Вопрос 7. Что влияет на эффективность работы циклонов? Что понимается под фактором разделения в процессах осаждения взвешенных частиц под действием центробежных сил?

Эффективность циклонов.

Степень очистки в циклоне сильно зависит от дисперсного состава частиц пыли в поступающем на очистку газе (чем больше размер частиц, тем эффективнее очистка). Для распространённых циклонов типа ЦН степень очистки может достигать:

C уменьшением диаметра циклона степень очистки возрастает, но увеличивается металлоёмкость и затраты на очистку. При больших объёмах газа и высоких требованиях к очистке газовый поток пропускают параллельно через несколько циклонов малого диаметра (100—300 мм.). Такую конструкцию называют мультициклоном или батарейным циклоном. Возможно также применить электростатический фильтр, который, напротив, эффективен именно для малых частиц.

Достоинства и недостатки

Циклоны просты в разработке и изготовлении, надёжны, высокопроизводительны, могут использоваться для очистки агрессивных и высокотемпературных газов и газовых смесей.

Для интенсификации разделения пылей, суспензий и эмульсий процесс осаждения проводят под действием центробежной силы.

Поле центробежных сил создают при помощи двух технических приемов: поток жидкости или газа вращается в неподвижном аппарате; поток поступает во вращающийся аппарат и вращается вместе с ним. В первом случае процесс называется циклонным, а аппарат — циклоном, во втором — отстойным центрифугированием, а аппарат — отстойной центрифугой или сепаратором.

Во вращающемся потоке на взвешенную частицу действуй центробежная сила, под действием которой частица движется от центра к стенке аппарата со скоростью, равной скорости осажде­ния.

Вопрос 8. Дайте классификацию и сравнительную характеристику скрубберов для мокрой очистки газов. Разработайте технологическую схему очистки выбросов металлургического производства (вопрос 5).

Скрубберы - аппараты различной конструкции для промывки жидкостями газов с целью их очистки и для извлечения одного или нескольких компонентов, а также барабанные машины для промывки полезных ископаемых. Широко используются при улавливании продуктов коксования и очистке промышленных газов от пыли, для увлажнения и охлаждения газов, в различных химико-технологических процессах.

Газоочистительные аппараты основаны на промывании газа жидкостью. Газ промывается водой либо другим рабочим раствором, при этом смешении и взаимодействии происходит процесс очистки его. Такой метод смешения называют методом мокрой очистки. Таким образом, можно очистить газ от частиц любого размера. Метод мокрой очистки газов является механическим и применяется на заключительном этапе охлаждения. Аппараты мокрой очистки используют различные виды поверхностей при смешении жидкости с газом. При использовании этого метода возможно удаление всех примесей из газа, за счет конденсации на них более тяжелых частиц пара. Выделяют следующие виды скрубберов:

Башни с насадкой (насадочные скрубберы) — емкость, которую можно представить в форме колоны.Такого рода скруббер может содержать различные насадки, имеющие как простую, так и сложную форму. Например, это могут быть кольца с перегородками или простые кольца (кольца Рашига), спиральные розетки Теллера, седла Берля и многие другие приспособления. В насадочном скруббере есть система орошения, состоящая из нескольких ступеней внутри корпуса, где располагаются форсунки. Форсунки перекрывают сечение, где из сопел производится распыление. Не смотря на то, что распыление жидкости производится навстречу входящему потоку либо поперек, гидродинамика этого потока не велика. В связи с этим скорость обменных процессов в этих скрубберах остается неизменно малой.Что влечет за собой большие габаритные размеры этих установок. В верхней части этой громоздкой конструкции расположен каплеуловитель, оснащенный коническим завихрителем. А также присутствует дополнительный ярус форсунок, которые промывают лопасти и карман завихрителя.

Орошаемые циклоны (центробежные скрубберы) - в них газовый поток, контактирующий с жидкостью, вращается в корпусе аппарата под действием центробежной силы. Используют при очистке больших объемов газа. Центробежный скруббер представляет собой полый вертикально расположенный цилиндр в нижнюю область, которого входит газ для очистки, а в верхней части цилиндра по его окружности установлены форсунки. Через форсунки жидкость попадает на внутреннюю область цилиндра, где создает тонкую водную пленку. Цилиндр при этом открыт, и очищенный газ беспрепятственно покидает пределы конструкции. В скруббере газ движется по винтовой линии снизу вверх. Оттесненная к стенкам скруббера пыль намокает и под силой тяжести вместе с водой скатывается в нижнюю часть конструкции скруббера,образуя пульпу. Позже оттуда газ удаляется. Центробежные скрубберы имеют гидравлическое сопротивление порядка 400-850 Па. Степень очистки для частиц более 30 мкм равна 90%, для частиц с диаметром равным 5 мкм снижается до 80%, для частиц с диаметром менее 5 мкм приравнивается к 40%.;

Пенные аппараты - используются для очистки газа от аэрозолей полидисперсного состава. Эти скрубберы могут работать в режиме турбулентности при линейной скорости газа порядка 4-5 м/с. Для частиц с диаметром больше 5 мкм эффективность улавливания составляет 90-99%, а при меньшем диаметре снижается до 75%.-80%.;

Скрубберы Вентури - скруббер, в котором интенсивное дробление контактирующей с газом жидкости осуществляется за счет высокой скорости газового потока, достигаемой в трубе-распылителе, имеющей форму трубы Вентури. В основе скруббера Вентури лежит одноименная трубка. Эта конструкция оснащена сепаратором и орошается внутри жидкостью. Иногда вместо сепаратора используются каплеуловители и укороченные циклоны.горловиной. Конструкция трубы Вентури выполнена основываясь на законах аэродинамики. Скруббер Вентури предназначен для улавливания частиц пыли, для охлаждения газов, для абсорбции. Принцип работы скруббера Вентури основывается на том, что газ для очистки поступает в конфузор, двигаясь к горловине трубы набирает скорость, смешивается с промывочной жидкостью и пыль осаждается на каплях, поступая в диффузор. На каплеуловителе происходит сепарация. При этом скорость потока жидкости меньше потока пыли. Скрубберы Вентури часто используются в качестве первичной очистки газов. Скрубберы находят широкое применение в черной, цветной металлургии, химической, нефтяной промышленности, в энергетике.

Полые скрубберы - являют собой пустотелую цилиндрическую или прямоугольную башню, выполненную из металла. В случае необходимости внутреннюю поверхность скрубберов футеруют или покрывают антикоррозионным покрытием. Скруббер состоит из цилиндрического полого металлического корпуса, по высоте которого размещены три яруса коллекторов орошения, входного и выходного патрубков, центробежного каплеуловителя с коническим завихрителем, емкости для абсорбента с подогревателем, штуцеров для отвода абсорбента из скруббера и каплеуловителя. Скруббер орошается 2 — 5%-ным водным раствором гидроксида или карбоната натрия через три яруса коллекторов орошения. Скрубберы полые предназначены для химической очистки технологических и вентиляционных газов от газообразных соединений фтора методом щелочной абсорбции водными растворами гидроксида или карбоната натрия.