аиа. А. Л. Лапидус, И. А. Голубева, Ф. Г. Жагфаров
 Скачать 5.47 Mb.
|
Устройства для механической очистки газов от твердых частицОсновное достоинство этих устройств - простота конструкции. Они пригодны, главным образом, для предварительной грубой очистки. Пылеосадительные камеры. Это наиболее простые устройства для улавливания твердых частиц. Они предназначены для предварительной очистки газов с улавливанием грубодисперсных частиц размером от 50 до 500 мкм. Взвешенная в потоке газа пыль осаждается под действием силы тяжести. Камера представляет собой пустотелый или с горизонтальными полками во внутренней полости металлический прямоугольный короб с бункером внизу для сбора пыли (рис. 6). Площадь короба значительно больше сечения подводящих газоходов. Вследствие этого скорость газового потока резко снижается, и частицы пыли под действием силы тяжести оседают. Преимущества пылеосадительных камер — малое гидравлическое сопротивление, простота конструкции и малая стоимость; недостатки — громоздкость, небольшой коэффициент улавливания (не выше 40—45%). Этот коэффициент можно довести до 80—85%, если в камерах установить горизонтальные полки , увеличивающие длительность пребывания газа в камере. Однако такие камеры громоздки, очистка их затруднена, и поэтому пылеосадительные многополочные камеры не нашли широкого применения.
 Рис. 6. а - Пылеосадительная камера; б - Осадительная камера Говарда: I— запыленный газ, II— очищенный газ; III — пыль Инерционные пылеуловители.В этих аппаратах резко изменяется направление газового потока, частицы пыли по инерции сохраняют направление своего движения, ударяются о поверхность и осаждаются в бункере. Наиболее простые пылеуловители (рис. 7) способны задерживать только крупные частицы пыли размером более 25—30 мкм. Поэтому их используют для предварительной очистки газов. Более мелкие частицы можно выделить из газового потока под действием инерционных сил при изменении направления движения газового потока с помощью жалюзийных пластин. Жалюзийный пылеуловитель (рис. 8) состоит из двух основных частей: жалюзийной решетки и выносного пылеуловителя (обычно циклона). При прохождении через жалюзийную решетку газовый поток разделяется на два: поток, очищенный от пыли (80—90% всего количества газа), и поток, в котором сосредоточена основная масса пыли, улавливаемая затем в циклоне. Центробежные обеспыливающие устройства (циклоны). Циклоны широко применяют для очистки различных газов от пыли. Частицы пыли выделяются в циклоне под действием центробежной силы в процессе вращения газового потока в корпусе аппарата. Циклон состоит из цилиндрической трубы и суживающегося книзу конуса. Запыленный газ вводится в циклон по спирали (тангенциальный ввод).  Рис. 7. Инерционные пылеуловители с различными способами подачи и распределения газового потока: а — с помощью перегородки; б — через центральную трубу; в — через боковую трубу; г— с помощью пылеуловительных элементов.  Рис. 8 Жалюзийный пылеуловитель Под действием центробежной силы в процессе вращения газового потока в корпусе аппарата частицы пыли отбрасываются к стенкам циклона и по ним опускаются в коническую часть. Эффективность очистки зависит от скорости газового потока (при прочих равных условиях): чем выше скорость газа, тем выше ее эффективность, тем меньше габариты аппарата. В промышленности используют циклоны, рассчитанные на скорость газового потока от 5 до 20 м/с (обычно 15 м/с). В процессе работы установки скорость газового потока может изменяться. Поэтому в последнее время широко применяют батареи циклонов (мультициклоны), в которых газовый поток распределяется по нескольким параллельно работающим циклонам и в зависимости от расхода газа действует то или иное их число. КПД циклонов зависит от концентрации пыли и размеров ее частиц и резко снижается при уменьшении этих показателей. Средняя эффективность обеспыливания газов в циклонах составляет 98% при размере частиц пыли 30—40 мкм, 80%— при 10 мкм, 60% —при 4—5 мкм. Преимущества циклонов — простота конструкции, небольшие размеры, отсутствие движущихся частей; недостатки—затраты энергии на вращение и большой абразивный износ частей аппарата под воздействием пыли. Поэтому наиболее уязвимые части циклона покрывают синтетическими материалами или высокопрочными сплавами. Аппараты мокрой очистки газов от твердых частицЭти аппараты применяют в тех случаях, когда возможно увлажнение очищаемого газа. Запыленный газ контактирует с жидкостью или орошаемыми ею поверхностями. Промывные башни. Эти аппараты наиболее просты по конструкции (рис. 9), в них имеется насадка из колец Рашига, орошаемая водой или другой жидкостью. Газ подают в нижнюю часть аппарата, после очистки его выводят сверху. Недостаток – частая забивка насадки при очистке газов.
Рис. 9. Промывная башня 1- распределитель, 2- корпус, 3- насадка, 4- опорная пластина Скоростные газопромыватели. В этих аппаратах под влиянием движущегося с большой скоростью газового потока капельки жидкости раздробляются, распыляются. В результате этого увеличивается поверхность их соприкосновения. Образование капель небольшого размера, высокая турбулизация потока способствуют улавливанию частиц субмикронных размеров. Наиболее распространенный аппарат этого типа — скруббер Вентури (рис.10).
Рис. 10. Скруббер Вентури I - запыленный газ, II – очищенный газ, III – шлам, IV - жидкость Он состоит из двух усеченных конусов: конфузора и диффузора. Наиболее узкая часть трубы Вентури называется горловиной. В конфузор на некотором расстоянии от горловины с помощью форсунок подают жидкость, где она под действием движущегося с большой скоростью газового потока раздробляется. В результате возникает хороший контакт газа с жидкостью, что приводит к улавливанию частичек пыли. В зависимости от способа подвода орошающей жидкости различают аппараты с центральным подводом жидкости в конфузор, периферийным орошением (в конфузоре и в горловине), пленочным орошением, бесфорсуночным и форсуночным орошением (рис. 11). Барботажные и пенные аппараты. В барботажных аппаратах очищаемые газы в виде пузырьков проходят через слой жидкости. Вследствие большой поверхности контакта с жидкостью эффективность очистки газов от твердых частиц высокая. Однако сложность изготовления этих аппаратов ограничивает их применение в промышленности. В пенных аппаратах очищаемый газ движется через слой пены, которая формируется на решетке, куда подают жидкость, при продувке ее снизу воздухом или при ударе воздушного потока о поверхность жидкости. Эти аппараты просты по конструкции и эффективны. Они представляют собой вертикальный аппарат круглого или прямоугольного сечения, внутри которого расположены перфорированные либо щелевые решетки. Очищаемый газ поступает вниз к решеткам, интенсивно перемешивается с жидкостью в слое пены, в результате чего смачивается и выделяется пыль (рис. 12). Эффективность мокрых пылеуловителей зависит, в основном, от смачиваемости механических примесей. При улавливании плохо смачивающейся пыли в жидкость вводят поверхностно-активные вещества. Для частиц размером 5 мкм эффективность достигает 92—95%, а в пенных аппаратах даже 99%. Недостатки мокрых пылеуловителей — большой расход воды при отсутствии ее циркуляции, необходимость иметь отстойники и периодически их очищать в случае циркуляции, возможность щелочной или кислотной коррозии; отрицательное влияние влаги на процесс дальнейшей переработки газа.  Рис. 11. Скоростные газопромыватели: а—с центральным подводом жидкости; б—с периферийным орошением, в—с пленочным орошением, г—с бесфорсуночным орошением, д—с форсуночным орошением
 Рис. 12. Пенные аппараты: а—с провальной решеткой; б—с переливной решеткой, в—скруббер с псевдоожиженной шаровой насадкой, I—запыленный газ, II—очищенный газ, III—жидкость; IV—шлам Фильтры Фильтрация через пористые материалы — один из наиболее совершенных методов очистки газов от твердых частиц. Газовый поток проходит через пористый материал различной плотности и толщины, в котором задерживается основная масса механических примесей. Для очистки газов применяют два вида промышленных фильтров: тканевые и зернистые. Тканевые фильтры. В зависимости от формы фильтрующей поверхности различают рукавные и рамочные фильтры. Наиболее распространены рукавные фильтры (рис. 13), состоящие из ряда тканевых рукавов, подвешенных в металлической камере. Запыленный газ поступает в нижнюю часть аппарата и проходит через тканевые рукава. На поверхности ткани и в ее порах осаждается пыль. В качестве фильтрующих тканей используют синтетические ткани, которые менее влагоемки по сравнению с натуральными. Они не гниют, стойки при температуре выше 150°С, термопластичны. От осевших частиц их очищают встряхиванием или обратной продувкой, либо встряхиванием и продувкой одновременно. Хорошие результаты достигнуты при внедрении тканевых фильтров из коррозионно- и термостойких материалов, в том числе на металлической основе, которые могут работать при температуре до 900 °С. Зернистые фильтры. Могут работать при очень высоких температурах и в агрессивных средах, способны выдерживать большие механические нагрузки, резкие перепады давления и температуры. Различают зернистые фильтры: насыпные и жесткие пористые. В насыпных фильтрах в качестве насадки используют песок, гальку, шлак, дробленые горные породы, древесные опилки, крошку резины, кокс, пластмассы, графит и стандартные насадки типа колец Рашига. 
Жесткие пористые фильтры (керамические, металлокерамические, металлопористые и др.) отличаются повышенной устойчивостью к высокой температуре, коррозии и механическим нагрузкам. Их недостатки — высокая стоимость, большое гидравлическое сопротивление и необходимость частой регенерации. ЭлектрофильтрыЭлектрофильтры обеспечивают высокую степень очистки газов при сравнительно низких энергозатратах. Эффективность очистки газов достигает 99%, а в ряде случаев—99,9%. Электрофильтр — аппарат или установка, в которых для отделения взвешенных частиц от газов используют электрические силы. По конструкции электрофильтры разделяют на трубчатые и пластинчатые. В трубчатых электрофильтрах запыленный газ пропускают по вертикальным трубам диаметром 200—250 мм. по оси которых натянут коронирующий электрод (провод) диаметром 2—4 мм. Осадительным электродом служит сама труба, на внутренней поверхности которой оседает пыль (рис. 14). В пластинчатых электрофильтрах коронирующие электроды (провода) натянуты между параллельными, плоскими пластинами. Осадительные электроды очищают встряхиванием, ударом, вибрацией или смыванием. В последнем случае электрофильтры называют мокрыми. В них обычно применяют трубчатые осадительные электроды, так как обеспечить хорошее встряхивание трубчатых электродов сложно, а по характеристикам электрического поля они предпочтительнее пластинчатых. В основном используют системы встряхивания двух типов: магнитные импульсные и с вращающимися молотками. Недостатки электрофильтров — высокая стоимость, сложность эксплуатации. |
