Методи за почистване на въздух от прах при изхвърляне в атмосферата. Методи за отстраняване на прах.

При процесите на събиране на прах са от съществено значение размерът на праховите частици, тяхната плътност, заряд, съпротивление, адхезивни свойства, омокряемост и др.

Следните видове прах се отличават с размера на твърдите частици:

Повече от 10 микрона;

0,25-10 микрона;

0,01-0,25 микрона;

По-малко от 0,01 микрона.

Ефективността на събирането на прах от малки частици е по-малка - 50–80%, по-големите - 90–99,9%.

Има два вида прахоуловители: сух и мокър. Камерите за валежите от прах, циклоните, вихровите циклони, електростатичните утаители събират прах по сухия метод. Пенообразуващите апарати, Venturi скрубер и др. Се използват за почистване на прах от мокрия метод.

Сухи колектори за прах, камери за утаяване на прах.  Това са най-простите апарати, които използват гравитационно поле за отлагане на прах, а при инсталиране на дялове - инерционно поле. Ефективността на събиране на прах с размер над 25 микрона е 50–80%. За почистване на горещи димни газове от прах с размер над 20 микрона при температура 450-600 ° С се използват сепаратори за прах. При тях отделянето на прах от основния газов поток става поради инерционните сили, произтичащи от рязък завой на газовия поток, който се почиства, когато той преминава през решетките на решетката. Ефективността на почистването достига 80%.

Фигури 14 и 15 показват схемите на циклон (на гръцки: kyklon - въртящ се) и на скрубер (англ. Scrub - скраб) Venturi, съответно за методи за събиране на сух и мокър прах.

Циклони  - основният тип апарати за събиране на прах, които използват центробежно поле за утаяването му. Газовият поток се въвежда в циклона през дюзата - 1 тангенциално към вътрешната повърхност на циклона - 2 корпуса (фиг. 14). Потокът се върти и се върти по тялото към бункера - 4. Праховите частици под действието на центробежна сила образуват прашен слой върху стената на циклона, който се руши и навлиза в бункера. Газовият поток, освободен от прах, образува вихър и напуска циклона през тръбата - 3. Когато се натрупва, бункерът периодично се разтоварва от прах.

Излишното налягане на газовете, влизащи в циклона, не трябва да надвишава 2500 Па, температурата не трябва да надвишава 400 ° С. Допустимата входна концентрация на слабо залепващ прах е около 1000 g / m 3, средна полепналост - до 250 g / m 3. Ефективност на газовото почистване от прах над 5 микрона в цилиндрични циклони 80–90%. Обикновено се използват за предварително пречистване на газове преди електростатични утаители и филтри. При почистване на големи обеми газове се използват батерии, състоящи се от необходимия брой циклони, инсталирани паралелно.

Ротационни прахоуловители  - центробежни апарати, като вентилатори със специален дизайн. Използват се за почистване на газове от прах с размер на частиците повече от 5 микрона. Те имат голяма компактност. По-обещаваща модификация са ротационните прахоотделители с противоток. Размерите им са 3-4 пъти по-малки от тези на циклоните, а консумацията на енергия е с 20-40% по-малка. Въпреки това сложността на процеса на проектиране и експлоатация затруднява широкото им разпространение.

Вихрови колектори за прах.  Това също са центробежни устройства, които използват наклонени дюзи или остриета като вихър от газови потоци. Те са в състояние да почистват големи обеми газове от фини прахови фракции, по-малко от 3-5 микрона. Ефективността на почистване достига 99%. Малко зависи от съдържанието на прах в обхвата до 300 g / m 3.

Електростатични утаители. Те представляват устройства с набор от тръбни утаяващи се положително заредени електроди (аноди), вътре в които тънки пръти (струни) на корона-отрицателни, отрицателно заредени електроди (катоди) са разположени по протежение на аксиалния им център. Между тези електроди, които са цилиндричен електрически кондензатор, източник на постоянен ток създава електрическо поле с високо напрежение, до 50-300 kV / m. В това силно електрическо поле, когато заредените частици се сблъскат с молекули, възниква шокова йонизация на газа. Преди разграждането на газа обаче силата на полето не се увеличава, т.е. създават условия за изпускане на корона в газ. Аерозолните частици, влизащи в зоната между катода и анода, адсорбират образуващи йони, придобиват електрически заряд и се придвижват към електрода с противоположния заряд. Тъй като площта на пръта (катода) е много по-малка от площта на тръбата, плътността на тока при катода ще бъде много по-висока, отколкото на анода. Коронният разряд е локализиран главно на катода. Това води до значително по-голямо изхвърляне на катиони и образуване на отрицателно заредени аерозолни частици. Следователно примесите основно се придвижват до анода и се установяват върху него. Оттук и имената са ясни: корона и електроди за валежи.

При преминаване на газ и примеси през електростатичен утаител, техният дебит обикновено се задава в диапазона от 0,5 до 2 m / s. Скоростта на движение на заредените частици към електродите зависи от техния размер, заряд и сила на електрическото поле. При напрежение на полето 150 kV / m, то е от 0,01 до 0,1 m / s за частици с диаметър съответно от 1 до 30 μm. Електродите се отлагат добре и след това лесно се отстраняват чрез разклащане на прах с съпротивление от 104 до 1010 Ом · cm. При по-ниски стойности праховите частици лесно се изхвърлят при електрода, презареждат се и се връщат обратно в газовия поток. Праховете със съпротивление над 1010 Ohm · cm бавно се отделят при електродите, предотвратяват отлагането на нови частици и са най-трудни за улавяне. В този случай се използва овлажняване с газ.

Електрофилтрите се използват за фино почистване на газове от прах и мъгла. Сухите електростатични утаители имат капацитет от 30 до 1000 м 3 / ч. Те са в състояние да пречистват газовете с ефективност до 99,9% със съдържание на прах до 60 g / m 3 и температура на газ до 250 ° C.

Филтри.  Техните дизайни са различни. За всички филтри обаче основният елемент е пореста септума - филтриращ елемент. По вида на материала се разграничават преградите: гранулирани, гъвкави, полутвърди, твърди филтри.

Гранулирани филтри, изработени от чакъл, кокс, пясък, се използват за почистване на газове от големи прахови фракции, създадени от дробилки, екрани, мелници и др. Ефективността на почистване е до 99,9%.

Гъвкавите порести филтърни елементи са тъкани, филц, гъба от гъба, полиуретанова пяна. Тъканите и филцовете най-често се изработват от синтетични влакна, стъклени нишки, получавайки такива тъкани като нитрон, лавсан, хлор, фибростъкло. Те се използват широко за фино пречистване на газове с първоначално съдържание на прах 20-50 g / m 3. Ефективността на почистването е 97–99%.

Твърдите филтърни елементи са изработени от пореста керамика и порести метали. Те са незаменими при почистване от примеси от горещи и агресивни газове.

Полутвърди филтри като плетени метални решетки, екструдирани спирали и стърготини от неръждаема стомана, месинг, никел се използват за почистване на прах с размер на частиците повече от 15 микрона и начална концентрация до 50 g / m 3 от горещи газове с температура до 500 ° C.

Процесът на филтриране се състои в отлагането на диспергирани частици върху повърхността на порите на филтърния елемент. Отлагането възниква в резултат на ефекта от контакт, дифузия, инерционен, гравитационен процес, кулонов взаимодействие на заредени частици. Последното е характерно за филтрите на Петрянов, изработени от перхлоровинилни влакна (FPP), които сега се използват широко. Такива ултра тънки влакна носят заряди на повърхността си, което прави възможно постигането на много висока ефективност на пречистване на газ от аерозоли в началния етап на филтриране, до 99,99% при скорост на филтриране 0,01 m / s и диаметър на частиците 0,34 μm. Тези филтри се използват за пречистване на въздуха от радиоактивни аерозоли. След неутрализиране на заряда ефективността на почистване се намалява до 90%.

Ако размерът на частиците е по-голям от размера на порите, се наблюдава ситов ефект с образуването на слой от утайката. Този ефект, както и постепенното запушване на порите от отлагащите се частици, увеличават устойчивостта на филтърния елемент и ефективността на почистване, но намаляват неговата производителност. Следователно, филтърните елементи периодично се регенерират.

Дизайн на филтри: торба, ролка, рамка.

Филтри за чанти най-широко използван за химическо чистене на газови емисии. В цилиндричен калъф с конусно дъно ръкави, изработени от плат или филц, са прикрепени към отворите на долната преграда и към капачките на горната преграда. Праховият газ, подаван отдолу през отворите на долната преграда, навлиза в ръкавите, филтрира се и се отстранява от апарата през междувръзното пространство и отворите на горната преграда. Филтърът се регенерира, след като е изключен от почистващата система, като разклаща ръкавите със специално устройство (прахът се събира в конусовидното дъно) и ги издухва обратно със сгъстен газ. Допустимата концентрация на прах на входа към торбичния филтър е 20 g / m 3, най-високата температура на газа е 130 ° C за дакронови маркучи и 230 ° C за фибростъкло, производителността е до 50 m 3 / h, ефективността на почистване е около 98% ,

Влажни прахоуловители.  Устройствата за почистване на мокър газ се характеризират с висока ефективност на чисто почистване на фини прашинки (0,3–1 µm), както и способността за почистване на горещи и експлозивни газове от прах. Те работят с помощта на отлагането на прахови частици по повърхността на капчици или течни филми. В този случай силите на инерцията, движението на Браун, дифузията, взаимодействието на заредени частици, кондензация, изпаряване и т.н. Важен фактор е омокряемостта на частиците от течността.

По дизайн мокрите прахоуловители се разделят на скрубери Venturi, дюзи и центробежни скрубер, апарати за инерционен удар, мехурчета с пяна и др.

Вентури скрубер  (фиг. 15). Основната част на този скрубер е дюза Venturi - 1, при която прашния газ се вкарва в стесняващата се част, а водата се разпръсква през центробежните дюзи - 2. В този случай газът се ускорява от входна скорост от 15–20 m / s до скорост 30–200 m / s в тясна секция на дюзите. За ефективно почистване е много важно равномерното разпределение на водните капчици върху секцията на дюзата. В разширяващата се част на дюзата потокът се инхибира със скорост 15–20 m / s и се подава към капан за капене - 3 - с директен поток. Консумация на вода: 0,1–6 l / m 3. Скруберите Venturi осигуряват висока ефективност на почистване (до 99,9%) на аерозоли със среден размер на частиците 1–2 μm при начална концентрация до 100 g / m 3. Капацитетът на скрубер Venturi е до 80 000 m 3 / h.

Дюзи и центробежни скрубер частици повече от 10-20 микрона се улавят ефективно. В тях газовият поток е насочен под ъгъл към огледало от вода, стърчащо над повърхността на утайката (фиг. 16a). Големи частици се утаяват във водата, а финият прах с газов поток се издига нагоре, за да посрещне дъждовния поток, създаден от дюзите - 2а или филм с вода, подаван през дюзите в центробежен скрубер.

Специфичната консумация на вода в скруберните дюзи е 3–6 l / m 3, скоростта на потока на газ е 0,7–1,5 m / s, ефективността на пречистването на доменните газове е 60–70%. В центробежните скрубри със съдържание на газов прах до 20 g / m 3, специфичната консумация на вода е 0,09–0,18 l / m 3, ефективността на почистване при скорост на газ 15–20 m / s е от 80 до 98%.

Колектори за прах от мехурчета от пяна  (Фиг. 16б). В тях газ за почистване влиза под хоризонтална решетка - 2b, след това преминава през дупки в скарата и слой от течност - 4 и пяна - 5. При скорост на газ до 1 m / s се наблюдава режим на почистване на мехурчета. С увеличаване на скоростта до 2–2,5 m / s, над течността се появява слой пяна. Това води до повишаване на ефективността на почистване, но също така увеличава захващането на спрея от апарата. Ефективността на пречистването на газ от фин прах достига 95–96% със специфичен дебит на водата 0,4–0,5 l / m 3.

Елиминатори на мъгла  Използват се за почистване на въздуха от мъгли от киселини, основи, масла и други течности. Мъглата се улавя от влакнести филтри, върху повърхността на порите на които се отлагат капчици и след това течността изтича под действието на гравитационните сили. Използваният материал е фибростъкло с диаметър на влакното от 7 до 30 микрона или полимерни влакна (лаван, полипропилен) с диаметър от 12 до 40 микрона. В елиминаторите на мъгла с ниска скорост със скорост на газ под 0,15 m / s преобладава механизмът на дифузно отлагане на капчици, докато при високоскоростни (2–2,5 m / s) действат инерционни сили.

За отстраняване на мъгла с ниска скорост използвайте тръбни филтърни елементи. Те са оформени (сглобени) от влакнести материали в междина от 5 до 15 см ширина между два мрежести цилиндъра, чиито диаметри се различават с 10-30 см. Тези елементи, за разлика от торбичните филтри, са прикрепени вертикално към отворите на горната част на цилиндричния апарат, а долните краища през тръбни хидравлични брави се потапят в чаши със кондензирана течност. Мъглата, преминавайки от външната страна на цилиндъра във вътрешната кухина, задържа капчиците. Течността, образувана от тях, се влива в чаша. Ефективността на почистване на частици, по-малки от 3 микрона, е 99,9%.

Високоскоростните елиминатори за мъгла са по-малки и осигуряват ефективност на почистване от 90–98%. За почистване на въздуха на хромните бани от мъгла и пръски от хромова и сярна киселина с температура до 90 ° C е разработен дизайн на филтър с полипропиленови влакна: FVG-T. Производителността му е 3 500–80 000 м 3 / час, а ефективността на почистване е 96–99%.

). Той е направен за защита от замърсяване на атм. (особено с пускането на изходящи индустриални), технол. приготвяне и извличане на ценни продукти от тях. Събирането на прах се извършва с помощта на прахоуловители, вградени в основния технол. оборудване, както и дистанционно. Ефективността на събирането на праха се определя като правило от съотношението на масата на частиците, хванати (депозирани) в прахоуловителя, към масата на частиците на входа му.

В техниката за събиране на прах се използват голям брой апарати, които се различават по дизайна и принципа на суспендираните частици. По метода на тяхното отделяне от потока прахоуловителите обикновено се разделят на механични (сухи и мокри) и електрически устройства. почистване (виж също). Работата на всеки прахоуловител се основава на използването на един или няколко. механизми, окачени в частици. Приносът на всеки конкретен механизъм за ефективността на прахоуловителя може да бъде качествено характеризиран от съответния безразмерен параметър.

Гравитацията () възниква в резултат на вертикалното утаяване на частиците под действието на гравитацията при преминаване през апарат за почистване на газ. Параметър на тежестта G се изразява със съотношението:

където F t, F c са силите на гравитацията и съпротивлението на средата (N); d h, r h - диаметър (m) и плътност (kg / m 3) на частици; грам-ускорение свободна. падане (m / s); m r, u g (Pa · s) и скорост (m / s) на газовия поток; Cp е поправката на Cunningham-Milliken, която отчита увеличаването на мобилността на частиците, чийто размер е сравним със средната дължина на пътя. Gravity. Принципът, използван в праховите утайки. камари.

Центробежното възниква по време на криволинейното движение на аеродисперсния поток, когато се развиват центробежни сили, под въздействието на които частиците се изхвърлят на повърхността. Центробежният параметър w се характеризира със съотношението на центробежната сила F c, действаща върху частицата, към съпротивителната сила на средата:

къде ф w, r-скорост (m / s) и радиус на въртене (m) на газовия поток. Центробежът се използва в единични, групови и акумулаторни, вихрови устройства, динамични. ,

Инерциалният се проявява, ако масата на частиците или скоростта им на движение са толкова значителни, че не могат да последват по потока, обгръщащ препятствието, но, търсейки по инерция да продължи движението, се сблъскват с препятствието и се установяват върху него. Инерционен параметър - критерий на Стокс:

където u og - скоростта на газовия поток спрямо повърхността на потока или препятствието (m / s); l-характерен линеен параметър (m) на опростеното тяло (за сферичен спад, диаметърът на топката, за влакно, диаметърът на цилиндъра). Инерцията определя работата на повечето влажни колектори за прах (), а също така играе важна роля за.

Ангажиране (ефект на допир) се наблюдава, когато разстоянието от частица, която се движи с газов поток до обтекаемо тяло, е равно или по-малко от радиуса му. Ефектът на зацепване се характеризира с параметъра R 3 - d h / l и има същества. стойност при.

Дифузията се получава в резултат на непрекъснато излагане на малки суспендирани частици в. Параметърът на дифузия D oc е реципрочен на критерия на Peclet: D oc \u003d Re -1 \u003d u g l / D 4, където D 4 е коефициентът. Браунови частици (m 2 / s). Ако законът на Стокс е валиден, когато размерът на частиците е по-голям от средния път, ние имаме;

където k-; T g-t-ra (K). Дифузия, подобна на ефекта на ангажиране, се използва в DOS. в