Пылеуловительные устройства

 

 

 

 

 

 

 

 

                 Рис.№3Фильтр ФРКИ:

1. бункер; 2 - корпус; 3 - дуффузор-сопло; 4 - крышка;5 - труба раздающая; 6 - секция клапанов; 7 - коллектор сжатого воздуха; 8 - секция рукавов

Каждый  рукав в фильтре натянут на жесткий каркас и закреплен на верхней решетке (плите). Фильтры могут быть с входом газа: центральным; боковым; через бункер; со щелевым и с пирамидальными бункерами. Окончательную сборку, наладку, испытание, доводку фильтров выполняют на месте эксплуатации в составе конкретного производственного объекта.  Расчет рукавных тканевых фильтров сводится к определению общей поверхности фильтрации F и числа фильтров или секций. Нормальная нагрузка на 1 м² фильтрующей поверхности для рукавных фильтров 150 - 200 м³/ч. Сопротивление фильтров:    

Р_ф = B

  (2),

где В = 0,13÷0,15 - коэффициент (большее значение - для более дисперсной пыли); Q_В - расход воздуха на 1 м² ткани м³/ч; n= 1,2÷ 1,3 (меньшее значение - для более дисперсной пыли). При работе в нормальном режиме сопротивление нагнетательных фильтров до 200 Па, всасывающих - до 600 Па. Общая поверхность фильтрации, м²:

                                           F=F_раб+F_рег= +F_рег,   (3),      где F_раб - поверхность фильтрации в одновременно работающих секциях, м²; F_рег - поверхность фильтрации в регенерируемой секции, м²; V - объемный расход очищаемых газов (воздуха) с учетом подсоса воздуха в фильтр, м³/мин; V_пр - объемный расход продувочного воздуха, м³/мин; q_ф - удельная газовая нагрузка, м³/(м²·мин).            Число необходимых фильтров или секций:

n=F/F₁  (4),

где F₁ - поверхность фильтрации всех рукавов в фильтре или секции, м². Гидравлическое сопротивление тканевого фильтра, Па:

ΔP=

( + )  (5),

где µ_г - динамический коэффициент вязкости газа, Па·с; ε_п - пористость слоя пыли; d_m - средний размер частиц пыли, м;ε_т - пористость ткани; С_вх - начальная запыленность газа, кг/м³; ρ_п- плотность пыли, кг/м³, t - время, мин. Зернистый фильтр (рис.№4) имеет корпус 1, фильтрующие элементы 4, бункер 5, системы импульсной регенерации 3. Фильтрующий элемент содержит четыре пары вертикально размен фильтрующих ячеек 2. Ячейка содержит наклонные непроницаемые перегородки, верхние и нижние сетки. Между сетками насыпают 150-мм слой 3 - 5-мм частиц дробленного материала - магнезита, доломита, гравия и т.д. Перегородки и сетки образуют каналы треугольного сечения, по которым очищенные газы через отверстия в боковине проходят в короб, в каналах устанавливают перфорированные трубки для циклической подачи сжатого воздуха из коллектора.

 

 

 

 

 

 

 

                         Рис.№4Зернистый фильтр:

1. - корпус; 2 - фильтрующие ячейки; 3 - система импульсной регенерации; 4 - фильтрующие элементы; 5 - бункер

Фильтрующие ячейки разделены перегородками на три равные части. При импульсной продувке нижние ячейки работают в режиме фильтрации, верхние - регенерации.            Наряду с очисткой газовых потоков от пыли важной является очистка и обезвреживание дымовых газов от продуктов сгорания топлива, для которых часто применяют метод адсорбции. В сухом способе очистки дымовых газов фильтрация очищаемых выбросов происходит через неподвижный (адсорберы периодического действия) или движущийся слой адсорбента. Наиболее распространены адсорберы периодического действия, в которых период контактирования очищаемого газа с твердым поглотителем чередуется с периодом его регенерации. Адсорберы (рис.№5) выполняются в виде вертикальных, горизонтальных либо кольцевых емкостей, заполненных пористым адсорбентом. Выбор конструкции определяется скоростью газовой смеси, размером частиц адсорбента, требуемой степенью очистки и рядом других факторов. Beртикальные адсорберы применяют при небольших объемах очищаемого газа, а горизонтальные и кольцевые - при десятках и сотнях кубометров газа в час.  

Рис.№5 Схемы вертикального (а), горизонтального (б) и кольцевого(в) адсорберов:

1 - корпус; 2 - слой активированного угля; 3 - центральная труба для подачи паровоздушной смеси при адсорбции; 4 - барботер для подачи острого пара при десорбции; 5 и 6 - соответственно трубы для выхода инертных по отношению к поглотителю газов при адсорбции и при десорбции пара     При проектировании или выборе конструкции адсорбера учитывают: объемный расход очищаемого газа, м³/с, концентрацию удаляемой примеси, мг/м³, и давление отходящих газов, Па, по которым определяют необходимую массу адсорбента, конструктивные размеры, гидравлическое сопротивление аппарата и время защитного действия адсорбера [9].

 

 

 

 

 

4.Электрофильтры («сухие» и «мокрые»)

Метод электроосаждения (улавливания пыли в электрическом поле) заключается в следующем. Частицы пыли (или капельки влаги) сначала получают заряд от ионов газа, которые образуются в электрическом поле высокого напряжения, а затем движутся к заземленному осадительному электрозаряду. Попав на заземленный уловитель, частицы прилипают и разряжаются. Когда осадительный электрод обрастает слоем частиц, они стряхиваются под воздействием вибрации и собираются в бункере. Схема электрического осаждения пыли представлена на рис.№6 [6].

                                          

Рис.№6 Схема электрического осаждения пыли:

1 - источник электропитания; 2,3 - коронирующий и осадительный электроды; 4 -ион газа; 5 - частица пыли         Эффективность очистки запыленного газа в электрофильтрах определяют по формуле:

η=exp1 (-w_эF_уд)   (6),

где w_э - скорость движения частицы в электрическом поле, м/с; F_уд - удельная поверхность осадительных электродов, равная отношению поверхности осадительных элементов к расходу очищаемых газов, м²/(м³/с). Эффективность очистки газов зависит от показателя степени w_э F_уд в (6):

w_э F_уд……………………………..  3,0      3,7      3,9       4,6

η………….………………….. …..0,95     0,975  0,98     0,99           Электрофильтры применяются там, где необходимо очищать очень большие объемы газа и отсутствует опасность взрыва. Эти установки (рис.№7) используются для улавливания летучей золы на современных электростанциях, для улавливания пыли в цементной промышленности, а также в металлургии в мощных системах улавливания дыма, для пылеулавливания в системах кондиционирования воздуха и других смежных отраслях [9].

 

                                         

Рис.№7. Двухступенчатый электрофильтр горизонтального потока:

1 - комплект стряхивателей для высоковольтных и собирательных электродов; 2 - отдельная сблокированная дверца смотрового люка; 3 - быстрооткрывающиеся панели для извлечения проволочных электродов без отключения установки; 4 - распорные стержни между осадительными электродами; 5 - дырчатый распределительный экран; б - станина, устанавливаемая непосредственно на опорных колоннах: 7 - сблокированное высоковольтное оборудование для каждой электрической секции: в - площадка для размещения изоляторов и газонепроницаемых уплотнителей; 9 - скатная крыша; 10 - клиновидные опоры для проволочных электродов; 11 - упруго закрепленные собирательные электроды; 12 - пластинчатые и щитковые электроды; 13 - упруго закрепленная высоковольтная рама: 14 - люк смотрового прохода между ступенями.

5.Аппараты мокрого пыле- газоулавливания

При очистке  газов от частиц пыли и для переработки  газообразных отходов с целью  извлечения из них полезных компонентов  или их обезвреживания успешно применяются  методы и оборудование, основанные на принципах мокрого пылеулавливания.        Целесообразно сочетание сухой и последующей мокрой очистки, которая в свою очередь может сочетаться с адсорбционной доочисткой. Развитая поверхность контакта фаз способствует увеличению эффективности пылеулавливания. В промышленности используют мокрые пылеуловители (промыватели) капельного, пленочного и барботажного типов. Конструктивно аппараты могут быть полыми, тарельчатыми, механического и ударно-инерционного действия (ротоклоны), а также скоростного типа (трубы Вентури и другие инжекторы) [3].          

Рис.№8 Схемы основных способов мокрого пылеулавливания:

а - в объеме жидкости; б - пленками жидкости; е - распыленной жидкостью; 1 - пузырьки газа; 2 - капли жидкости; 3 - твердые частицы.    Необходимо стремиться к созданию мокрых промывателей с минимальным гидравлическим сопротивлением, работоспособных при низких расходах воды. Эффективность очистки пыли зависит от размеров улавливаемых частиц и от других свойств пыли. Необходимость концентрирования системы жидкость - твердое тело с возвратом очищенной воды на пылеулавливание, накопление в орошаемой жидкости растворимых компонентов пыли усложняет систему мокрого пылеулавливания. В общем виде процесс улавливания пыли мокрым методом представляется как перенос твердой фазы из газовой среды в жидкую и удаление последней из аппарата вместе с твердой фазой [2,3]. В зависимости от формы контактирования фаз способы мокрой пылеочистки можно разделить на улавливание: в объеме (слое) жидкости; пленками жидкости; и распыленной жидкостью в объеме газа (рис.№8) [1].

5.1Скрубберы (газопромыватели)

При объемно-жидкостном способе поток запыленного газа пропускают через определенный объем  жидкости. Для этой цели используют пенные пылеуловители с провальными  тарелками или тарельчатые скрубберы, эффективность которых может  достигать 90-95%.

                                                                                                       

Рис.№9 Пылеуловитель ПВМ:

1 - корпус; 2,4- перегородки; 3 - водоотбойник; 5 - каплеуловитель; б - вентиляционный агрегат; 7 - устройство для регулирования уровня воды

Улавливание пыли пленками жидкости характеризуется тем, что контакт газа и жидкости происходит на границе двух сред без перемешивания. Захват (собственно улавливание) твердых частиц тонкими пленками жидкости происходит на поверхностях конструктивных элементов. К этой группе устройств относятся скрубберы с насадкой, мокрые циклоны, ротоклоны и т.п. На рис.№9 показана схема пылеуловителя вентиляционного мокрого (ПВМ). Улавливание пыли распыленной жидкостью заключается в том, что орошающая жидкость вводится в запыленный объем (поток) газа в распыленном или дисперсном виде. Распыление орошающей жидкости производится с помощью форсунок под давлением или за счет энергии самого потока газа. Первый способ распыления используется в полых скрубберах (рис.№10), второй - в турбулентных промывателях и скрубберах Вентури (рис.№11).

                                                                              

Рис.№10 Полый форсуночный скруббер

Скрубберы Вентури (сочетание трубы с каплеуловителем центробежного типа) обеспечивают очистку газов от частиц пыли практически любого дисперсного состава. В зависимости от физико - химических свойств улавливаемой пыли, состава и температуры газа выбирают режим работы скруббера Вентури. Скорость газа в горловине может быть 30 - 200 м/с, а удельное орошение 0,1 - 6 л/м³. Эффективность очистки от пыли зависит от гидравлического сопротивления. Скрубберы Вентури эффективно работают при допустимой запыленности очищаемых газов 30 г/м³, предельной температуре очищаемого газа 400 °С, удельном орошении 0,5 - 2,5 л/м³ и гидравлическом сопротивлении 6 - 12 кПа. 

                         

Рис.№11 Скруббер Вентури 1 - каплеуловитель; 2 - диффузор; 3 - горловина; 4 - конфузор; 5 - устройство для подачи воды

Характеристика труб типа ГВПВ (газопромыватель Вентури прямоточный высоконапорный) приведена в таблице. Конструкция часто дополняется каплеуловителем циклонного типа (КЦ), который обеспечивает улавливание капель при содержании жидкости не более 1 л/м³, температуре не выше 80°С, концентрации капельной влаги после сепарации 70 мг/м³. Гидравлическое сопротивление 350 Па и производительность КЦТ 1700 - 82500 м³/ч.   Созданы скрубберы центробежные, вертикальные, батарейные СЦВБ-20, обеспечивающие производительность по газу 9000 - 20000 м³/ч при температуре не выше 60 °С, запыленности не более 10 г/м³ и гидравлическом сопротивлении скрубберов 1,7 кПа. Мокрую очистку газов с частицами 2 - 3 мкм можно проводить в скрубберах центробежного типа СЦВП, в которых жидкость дробится непосредственно запыленным газом. Шлам, оседающий в нижней части скруббера, выводится эрлифтом в контейнер, а осветленная жидкость вновь возвращается в скруббер. Производительность таких аппаратов 5000 - 20000 м /ч, допустимая запыленность 2 г/м³, температура газов 80 ºС, гидравлическое сопротивление 2,4 кПа, расход воды на очистку 0,05 л/м³ [15]. Разработаны скрубберы ударно - инерционного типа с пылеуловителями вентиляционными мокрыми. Производительность таких скрубберов 3000 - 40000 м³/ч. Запыленность газов 10 г/м , гидравлическое сопротивление аппарата 0,8 - 2 кПа, расход воды 10 - 40 г на 1 м³ очищаемого воздуха [11].   Для химической очистки газов от соединений фтора с содержанием до 1 г/м³ можно рекомендовать скрубберы с шаровой подвижной насадкой и полые. Очистку производят растворами гидроксида или карбоната натрия. Эффективность очистки газов от пыли зависит от дисперсности, плотности, склонности к слипанию, сыпучести, абразивности, смачиваемости, гигроскопичности, растворимости и др. Однако основным параметром при выборе пылеуловителя является размер частиц. Необходимо знать дисперсный состав пыли, задаваемый в виде таблиц или интегральных кривых. Гранулометрический состав большинства видов пыли подчиняется нормально логарифмическому закону распределения частиц по размерам. Степень очистки газов определяют по формуле: