реферат. Мокрые пылеуловители
 Скачать 0.85 Mb.
|
|
Изм. Кол.уч №док. Подпись Дата Лист 2 Инв. № Подп. и дат а Взам . инв . 21 Листов Провер. Лист Стадия КубГТУ КОНГП гр. 19-НБ-НД5 Реферат на тему: «Мокрые пылеуловители» КОНГП 21.03.01.009 Разраб. Литвиненко Ханюченко Н.контр Утв. Реферат Отчёт 21 с., 10 рис., 1 табл., 4 источника. МОКРЫЕ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛИ; ОЧИСТКА ВОЗДУХА; ПРИМЕСИ; ГАЗ; СКУББЕР; УЛАВЛИВАНИЕ ЖИДКОСТИ Объектом исследования в данной работе является оборудование, при- меняемое, как фильтр водяной очистки воздуха от механических примесей на промышленных предприятиях, а предметом ― различные виды такого обору- дования в зависимости от принципа действия и условий эксплуатации. Цель этого реферата заключается в ознакомлении с различными ви- дами оборудования для очищения воздуха от механических примесей. Для очистки отходящих газов на промышленных предприятиях приме- няются сухие и мокрые пылеуловители. В сухих аппаратах для фильтрации газовоздушной смеси от твердых загрязнений используются центробежная и инерционная силы. В мокрых пылеуловителях принцип работы основан на обеспечении максимального контакта частиц пыли с мокрой поверхностью или распылен- ными через форсунки каплями жидкости с дальнейшей коагуляцией и осажде- нием в дренажную систему. При использовании в качестве влаги химических растворов или распо- ложение во внутренней полости агрегата абсорбентов с помощью пылеулови- телей мокрого типа можно нейтрализовать вредные газы или химические со- единения. Изм. Кол.уч №док. Подпись Дата Лист Инв . № п одл. Подп. и дат а Взам . инв . № КОНГП 21.03.01.011 Лист 3 Содержание Введение…………………………………………………………………………..4 1 Устройство и принцип действия мокрых пылеуловителей ……………...….4 2 Виды мокрых пылеуловителей ……………………………………………......9 3 Классификация промышленных пылеуловителей мокрого типа ……….…18 4 Достоинства и недостатки мокрых пылеуловителей ……………………….19 Заключение………………………………………………………………………20 Список используемых источников……………………………………………..21 Изм. Кол.уч №док. Подпись Дата Лист Инв . № п одл. Подп. и дат а Взам . инв . № КОНГП 21.03.01.011 Лист 4 Введение Для решения задач очистки от пыли и пылегазовых выбросов промыш- ленных предприятий применяется оборудование двух основных видов – ис- пользующее сухой или мокрый способ улавливания и отвода твердых частиц. Сухие аппараты инерционного, гравитационного, электростатического и аку- стического (ультразвукового) типа широко применяются в промышленности, но в ряде реальных производственных условий значительно проигрывают в эффективности пылеуловителям мокрого типа. К системам жидкостного пылеулавливания относятся все агрегаты, в которых отбор и удаление присутствующей в потоке газа микромеханики вы- полняется за счет сплошной жидкой (водной) среды, дисперсно-капельной за- весы, комплексного кипящего слоя или тонкой жидкостной пленки. Показа- тели очистки воздуха от пылевой составляющей в установках, задерживаю- щих и утилизирующих твердые частицы при помощи влаги, нередко дости- гают 99,9%. Особенностями водяных воздушных фильтров, которые одновременно являются и их неоспоримыми преимуществами, являются возможность удале- ния комплексных пылегазовых выбросов, работа с горячими взвесями, взры- воопасными и пожароопасными твердодисперсными веществами, доступ- ность водопроводов на подавляющем числе индустриальных участков. Изм. Кол.уч №док. Подпись Дата Лист Инв . № п одл. Подп. и дат а Взам . инв . № КОНГП 21.03.01.011 Лист 5 1 Устройство и принцип действия мокрых пылеуловителей Основным принципом работы всех существующих конструкций пыле- уловителей мокрого типа является захват содержащихся в запыленном воз- духе твердых частиц каплями, пленкой, метастабильной пеной или сплошным потоком жидкости, с последующим выводом собранной пыли из устройства в составе шлама. Жидкостные пылеулавливатели, в которых пылевые частицы не изме- няют свою структуру и природу, называются коагуляционными. Практически все водяные воздушные фильтры можно отнести к коагуляционным. Эффективность функционирования данных систем существенно зави- сит от способа организации контакта твердой и жидкой фазы, определяемых конструкцией агрегата, а также от размеров, плотности, смачиваемости и дру- гих параметров улавливаемых частиц. На предприятиях устанавливают мокрые пылеуловители, принцип ра- боты которых зависит от состава и концентрации нежелательных примесей в рабочей атмосфере. Главные конструкционные различия касаются таких факторов, как: — продолжительность контакта газа с жидкостью; — наличие добавок в поглощающей жидкой массе; — дисперсность пылепоглотителя; — наличие вспомогательных устройств; —особенности обработки и удаления отходов. Некоторые мокрые пылеуловители (скрубберы) сочетают в себе техно- логии сухой и влажной пылеочистки. Когда сначала происходит осаждение под действием силы тяжести и центробежного течения, значительная часть примесей уходит из очищаемой взвеси. Это снижает нагрузку на следующую часть аппарата, работающую по влажной технологии. Изм. Кол.уч №док. Подпись Дата Лист Инв . № п одл. Подп. и дат а Взам . инв . № КОНГП 21.03.01.011 Лист 6 В любом случае, на первом этапе осуществляется сбор и захват загряз- ненных газовоздушных масс. Во всем цеху, мастерской, другом помещении или только возле оборудования располагаются захватывающие приспособле- ния. Это расширенные раструбы, отверстия гибких или жестких рукавов, встроенные в станки столы для сброса отходов. Дальнейшее перемещение со- бранной пыли аналогично использованию сухих уловителей: взвесь твердых частиц продвигается по воздуховодам под действием мощных вентиляторов. Радикальные отличия в обработке пыли начинаются после доставки к «бун- керу» аппарата, где находятся специальные механизмы. Рисунок 1 - Схема работы мокрого пылеуловителя Аппараты с мокрой очисткой широко применяются в металлургиче- ской, химической, энергетической сферах, при производстве сыпучих строи- тельных материалов, удобрений, на производстве целлюлозно-бумажной про- дукции, на предприятиях нефтеперерабатывающей области и сжигания отхо- дов. Изм. Кол.уч №док. Подпись Дата Лист Инв . № п одл. Подп. и дат а Взам . инв . № КОНГП 21.03.01.011 Лист 7 В зависимости от формы контактирования фаз способы мокрой пыле- очистки можно разделить на: - улавливание в объеме (слое) жидкости; - улавливание пленками жидкости; - улавливание распыленной жидкостью в объеме газа. а - в объеме жидкости; б - пленками жидкости; в - распыленной жидко- стью; 1 - пузырьки газа; 2 - капли жидкости; 3 - твердые частицы Рисунок 2 – Схемы основных способов мокрого пылеулавливания Межфазная поверхность контакта образуется: – газовыми пузырьками; – газовыми струями; – жидкими струями; – каплями и пленками жидкости. Факторы, определяющие эффективность процесса: 1. Диаметр частиц пыли d. Силы инерции зависят от массы капель и частиц пыли, а также от ско- рости их движения. Частицы пыли малого размера (менее 1 мкм) не обладают Изм. Кол.уч №док. Подпись Дата Лист Инв . № п одл. Подп. и дат а Взам . инв . № КОНГП 21.03.01.011 Лист 8 достаточной кинетической энергией и при сближении с каплями обычно оги- бают их и не улавливаются жидкостью. Необходимо уменьшить скорость движения газового потока в аппа- рате. 2. Смачиваемость частиц жидкостью (чем лучше смачиваемость, тем эффективнее процесс очистки). Орошающая жидкость – вода, растворы абсорбентов. Изм. Кол.уч №док. Подпись Дата Лист Инв . № п одл. Подп. и дат а Взам . инв . № КОНГП 21.03.01.011 Лист 9 2 Виды мокрых пылеуловителей В зависимости от принципа действия, конструкции и условий эксплуа- тации, к мокрым пылеуловителям относятся аппараты следующих типов: — полые; — насадочные; — центробежные; — пенные (барботажные); — труба Вентури. Полые скрубберы конструктивно представляют собой вертикальную цилиндрическую колонну, в которой по периметру или в центре располага- ются форсунки для подачи жидкости. Загрязненный газ движется снизу вверх, а направление плоскости распыления влаги может быть попутным, перпенди- кулярным или противоположным вектору распространения потока. Для уве- личения эффективности очистки в корпусе полого скруббера могут нахо- диться несколько ярусов форсунок, диаметр которых выбирают в зависимости от размера частиц пыли. Создаваемый форсунками влажный туман для увеличения контакта полностью перекрывает площадь сечения корпуса. Движущиеся вверх твер- дые частицы загрязнений связываются капельками влаги, увеличивая свой объем и вес, и под действием силы тяжести осаждаются в нижнюю часть скруббера, откуда транспортируются дренажной системой. Дополнительная очистка происходит за счет прилипания пыли к мокрым стенкам и смывания ее в дренаж. Полые аппараты отличаются простотой конструкции, небольшим гидравлическим сопротивлением и высокой степенью очистки. Полые форсуночные скрубберы представляют собой колонну круглого или прямоугольного сечения, в которой осуществляется контакт между очи- щаемыми газами и каплями жидкости, распыляемой форсунками. При этом частицы пыли захватываются каплями жидкости и осаждаются вместе с ними, а очищенные газы удаляются из аппарата. Изм. Кол.уч №док. Подпись Дата Лист Инв . № п одл. Подп. и дат а Взам . инв . № КОНГП 21.03.01.011 Лист 10 1 — корпус; 2 — форсунки Рисунок 3 — Полый форсуночный скруббер К мокрым пылеуловителям относят насадочные скрубберы, в которых для увеличения контакта и абсорбции загрязнений применяются специальные насадки. Материал насадок и жидкость для орошения подбираются с учетом химических и физических свойств загрязнений. Проходя через насадки, рас- положенные в несколько ярусов, твердые частицы прилипают к мокрой по- верхности и затем смываются в дренаж. Конструкция и принцип действия насадочных аппаратов в значительной степени увеличивают площадь сопри- косновения жидкой и твердой фаз, дают возможность уменьшить габариты устройства, повышают степень очистки, снижают мощность насоса и вентиля- тора. Наряду с фильтрацией рабочей среды от твердых включений полые пы- леуловители нейтрализуют агрессивные газы. Широкое применение полые устройства получили в металлургической, химической и энергетической про- мышленности, выбросы на предприятиях которых содержат широкий спектр вредных веществ и газов. Используют для улавливания хорошо смачиваемой пыли, но при невы- сокой ее концентрации; для обеспечения лучшего смачивания поверхности насадки слой ее обычно наклонен на 7—10° в направлении газового потока. Изм. Кол.уч №док. Подпись Дата Лист Инв . № п одл. Подп. и дат а Взам . инв . № КОНГП 21.03.01.011 Лист 11 Расход жидкости 0.15—0.5 л/м3, эффективность при улавливании ча- стиц размером dч>5 мкм превышает 90%. 1 – корпус; 2 – форсунки; 3 – оросительное устройство; 4 – опорная решетка; 5 – насадка; 6 - шламосборник Рисунок 4 – Насадочный скруббер с поперечным орошением К распространенным видам мокрых пылеуловителей относятся центро- бежные аппараты (орошаемые циклоны), в которых совмещены два типа очистки: мокрая (коагуляция) и центробежная. Запыленный воздух попадает внутрь корпуса через спиральный патрубок, который придает потоку враща- тельное движение. В верхней части расположена система форсунок, которая распыляет жидкость по вектору движения рабочей среды. Центробежная сила отбрасывает частички загрязнений к мокрым стенкам корпуса с последующим их смывом в дренажную систему. Пыль в центральной части циклона смачи- вается распыляемыми мельчайшими каплями жидкости и увеличивая свой вес и объем, оседает в нижнюю часть корпуса, откуда удаляется в дренаж. Гидрав- лическое сопротивление центробежных пылеуловителей находится в диапа- зоне от 400 до 850 Па, степень очистки от пыли с размером от 30 мкм состав- ляет не менее 90%. Изм. Кол.уч №док. Подпись Дата Лист Инв . № п одл. Подп. и дат а Взам . инв . № КОНГП 21.03.01.011 Лист 12 1 – входной патрубок; 2 – выходной патрубок; 3 – кольцевой коллектор; 4– форсунки Рисунок 5 – Циклон с водяной пленкой Используют для очистки любых видов нецементирующейся пыли. Если содержании пыли выше 2 г/м3, рекомендуется предварительная очистка газов. Пенные или барботажные аппараты для очистки промышленных газов оснащены специальными решетками и используют в работе принцип образо- вания пены при активном перемешивании жидкой и твердой фаз. Запыленный воздух поступает под решетку через отверстия и при прохождении образуется пена, которая обволакивает твердые включения и очищает газ. Различают два вида барботажных аппаратов: — с протеканием жидкости через решетку (ПГП); — с поступлением жидкости через переливные элементы, которые установ- лены над решетками. Пропускная способность пенных скрубберов находится в диапазоне от 2 000 до 60 000 м3/ч, гидравлическое сопротивление лежит в пределах от 4 000 000 до 200 000 000 Па. Степень очистки барботажных аппаратов достигает по- казателя 95% и напрямую зависит от скорости запыленного потока под решет- кой, среднее значение которого составляет 2,5 м/с. Изм. Кол.уч №док. Подпись Дата Лист Инв . № п одл. Подп. и дат а Взам . инв . № КОНГП 21.03.01.011 Лист 13 Пенные и барботажные пылеуловители представляют собой вертикаль- ный аппарат круглого или прямоугольного сечения, во внутренней полости которого расположены решетки. Запыленный поток подается под решетку, проходит через отверстия в решетке и очищается от частиц пыли за счет их осаждения на внутренней поверхности газовых пузырей. Режим работы аппа- ратов зависит от скорости подачи воздуха под решетку. При скорости до 1 м/с наблюдается барботажный режим работы аппарата, т.е. газ с пылевыми части- цами движется отдельными пузырьками через слой жидкости. Дальнейший рост скорости газа до 2—2,5 м/с сопровождается возникновением пенного слоя над жидкостью, что приводит к повышению эффективности очистки газа за счет более интенсивного перемешивания газовой и жидкой фаз. 1 — корпус; 2 — оросительное устройство; 3 — тарелка Рисунок 6 — Барботажно-пенный аппарат Мокрые пылеуловители типа труба Вентури широко применяются в различных сферах промышленности. Конструктивно такой аппарат состоит из двух диффузоров, которые своими узкими частями соединяются между собой прямой горловиной. Принцип действия скруббера Вентури основан на законе Изм. Кол.уч №док. Подпись Дата Лист Инв . № п одл. Подп. и дат а Взам . инв . № КОНГП 21.03.01.011 Лист 14 Бернулли, который устанавливает зависимость скорости потока от сечения трубы, по которому он движется. Загрязненный газ транспортируется от широкой горловины к узкой ча- сти и по мере движения повышается скорость потока (до 430 км/ч). Высокая турбулентность дробит на мельчайшие частицы капли жидкости, которые по- даются форсунками, обеспечивает максимальный контакт твердой и жидкой фазы и обволакивание влагой частиц загрязнений. После прохождения узкого горла корпус резко расширяется и скорость потока падает. Капли с пылью уве- личиваются в объеме и массе и на выходе из скруббера отделяются в сепара- торе, а чистый воздух выбрасывается наружу. Загрязнения в виде пульпы осе- дают в бункер и удаляются по дренажной системе. Мокрые пылеуловители типа труба Вентури не только очищают загрязненный газ, но и увлажняют и снижают температуру отходящего потока. 1 – труба - распылитель; 2 – циклон - пылеуловитель Рисунок 7 – Скруббер Вентури. Общий вид скруббера с выносным кап- леуловителем Изм. Кол.уч №док. Подпись Дата Лист Инв . № п одл. Подп. и дат а Взам . инв . № КОНГП 21.03.01.011 Лист 15 1 - жидкость на орошение; 2 - сопло Вентури; 3 - каплеуловитель Рисунок 8 - Сопло Вентурри Сопло Вентури: в конфузорной части сопла происходит разгон входной скорости от значений 15...20 м/с до скорости 30...200 м/с и более в узком сече- нии сопла; в диффузорной части сопла скорость потока падает до 15...20 м/с. Процесс осаждения частиц пыли на капли жидкости обусловлен массой жидкости, развитой поверхностью пыли и высокой относительной скоростью частиц жидкости и пыли в конфузорной части сопла. Эффективность очистки зависит от равномерности распределения жид- кости по сечению конфузорной части сопла. Эффективность пылеуловителя зависит от скорости газа и удельного орошения (обычно т =0,5—1,5 л/м3 газа). В круглых скрубберах Вентури расход газа не превышает 80 кубомет- ров в час. При больших объемах газа и больших размерах трубы применяют ба- тарейные или групповые компоновки. Газопромыватели ударно-инерционного действия. К ним относится большая группа пылеуловителей, в которых контакт газов с жидкостью осу- Изм. Кол.уч №док. Подпись Дата Лист Инв . № п одл. Подп. и дат а Взам . инв . № КОНГП 21.03.01.011 Лист 16 ществляется за счет удара газового потока о поверхность жидкости с последу- ющим пропусканием газожидкостной взвеси через отверстия различной кон- фигурации или непосредственным отводом газожидкостной взвеси в сепара- тор жидкой фазы. В результате такого взаимодействия образуются капли диа- метром 300—400 мкм. Особенностью аппаратов ударного действия является полное отсутствие средств перемещения жидкости, и поэтому вся энергия, не- обходимая для создания поверхности контакта, подводится через газовый по- ток. 1 – входной патрубок; 2 – резервуар с жидкостью; 3 – сопло Рисунок 9 - Пылеуловитель ударно-инерционного действия 1 – труба; 2 – конус; 3 – перегородка Рисунок 10 - Скруббер Дойля Изм. Кол.уч №док. Подпись Дата Лист Инв . № п одл. Подп. и дат а Взам . инв . № КОНГП 21.03.01.011 Лист 17 Газ с большой скоростью входит в колонну. При повороте на 180° про- исходит инерционное осаждение частиц пыли на каплях жидкости. Скруббер Дойля. В нижней части трубы установлены конусы для уве- личения скорости выхода газа. В щели она равна 35—55 м/с. Газ ударяется о поверхность жидкости, создавая завесу из капель. Гидравлическое сопротив- ление газопромывателя от 500 до 4000 Па, удельный расход жидкости состав- ляет 0,13 л/м3. Изм. Кол.уч №док. Подпись Дата Лист Инв . № п одл. Подп. и дат а Взам . инв . № КОНГП 21.03.01.011 Лист 18 3 Классификация промышленных пылеуловителей мокрого типа Учитывая принципиальные отличия в организации работы и конструк- ции различных промышленных пылеуловителей мокрого типа, существует не- сколько подходов к технической классификации данных устройств. Общая классификация по виду поверхности осаждения, зависящей от способа ввода в камеру орошающей жидкости и подлежащего очистке потока газа. По характеру взаимодействия жидкости и частиц пыли различают пять основных групп промышленных ПУ для очистки газовых выбросов от пыли. Классификация в зависимости от способа действия и особенностей конструкции. Все существующие мокрые пылеулавливатели принято отно- сить к группам полых, насадочных и тарельчатых устройств, агрегатам меха- нического, центробежного и ударно-инерционного действия, категориям эжекторных и скоростных инжекторных систем на базе трубы Вентури. Классификация на основании учета затрат энергии и характеристик гидравлического сопротивления. В зависимости от данных параметров пыле- улавливающих агрегатов различают нижеследующие. Низконапорные пылеуловители Средненапорные пылеуловители Высоконапорные газопромыватели Сопротивление до 1200 Па. К данной группе обо- рудования относятся скрубберы полого, стационарно-наса- дочного и центро- бежного действия Пневмогидравличе- ское сопротивление в интервале 1200-3000 Па. Наиболее распростра- ненные представители этой группы – агре- гаты динамического, эжекторного и ударно- динамического спо- соба действия Скрубберы с показате- лями гидравлического сопротивления свыше 3000 Па. К высоконапорным аг- регатам можно отне- сти некоторые модели Вентури и газопромы- вателей с псевдоожи- женным слоем Таблица 1 – Классификация на основании учета затрат энергии Изм. Кол.уч №док. Подпись Дата Лист Инв . № п одл. Подп. и дат а Взам . инв . № КОНГП 21.03.01.011 Лист 19 4 Достоинства и недостатки мокрых пылеуловителей Пылеуловители мокрого типа имеют ряд достоинств: — высокая степень очистки (по сравнению с сухими аппаратами); — простота конструкции; — невысокая стоимость; — небольшие габариты; — возможность применения при высокой температуре отходящих газов; — нейтрализация вредных химических веществ и опасных газов; — возможность работы при наличии взрывоопасных газов. Наряду с преимуществами существуют недостатки мокрых пылеулови- телей: — значительный расход энергии при работе; — сложная система дренажа; — абразивный износ внутренних поверхностей; — высокий уровень коррозии элементов конструкции; — дорогостоящая система оборотного водоснабжения; — негативное влияние влаги на стенки дымовых труб. Изм. Кол.уч №док. Подпись Дата Лист Инв . № п одл. Подп. и дат а Взам . инв . № КОНГП 21.03.01.011 Лист 20 Заключение В результате изучения различных типов мокрых пылеуловителей можно сделать следующее заключение. В целом, влажные пылепоглотители очищают загрязненный газовый субстрат лучше, чем сухие. Поэтому применяются на самых трудных участках производства, где загрязненность достигает высоких значений. Применяя по- следовательно сухие и влажные устройства, или используя химические реа- генты вместе с жидкостью, специалисты добиваются удаления 99,9 % загряз- няющих веществ. При наличии специфических загрязнений подбираются реагенты, нейтрализующие посторонние субстанции. Нейтрализация происходит путем прочного молекулярного связывания, образования комплексов, перевода в растворимые формы или других механизмов воздействия. Часто применяется известковое молоко, связывающее многие кислые соединения, которые обра- зуются как основные или побочные продукты производства. Наилучшие результаты приносит индивидуальное проектирование очищающих установок, с учетом следующих факторов: — состав веществ, загрязняющих атмосферу; — площадь и форма технических помещений; — тип вентиляции, кратность воздухообмена; — интенсивность образования загрязнений; — наличие людей в рабочей зоне. Важно не только применить технологически адекватные средства очи- щения, но и правильно расположить элементы устройств, захватывающие пыль. При составлении проекта инженеры опираются на типовые решения, показавшие эффективность в аналогичных условиях, формулы, таблицы и гра- фики, личный опыт, также учитывают требования регулирующих органов. Изм. Кол.уч №док. Подпись Дата Лист Инв . № п одл. Подп. и дат а Взам . инв . № КОНГП 21.03.01.011 Лист 21 Список используемых источников 1. Алиев Г.М.А. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов. М., Металлургия, 2016. 2. Войнов Р.А. Очистка промышленных газов от газообразных и дис- персных примесей. Вопросы экологии, 2018. 3. Дубов А.В. Газоочистные аппараты сухого и мокрого типов. М., Хи- мия, 2017. 4. Штокман. Е.А. Очистка воздуха на предприятиях. М., Металлург, 2016. |