Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Инерционные пылеуловители

2. Жалюзийные аппараты

3. Циклоны

4. Батарейные циклоны

5. Вихревые пылеуловители

6. Динамические пылеуловители

Литература

Введение

Тема реферата «Очистка газов в сухих механических пылеуловителях» по дисциплине «Технология очистки и утилизации газовых выбросов».

В настоящее время с ростом и бурным развитием промышленности большое внимание уделяется ее экологической обоснованности, а именно проблеме очистке и утилизации отходов. Впервые как проблему газовые выбросы можно рассматривать на примере лондонского «смога» (от англ. smoke - дым), под которым первоначально понимали смесь сильного тумана и дыма. Такого типа смог наблюдался уже в Лондоне уже более 100 лет назад. В настоящее время это уже более широкий термин - над всеми большими и индустриально развитыми мегаполисами помимо дымотуманного смога выделяют и фотохимический смог. Если причиной смога первого типа является в основном сжигание угля и мазута, то причиной второго - выбросы автотранспорта. Конечно же, все это усугубляется некоторым кумулятивным действием большого количества примесей, при дымотуманном смоге сернистый газ дает аэрозоль серной кислоты (из ряда кислотных дождей) который, естественно, намного реактивней по своему действию.

Неудивительно, что в настоящее время пристальное внимание уделяется проблеме удаления первопричин возникновения таких нежелательных явлений, как выбросы в атмосферу. В данной работе тематика проблемы сознательно ограничена рамками промышленных газовых выбросов, так как именно промышленность является источником опасных и крайне опасных примесей и составляющих явлений типа «смога».

1. Инерционные пылеуловители

К сухим механическим пылеуловителям относят аппараты, в которых использованы различные механизмы осаждения: гравитационный (пылеосадительные камеры), инерционный, (камеры, осаждение пыли в которых происходит в результате изменения направления движения газового потока или установки на его пути препятствия) и центробежный (одиночные, групповые и батарейные циклоны, вихревые и динамические пылеуловители).

Перечисленные аппараты 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 общем виде скорость осаждения шарообразных частиц под действием силы тяжести может быть определена по формуле

где _ч -- скорость осаждения частиц, м/с;

d_ч -- диаметр частиц, м;

р_ч -- плотность частицы, кг/м³;

р_г -- плотность газа, кг/м³;

g -- ускорение свободного падения, м/с²;

_ч-- коэффициент сопротивления частицы.

Для достижения приемлемой эффективности очистки газов необходимо чтобы частицы находились в камере возможно более продолжительное время.

При применимости закона Стокса минимальный размер частиц d_мин (в м), которые будут полностью осаждены в многополочной камере, может быть определен по формуле

.

где V_г -- объемный расход газов, м³/м;

м_г -- динамический коэффициент вязкости, Па*с;

В и L -- ширина и длина камеры, м.

Маленькие частицы практически мгновенно достигают конечной скорости, и в этом случае средняя скорость v_cp может быть принята равной скорости осаждения х_ч.

При резком изменении направления движения газового потока частицы пыли под воздействием инерционной силы будут стремиться двигаться в прежнем направлении и после поворота потока газов выпадают в бункер Эффективность этих аппаратов небольшая.

Камера с плавным поворотом газового потока имеет меньшее гидравлическое сопротивление, чем другие аппараты. Скорость газа в сечении камеры принимают 1.0 м/с. Для частиц пыли размером 25--30 мкм достигается степень улавливания 65--80%. Такие камеры применяют на заводах черной и цветной металлургии. Гидравлическое сопротивление их равно 150--390 Па. Некоторые пылеуловители встраиваются в газоходы.

2. Жалюзийные аппараты

выброс атмосфера пылеуловитель циклон

Эти аппараты имеют жалюзийную решетку, состоящую из рядов пластин или колец. Очищаемый таз, проходя через решетку, делает резкие повороты. Пылевые частицы вследствие инерции стремятся сохранить первоначальное направление, что приводит к отделению крупных частиц из газового потока, тому же способствуют их удары с наклонные плоскости решетки, от которых они отражаются и отскакивают в сторону от щелей между лопастями жалюзи (рис. 1). В результате газы делятся на два потока. Пыль в основном содержится в потоке, который отсасывают и направляют в циклон, где его очищают от пыли и вновь сливают с основной частью потока, прошедшего через решетку.

Рис. 1. Жалюзийный пылеуловитель (1 -- корпус; 2 - решетка).

Скорость газа перед жалюзийной решеткой должна быть достаточно высокой (до 15 м/с), чтобы достигнуть эффекта инерционного отделения пыли. На степень очистки влияет также скорость движения газов, отсасываемых в циклон. Гидравлическое сопротивление решетки составляет 100--500 Па.

Обычно жалюзийные пылеуловители применяют для улавливания пыли с размером частиц >20 мкм. Недостаток решеток -- износ пластин при высокой концентрации пыли.

Эффективность улавливания частиц зависит от эффективности самой решетки и эффективности циклона, а также от доли отсасываемого в нем газа. Если ср -- относительная доля газа, направляемого с пылевым концентратом, то степень очистки газа в жалюзийном пылеуловителе

з=з_ц[1-(1-ц)(1-з_р)]

где з_ц -- степень очистки газов в отсосном циклоне;

з_р -- степень очистки в решетке (формула справедлива при ц не менее 0,1--0,2).

3. Циклоны

Циклонные аппараты наиболее распространены в промышленности. Они имеют следующие достоинства:

1) отсутствие движущихся частей в аппарате;

2) надежность работы при температурах газов вплоть до 500 °С (для работы при более высоких температурах циклоны изготовляют из специальных материалов);

3) возможность улавливания абразивных материалов при защите внутренних поверхностей циклонов специальными покрытиями;

4) улавливание пыли в сухом виде;

5) почти постоянное гидравлическое сопротивление аппарата;

6) успешная работа при высоких давлениях газов;

7) простота изготовления;

8) сохранение высокой фракционной эффективности очистки при увеличении запыленности газов.

Недостатки:

1) высокое гидравлическое сопротивление: 1250--1500 Па;

2) плохое улавливание частиц размером <5 мкм;

3) невозможность использования для очистки газов от липких загрязнений.

По способу подвода газов в аппарат их подразделяют на циклоны со спиральными, тангенциальным и винтообразным, а также осевым подводом. Циклоны с осевым (розеточным) подводом газов работают как с возвратом газов в верхнюю часть аппарата, так и без него (вид д). Последний является прямоточным и отличается низким гидравлическим сопротивлением и меньшей по сравнению с другими циклонами эффективностью. Наиболее предпочтительным по форме с точки зрения аэродинамики является подвод газов по спирали. Однако на практике все способы подвода газа могут использоваться в равной степени.

Принцип работы циклона. Газ вращается внутри циклона, двигаясь сверху вниз, а затем движется вверх. Частицы пыли отбрасываются центробежной силой к стенке. Обычно в циклонах центробежное ускорение в несколько сот, а то и тысячу раз больше ускорения силы тяжести, поэтому даже весьма маленькие частицы пыли не в состоянии следовать за газом, а под влиянием центробежной силы движутся к стенке.

Эффективность улавливания частиц пыли в циклоне ц прямо пропорциональна скорости газов в степени Ѕ и обратно пропорциональна диаметру аппарата также в степени ¹/₂.

Процесс целесообразно вести при больших скоростях х_г и небольших D_ц. Однако увеличение v_r может привести к уносу пыли из циклона и резкому увеличению гидравлического сопротивления. Поэтому целесообразно увеличивать эффективность циклона за счет уменьшения диаметра аппарата, а не за счет роста скорости газов. Оптимальное соотношение H/D_ц = 2--3.

В промышленности принято разделять циклоны на высокоэффективные и высокопроизводительные. Первые эффективны, но требуют больших затрат на осуществление процесса очистки; циклоны второго типа имеют небольшое гидравлическое сопротивление, но хуже улавливают мелкие частицы.

На практике широко используют циклоны НИИогаза -- цилиндрические (с удлиненной цилиндрической частью) и конические (с удлиненной конической частью). Цилиндрические относятся к высокопроизводительным аппаратам, а конические -- к высокоэффективным. Диаметр цилиндрических циклонов не более 2000 мм, а конических -- не более 3000 мм.

Гидравлическое сопротивление циклонов определяют по формуле

ДP_ц=о_цх_г²с_г/2

где х_г -- скорость газов в произвольном сечении аппарата, относительно которого рассчитана величина о_ц, м/с

Коэффициент сопротивления

о_ц = 0,00513 K₁h₁b/D²_тр

где К₁ -- коэффициент, соответственно равный 16 для циклонов с тангенциальным входом газа и 7,5 -- для циклонов с розеточным входом;

h₁ и b -- размеры входного патрубка;

D_TP -- диаметр выхлопной трубы.

Групповые циклоны. При больших расходах очищаемых газов применяют групповую компоновку аппаратов. Это позволяет не увеличивать диаметр циклона, что положительно сказывается на эффективности очистки. Запыленный газ входит через общий коллектор, а затем распределяется между циклонными элементами.

4. Батарейные циклоны

Батарейные циклоны -- объединение большого числа малых циклонов (мультициклонов) в группу. Снижение диаметра циклонного элемента преследует цель увеличения эффективности очистки. Элементы батарейных циклонов имеют диаметр 100, 150 или 250 мм. Оптимальная скорость газов в элементе лежит в пределах от 3,5 до 4,75 м/с, а для прямоточных циклонных элементов от 11 до 13 м/с.

Допускаемая запыленность газов при их очистке от слабослипающихся пылей в мультициклонах может быть определена по приведенным ниже данным:

Диаметр элемента, мм 100 150 250

Допускаемая концентрация частицы при различных типах завихрения, г/м³:

«винт», 35 50 100

«розетка» 15 35 75

5. Вихревые пылеуловители

Основным отличием вихревых пылеуловителей от циклонов является наличие вспомогательной закручивающего газового потока.

В аппарате соплового типа запыленный газовый поток закручивается лопаточным завихрителем и движется вверх, подвергаясь при этом воздействию трех струй вторичного газа, вытекающих из тангенциально расположенных сопел. Под действием центробежных сил частицы отбрасываются к периферии, а оттуда в возбуждаемый струями спиральный поток вторичного газа, направляющий их вниз, в кольцевое межтрубное пространство. Вторичный газ в ходе спирального обтекания потока очищаемого газа постепенно полностью проникает в него. Кольцевое пространство вокруг входного патрубка оснащено подпорной шайбой, обеспечивающей безвозвратный спуск пыли в бункер. Вихревой пылеуловитель лопаточного типа отличается тем, что вторичный газ отбирается с периферии очищенного газа и подается кольцевым направляющим аппаратом с наклонными лопатками.

В качестве вторичного газа в вихревых пылеуловителях может быть использован свежий атмосферный воздух, часть очищенного газа или запыленные газы. Наиболее выгодным в экономическом отношении является использование в качестве вторичного газа запыленных газов. В этом случае производительность аппарата повышается на 40 -- 65% без заметного снижения эффективности очистки.

Как и у циклонов, эффективность вихревых аппаратов с увеличением диаметра падает. Оптимальный расход вторичного газа составляет 30 -- 35% от первичного. Могут быть батарейные установки, состоящие из отдельных мультиэлементов диаметром 40 мм.

Затраты энергии (в кДж) на очистку 1000 м³ газов в вихревых пылеуловителях К_ч могут быть определены по формуле

К_ч=[(V_г^'+V_г'')ДР_ап+ДР_ап+ДР''V_г'']1/V_г'

где V_г', V_г'' -- объемный расход соответственно очищаемых газов и вторичного воздуха, м³/с;

ДР _ап -- гидравлическое сопротивление аппарата, Па; ДР" -- давление вторичного воздуха (разница между давлением в сопле и на входе в аппарат), Па.

Критический (минимальный) диаметр частиц, полностью улавливаемых в пылеуловителе, определяется по формуле

где v_г -- скорость газов в свободном сечении аппарата, м/с;

Н -- высота пылеулавливающей камеры, м;

D_an -- диаметр аппарата, м/с;

D_тp -- диаметр подводящей трубы, м/с; со -- скорость, вращения, с^-1.

Достоинства вихревых пылеуловителей по сравнению с циклонами:

1) более высокая эффективность улавливания высокодисперсной пыли;

2) отсутствие абразивного износа внутренних поверхностей аппарата;

3) возможность очистки газов с более высокой температурой за счет использования холодного вторичного воздуха;

4) возможность регулирования процесса сепарации пыли за счет изменения количества вторичного газа.

Недостатки:

1) необходимость дополнительного дутьевого устройства;

2) повышение за счет вторичного газа общего объема газов, проходящих через аппарат (в случае использования атмосферного воздуха);

3) большая сложность аппарата в эксплуатации.

6. Динамические пылеуловители

Очистка газов от пыли осуществляется за счет центробежных сил и сил Кориолиса, возникающих при вращении рабочего колеса тягодутьевого устройства. Динамический пылеуловитель потребляет больше энергии, чем обычный вентилятор с идентичными параметрами по производительности и напору.

Наибольшее распространение получил дымосос-пылеуловитель . Он предназначен для улавливания частиц пыли размером >15 мкм. За счет разности давлений, создаваемых рабочим колесом, запыленный поток поступает в «улитку» и приобретает криволинейное движение. Частицы пыли отбрасываются к периферии под действием центробежных сил и вместе с 8-- 10% газа отводятся в циклон, соединенный с улиткой. Очищенный газовый поток из циклона возвращается в центральную часть улитки. Очищенные газы через направляющий аппарат поступают в рабочее колесо дымососа-пылеуловителя, а затем через кожух выбросов в дымовую трубу.

Литература

1. Коузов П. А., Мальгин А. Д., Скрябин Г. М. Очистка от пыли газов и воздуха в химической промышленности. Л.: Химия, 1982. 256 с.

2. Родионов А.И. и др. Техника защиты окружающей среды. Учебник для вузов. - М.: Химия, 1989. - 512 с.

3. Ужов В. Н., Вальдберг А. Ю., Мягков Б. И., Решидов И. К. Очистка промышленных газов от пыли. М.: Химия, 1985. 392 с.

Размещено на Allbest.ru