Очистка выбросов от пыли и аэрозолей

Показателями, характеризующими эффективность очистки выбросов от пыли, являются степень очистки выбросов и тонкость очистки, определяемая по размерам улавливаемых частиц (более 50 мкм - грубая,        10-50 мкм - средняя, менее 10 мкм - тонкая).

 Современные аппараты для обеспыливания отходящих газов можно подразделить на четыре группы: 1) механические обеспыливающие устройства, в которых пыль отделяется под действием гравитационных, инерционных или центробежных сил; 2) мокрые или гидравлические аппараты, в которых твердые частицы улавливаются жидкостью; 3) пористые фильтры, удерживающие тонкую пыль; 4) электрофильтры, в которых осаждение пыли осуществляется за счет ионизации газа и содержащихся в нем пылинок [61].

Механические обеспыливающие устройства используются, как правило, для предварительной очистки отходящих газов; выбор оптимального типа аппаратуры определяется в первую очередь гранулометрическим составом пыли.

Простейшими аппаратами такого типа являются осадительные камеры, среди которых лучшее качество очистки достигается в осадительных камерах Говарда. Осадительные камеры применяются для освобождения газов от грубодисперсной пыли (размер частиц 500-50 мкм) и обеспечивают степень очистки 40 - 50%.

Более высокую степень очистки газов обеспечивают пылеуловители, действие которых основано на резком изменении направления потока газа, при котором частицы пыли ударяются о перегородки внутри аппарата, выпадают вниз и выводятся из аппарата.

К аппаратам этого типа относятся жалюзийные пылеуловители с производительностью по газу от 100 до 15 000 м³/ч, в которых отделяются частицы размером 50 - 20 мкм. На жалюзийной решетке поток газа, подаваемого на очистку, разделяется на два потока: очищенный и обогащенный пылью. Отделение частиц пыли от основного газового потока на жалюзийной решетке происходит под действием инерционных сил, которые заставляют частицы пыли двигаться вдоль жалюзийной решетки, а также за счет отражения частиц от поверхности решетки при соударении. Очищенный от пыли поток воздуха проходит через отверстия жалюзийной решетки. Обогащенный пылью газовый поток направляется в циклон.

Из инерционных аппаратов центробежного действия наибольшее распространение получили, в которых частицы пыли отделяются под действием центробежной силы в процессе вращения газового потока в корпусе аппарата. В отечественной практике используются циклоны различного типа с производительностью по газу от 1450 до 6780 м³/ч. Их применяют как в одиночном, так и групповом исполнении; группы циклонов имеют общий коллектор запыленного газа, общий сборник очищенного газа и общий пылевой бункер.

Наряду с одиночными находят применение батарейные циклоны, или мультициклоны, представляющие собой аппараты, состоящие из большого числа параллельно установленных циклонных элементов в одном корпусе.

 К пылеуловителям центробежного типа относятся ротационные, в кото­рых пылегазовая смесь приводится во вращательное движение, и пыль выделяется из очищаемого газа под действием центробежных сил. Их производительность по газу лежит в пределах от 870 до 2000 м³/ч, а степень очистки - от 80 до 99% для частиц пыли размером 20-40 мкм.

В последние годы в нашей стране и за рубежом получил значительное распространение мокрый (гидравлический) способ очистки промышленных газов от пыли, отличающийся высокой эффективностью и требующий значительно меньших затрат по сравнению с методом сухой очистки. По принципу работы аппараты мокрой очистки газов подразделяются на несколько групп: полые и насадочные аппараты, барботажные и пенные аппараты, аппараты ударно-инерционного типа, центробежного типа, динамические и турбулентные промыватели.

В полых и насадочных аппаратах запыленные газы пропускают через поток распыляемой, разбрызгиваемой или стекающей по насадке жидкости. Частицы пыли захватываются потоками промывной жидкости и осаждаются в аппарате, а очищенные газы выбрасываются в атмосферу. Полые и насадочные пылеуловители наиболее полно задерживают частицы пыли размером более 10 мкм.

В барботажных и пенных аппаратах запыленные газы пропускаются сквозь слой жидкости или пены. Большая поверхность соприкосновения газа с жидкостью (пеной) обеспечивает высокую степень его очистки от взвешенных частиц. Так, в аппаратах с псевдоожиженной шаровой насадкой улавливается до 99% частиц размером от 2 мкм и более.

Мокрые газоочистные аппараты ударно-инерционного типа работают по принципу инерционного осаждения частиц во время преодоления очищаемыми газами препятствия или при резком изменении направления движения газового потока над поверхностью жидкости. Их производительность по газу составляет от 2500 до 90 000 м³/ч, а эффективность очистки составляет 98 - 99,6%.

При мокром способе пылеулавливания используют центробежную силу, причем вращение газового потока в аппарате достигается с помощью специальных направляющих лопаток или путем тангенциального подвода газа. Внутренние стенки такого «мокрого» циклона орошаются водой, стекающей вниз в виде пленки, которая увлекает за собой частицы пыли. Максимальная производительность аппаратов по газу в зависимости от внутреннего диаметра колеблется от 50 000 до 500 000 м³/ч, а степень очистки газов достигает 90%.

К пылеуловителям гидравлического типа относят динамические промыватели, в которых очищаемые газы контактируют с жидкостью, которую разбрызгивает вращающий элемент (вал с лопастями, перфорированные диски и т. п.). Для очистки газов в промышленности используют механические скрубберы с вращающимся ротором, частично погруженным в жидкость: высокая скорость вращения ротора обеспечивает интенсивное дробление жидкости и значительную радиальную скорость движения образующихся капель. Запыленный газовый поток движется перпендикулярно жидкостным завесам, в результате чего достигается эффективная очистка газов.

Для очистки газов от мелкодисперсной (с размером частиц менее      1 мкм) пыли используют турбулентные промыватели, среди которых наиболее распространенным является скруббер Вентури. Он представляет собой трубу с плавным сужением на входе газа и плавным расширением на выходе. В наиболее узкую часть трубы Вентури (горловину) с помощью форсунок подводится жидкость, а запыленный газ проходит сквозь горловину с большой скоростью, вступая в тесный контакт с жидкостью, мельчайшие капельки которой образуют своего рода водяной фильтр. При улавливании частиц, размер которых меньше 0,1 мкм, требуется более продолжительный контакт запыленных газов с поверхностью диспергированной жидкости, что достигается снижением скорости газов до 50 м/с и увеличением плотности орошения до 3,5 л/м³ газа. При улавливании частиц больше 0,1 мкм скорость газа в горловине может быть повышена до 120 м/с. Средняя эффективность очистки газов в скруббере Вентури достигает 95 - 99%.

Одним из наиболее совершенных способов очистки газов от пыли является их фильтрация через пористыеперегородки. Этот способ обеспечивает более высокую степень очистки, чем сухое или мокрое пылеулавливание, и стабильную работу в широком диапазоне температур, физико-химических свойств улавливаемыхчастиц и расхода газа.

Уловленные частицы накапливаются в объеме фильтрующего материала или образуют пылевой слой на его поверхности, что является для вновь поступающих частиц дополнительным фильтрующим материалом и повышает эффективность очистки.Однако газопроницаемость фильтра постепенно снижается и периодически необходима его регенерация.

Наибольшее распространение в промышленной газоочистке по­лучили тканевые рукавные фильтры, состоящие из ряда тканевых рукавов с заглушённым верхним отверстием, которые укреплены в металлическом кожухе. Поступая в нижнюю часть аппарата, газ проходит сквозь ткань рукавов, а пыль осаждается на поверхности ткани и в ее порах, откуда ее периодически удаляют. Для улавливаниязернистой гладкой пыли используют ворсистые шерстяные ткани, для волокнистой пыли - гладкие. Ткани, используемые в качестве фильтрующих материалов, должны отличаться прочностью, стойкостью к истиранию, устойчивостью к агрессивным воздействиям и высокой температуре, хорошей пылеемкостьюи минимальным влагопоглощением. Рукавные фильтры способны задерживать пылевые частицы от 1-2 мкм и выше и имеют в зависимости от площади фильтрующей поверхностипроизводительность по газу от 2400 до           15500 м³/ч. На рис. 46 представлен шлифовальный станок, оснащенный рукавным пылеулавливающим агрегатом.

Одним из наиболее совершенных способов очистки промышленных газов от пыли и туманов является их очистка на электрофильтрах, эффективность которых достигает 99%, а в ряде случаев - 99,9%. Электрофильтры способны улавливать твердые частицы любыхразмеров и способны работать в агрессивных средах и при температурах до 400 - 450°С. Конструкция таких агрегатов отличается большим разнообразием, но принцип действия одинаков и основан на осаждении частиц пыли в электрическом поле. Очищаемые газы проходят через систему коронирующих и осадительных электродов. К коронирующим электродам подведен ток высокого (60000 В) напряжения, благодаря коронному разряду происходит ионизация частиц пыли, которые приобретают электрический заряд. Заряженные частицы двигаются в электрическом поле в сторону осадительных электродов и оседают на них. Осевшая пыль удаляется из электрофильтров встряхиванием электродов в сухих электрофильтрах или промывкой в мокрых. В однозонных электрофильтрах ионизация и осаждение частиц осуществляется в одной зоне. Для тонкой очистки газов более эффективными являются двухзонные электрофильтры, в которых ионизация частиц происходит в специальном ионизаторе.