рефераты бесплатно
 

МЕНЮ


Очистка газообразных выбросов от аэрозолей

технологических выбросов во всех отраслях народного хозяйства. Можно

утверждать, что циклоны являются наиболее распространенным видом

пылеулавливающего оборудования. Их широкое распространение в значительной

мере объясняется тем, что они имеют многие преимущества – простота

устройства, надежность в эксплуатации при сравнительно небольших

капитальных и эксплутационных затратах. Надежность циклонов обусловлена, в

частности, тем, что в их конструкции нет сложного механического

оборудования.

Капитальные и эксплутационные затраты на пылеулавливающие установки,

оборудованные циклонами, значительно меньше соответствующих расходов для

установок с рукавными фильтрами, а тем более электрофильтрами. Циклоны

делятся на циклоны большой производительности и циклоны высокой

эффективности. Первые имеют обычно большой диаметр и обеспечивают очистку

значительных количеств воздуха. Вторые – сравнительно небольшого диаметра

(до 500 – 600 мм). Очень часто применяют групповую установку этих циклонов,

соединенных параллельно по воздуху.

Циклоны, как правило, используют для грубой и средней очистки воздуха

от сухой неслипающейся пыли. Принято считать, что они обладают сравнительно

небольшой фракционной эффективностью в области фракций пыли размером до 5 –

10 мкм, что является основным их недостатком. Однако циклоны, особенно

циклоны высокой эффективности, улавливают не такую уж малую часть пыли

размером до 10 мкм – до 80 и более процентов.

В современных высокоэффективных циклонах, в конструкции которых учтены

особенности улавливаемой пыли, удалось существенно повысить общую и

фракционную эффективность очистки. Отмеченный выше недостаток обусловлен

особенностями работы циклонов, в частности, турбулизацией потока

запыленного воздуха, которая препятствует сепарации пыли.

Разработано и применяется в технике обеспыливания большое число

различных типов циклонов, которые отличаются друг от друга формой,

соотношением размеров элементов и т. д.

Корпус циклона состоит из цилиндрической и конической частей.

По форме циклоны разделяются на цилиндрические (Hц > Hк) и конические

(Hк > Hц), Hц и Hк соответственно высота цилиндрической и конической части

циклона. Коническая часть аппарата выполняется в виде прямого конуса,

обратного конуса или может состоять из двух конусов – прямого и обратного.

Строение конической части определяет особенности движения пылевоздушного

потока в этой части циклона и оказывает существенное влияние на процесс

сепарации, а также коагуляцию некоторых видов пыли в аппарате, на

устойчивость его работы при улавливании данных видов пыли.

Запыленный воздух поступает в циклон через патрубок, очищенный –

удаляется через выхлопную трубу. В зависимости от способа подведения

воздуха к циклону различают циклоны с тангенциальным и спиральным подводом

воздуха. При прочных равных условиях циклоны со спиральным подводом

обладают более высокой эффективностью очистки. Поток запыленного воздуха

входит в корпус циклона обычно со скоростью 12 – 14 м/с.

Применяют циклоны правые (вращение потока запыленного воздуха по

часовой стрелке, если смотреть сверху) и левые (вращение против часовой

стрелки).

Ниже рассматриваются теоретические основы циклонного процесса и

наиболее распространенные и характерные виды циклонных аппаратов.

Запыленный воздух, войдя в корпус, движется по спирали вниз вдоль

стенок корпуса. Крупные пылевые частицы (более 100 мкм) под действием

центробежных сил движутся у стенок корпуса, а мелкие частицы (менее 10 мкм)

– на некотором расстоянии от стенок. Достигнув уровня прорезей в стенках

корпуса, крупные пылевые частицы с частью воздуха удаляются из корпуса

через отверстия в пылесборник. Здесь происходит сепарация частиц, и они

через патрубок удаляются.

Мелкие пылевые частицы продолжают движение в составе воздушного потока

в корпусе циклона, а затем в пылесборнике. Мелкие частицы совместно с

крупными покидают аппарат через пылевыпускной патрубок. Воздушный поток

через выхлопную трубу выходит из аппарата.

Сферический циклон был испытан в производственных условиях на пыли

древесной, цементной, известковой, угольной, песка, щебня, золы и шлака,

горелой формовочной смеси. Эффективность очистки находилась в пределах 98 –

99 % (для частиц 10 – 50 мкм).

Повышение эффективности очистки, особенно в области мелких фракций,

достигается благодаря более равномерной подаче, распределению и

закручиванию пылевоздушного потока (наличие нескольких входных патрубков).

Сферическая форма корпуса и пылесборника способствует интенсификации

процесса коагуляции частиц.

Таблица 9.

Техническая характеристика основных типов циклонов

|Тип |Отношение |Скорость газового|Степень очистки |

|циклона |коэффициента |потока, м/с |(медианный размер|

| |гидравлического | |частиц 8 мкм) при|

| |сопротивления к | |гидравлическом |

| |скорости потока | |сопротивлении 100|

| | | |Па и расходе |

| | | |воздуха 1800 |

| | | |м3/ч, % |

| |в |во |в |во | |

| |сечении|входном |сечении|входном | |

| |корпуса|отверсти|корпуса|отверсти| |

| | |и | |и | |

|ЦН-11 |250 |6,1 |2,9 |16,2 |73,1 |

|ЦН-15 |160 |7,6 |3,1 |13,5 |71,7 |

|ЦН-24 |80 |10,9 |4,4 |12,0 |63,7 |

|ЦН-15У |170 |8,2 |3,2 |14,6 |65,2 |

|СК-ЦН-34 |1200 |25 |1,1 |8,0 |75 |

|СДК-ЦН-33 |600 |20,3 |1,6 |9,8 |74 |

|ЛИОТ |460 |4,2 |5,1 |21,5 |67,7 |

|ВЦНИИОТ |- |9,3 |13,5 |- |71,9 |

|СИОТ |- |6,0 |3,9 |17,0 |71,7 |

3.4.2. Батарейные циклоны (мультициклоны)

Батарейный циклон (мультициклон) состоит из большого количества

циклонных элементов небольшого диаметра, расположенных в общем корпусе с

единым подводом и отводом газа и общим бункером.

Корпус батарейного циклона разделен на несколько секций, которые

частично могут отключаться при изменении нагрузки на аппарат.

Наиболее распространены циклонные элементы с направляющими аппаратами

типа «винт» и «розетка». Обычно применяют циклонные элементы диаметром 100,

150, 250 мм.

Циклонный элемент состоит из корпуса, направляющего аппарата и

выхлопной трубы. Элементы с направляющим аппаратом «розетка» имеют более

высокую эффективность, но они более склонны к забиванию пылью, чем элементы

с аппаратом «винт».

Целесообразность применения батарейных циклонов объясняется тем, что

эффективность циклонных аппаратов малого диаметра выше, чем большого. Кроме

того, габариты батарейного циклона, в частности, по высоте, меньше, чем

группы циклонов при той же производительности.

Недостатком батарейных циклонов является более высокий удельный расход

металла по сравнению с одиночными циклонами, а также неравномерное

распределение очищаемого воздуха между элементами, что приводит к

некоторому снижению эффективности очистки по сравнению с одиночными

циклонами того же диаметра, что и элементы батарейного циклона.

Батарейные циклоны могут применяться для улавливания слабо- и

среднеслипающихся пылей. Их используют для очистки газов от летучей золы,

пыли цемента, доломита, известняка, шамота и др. Для улавливания

сильнослипающихся пылей их применять не рекомендуется.

Ряд аппаратов предназначен для очистки газов с температурой до 400(С.

Часть аппаратов выпускается во взрывоопасном исполнении.

Батарейный циклон БЦ-2 включает (в зависимости от типоразмера) от 20

до 56 чугунных литых циклонных элементов диаметром 250 мм с направляющими

аппаратами «розетка».

3.5. Ротационные пылеуловители

В ротационных пылеуловителях очистка газов (воздуха) от пыли основана

на использовании центробежных сил и сил Кориолиса, возникающих при вращении

рабочего колеса аппарата.

Характерной особенностью ротационных пылеуловителей является то, что в

одном аппарате совмещен побудитель (вентилятор) и пылеуловитель. Благодаря

этому аппарат более компактен, чем установка, состоящая из вентилятора и

пылеулавливающего устройства. Ротационный пылеуловитель потребляет меньше

электроэнергии, чем вентилятор и пылеуловитель в сумме.

Ротационные пылеуловители делятся на две основные группы в зависимости

от места подвода запыленного потока к аппарату. Большая часть ротационных

пылеуловителей относится к группе, в которой запыленный поток поступает в

центральную часть колеса, вращающегося в кожухе. Пылевые частицы под

действием центробежных сил и сил Кориолиса отбрасываются на периферию диска

и оттуда поступают в пылесборник.

Применяются также аппараты ротационного типа, в которых для повышения

эффективности очистки запыленный поток соприкасается с водной поверхностью,

отдавая воде часть содержащейся в нем пыли.

Ротационные пылеуловители служат для очистки воздуха (газов) от

неслипающихся и слабослипающихся пылей при их значительной концентрации в

потоке. Эффективность очистки от пыли с частицами размером 8 – 12 мкм

составляет 83 %. Для размера 20 мкм – до 97 %.

Таблица 10.

Техническая характеристика ротационных пылеотделителей

|720 |2310 |3000 |» |24 |4,0 |84 |1,56 |

|570 |2310 |3000 |» |6 |0,1 |78 |1,44 |

|870 |2310 |3000 |» |140 |20,0 |82 |1,6 |

|363 |2460 |3000 |Стекло|10 |0,02 |99 |1,2 |

|725 |500 |3000 |Кварц |12 |0,1 |99 |1,4 |

|275 |500 |3000 |Уголь |10 |0,1 |99 |0,8 |

|550 |500 |3000 |Тальк |12 |0,14 |99 |0,85 |

|2000 |500 |730 |Суперф|4,3 |0,16 |98 |0,95 |

| | | |осфат | | | | |

|2000 |500 |730 |Огарок|50 |0,1 |99 |0,9 |

3.6. Вихревые пылеуловители

В вихревом пылеуловителе, как и в циклоне, сепарация пыли основана на

использовании центробежных сил. Основное отличие вихревых пылеуловителей от

циклонов заключается в наличии вспомогательного закручивающего газового

потока.

Применяют два вида вихревых пылеуловителей: сопловые и лопаточные.

В аппарате и того и другого типа запыленный газ поступает в камеру

через входной патрубок с завихрителем типа «розетка» и обтекателем. В

кольцевом пространстве между корпусом аппарата и входным патрубком

расположена подпорная шайба, которая обеспечивает безвозвратный спуск пыли

в бункер.

Обтекатель направляет поток газа к периферии. Пылевые частицы за счет

воздействия центробежных сил перемещаются из центральной части потока к

периферии.

Далее процесс в аппаратах двух видов несколько отличается. В сопловом

аппарате на запыленный поток воздействуют струи вторичного воздуха (газа),

выходящие из сопел, расположенных тангенциально. Поток переходит во

вращательное движение.

Отброшенные под воздействием центробежных сил к стенкам аппарата

пылевые частицы захватываются спиральным потоком вторичного воздуха (газа)

и вместе с ним движутся вниз в бункер. Здесь частицы пыли выделяются из

потока, а очищенный воздух (газ) снова поступает на очистку.

Эксперименты показали положительную роль повышения давления вторичного

воздуха до 30 – 40 кПа сверх атмосферного. Эффективное пылеулавливание

может быть обеспечено и при меньшем давлении. Сопла для подачи вторичного

воздуха нужно расположить по нисходящей спирали. Оптимальной явилась

установка 8 сопел диаметра 11 мм двумя спиральными рядами под углом наклона

30(.

В аппарате лопаточного типа вторичный воздух, отобранный в периферии

очищенного потока, подается кольцевым направляющим аппаратом с наклонными

лопатками. По основным показателям аппараты лопаточного типа оказались

более эффективными: при одинаковом диаметре камеры – 200 мм и

производительности 330 м3/ч гидравлическое сопротивление соплового аппарата

составило 3,7(103 Па, эффективность 96,5 %, а лопаточного соответственно

2,8(103 Па и 98% (при улавливании особо мелкодисперсной пыли).

Применяют следующие способы подведения к вихревому пылеуловителю

воздуха, необходимого для закручивания обеспылеваемого потока: из

окружающей среды, из очищенного потока, из запыленного потока. Первый

вариант целесообразен, если очистке подвергается горячий газ, который

необходимо охладить. Применяя второй вариант, можно несколько повысить

эффективность очистки, так как для использования в качестве вторичного

воздуха отбирают периферийную часть потока очищенного воздуха с наибольшим

содержанием остаточной пыли. Третий вариант наиболее экономичен:

производительность установки повышается на 40 – 65 % с сохранением

эффективности очистки.

Вихревой пылеуловитель может применяться для очистки вентиляционных и

технологических выбросов от мелкодисперсной пыли в химической,

нефтехимической, пищевой, горнорудной и других отраслях промышленности. В

вихревых пылеуловителях достигается весьма высокая для аппаратов,

основанных на использовании центробежных сил, эффективность очистки – 98 –

99 % и выше. На эффективность очистки оказывает незначительное влияние

изменение нагрузки (в пределах от 50 до 115 %) и содержания пыли в

очищаемом воздухе (газе) – от 1 до 500 г/м3. Аппарат может применяться для

очистки газов с температурой до 700(С. В вихревом пылеуловителе не

наблюдается износа внутренних стенок аппарата, что связано с особенностями

его воздушного режима. Аппарат более компактен, чем другие пылеуловители,

предназначенные для сухой очистки выбросов.

3.7. Фильтрационные пылеуловители

В фильтрационных пылеуловителях очистка воздуха (газа) от пыли

происходит при прохождении запыленного потока через слой пористого

материала. В качестве фильтрующего слоя используют ткани, кокс, гравий и

др.

Процесс фильтрации основан на многих физических явлениях (эффект

зацепления, в том числе ситовый эффект, - аэрозольные частицы задерживаются

в порах и каналах, имеющих сечение меньше, чем размеры частиц; действие сил

инерции – при изменении направления движения запыленного потока частицы

отклоняются от этого направления и осаждаются; броуновское движение – в

значительной мере определяет перемещение высокодисперсных субмикронных

частиц; действие гравитационных сил, электростатических сил – аэрозольные

частицы и материал могут иметь электрические заряды или быть нейтральными).

По мере накопления в фильтрующем слое задержанных частиц режим

фильтрации меняется. Для поддержания его в требуемых пределах производят

регенерацию фильтра, которая заключается в периодическом или

систематическом удалении задержанных частиц.

Большинство фильтров обладает высокой эффективностью очистки. Фильтры

применяют как при высокой, так и при низкой температуре очищаемой среды,

при различной концентрации в воздухе взвешенных частиц.

Соответствующим подбором фильтровальных материалов и режима очистки

можно достичь требуемой эффективности очистки в фильтре практически во всех

необходимых случаях.

Во многих конструкциях фильтровальных пылеуловителей режим работы

фильтра, в частности, режим регенерации, поддерживается автоматически.

Обладая многими положительными качествами, фильтрующие устройства в то

же время не лишены недостатков: стоимость очистки в фильтрах выше, чем в

большинстве других пылеуловителей, в частности, в циклонах. Это объясняется

большей конструктивной сложностью фильтров по сравнению с другими

аппаратами, большим расходом электроэнергии. Многие конструкции

фильтрационных пылеуловителей более сложны в эксплуатации и требуют

квалифицированного обслуживания.

Фильтрационные пылеуловители в зависимости от материала фильтрующего

слоя подразделяются на волокнистые, тканевые, зернистые.

3.7.1. Волокнистые фильтры

В волокнистых фильтрах фильтрующий слой образован относительно

равномерно распределенными тонкими волокнами фильтрующих материалов. Эти

фильтры предназначены для улавливания частиц мелкодисперсной и особо

мелкодисперсной пыли при ее концентрации в очищаемом воздухе (газе) в

пределах 0,5 – 5 мг/м3.

Волокнистые фильтры могут быть подразделены на тонковолокнистые,

глубокие и грубоволокнистые фильтры.

Тонковолокнистые фильтры служат для улавливания высокодисперсной пыли

и других аэрозольных частиц размером 0,05 – 0,1 мкм с эффективностью не

менее 99 %. В качестве фильтровального материала используется ФП (фильтр

Петрянова).

Для тонкой и условно грубой очистки применяют фильтры ПФТС,

снаряженные стекловолокном. Производительность фильтров 200 – 1500 м3/ч,

сопротивление 200 – 1000 Па. Фильтры применяют в тех случаях, когда

температура очищаемой среды выше 60(С и в ней находятся вещества,

разрушающие материалы ФП.

Основного недостатка тонковолокнистых фильтров (короткий срок службы

фильтрующего слоя из-за неприменимости регенерации) лишены глубокие

фильтры. Они рассчитаны на срок службы 10 – 20 лет. Это достигается

благодаря наличию нескольких фильтрующих слоев общей высотой 0,3 – 2,0 м.

Диаметр волокон 8 – 19 мкм. Первый слой фильтра на пути движения очищаемой

среды состоит из грубых волокон, последний слой – из тонких. Фильтр

применяется в системах стерилизации воздуха в производстве антибиотиков,

витаминов и других био- и медицинских препаратов. Фильтр периодически

стерилизуют острым паром, затем просушивают сухим воздухом.

Грубоволокнистые фильтры. Эти фильтры называют также предфильтрами,

так как их устанавливают перед тонковолокнистыми фильтрами для

предварительной очистки воздуха (газов). Благодаря этому снижается

стоимость очистки, поскольку стоимость грубоволокнистых фильтров почти в 10

раз ниже тонковолокнистых, их легче заменять или регенерировать.

Фильтровальный материал предфильтра состоит из смеси волокон диаметром от 1

до 20 мкм.

Фильтры-туманоуловители. Многие технологические процессы

сопровождаются образованием туманов. Так, например образование тумана

происходит при испарении масел, производстве и концентрировании различных

кислот, производстве хлора и др. Жидкие частицы в тумане имеют размер менее

10 мкм.

Для улавливания частиц тумана в настоящее время применяют волокнистые

фильтры-туманоуловители различных конструкций, для которых характерен

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5


ИНТЕРЕСНОЕ



© 2009 Все права защищены.