Несмотря на то, что аэрозоли являются агрегативно неустойчивыми, проблема их разрушения стоит очень остро. Основные проблемы, при разрешении которых возникает необходимость разрушения аэрозолей:
· очистка атмосферного воздуха от промышленных аэрозолей;
· улавливание из промышленного дыма ценных продуктов;
· искусственное дождевание или рассеивание облаков и тумана.
Разрушение аэрозолей происходит путем:
· рассеивания под действием воздушных течений или вследствие одноименных зарядов частиц;
· седиментации;
· диффузии к стенкам сосуда;
· коагуляции;
· испарения частиц дисперсной фазы (в случае аэрозолей летучих веществ).
Из очистных сооружений наиболее древним является дымовая труба. Вредные аэрозоли стараются выпускать в атмосферу как можно выше, т.к. некоторые химические соединения, попадая в приземный слой атмосферы под действием солнечных лучей и в результате разных реакций, превращаются в менее опасные вещества (на Норильском горно-металлургическом комбинате, например, трехканальная труба имеет высоту 420 м).
|
|
Однако современная концентрация промышленного производства требует, чтобы дымовые выбросы проходили предварительную очистку. Разработано много способов разрушения аэрозолей, но любой из них состоит из двух стадий: первая – улавливание дисперсных частиц, отделение их от газа, вторая – предотвращение повторного попадания частиц в газовую среду, это связано с проблемой адгезии уловленных частиц, формированием из них прочного осадка.
Пылеулавливание, главным образом, основано на инерционных или на электрических силах. Способы пылеулавливания можно представить в виде схемы. Рассмотрим эти способы более подробно.
Инерционное осаждение проводится с помощью центробежных отделителей, называемых циклонами.Они представляют собой металлические цилиндры, в которых аэрозоль по спирали движется сверху вниз, при этом частицы оседают на стенках цилиндра, а очищенный газ по специальной трубе выводится из циклона. Высокопроизводительный циклон может обеспечить практически полное улавливание частиц крупнее 30 мкм, частицы размерами 5 мкм улавливаются на 80 %, а размерами 2 мкм – менее чем на 40 %. К инерционному осаждению можно отнести и мокрое пылеулавливание. В этих случаях главная задача состоит в том, чтобы частицы привести в соприкосновение с каплями жидкости, вместе с которыми они удаляются из аппарата. Мокрое пылеулавливание осуществляется двумя способами:
1) для частиц с d > 2–5 мкм используют скрубберы(полые или с насадкой), мокрые циклоны, барботажные или пенные пылеулавливатели;
|
|
2) для частиц с d < 2 мкм используются скоростные пылеулавливатели.
Ультразвуковые установки используются для разрушения туманов. Достаточно нескольких секунд, чтобы туман, движущийся в ультразвуковом поле, скоагулировал на 90 %. В настоящее время разработаны промышленные установки с производительностью до 1000 м3 /мин. К недостаткам этого метода следует отнести следующее: он не разрушает сильно разбавленные аэрозоли, оставляя нескоагулированной самую вредную – высокодисперсную часть аэрозоля.
Электростатическое осаждение с успехом применяют для улавливания пылей и туманов в цементной, сернокислотной, металлургической промышленности и особенно для улавливания летучей золы из дымовых газов электростанций.
Рис. 9.4. Способы пылеулавливания
Принцип метода состоит в следующем: аэрозоль пропускают между электродами, создающими поле высокого напряжения (70–100 кВ), возникает коронный разряд, при котором катод испускает огромное количество электронов; электроны ионизируют молекулы газа, образующиеся анионы адсорбируются частицами аэрозоля, затем отрицательно заряженные частицы осаждаются на положительно заряженной стенке трубы, после чего собираются в специальном бункере.
Простые по конструкции и недорогие пылеуловители высокой производительности малоэффективны для частиц размером до 5 мкм,
а именно такие частицы представляют наибольшую опасность. В связи с этим чрезвычайно заманчивой является идея так называемого конденсационного метода пылеулавливания. В этом методе используется свойство аэрозольных частиц выступать в роли центров конденсации водяных паров. Механизм конденсационного метода состоит в том, что за счет конденсации водяных паров трудноуловимый тонкодисперсный аэрозоль превращается в туман, капли которого размерами 2–5 мкм легко осаждаются простыми методами. Достоинством этого метода является то, что превратить в капли тумана можно частицы любой природы и любого размера.
Пылеулавливающий фильтр конденсационного типа производительностью 30 000 м3 / час был испытан в рудничных условиях. Он показал эффективность, близкую к 99 %при среднем размере частиц 0,2 мкм. При этом габариты фильтра были на порядок меньше, чем у рукавных фильтров и электрофильтров такой же мощности.