Méthodes de nettoyage de l'air de la poussière lors de son émission dans l'atmosphère. Méthodes de dépoussiérage.

Dans les processus de collecte de poussière, la taille des particules de poussière, leur densité, leur charge, leur résistivité, leurs propriétés adhésives, leur mouillabilité, etc., sont essentielles.

Les types de poussière suivants se distinguent par la taille des particules solides:

Plus de 10 microns;

0,25 à 10 microns;

0,01-0,25 microns;

Moins de 0,01 microns.

L'efficacité de la collecte de poussière des petites particules est inférieure à 50–80%, celle des plus grosses à 90–99,9%.

Il existe deux types de dépoussiéreurs: sec et humide. Les chambres de précipitation de la poussière, les cyclones, les cyclones vortex, les dépoussiéreurs électrostatiques recueillent la poussière par voie sèche. Des appareils à mousse, des laveurs à venturi, etc.

Dépoussiéreurs secs, chambres de précipitation de poussière.   Ce sont les appareils les plus simples qui utilisent un champ gravitationnel pour le dépôt de poussière et, lors de l’installation de partitions, un champ inertiel. L'efficacité de la collecte de poussière de plus de 25 microns est de 50 à 80%. Pour séparer les gaz de combustion chauds des poussières de taille supérieure à 20 microns à une température de 450 à 600 ° C, des séparateurs de poussière à déflecteurs sont utilisés. Dans ceux-ci, la séparation des poussières du flux de gaz principal est due aux forces d'inertie résultant d'un virage serré du flux de gaz en cours de nettoyage lorsqu'il passe à travers les stores de la grille. L'efficacité du nettoyage atteint 80%.

Les figures 14 et 15 illustrent les schémas d’un cyclone (grec: kyklon - en rotation) et d’un laveur (venturi) pour les méthodes de captage des poussières sèches et humides, respectivement.

Cyclones   - le type principal d'appareil pour collecter la poussière, qui utilise un champ centrifuge pour la précipiter. Le flux de gaz est introduit dans le cyclone par la buse - 1 tangentiellement à la surface interne du corps du cyclone - 2 (Fig. 14). Le flux tourne et tourne le long du corps jusqu'à la trémie - 4. Les particules de poussière sous l'action de la force centrifuge forment une couche de poussière sur la paroi du cyclone, qui s'effrite et pénètre dans la trémie. Le flux de gaz, débarrassé de la poussière, forme un vortex et quitte le cyclone à travers le tuyau - 3. Lorsqu'elle s'accumule, la trémie est périodiquement déchargée de la poussière.

La surpression des gaz entrant dans le cyclone ne doit pas dépasser 2500 Pa, la température ne doit pas dépasser 400 ° C. La concentration d'entrée admissible de poussières faiblement adhérentes est d'environ 1000 g / m 3, adhérence moyenne - jusqu'à 250 g / m 3. L'efficacité de l'épuration des gaz des poussières de plus de 5 microns dans les cyclones cylindriques est de 80 à 90%. Généralement, ils sont utilisés pour le prétraitement des gaz devant des filtres et des précipitateurs électrostatiques. Lors du nettoyage de grands volumes de gaz, des batteries sont utilisées, composées du nombre requis de cyclones installés en parallèle.

Dépoussiéreurs rotatifs   - appareils centrifuges tels que ventilateurs de conception spéciale. Ils sont utilisés pour nettoyer les gaz de la poussière dont la taille des particules dépasse 5 microns. Ils ont une grande compacité. Une modification plus prometteuse concerne les séparateurs de poussière rotatifs à contre-courant. Leurs tailles sont trois à quatre fois plus petites que celles des cyclones et leur consommation d’énergie est inférieure de 20 à 40%. Cependant, la complexité du processus de conception et de fonctionnement le rend difficile à généraliser.

Dépoussiéreurs Vortex.   Ce sont également des dispositifs centrifuges, qui utilisent des buses ou des pales inclinées comme un tourbillon de gaz. Ils sont capables de nettoyer de grandes quantités de gaz de fractions de poussières fines, inférieures à 3 à 5 microns. L'efficacité du nettoyage atteint 99%. Cela dépend peu de la teneur en poussière dans la plage allant jusqu'à 300 g / m 3.

Précipitateurs électrostatiques. Ce sont des dispositifs avec un ensemble d’électrodes (anodes) précipitantes tubulaires, chargées positivement, à l’intérieur desquelles se trouvent des tiges minces (cordes) d’électrodes corona-négatives (cathodes) négatives, le long de leur centre axial. Entre ces électrodes, qui sont un condensateur électrique cylindrique, une source de courant continu crée un champ électrique à haute tension, allant jusqu’à 50–300 kV / m. Dans ce champ électrique puissant, lorsque des particules chargées entrent en collision avec des molécules, il se produit une ionisation de choc du gaz. Cependant, avant la décomposition du gaz, l’intensité du champ n’est pas augmentée, c’est-à-dire créer les conditions pour une décharge corona dans le gaz. Les particules d'aérosol qui entrent dans la zone située entre la cathode et l'anode s'adsorbent en formant des ions, acquièrent une charge électrique et se déplacent vers l'électrode avec la charge opposée. Étant donné que la surface de la tige (cathode) est beaucoup plus petite que celle du tube, la densité de courant à la cathode sera beaucoup plus élevée qu’à l’anode. La décharge corona est principalement localisée à la cathode. Cela entraîne une décharge de cations significativement plus importante et la formation de particules d'aérosol chargées négativement. Par conséquent, les impuretés se déplacent principalement vers l'anode et se déposent dessus. Les noms sont donc clairs: électrodes corona et précipitation.

Lors du passage des gaz et des impuretés à travers un précipitateur électrostatique, leur débit est généralement réglé dans la plage allant de 0,5 à 2 m / s. La vitesse de déplacement des particules chargées vers les électrodes dépend de leur taille, de leur charge et de l'intensité du champ électrique. Pour un champ de 150 kV / m, il est de 0,01 à 0,1 m / s pour les particules de diamètre compris entre 1 et 30 µm. Les électrodes sont bien déposées, puis facilement éliminées en secouant la poussière avec une résistivité de 104 à 1010 Ohm · cm. À des valeurs inférieures, les particules de poussière sont facilement déchargées au niveau de l'électrode, rechargées et renvoyées dans le flux de gaz. Les poussières ayant une résistivité supérieure à 1010 Ohm · cm se déchargent lentement au niveau des électrodes, empêchent le dépôt de nouvelles particules et sont plus difficiles à capturer. Dans ce cas, l'humidification de gaz est utilisée.

Les électrofiltres sont utilisés pour le nettoyage fin des gaz de la poussière et du brouillard. Les précipitateurs électrostatiques secs ont une capacité de 30 à 1000 m 3 / h. Ils sont capables de purifier les gaz avec un rendement allant jusqu'à 99,9% avec une teneur en poussières allant jusqu'à 60 g / m 3 et une température des gaz allant jusqu'à 250 ° C.

Les filtres   Leurs dessins sont différents. Cependant, pour tous les filtres, l'élément principal est un septum poreux - un élément filtrant. Par type de matériau, on distingue les cloisons: filtres granulaires, flexibles, semi-rigides, filtres rigides.

Les filtres granulaires en gravier, coke, sable servent à éliminer les gaz des grandes fractions de poussière générées par les concasseurs, les cribles, les broyeurs, etc. L’efficacité de nettoyage atteint 99,9%.

Les éléments filtrants poreux flexibles sont les tissus, les feutres, le caoutchouc mousse, la mousse de polyuréthane. Les tissus et les feutres sont le plus souvent en fibres synthétiques, en fils de verre, recevant des tissus tels que le nitron, le lavsan, la chlorine, la fibre de verre. Ils sont largement utilisés pour l'épuration fine des gaz dont la teneur en poussières initiale est comprise entre 20 et 50 g / m 3. L'efficacité du nettoyage est de 97–99%.

Les éléments filtrants rigides sont constitués de céramique poreuse et de métaux poreux. Ils sont indispensables lors du nettoyage des impuretés des gaz chauds et agressifs.

Des filtres semi-rigides tels que des grilles métalliques tricotées, des spirales extrudées et des copeaux en acier inoxydable, en laiton et en nickel sont utilisés pour nettoyer les poussières d’une granulométrie supérieure à 15 microns et d’une concentration initiale allant jusqu’à 50 g / m 3 à partir de gaz chauds jusqu’à 500 ° C.

Le processus de filtrage consiste à déposer des particules dispersées sur la surface des pores de l'élément filtrant. Les dépôts se produisent sous l’effet du contact, de la diffusion, de l’inertie, du processus gravitationnel et de l’interaction de Coulomb des particules chargées. Ce dernier est caractéristique des filtres de Petryanov en fibres de perchlorovinyle (FPP), qui sont maintenant largement utilisés. Ces fibres ultra-minces portent des charges à leur surface, ce qui permet d'atteindre un très haut rendement de purification des gaz d'aérosols dans la phase initiale de filtration, jusqu'à 99,99% avec un taux de filtration de 0,01 m / s et un diamètre de particule de 0,34 µm. Ces filtres sont utilisés pour purifier l’air des aérosols radioactifs. Après neutralisation de la charge, l'efficacité du nettoyage est réduite à 90%.

Si la taille des particules est supérieure à la taille des pores, un effet de tamis est observé lors de la formation d'une couche de précipité. Cet effet, ainsi que le colmatage progressif des pores par les particules en suspension, augmentent la résistance de l'élément filtrant et l'efficacité de nettoyage, mais réduisent sa productivité. Par conséquent, les éléments filtrants se régénèrent périodiquement.

Modèles de filtres: sac, rouleau, cadre.

Filtres à manches le plus largement utilisé pour le nettoyage à sec des émissions de gaz. Dans un boîtier cylindrique à fond conique, des manchons en tissu ou en feutre sont fixés aux trous de la cloison inférieure et aux capuchons de la cloison supérieure. Les gaz poussiéreux, alimentés par le bas par les ouvertures de la cloison inférieure, pénètrent dans les manchons, sont filtrés et évacués de l'appareil à travers l'espace entre les manchons et les ouvertures de la cloison supérieure. Le filtre est régénéré après avoir été déconnecté du système de nettoyage en agitant les manchons avec un dispositif spécial (la poussière est collectée dans le fond conique) et en les repoussant avec du gaz comprimé. La concentration admissible de poussière à l'entrée du filtre à manches est de 20 g / m 3, la température la plus élevée du gaz est de 130 ° C pour les tuyaux en dacron et de 230 ° C pour la fibre de verre, la productivité allant jusqu'à 50 m 3 / h, l'efficacité de nettoyage d'environ 98%. .

Dépoussiéreurs humides.   Les épurateurs de gaz humides se caractérisent par un rendement élevé du nettoyage fin des poussières fines (0,3 à 1 µm), ainsi que par leur capacité à éliminer les poussières des gaz chauds et explosifs. Ils travaillent en déposant des particules de poussière à la surface de gouttelettes ou de films liquides. Dans ce cas, les forces d'inertie, le mouvement brownien, l'acte de diffusion, l'interaction de particules chargées, la condensation, l'évaporation, etc. La mouillabilité des particules par le liquide est un facteur important.

De par leur conception, les collecteurs de poussière humide sont divisés en épurateurs Venturi, épurateurs à buse et à centrifuger, appareils à inertie, appareils à mousse à bulles, etc.

Laveur Venturi   (fig. 15). La partie principale de cet épurateur est la buse Venturi - 1, dans laquelle le gaz poussiéreux est introduit dans la partie rétrécie et de l’eau est pulvérisée à travers les buses centrifuges - 2. Dans ce cas, le gaz accélère d'une vitesse d'entrée de 15 à 20 m / s à une vitesse de 30 à 200 m / s dans une section de buse étroite. Pour un nettoyage efficace, la distribution uniforme des gouttelettes d’eau sur la section de la buse est très importante. Dans la partie en expansion de la buse, le débit est inhibé à une vitesse de 15 à 20 m / s et acheminé vers un piège anti-goutte - 3 - cyclone à flux direct. Consommation d'eau: 0,1–6 l / m 3. Les laveurs à effet Venturi offrent une grande efficacité de nettoyage (jusqu’à 99,9%) des aérosols d’une granulométrie moyenne de 1 à 2 µm à une concentration initiale pouvant atteindre 100 g / m 3. La capacité des épurateurs Venturi peut atteindre 80 000 m 3 / h.

Laveurs de buses et centrifuges les particules dont la taille est supérieure à 10–20 microns sont capturées efficacement. Dans ceux-ci, le flux de gaz est dirigé obliquement vers un miroir d'eau dépassant de la surface des boues (Fig. 16a). Les grosses particules se déposent dans l'eau et la poussière fine avec un flux de gaz s'élève pour rencontrer le flux de pluie créé par les buses - 2a ou un film d'eau alimenté par les buses dans un laveur centrifuge.

La consommation d'eau spécifique dans les laveurs de buses est de 3 à 6 l / m 3, le débit de gaz de 0,7 à 1,5 m / s, l'efficacité de l'épuration des gaz de haut fourneau est de 60 à 70%. Dans les épurateurs centrifuges avec une teneur en poussières de gaz allant jusqu'à 20 g / m 3, la consommation spécifique d'eau est de 0,09 à 0,18 l / m 3, l'efficacité du nettoyage à une vitesse du gaz de 15 à 20 m / s est de 80 à 98%.

Collecteurs de poussière en mousse à bulles   (Fig. 16b). En eux, le gaz de nettoyage entre sous une grille horizontale - 2b, puis traverse des trous dans la grille et une couche de liquide - 4 et de mousse - 5. À une vitesse de gaz pouvant atteindre 1 m / s, un mode de nettoyage par bulle est observé. Avec une augmentation de la vitesse à 2–2,5 m / s, une couche de mousse apparaît au-dessus du liquide. Cela conduit à une augmentation de l'efficacité du nettoyage, mais augmente également l'entraînement des pulvérisations provenant de l'appareil. L'efficacité de l'épuration des gaz des poussières fines atteint 95–96% avec un débit d'eau spécifique de 0,4–0,5 l / m 3.

Éliminateurs de brouillard.   Ils sont utilisés pour nettoyer l’air des brouillards d’acides, alcalis, huiles et autres liquides. Les brouillards sont capturés par des filtres à fibres, à la surface des pores desquels se déposent les gouttelettes, puis le liquide s’écoule sous l’effet des forces gravitationnelles. Le matériau utilisé est de la fibre de verre d'un diamètre de 7 à 30 microns ou des fibres polymères (lavane, polypropylène) d'un diamètre de 12 à 40 microns. Dans les éliminateurs de brouillard à faible vitesse dont la vitesse du gaz est inférieure à 0,15 m / s, le mécanisme de dépôt par diffusion de gouttelettes prévaut, tandis que dans les effets à grande vitesse (2 à 2,5 m / s), des forces d'inertie agissent.

Pour éliminer le brouillard à faible vitesse, utilisez des éléments filtrants tubulaires. Ils sont formés (assemblés) de matériaux fibreux dans un intervalle de 5-15 cm de large entre deux cylindres maillés dont les diamètres diffèrent de 10-30 cm. Ces éléments, contrairement aux filtres à manches, sont fixés verticalement aux ouvertures de la cloison supérieure du cylindre l’appareil et les extrémités inférieures par des verrous hydrauliques tubulaires sont immergés dans des verres contenant du liquide condensé. Le brouillard, qui passe du côté extérieur du cylindre à la cavité intérieure, retient les gouttelettes. Le liquide formé à partir d'eux s'écoule dans un verre. L'efficacité de nettoyage des particules de moins de 3 microns est de 99,9%.

Les éliminateurs de brouillard à haute vitesse sont plus petits et offrent une efficacité de nettoyage de 90 à 98%. Pour nettoyer l'air des bains de chrome du brouillard et des éclaboussures d'acide chromique et sulfurique jusqu'à 90 ° C, un filtre à fibres de polypropylène a été mis au point: FVG-T. Sa productivité est de 3 500 à 80 000 m 3 / h et son efficacité de nettoyage est de 96 à 99%.

) Il est fait pour la protection contre la pollution atmosphérique. (surtout avec la sortie des industriels sortants), technol. préparer et en extraire des produits de valeur. La collecte des poussières s'effectue à l'aide de dépoussiéreurs intégrés au technol principal. équipement, ainsi que à distance. L’efficacité de la collecte des poussières est déterminée en règle générale par le rapport de la masse de particules piégées (déposées) dans le dépoussiéreur à la masse de particules à son entrée.

Dans la technique de dépoussiérage, un grand nombre d'appareils sont utilisés, différant par la conception et le principe des particules en suspension. Par leur méthode de séparation du flux, les dépoussiéreurs sont généralement divisés en dispositifs mécaniques (secs et humides) et électriques. nettoyage (voir aussi). Le travail de tout dépoussiéreur est basé sur l'utilisation d'un ou plusieurs. mécanismes en suspension dans les particules. La contribution de chaque mécanisme particulier à l'efficacité du dépoussiéreur peut être caractérisée qualitativement par le paramètre sans dimension correspondant.

La gravité () résulte de la décantation verticale des particules sous l'effet de la gravité lors du passage dans un appareil d'épuration des gaz. Paramètre de gravité. G est exprimé par le rapport:

où F t, F c sont les forces de gravité et la résistance du milieu (N); d h, r h - diamètre (m) et densité (kg / m 3) de particules; g-accélération chute (m / s); m r (Pa · s) et la vitesse (m / s) du flux de gaz; Cp est l'amendement Cunningham-Milliken, qui prend en compte l'augmentation de la mobilité des particules, dont la taille est comparable à la longueur moyenne du trajet. La gravité. Le principe utilisé dans les précipités de poussière. caméras.

La centrifugation se produit pendant le mouvement curviligne du flux aérodispersé, lorsque les forces centrifuges se développent, sous l’influence de laquelle les particules sont rejetées à la surface. Le paramètre centrifuge w est caractérisé par le rapport entre la force centrifuge F c agissant sur la particule et la force de résistance du milieu:

où es-tu w, vitesse r (m / s) et rayon de rotation (m) du flux de gaz. Centrifuge est utilisé dans les appareils simples, de groupe et à batterie, vortex, dynamiques. .

Il y a inertie lorsque la masse de particules ou leur vitesse de déplacement sont si importantes qu’elles ne peuvent pas suivre la ligne de front qui enveloppe l’obstacle, mais cherchant par inertie à poursuivre le mouvement, heurtent l’obstacle et s’installent dessus. Paramètre inertiel - critère de Stokes:

où u og - la vitesse du flux de gaz par rapport à la surface du flux ou de l'obstacle (m / s); l-paramètre linéaire caractéristique (m) du corps aérodynamique (pour une goutte sphérique, le diamètre de la balle, pour une fibre, le diamètre du cylindre). L’inertie détermine le fonctionnement de la plupart des dépoussiéreurs humides () et joue également un rôle important dans.

L'engagement (effet tactile) est observé lorsque la distance d'une particule se déplaçant avec un flux de gaz à un corps profilé est égale ou inférieure à son rayon. L'effet d'engagement est caractérisé par le paramètre R 3 - d h / l et comporte des créatures. valeur à.

La diffusion se produit à la suite d'une exposition continue à de petites particules en suspension dans. Le paramètre de diffusion Doc est l’inverse du critère de Peclet: Doc \u003d Re -1 \u003d ug / D4, où D4 est le coefficient. Particules browniennes (m 2 / s). Si la loi de Stokes est valide, lorsque la taille des particules est supérieure à la moyenne, nous avons:

où k-; Tg-t-ra (K). Une diffusion semblable à l’effet d’engagement est utilisée sous DOS. dans