Metódy čistenia vzduchu od prachu pri jeho vypúšťaní do atmosféry. Metódy odstraňovania prachu.

Pri procesoch zberu prachu je nevyhnutná veľkosť prachových častíc, ich hustota, náboj, odpor, lepivé vlastnosti, zmáčateľnosť atď.

Podľa veľkosti tuhých častíc sa rozlišujú nasledujúce typy prachu:

Viac ako 10 mikrónov;

0,25 až 10 mikrónov;

0,01 - 0,25 mikrónov;

Menej ako 0,01 mikrónu.

Účinnosť zachytávania malých častíc je menšia - 50–80%, väčšie - 90–99,9%.

Existujú dva typy zberačov prachu: suchý a mokrý. Komory na zrážanie prachu, cyklóny, vírivé cyklóny, elektrostatické odlučovače zhromažďujú prach suchou metódou, na čistenie prachu z mokrej metódy sa používajú penové prístroje, Venturiho práčky atď.

Zberače suchého prachu, komory na zrážanie prachu.   Jedná sa o najjednoduchšie prístroje, ktoré používajú gravitačné pole na nanášanie prachu a pri inštalácii oddielov zotrvačné pole. Účinnosť zachytávania prachu s veľkosťou viac ako 25 mikrónov je 50–80%. Na čistenie horúcich dymových plynov z prachu s veľkosťou viac ako 20 mikrónov pri teplote 450 - 600 ° C sa používajú žalúziové odlučovače prachu. V nich dochádza k oddeľovaniu prachu od hlavného prúdu plynu v dôsledku zotrvačných síl, ktoré vznikajú pri ostrom otočení prúdu plynu, ktorý prechádza roštovými clonami. Účinnosť čistenia dosahuje 80%.

Obrázky 14 a 15 znázorňujú schémy cyklónu (grécky: kyklon - rotačný) a práčky (angl. Scrub - scrub) Venturi pre metódy zachytávania suchého a mokrého prachu.

cyklóny   - hlavný typ zariadenia na zachytávanie prachu, ktorý na jeho zrážanie využíva odstredivé pole. Prúd plynu sa zavádza do cyklónu cez dýzu - 1 tangenciálne na vnútorný povrch telesa cyklónu - 2 (obr. 14). Prietok rotuje a rotuje pozdĺž tela do násypky - 4. Častice prachu pôsobením odstredivej sily tvoria vrstvu prachu na cyklónovej stene, ktorá sa rozpadá a vstupuje do násypky. Prúd plynu zbavený prachu vytvára vír a opúšťa cyklón potrubím - 3. Keď sa zásobník hromadí, pravidelne sa vykladá z prachu.

Pretlak plynov vstupujúcich do cyklónu by nemal prekročiť 2 500 Pa, teplota by nemala prekročiť 400 ° C. Prípustná vstupná koncentrácia slabo lepivého prachu je asi 1000 g / m 3, priemerná priľnavosť - do 250 g / m 3. Účinnosť čistenia plynov z prachu viac ako 5 mikrónov vo valcových cyklónoch je 80–90%. Zvyčajne sa používajú na predúpravu plynov pred elektrostatickými odlučovačmi a filtrami. Pri čistení veľkého množstva plynov sa používajú batérie pozostávajúce z požadovaného počtu paralelne nainštalovaných cyklónov.

Rotačné zberače prachu   - odstredivé prístroje, ako sú ventilátory špeciálnej konštrukcie. Používajú sa na čistenie plynov od prachu s veľkosťou častíc viac ako 5 mikrónov. Majú veľkú kompaktnosť. Sľubnejšou úpravou sú protiprúdové rotačné odlučovače prachu. Ich veľkosti sú 3 až 3 krát menšie ako v prípade cyklónov a spotreba energie je o 20 až 40% nižšia. Zložitosť procesu navrhovania a prevádzky však sťažuje ich širokú distribúciu.

Zberače vírivého prachu.   Sú to tiež odstredivé zariadenia, ktoré používajú ako vírenie prúdov plynu naklonené dýzy alebo lopatky. Sú schopné vyčistiť veľké množstvá plynov z jemných prachových frakcií, menej ako 3 až 5 mikrónov. Účinnosť čistenia dosahuje 99%. Je málo závislý od obsahu prachu v rozsahu do 300 g / m 3.

Elektrostatické odlučovače. Sú to zariadenia so súpravou trubicových zrážacích, pozitívne nabitých elektród (anód), vo vnútri ktorých sú pozdĺž ich axiálneho stredu umiestnené tenké tyče (struny) koron negatívnych, záporne nabitých elektród (katódy). Medzi týmito elektródami, ktoré sú valcovým elektrickým kondenzátorom, vytvára zdroj jednosmerného prúdu elektrické pole vysokého napätia až do 50–300 kV / m. V tomto silnom elektrickom poli, keď sa nabité častice zrážajú s molekulami, dochádza k ionizácii plynu nárazom. Pred rozpadom plynu sa však intenzita poľa nezvyšuje, t.j. vytvoriť podmienky pre korónový výboj v plyne. Aerosólové častice vstupujúce do zóny medzi katódou a anódou adsorbujú formujúce sa ióny, získavajú elektrický náboj a pohybujú sa k elektróde opačným nábojom. Pretože oblasť tyče (katódy) je oveľa menšia ako plocha trubice, prúdová hustota na katóde bude oveľa vyššia ako na anóde. Korónový výboj je lokalizovaný hlavne na katóde. To vedie k výrazne väčšiemu vypúšťaniu katiónov a tvorbe negatívne nabitých aerosólových častíc. Z tohto dôvodu sa nečistoty pohybujú hlavne do anódy a usadzujú sa na nej. Názvy sú preto jasné: korónové a zrážacie elektródy.

Pri priechode plynu a nečistôt elektrostatickým odlučovačom je ich prietok obvykle nastavený v rozmedzí od 0,5 do 2 m / s. Rýchlosť pohybu nabitých častíc k elektródam závisí od ich veľkosti, náboja a sily elektrického poľa. Pri intenzite poľa 150 kV / m je to pre častice s priemerom 1 až 30 μm od 0,01 do 0,1 m / s. Elektródy sú dobre nanesené a potom ľahko odstránené trepaním prachu s odporom 104 až 1010 Ohm.cm. Pri nižších hodnotách sa prachové častice ľahko vyprázdňujú na elektróde, znovu sa nabíjajú a vracajú sa späť do prúdu plynu. Prach s odporom väčším ako 1010 Ohm.cm sa pomaly vybíja na elektródach, bráni ukladaniu nových častíc a je ťažké ho zachytiť. V tomto prípade sa používa zvlhčovanie plynu.

Elektrofiltry sa používajú na jemné čistenie plynov od prachu a hmly. Suché elektrostatické odlučovače majú kapacitu 30 až 1 000 m3 / h. Sú schopné čistiť plyny s účinnosťou až 99,9% s obsahom prachu do 60 g / m3 a teplotou plynu až do 250 ° C.

Filtre.   Ich vzory sú rôzne. Avšak pre všetky filtre je hlavným prvkom porézna septa - filtračný prvok. Priečky sa líšia podľa typu materiálu: zrnité, pružné, polotuhé, tuhé filtre.

Granulované filtre zo štrku, koksu, piesku sa používajú na čistenie plynov z veľkých prachových frakcií, ktoré vytvárajú drviče, sitá, mlyny atď. Účinnosť čistenia je až 99,9%.

Flexibilné pórovité filtračné prvky sú tkaniny, plsti, špongiová guma, polyuretánová pena. Tkaniny a plste sa najčastejšie vyrábajú zo syntetických vlákien, sklenených vlákien, ktoré prijímajú také látky ako nitron, lavsan, chlór, sklenené vlákna. Všeobecne sa používajú na jemné čistenie plynov s počiatočným obsahom prachu 20 - 50 g / m3. Účinnosť čistenia je 97 - 99%.

Pevné filtračné prvky sú vyrobené z poréznej keramiky a pórovitých kovov. Sú nevyhnutné pri čistení od nečistôt horúcich a agresívnych plynov.

Polotuhé filtre, ako sú pletené kovové siete, extrudované špirály a hobliny vyrobené z nehrdzavejúcej ocele, mosadze, niklu, sa používajú na čistenie horúcich plynov s teplotou do 500 ° C od prachu s veľkosťou častíc viac ako 15 μm a počiatočnou koncentráciou do 50 g / m3.

Filtračný proces spočíva v nanesení dispergovaných častíc na povrch pórov filtračného prvku. K usadzovaniu dochádza v dôsledku kontaktu, difúzie, zotrvačného, \u200b\u200bgravitačného procesu, Coulombovej interakcie nabitých častíc. Posledne menovaná je charakteristika Petryanovových filtrov vyrobených z perchlorovinylových vlákien (FPP), ktoré sa v súčasnosti bežne používajú. Takéto ultratenké vlákna nesú na svojom povrchu náboje, čo umožňuje dosiahnuť veľmi vysokú účinnosť čistenia plynov z aerosólov v počiatočnej fáze filtrácie, až do 99,99% pri rýchlosti filtrácie 0,01 m / sa priemeru častíc 0,34 μm. Tieto filtre sa používajú na čistenie vzduchu od rádioaktívnych aerosólov. Po neutralizácii náboja sa účinnosť čistenia zníži na 90%.

Ak je veľkosť častíc väčšia ako veľkosť pórov, pozoruje sa pri vytváraní zrazeninovej vrstvy sitový efekt. Tento účinok, rovnako ako postupné upchávanie pórov usadzovacími časticami, zvyšuje odpor filtračného prvku a účinnosť čistenia, ale znižuje jeho produktivitu. Preto sa filtračné prvky pravidelne regenerujú.

Dizajn filtra: vak, rolka, rám.

Filtre vreciek najčastejšie sa používa na chemické čistenie emisií plynov. Vo valcovom puzdre s kužeľovým dnom sú rukávy vyrobené z tkaniny alebo plsti pripevnené k otvorom v spodnej priehradke a k vrchnákom hornej priečky. Prašný plyn privádzaný zdola cez otvory dolnej priečky vstupuje do rukávov, je filtrovaný a je odstraňovaný zo zariadenia cez medzipanevný priestor a otvory hornej priehradky. Filter sa regeneruje po odpojení od čistiaceho systému otriasaním rukávov špeciálnym zariadením (prach sa zhromažďuje v kónickom dne) a fúkaním späť stlačeným plynom. Prípustná koncentrácia prachu na vstupe do vrecového filtra je 20 g / m 3, najvyššia teplota plynu je 130 ° C pre dakronové hadice a 230 ° C pre laminát, produktivita až 50 m 3 / h, účinnosť čistenia je približne 98% ,

Zberače vlhkého prachu.   Zariadenia na čistenie vlhkého plynu sa vyznačujú vysokou účinnosťou jemného čistenia jemného prachu (0,3 - 1 μm), ako aj schopnosťou čistiť horúce a výbušné plyny od prachu. Pracujú s pomocou nanášania prachových častíc na povrch kvapiek alebo tekutých filmov. V tomto prípade sily zotrvačnosti, Brownov pohyb, difúzny akt, interakcia nabitých častíc, kondenzácia, odparovanie atď. Dôležitým faktorom je zmáčateľnosť častíc kvapalinou.

Podľa návrhu sa zberače mokrého prachu delia na práčky Venturiho typu, tryskové a odstredivé práčky, prístroje s inerciálnym nárazom, zariadenia s penovou penou atď.

Venturiho práčka   (obr. 15). Hlavnou časťou tejto práčky je Venturiho tryska - 1, v ktorej sa do zúženej časti privádza prachový plyn a cez odstredivé dýzy - 2 sa rozprašuje voda. V tomto prípade plyn zrýchľuje zo vstupnej rýchlosti 15 - 20 m / s na rýchlosť 30 - 200 m / s v úzkej sekcii dýzy. Pre efektívne čistenie je veľmi dôležité rovnomerné rozloženie kvapiek vody po časti dýzy. V rozširujúcej sa časti dýzy sa prietok obmedzuje na rýchlosť 15 - 20 m / sa privádza sa do odlučovača kvapiek - 3 - s priamym prietokom. Spotreba vody: 0,1–6 l / m 3. Venturiho práčky poskytujú vysokú účinnosť čistenia (až do 99,9%) aerosólov s priemernou veľkosťou častíc 1–2 μm pri počiatočnej koncentrácii do 100 g / m 3. Kapacita práčok Venturi je až 80 000 m 3 / h.

Tryska a odstredivé práčky častice s veľkosťou väčšou ako 10 - 20 mikrónov sa účinne zachytávajú. V nich prúd plynu smeruje pod uhlom k zrkadlu vody vyčnievajúcemu nad povrchom kalu (obr. 16a). Vo vode sa usadzujú veľké častice a jemný prach s prúdom plynu stúpa, aby sa stretol s prúdom dažďa tvoreným dýzami - 2a alebo filmom vody dodávanej dýzami v odstredivej pračke.

Merná spotreba vody v práčkach dýz je 3–6 l / m 3, prietok plynu je 0,7–1,5 m / s, účinnosť čistenia plynu vo vysokej peci je 60–70%. V odstredivých práčkach s obsahom plynného prachu do 20 g / m3 je špecifická spotreba vody 0,09–0,18 l / m3, účinnosť čistenia pri rýchlosti plynu 15–20 m / s je od 80 do 98%.

Zberače prachu z penovej peny   (Obr. 16b). V nich plyn na čistenie vstupuje pod horizontálny rošt - 2b, potom prechádza otvormi v rošte a vrstvou tekutiny - 4 a peny - 5. Pri rýchlosti plynu do 1 m / s sa pozoruje bublinový spôsob čistenia. Pri zvýšení rýchlosti na 2 - 2,5 m / s sa nad tekutinou objaví penová vrstva. To vedie k zvýšeniu účinnosti čistenia, ale tiež k zvýšeniu strhávania spreja zo zariadenia. Účinnosť čistenia plynu z jemného prachu dosahuje 95–96% so špecifickým prietokom vody 0,4–0,5 l / m 3.

Odstraňovače hmly.   Používajú sa na čistenie vzduchu od hmly kyselín, zásad, olejov a iných tekutín. Hmly sú zachytávané vláknitými filtrami, na povrchu pórov, na ktorých sú ukladané kvapôčky a potom kvapalina steká pôsobením gravitačných síl. Použitý materiál je sklolaminát s priemerom vlákien 7 až 30 mikrónov alebo polymérne vlákna (lavan, polypropylén) s priemerom 12 až 40 mikrónov. V nízkorýchlostných odstraňovačoch hmly s rýchlosťou plynu menšou ako 0,15 m / s prevažuje mechanizmus difúzneho nanášania kvapiek, zatiaľ čo pri vysokých rýchlostiach (2 - 2,5 m / s) pôsobia zotrvačné sily.

Na odstraňovanie hmly pri nízkych rýchlostiach použite rúrkové filtračné prvky. Sú tvorené (zostavené) z vláknitých materiálov so šírkou medzery 5 - 15 cm medzi dvoma valcami s okami, ktorých priemery sa líšia o 10 - 30 cm. Na rozdiel od vrecových filtrov sú tieto prvky pripevnené vertikálne k otvorom hornej priehradky valcovitého. a spodné konce rúrkovými hydraulickými zámkami sú ponorené do pohárov s kondenzovanou kvapalinou. Hmla, ktorá prechádza z vonkajšej strany valca do vnútornej dutiny, zadržiava kvapky. Kvapalina vytvorená z nich prúdi do pohára. Čistiaca účinnosť častíc s veľkosťou menšou ako 3 mikróny je 99,9%.

Vysokorýchlostné odstraňovače hmly sú menšie a poskytujú čistiacu účinnosť 90 - 98%. Na čistenie vzduchu z chrómových kúpeľov pred hmlou a striekaním kyseliny chrómovej a sírovej s teplotou do 90 ° C sa vyvinul dizajn filtra s polypropylénovými vláknami: FVG-T. Jeho produktivita je 3 500 - 80 000 m 3 / h a účinnosť čistenia je 96 - 99%.

). Je určený na ochranu pred znečistením atmosféry. (najmä s prepustením odchádzajúceho priemyselného odvetvia), technol. príprava a extrakcia hodnotných výrobkov z nich. Zber prachu sa vykonáva pomocou zachytávačov prachu zabudovaných do hlavnej technológie. zariadenia, ako aj vzdialené. Účinnosť zhromažďovania prachu je spravidla určená pomerom hmotnosti častíc zachytených (uložených) v zachytávači prachu k hmotnosti častíc na jeho vstupe.

V technike zachytávania prachu sa používa veľké množstvo prístrojov, ktoré sa líšia v dizajne a princípe suspendovaných častíc. Metódou ich oddeľovania od toku sa zberače prachu zvyčajne delia na mechanické (suché a mokré) a elektrické zariadenia. čistenie (pozri tiež). Práca každého zberača prachu je založená na použití jedného alebo viacerých. mechanizmy suspendované v časticiach. Prínos každého konkrétneho mechanizmu k účinnosti zberača prachu môže byť kvalitatívne charakterizovaný zodpovedajúcim bezrozmerným parametrom.

Gravitácia () nastáva v dôsledku vertikálneho usadzovania častíc pôsobením gravitácie pri prechode zariadením na čistenie plynu. Gravitačný parameter. G je vyjadrené ako pomer:

kde Ft, Fc sú gravitačné sily a odpor média (N); d h, r h - priemer (m) a hustota (kg / m3) častíc; g-zrýchlenie zdarma. pokles (m / s); m r, ug (Pa · s) a rýchlosť (m / s) prúdu plynu; Cp je pozmeňujúci a doplňujúci návrh Cunningham-Milliken, ktorý zohľadňuje zvýšenie mobility častíc, ktorého veľkosť je porovnateľná s priemernou dĺžkou dráhy. Gravity. Princíp používaný v zrazeninách prachu. komôr.

Odstredivo sa vyskytuje počas krivočiareho pohybu aerodisperzného prúdu, keď sa vyvíjajú odstredivé sily, pod vplyvom ktorých sa častice odhodia na povrch. Odstredivý parameter w je charakterizovaný pomerom odstredivej sily Fc pôsobiacej na časticu k odporovej sile média:

kde u w, r-rýchlosť (m / s) a polomer otáčania (m) prúdu plynu. Odstredivo sa používa v jednoduchých, skupinových a batériových, vírivých zariadeniach, dynamických. ,

Inertial nastane, ak je množstvo častíc alebo ich rýchlosť pohybu taká veľká, že nemôžu sledovať pozdĺž priamky obklopujúcej prekážku, ale pri zotrvačnej snahe pokračovať v pohybe sa zrazia s prekážkou a usadia sa na nej. Inerciálny parameter - Stokesovo kritérium:

kde u og - rýchlosť toku plynu vo vzťahu k povrchu toku alebo prekážky (m / s) l-charakteristický lineárny parameter (m) prúdového telesa (v prípade sférickej kvapky priemer gule, vlákna, priemer valca). Inertia určuje činnosť väčšiny zberačov prachu () a tiež zohráva dôležitú úlohu v.

Zapojenie (dotykový efekt) sa pozoruje, keď je vzdialenosť od častice pohybujúcej sa prúdom plynu k usmernenému telu rovnaká alebo menšia ako jeho polomer. Interakčný efekt je charakterizovaný parametrom R3 - d h / la má bytosti. hodnota na.

K difúzii dochádza v dôsledku neustáleho vystavenia malým suspendovaným časticiam v. Difúzny parameter D oc je recipročným Pecletovým kritériom: D oc \u003d Re -1 \u003d ug l / D4, kde D4 je koeficient. Brownovské častice (m2 / s). Ak je Stokesov zákon platný, máme veľkosť častíc väčšiu ako priemerná cesta;

kde k-; Tg-t-ra (K). Difúzia podobná účinku zapojenia sa používa v systéme DOS. v