 м/с. Фильтры могут быть не регенерируемые и регенерируемые; промышленные фильтры (тканевые, зернистые, грубоволокнистые) применяются для очистки промышленных газов концентрацией до 60 г/м³. Фильтры регенерируются.

1.4 Тканевые фильтры

Тканевые фильтры имеют наибольшее распространение. Возможности их использования расширяются в связи с созданием новых температуростойких и устойчивых к воздействию агрессивных газов тканей. Наибольшее распространение имеют рукавные фильтры.

Корпус фильтра представляет собой металлический шкаф, разделенный вертикальными перегородками на секции, а каждой из которых размещена группа фильтрующих рукавов. Верхние концы рукавов заглушены и подвешены к раме, соединенной с встряхивающим механизмом. Внизу имеется бункер для пыли со шнеком для ее выгрузки. Встряхивание рукавов за каждой из секций производится поочередно.

В тканевых фильтрах применяют фильтрующие материалы двух типов: обычные ткани, изготавливаемые на ткацких станках и войлоки, получаемые путем сволачивания или механического перепутывания волокон иглопробивным методом. В типичных фильтровальных тканях размер сквозных пор между нитями достигает 100--200 мкм.

Рисунок 5. Рукавный фильтр:

1 корпус; 2 встряхивающее устройство; 3 рукав;

4 распределительная решетка.

К тканям предъявляются следующие требования:

1) высокая пылеемкость при фильтрации и способность удерживать после регенерации такое количество пыли, которое достаточно для обеспечения высокой эффективности очистки газов от тонкодисперсных твердых частиц;

2) сохранение оптимально высокой воздухопроницаемости в равновесно запыленном состоянии;

3) высокая механическая прочность и стойкость к истиранию при многократных изгибах, стабильность размеров и свойств при повышенной температуре и агрессивном воздействии химических примесей, находящихся сухих и насыщенных влагой газах;

4) способность к легкому удалению накопленной пыли;

5) низкая стоимость.

Существующие материалы обладают не всеми указанными свойствами и их выбирают" в зависимости от конкретных условий очистки. Например, хлопчатобумажные ткани обладают хорошими фильтрующими свойствами и имеют низкую стоимость, но обладают недостаточной химической и термической стойкостью, высокой горючестью и влагоемкостью. Шерстяные ткани характеризуются большой воздухопроницаемостью, обеспечивают надежную очистку и регенерацию, но стойкость к кислым газам, особенно к SО и туману серной кислоты, низкая. Стоимость их выше, чем хлопчатобумажных. При длительном воздействии высокой температуры волокна становятся хрупкими. Работают при температуре газов до 90 °С.

Синтетические ткани вытесняют материалы из хлопка и шерсти благодаря более высокой прочности, стойкости к повышенным температурам и агрессивным воздействиям, более низкой стоимости. Среди них нитроновые ткани, которые используют при температуре 120--130°С в химической промышленности и цветной металлургии. Лавсановые ткани используются для очистки горячих сухих газов в цементной, металлургической и химической промышленности. В кислых средах стойкость их высокая, в щелочных -- резко снижается.

Рукавные фильтры с обратной продувкой

Рисунок 6. Фильтр рукавный типа ФР.

Фильтр рукавный типа ФР. Предназначен для улавливания из технологических и аспирационных газов высокодисперсного технического углерода. Корпус фильтра разделен на секции, внутри которых размещены открытые снизу рукава. Нижняя часть рукавов прикреплена к решетке. Сверху рукава заглушены крышками, прикрепленными к общей раме подвеса. Газ поступает в рукава снизу, технический углерод осаждается на внутренней поверхности рукавов. Регенерация фильтровальных рукавов осуществляется посекционно обратной продувкой очищенным газом, который вентилятором забирается из коллектора очищенного газа и подается в коллектор продувочного газа. В 1968 г. фильтр рукавный типа ФР-250 поступил в серийное производство на СЗГА, фильтровальный материал - нитрон, фильтровальное сукно. Здесь же в 1978 г. осваивается выпуск фильтров типа ФР-5000 с корпусами из коррозийно-стойких материалов, фильтровальный материал - стеклоткань. В настоящее время успешно эксплуатируются более чем на 15-ти предприятиях по производству технического углерода.

Рисунок 7. Фильтр рукавный с обратной продувкой типа ФРО.

Фильтр рукавный с обратной продувкой типа ФРО. Был разработан СФ НИИОГАЗ совместно с трестом «Гипрогазоочистка» в 70-е гг., освоен СЗГА в 1977-1979 гг. В 1985 г. фильтр ФРО-630 прошел межведомственные испытания на Волжском автомобильном заводе и официально поставлен на серийное производство на СЗГА. Фильтры типа ФРО предназначены для высокоэффективной очистки газов, не являющихся токсичными, агрессивными, пожаро- и взрывоопасными от неслипающихся пылей. Применяются в цветной и черной металлургии, в машиностроении, в промышленности строительных материалов и других отраслях промышленности. Отличительной особенностью фильтров является использование рукавов большого диаметра и большой длины, а также применение клапанов тарельчатого типа с приводом от пневмоцилиндров для переключения секций на регенерацию. Запыленный поток подается в открытые снизу рукава, закрепленные на нижней решетке. Осажденная пыль периодически удаляется путем обратной продувки рукавов потоком воздуха или очищенного газа.

Кемеровский завод «Химмаш» выпускал фильтр типа ФРО-650 - для улавливания технического углерода из газов, отсасываемых из сушильного барабана (с наружным обогревом дымовыми газами) в отделении обработки технического углерода. Отличительная особенность - наличие механических затворов на бункерах, позволяющих использовать продувочный газ для пневмотранспорта уловленного технического углерода в циклон, установленный на входе в фильтр.

Фильтр рукавный с обратной продувкой для техуглерода типа ФРОТ. Фильтры типа ФРОТ-250 и ФРОТ-5000 были разработаны на базе фильтров типа ФРО-250 и ФРО-5000 и отличаются установкой в нижней части бункера переключающих механических затворов с пневмоприводом, позволяющих использовать газ обратной продувки для выгрузки из бункера и пневмотранспорта уловленного технического углерода. Изготовитель - СЗГА.

Рукавные фильтры с импульсной продувкой



Рисунок 8. Фильтр рукавный с импульсной регенерацией типа ФРИ.

Фильтр рукавный с импульсной регенерацией типа ФРИ. Типоразмерный ряд включает в себя фильтры с площадью поверхности фильтрования от 25 до 1600 м² и длиной рукавов 1,65; 3,3; 6 метров. Максимальная газовая нагрузка - 1,6 м³/м²мин. По своему исполнению имеют центральный или боковой вход газа и вход газа через бункер. Бункера могут быть пирамидальные и щелевые. Запыленный газ проходит через ткань закрытых снизу рукавов в направлении снаружи вовнутрь; чистый газ выходит через верхние концы рукавов и удаляется из аппарата. Каждый рукав в фильтре натянут на жесткий каркас и закреплен на верхней решетке. Регенерация рукавов осуществляется импульсами сжатого воздуха давлением 0,25 (2,5) - 0,6 (6) МПа (кгс/см²). Длительность импульсов 0,1-0,2 сек. Подача импульсов обеспечивается электромагнитными клапанами при помощи автоматики. Рукава длиной 1,65 и 3,3 м регенерируются с одной стороны, а длиной 6 м - с двух сторон. Расход сжатого воздуха на регенерацию составляет 0,2-0,3 % от объема очищаемого газа. Рукавные фильтры типа ФРИ предназначены для высокоэффективной очистки промышленных газов от возгонов и мелкодисперсных пылей, не являющихся токсичными и пожаровзрывоопасными, в диапазоне температур до 250° С. Диапазон рабочих температур определяется типом применяемого фильтровального материала. В 1999 г. рукавным фильтрам типа ФРИ был выдан сертификат соответствия, подтверждающий качество и надежность фильтров в эксплуатации.



Рисунок 9. Фильтр рукавный импульсный для алюминиевой промышленности типа ФРИА.

Фильтр рукавный импульсный для алюминиевой промышленности типа ФРИА. По заявке ВАМИ была разработана документация на высокопроизводительные фильтры для алюминиевой промышленности типа ФРИА-900. В 2002 г. работа по доработке фильтров ФРИА-900 была возобновлена, они были внедрены на предприятиях алюминиевой отрасли для очистки отходящих газов от электролизеров с обожженными анодами. При этом одновременно с улавливанием твердых частиц в фильтре ФРИА-900 происходит частичная адсорбация фтористого водорода HF глиноземом, напыляемым на фильтровальный материал.

Фильтр рукавный каркасный с импульсной регенерацией типа ФРКИ. Аппарат общепромышленного назначения, предназначен для улавливания пыли средним диаметром частиц 1 мкм и более, не являющихся токсичными, пожаро- или взрывоопасными. Применяется в промышленности строительных материалов, черной и цветной металлургии, пищевой и химической промышленности. Запыленный газ проходит через ткань закрытых снизу рукавов в направлении снаружи внутрь; чистый газ выходит через верхние открытые концы рукавов и удаляется из аппарата. Каждый рукав в фильтре натянут на жесткий каркас и закреплен на верхней решетке. Регенерация осуществляется без отключения секций импульсами сжатого воздуха, поступающего внутрь рукавов сверху через отверстия в продувочных коллекторах. Длительность импульсов 0,1-0,2 сек. Подача импульсов обеспечивается электромагнитными клапанами при помощи системы автоматики.

Рисунок 10. Фильтр рукавный каркасный с двухсторонней импульсной продувкой типа ФРКДИ.

Фильтр рукавный каркасный с двухсторонней импульсной продувкой типа ФРКДИ.

Предназначен для улавливания нетоксичных и невзрывоопасных пылей средним диаметром частиц не менее 1 мкм при температуре газа до 130° С.

Заключенный в корпус коробчатой формы, фильтр разделен на два ряда секций, в каждой секции расположено по 36 рукавов высотой 6 м, закрепленных в верхней и нижней части. Неочищенный газ поступает в камеру запыленного газа через коллектор, расположенный на одном из торцов. Пыль осаждается на внешней поверхности рукавов и периодически сбрасывается в бункер, откуда удаляется шнеками. Регенерация рукавов осуществляется при помощи импульсов сжатого воздуха, подаваемого одновременно сверху и снизу, что составляет отличительную особенность фильтров этого типа.

пыль очистка инерционный циклон фильтр скруббер

1.5 Скруббера

Скрубберы, используются при непосредственном контакте жидкости и газа. Их применяют для проведения физико-химических реакций между газом и жидкостью. Главная сфера применения скрубберов - мокрая очистка газов и утилизация тепла дымовых газов. При маленьких расходах по газу применяют установки производительностью 3000, 5000, 8000 и 10000 м³/ч. 

В основу работы скрубберов (центробежно-барботажных аппаратов) положен принцип удержания барботажного слоя центробежными силами, которые на порядок больше гравитационных. Это значительно увеличивает скорость газа в слое, и позволяет уменьшить габариты и металлоемкость вихревого скруббера при сохранении заданной эффективности.

Рисунок 11. Вихревой скруббер.

1. -- Центробежно-барботажный аппарат; 2 -- Вентилятор; 3 -- Насос; 4 -- бак для воды (раствора) 5 -- патрубок входа газа; 6 -- патрубок подачи жидкости; 7 -- диск; 8 -- тангенциальные щели завихрителя; 9 -- барботажный слой; 10 -- центральное отверстие; 11 -- конус; 12 -- тангенциальные щели сепаратора; 13 -- боковая стенка; 14 -- поддон; 15 -- патрубок выхода газа.

Как работает вихревой скруббер: выброс через патрубок 5, раствор жидкости через патрубок 6 натекают на диск 7, равномерно растекаются по нему к тангенциальным щелям 8, равномерно расположенным по боковой поверхности завихрителя, поступают во внутреннее кольцо слоя 9 и начинают вращаться. Жидкость прижимается к боковой поверхности и начинает вращаться вместе с газом, двигаясь от периферии к центральному отверстию 10 по спиральной траектории. Так как газ движется значительно быстрее жидкости, последняя дробится на очень мелкие пузырьки, размеры которых обратно пропорциональны центробежным ускорениям с развитой поверхности контакта газа с жидкостью, в которой протекает химическая реакция нейтрализации и физическая абсорбция пыли на поверхности раздела газ-жидкость силами поверхностного натяжения. Для увеличения времени пребывания газа в слое, может быть установлена вторая ступень, которая работает аналогично первой, увеличивая время контакта газа с раствором, а значит, увеличивая эффективность очистки газа от вредных примесей. Затем газожидкостная смесь натекает на конус 12, подкручивается в щелях 13 и по касательной траектории натекает на стенку корпуса 14, при этом жидкость стекает по стенке вниз в поддон 15 и далее в бак для отстоя, а очищенный воздух через патрубок 16 вентилятором 2 выбрасывается в атмосферу.

1.6 Циклоны с водяной пленкой ЦВП

Циклоны с водяной пленкой ЦВП. Эффект действия аппарата по сравнению с обычным циклоном усиливается тем, что пыль, отбрасываемая центробежной силой к стенкам циклона, в значительной мере поглощается водяной пленкой и превращается в шлам. В результате этого предотвращается вторичный унос пыли, отброшенной на стенки.

В циклонах с водяной пленкой вследствие увлажнения пыли и воздуха опасность взрыва и возгорания пыли практически устраняется.

Циклон с водяной пленкой типа ЦВП можно использовать для очистки вентиляционных выбросов от любых видов нецементирующейся пыли, в том числе пыли известняка, а также пыли, содержащей волокнистые включения. В пищевой промышленности аппараты подобного типа применяются на сахарных за водах при улавливании сахарной пыли и пыли известковых отделений этих предприятий.

Циклон с водяной пленкой можно использовать в качестве каплеуловителя в установках с трубами-коагуляторами Вентури.

Циклон с водяной пленкой ЦВП состоит из цилиндрического корпуса с коническим днищем и воздухоотводящими патрубком и воздухоподводящей улитки.

Запыленный воздух подводится к аппарату через патрубок по касательной к корпусу со скоростью около 20 м/с.

Циклон с водяной пленкой ЦВП.

1 - корпус; 2- выходной патрубок;

3 - улитка; 4 - коллектор;

5 - конусный патрубок (гидрозатвор);

6- выходной патрубок.

Поверхность стенок циклона орошается водой с помощью сопел, расположенных равномерно в верхней части аппарата. Сопла находятся также во входном патрубке и предназначены для периодического смыва отложений пыли. Давление воды перед соплами должно быть 2--2,5 кПа. Удельный расход воды в циклоне с водяной пленкой -- 0,1--0,3 л/м³.

Степень очистки воздуха в циклоне ЦВП -- до 90%, фракционная эффективность улавливания частиц размером 5-- 10 мкм --до 90--95 %.

Предусматриваются основное и с повышенной скоростью исполнения циклона ЦВП в зависимости от скорости входа воздуха циклон. И циклоне с повышенной скоростью в отличие от циклона основного исполнения в воздухоподводящем патрубке вварена перегородка, в результате чего ширина входного отверстия уменьшается в два раза. Циклоны с повышенной скоростью обеспечиваю большую эффективность, но имеют более высокое гидравлическое сопротивление.

1.7 Мокрый пылеуловитель РИСИ

Мокрый пылеуловитель, разработанный в Ростовском инженерно-строительном институте, предназначен для тонкой очистки запыленного воздуха. Он может быть установлен на второй ступени после циклона или другого пылеуловителя, обеспечивающего грубую или среднем очистку (рисунок 4), например после циклона в подготовительном отделении масложировых предприятий, перерабатывающих семе на хлопчатника. Мокрый пылеуловитель задерживает минеральную пыль, оставшуюся после первой ступени очистки. Очищенный воздух может быть направлен в рециркуляцию.

Пылеуловитель состоит из цилиндрической камеры, имеющей в нижней части бункер конической формы для осаждения шлама. Внутри камеры расположены конус-рассекатель и цилиндрический отражатель. Конус-рассекатель и отражатель имеют на концах плавные переходы к поверхности воды. В результате обеспечивается плавное соприкосновение запыленного потока с водной поверхностью под определенным углом. Цилиндрический отражатель соединен с диффузором. Конус-рассекатель крепится к корпусу камеры с помощью лапок. В верхней части корпуса для удаления обеспыленого воздуха из пылеуловителя устанавливаются патрубки, воздух проходит через каплеуловитель. Для удаления накопившегося шлама служит патрубок.

Мокрый пылеуловитель РИСИ.

1- цилиндрическая камера; 2 - конус-рассекатель; 3- отражатель; 4- диффузор; 5 патрубок для отвода воздуха; 6 - каплеуловитель; 7 - лапки для крепления; 8 - бункер конической формы; 9 - патрубок для тока шлама.

Пылеуловитель работает следующим образом. Запыленный воздух по воздуховоду поступает в отражатель. Встречая на своем пути конус-рассекатель, ядро воздушного потока обтекает его со всех сторон, прижимаясь к его поверхности. Плавное очертание поверхности конуса-рассекателя у его края обеспечивает соприкосновение запыленного потока с водной поверхностью под небольшим углом. Частицы пыли, находящиеся в потоке, смачиваются водой и оседают на дно бункера. Обеспыленый воздух удаляется наружу.

Преимуществом аппарата является незначительный расход воды (несколько литров в час). Это важно для районов, где ощущается недостаток в воде. Вода в аппарате расходуется лишь на испарение с поверхности и унос влаги с воздухом. Нет необходимости в постоянном обслуживании аппарата: шлам удаляют один раз в четыре месяца.

В холодное время года при установке пылеуловителя вне помещения или в неотапливаемом помещении принимают меры для предотвращения замерзания воды: теплоизоляция корпуса, подогрев воды с помощью электронагревателя или подача горячей воды или пара в небольшом количестве.

Пылеуловитель прост в изготовлении и может быть изготовлен практически на любом предприятии, где имеются механические мастерские. Аппарат изготовляют в основном из листовой стали толщиной не менее 2 мм. Внутренние и наружные поверхности окрашивают масляной краской.

В РИСИ разработано несколько номеров мокрого пылеуловителя описанной конструкции, рассчитанных на различную производительность (от 600 до 10000 м³/ч).

1.8 Электрические пылеуловители

В настоящее время электрические пылеуловители не распространены на предприятиях пищевой промышленности. Однако их применение при определенных условиях может обеспечить эффективную очистку воздуха от пыли, в первую очередь от мелкодисперсной, которая в используемых в настоящее время аппаратах улавливается недостаточно эффективно.

Процесс обеспыливания газа в электрофильтре состоит из следующих стадий: пылевые частицы, проходя с потоком газа электрическое поле, получают заряд; заряженные частицы перемещаются к электродам с противоположным знаком; пылевые частицы осаждаются на этих электродах; удаляется пыль, осевшая на электродах.

Основными элементами электрофильтра являются коронирующий и осадительный электроды.

Первый электрод в простейшем виде представляет собой натянутую проволоку в трубке или между пластинками, второй представляет собой поверхность трубки или пластины, окружающей коронирующий электрод.

При обычных условиях большая часть молекул газа нейтральна, т. е. не несет электрического заряда того или иного знак. Вследствие действия различных физических факторов в газе всегда имеется некоторое количество носителей электрических зарядов. К таким факторам относятся сильный нагрев, радиоактивное излучение, трение, бомбардировка газа быстродвижущихся электронами или ионами и др.

Если в электрическом поле между электродами создать определенное напряжение, то носители зарядов, т. е. ионы и электроны, получают значительное ускорение и при их столкновении с молекулами происходит ионизация последних. Ионизация заключается в том, что с орбиты нейтральной молекулы выбивается один или несколько внешних электронов. В результате происходит превращение нейтральных молекул в положительный ион и свободные электроны. Этот процесс называется ударной ионизацией.

Часть межэлектродного пространства, прилегающая к коронирующему электроду, в которой происходит ударная ионизация газа, называется короной. Остальная часть межэлектродного пространства, т. е. между короной и осадительным электродом, называется внешней областью.

Вокруг коронирующего электрода наблюдается голубовато-фиолетовое свечение (корона), откуда произошло само название электрода. Коронный разряд сопровождается также тихим потрескиванием. При коронном разряде происходит выделение озона и окислов азота.

Образовавшиеся в результате ударной ионизации ионы и свободные электроны под действием поля также получают ускорение и ионизируют новые молекулы. Таким образом, процесс носит лавинообразный характер. Однако по мере удаления от коронирующего электрода напряженность электрического поля недостаточна для поддержания высоких скоростей и процесс ударной ионизации постепенно затухает.

Носители электрических зарядов, перемещаясь под действием электрического поля, а также в результате броуновского движения, сталкиваются с пылевыми частицами, взвешенными в газоном потоке, проходящем через электрофильтр, и передают им электрический заряд.

Большая часть взвешенных частиц, проходящих в межэлектродном пространстве, получает заряд, противоположный знаку осадительных электродов, перемещается к этим электродам и осаждается на них. Некоторая часть пылевых частиц, находящихся в сфере действия короны, получает знак, противоположный знаку коронирующего электрода, и осаждается на этом электроде.

Коронирующий электрод обычно имеет отрицательную полярность, осадительный электрод заземлен. Это объясняется тем, что корона при такой полярности более устойчива, подвижность отрицательных ионов выше, чем положительных. Последнее обстоятельство связано с ускорением зарядки пылевых частиц.

В зависимости от числа конструктивных зон известны электрофильтры однозонные и двухзонные. В однозонных электрофильтрах коронирующие и осадительные электроды в пространственном отношении конструктивно не разделены. В двухзонных электрофильтрах имеется четкое разделение. Однозонные электрофильтры применяются для очистки технологических и вентиляционных выбросов, двухзонные -- обычно для очистки воздуха в системе кондиционирования. В двухзонных фильтрах не происходит выделения озона, присутствие которого не допускается в воздухе, подаваемом в помещения.

Трубчатые электрофильтры состоят из большого числа элементов, имеющих круглое или сотообразное сечение. По оси трубчатого элемента расположен коронирующий электрод. В пластинчатом электрофильтре имеется большое количество параллельных пластин. Между ними находятся натянутые коронирующие электроды. По мере осаждения пыли на электродах понижается эффективность пылеулавливания. Во избежание этого явления и поддержания оптимальной эффективности электрофильтров электроды периодически очищают от пыли встряхиванием или промывкой. Эффективность очистки газа в электрофильтре практически зависит от многих факторов, в том числе от химических свойств и физических параметров очищаемого газа, свойств пыли, взвешенной в очищаемом газе (электрические свойства, химические, пыли в газе, а также от пара метров самого электрофильтра (напряжения, напряженности поля, силы тока и др.).

Теоретически наименьший размер улавливаемых частиц и электрофильтрах не ограничен, однако практически не все частицы в них улавливаются.

Энергия, потребляемая в электрофильтре, слагается из энергии, расходуемой генератором тока высокого напряжения, и энергии, необходимой для преодоления гидравлического сопротивления при прохождении газа через электрофильтр. Удельный расход электроэнергии в электрофильтрах обычно равен 0,12-- 0,20 кВт- ч на 1000 м³ очищаемого газа.

Электрофильтры как более сложное и дорогостоящее оборудование, обеспечивающее тонкую очистку воздуха, обычно компонуют с другими пылеулавливающими устройствами, устанавливаемыми на начальных ступенях очистки. В результате этого повышается экономичность использования электрофильтров и обеспечивается более полная очистка.

В перспективе электрофильтры могут быть применены для очистки воздуха от невзрывоопасной пыли в качестве последней ступени очистки.

Современное оборудование для очистки воздуха от промышленной пыли основаны на: гравитационной, инерционной и центробежной силах (сухие механические пылеуловители); использовании фильтрующих материалов(пористые фильтры); электроосождающем методе, где частицы пыли получают заряд от ионов газа, образовавшемся в электрическом поле, после чего движутся к осадительному электроду (электрофильтры); процессе абсорбции- процесс поглощения частиц пыли слоем жидкости (мокрые пылеуловители).

Пылеулавливающее оборудование широко применяется во всех отраслях пищевой промышленности и других отраслях народного хозяйства. Оно служит для очистки от пыли вентиляционных и технологических выбросов в атмосферу, для отделения пылевидных материалов, перемещаемых в потоке воздуха системами пневмотранспорта, а также для обеспыливания приточного и рециркуляционного воздуха.

Размещено на Allbest.ru