Очистка газов от пыли. очистка газов от пыли Антонова. Котрольная работа по курсу
 Скачать 193.66 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Волгоградский государственный технический университет» Кафедра «Технология органического и нефтехимического синтеза» КОТРОЛЬНАЯ РАБОТА По курсу: Технология очистки и рекуперации промышленных отходов нефтеперерабатывающих заводов Тема: Сухая очистка газов от пыли. Выполнил: Студент гр.ТВБ-585 Антонова А.С Проверил: Ст. пр. Павлова С. В. Волгоград 2023 СодержаниеВведение...................................................................................................................3 Волгоград 2023 1 1. Аппараты сухой инерционной очистки газов………………………….……..5 1.1. Инерционные пылеуловители……………………………………………….6 1.2. Центробежные пылеуловители………….…………………………..………9 1.3. Жалюзийные пылеуловители……………………………………………....12 2. Недостатки существующих методов очистки природного газа от дисперсных примесей…………………………………………………………...14 Заключение……………………………………………………………………….15 Список использованных источников…………………………………………..16 Введение Потоки газов со взвешенными частицами все чаще используются в современных технологических процессах. Важные технические решения связаны с широким использованием проточных химических реакторов и пневмотранспортных установок главным образом в целях автоматизации производства. В настоящее время для обеспыливания и очистки газов применяют сухие и мокрые пылеулавливающие и газоочистные аппараты. В зависимости от сил и физико-химических эффектов, используемых для осаждения пыли, эти аппараты разделяют на следующие обширные по конструктивным особенностям группы: а) пылеосадительные камеры, в которых для осаждения пыли в основном используют силу тяжести; б) аспирационно-коагуляционные шахты, где на осаждение пыли помимо гравитации влияет эффект коагуляции частиц; в) циклоны, жалюзийные и другие инерционные аппараты, в которых дисперсные материалы осаждаются, когда поток газа вращается или поворачивается под действием сил инерции, многократно превышающих силу тяжести; при этом осаждаются в основном частицы размером свыше 5-10 мкм; г) мокрые скрубберы (с насадкой, центробежные), ротоклоны, пенные и турбулентные аппараты, в которых помимо сил тяжести, возросших в результате увлажнения частиц, используется броуновская диффузия и др.; в этих аппаратах осаждаются частицы более 3-5 мкм; лишь в высокоскоростных (100-150 м/с) турбулентных пылеуловителях осаждаются частицы размером менее 1 мкм; д) электрофильтры пластинчатые и трубчатые с горизонтальным или вертикальным движением запыленного потока через электрическое поле высокого напряжения, где газ ионизируется, а твердые частицы заряжаются ионами и под действием указанного поля осаждаются на электродах; 9 е) фильтры тканевые, волокнистые и зернистые, в которых газ обеспыливается, проходя через ткань, слой волокон, песка, гравия, и т.п.; при этом также используются инерционные, электрические, гравитационные и другие силы. Сепарационные характеристики пылеуловителей зависят не только от типа, конструкции, размеров и режимов работы, но также в значительную роль играют от физико-химических свойства аэрозолей, поступающих на обезболивание, поэтому свойства аэрозолей следует изучать и учитывать при выборе пылегазоочистных установок, а при необходимости регулировать, изменяя технологическое оборудование и процессы; наряду с этим необходимо знать конструкции пылегазоочистных аппаратов и физическую сущность процессов, протекающих в них, чтобы при необходимости соответственно регулировать режимы их работы. 1. Аппараты сухой инерционной очистки газов Технологические процессы очистки газов сухими пылеуловителями основываются на физических и химических свойствах загрязнителей и использовании основных физических закономерностей, в результате которых происходит пылеулавливания. Совершенствование технологических процессов и разработка новых малой и безотходных технологий, позволяющих улавливать и утилизировать газовые отходы, базируется на использовании одного либо нескольких аппаратов осаждения механических примесей в газах частиц. Основными механизмами осаждения механических частиц является действие сил гравитации, инерции, диффузии, центробежных. Осаждение под действием сил гравитации обусловлено вертикальным перемещением частиц в результате действия силы тяжести при перемещении их через газоочистительный аппарат. Осаждение под действием центробежной силы происходит при криволинейном движении аэродинамического потока, когда возникают центробежные силы, под действием которых частицы пыли отбрасываются на поверхность аппарата. Инерционное осаждение происходит в случае, когда масса частицы или скорость движения настолько незначительны, что она уже не может двигаться вместе с газом по линии тока, охватывающий препятствие. Пытаясь по инерции продолжать свое движение, частицы пыли сталкиваются с препятствием и осаждаются на ней. Диффузионное осаждение происходит вследствие того, что мелкие частицы пыли испытывают непрерывного взаимодействия с частицами газов, которые находятся в движении. В результате этого взаимодействия происходит осаждение частиц на поверхности обтекаемых тел или стенок пылеуловителя. Кроме основных механизмов осаждения взвешенных частиц, в технологических процессах очистки газовых выбросов учитывают воздействие электрического и магнитных полей. В технологическом оборудовании для пылеулавливания в большинстве случаев одновременно принимают участие в 27 очистке газового потока несколько физических процессов. Но, часто, только один из них является доминирующим при осаждении частиц определенного типа. При проектировании технологических процессов и конструировании газоочистного оборудования необходимо, в первую очередь, определить тип вещества, удаление из газового потока, ее объем и параметры. Основными параметрами являются скорость газового потока, температура и состав газов, природа компонентов, извлекаемых из газов, и необходимую степень очистки. [1]. 1.1. Инерционные пылеуловители Инерционные пылеуловители применяют для грубой очистки сухих газовых выбросов от частиц пыли размером от 30 до 100 мкм. Принцип действия инерционных аппаратов основывается на использовании инерционных сил и дополнительного момента движения вниз. Если в аппарате по направлению движения газа установить перегородку, то газовый поток покидает ее, а твердые частицы по инерции сохраняют прежнее направление движения. Наталкиваясь на перегородку, они теряют скорость и выпадают из течения. Эффективность пылеулавливания увеличивается, если частичке предоставить дополнительного момента движения, вектор которого направлен вниз и совпадает с вектором гравитационных сил. Преимуществом инерционных пылеуловителей являются небольшие габариты, что обеспечивают скорость движения газов 10...15 м/сек. Достаточно высокое гидравлическое сопротивление 200...300 Па обеспечивает степень уловления до 65-80% частиц размерами менее 25...30 мкм. По конструкции простейшие инерционные пылеуловители бывают (рис. 5) с вертикальной перегородкой (а), с центральной трубой (б), с боковым штуцером (в) и с горизонтальными элементами (г). Жалюзийные пылеуловители используются для разделения газового потока на очищенный и обогащенный пылью газ. В жалюзийных пылеуловителях пыль выделяется из газового потока под действием инерционных сил при изменении направления движения газового потока с 28 помощью жалюзийных пластин или колец. Скорость движения газов достигает 10...15 м/сек. Конструктивная схема жалюзийного пылеуловителя с пластинами приведена на рис. 6. Жалюзийный пылеуловитель делит газовый поток на две части. Основной поток Q1 в значительной степени очищен от пыли Q1=(0.8…0.9)Q (1) где Q – суммарный газовый поток очищается. А второй поток, насыщенный пылью, идет на дальнейшую очистку в циклон Q2=(0.1…0.2)Q (2) Эффективность очистки составляет 80% и более для частиц размером 20 мкм.  Рисунок 1 – Конструкции инерционных пылеуловителей: 1 – перегородка; 2 – центральная труба; 3 – боковой штуцер; 4 – горизонтальные элементы 29  Рисунок 2 – Конструктивная схема жалюзийного пылеуловителя с пластинами: 1 – жалюзийные пластины; 2 – циклон Для изменения направления движения газового потока вместо пластин используются также кольца (рис. 7). Аппараты выполняются в виде конусов, составленные из отдельных колец, которые находятся на определенном расстоянии друг от друга. Высота конусного кольца 10...20 мм, а расстояние между элементами 2...20 мм.  Рисунок 3 – Конструктивная схема жалюзийного пылеуловителя с кольцами: 1 – кольца, 2 – циклон. Для очистки значительных объемов газов из отдельных аппаратов составляют батарейные инерционные пылеуловители (БИП). В жалюзийных пылеуловителях гидравлическое сопротивление 400...500 30 Па при концентрации пыли 2 г/см3. Положительными качествами жалюзийных пылеуловителей является малое гидравлическое сопротивление и сравнительно небольшие размеры. Недостатком является быстрый износ пластин или колец особенно при высокой концентрации фракций пыли со значительным диаметром частиц. [2]. 1.2. Центробежные пылеуловители В данном виде аппарата используются центробежные силы, которые отбрасывают загрязнения к переферии, и пыль собирается в пылесборнике. Степень очистки 80-85% В данном аппарате образуется 2 вида спирали: нисходящий – загрязнение; восходящий – газ. Особенностью этих циклонов является прямоточный, то есть без изменения направления, движение газового потока. Вход и выход газов в таких аппаратах происходит с противоположных концов. Преимуществом прямоточных циклонов является малое гидравлическое сопротивление что повышает их защиту истиранию. Недостатком является малая эффективность очистки. Поэтому их используют как первую ступень для грубой очистки газов от крупных частиц пыли. Закручивание газа в прямоточных циклонах происходит как за счет тангенциального ввода запыленного газа, так и за счет установки направляющих аппаратов в виде розеток. Наибольшая эффективность работы прямоточных циклонов при очистке газов с крупно дисперсной пылью и может 32 быть увеличена путем подбора оптимального отношения размеров отдельных узлов и деталей. Если содержимое мелко дисперсной фазы в газовом потоке незначительный, то прямоточные циклоны возможно использовать в качестве самостоятельных пылеуловителей. Скорость газового потока в аппарате 5...6 м/с. Прямоточный циклон конструкции ЦКТИ приведена на рис.4.  Рисунок 4 – Конструктивная схема прямоточного циклона типа ЦКТИ: 1 – конусная часть; 2 – цилиндрическая часть; 3 – тангенциальный штуцер; 4 – вставка, вокруг которой газ выполняет вращения; 5 –раскрутка очищенного газа; 6 – газоход очищенного газа. Предварительная очистка газов в прямоточном циклоне конструкции ЦКТИ происходит таким образом. Запыленный газ подводится в цилиндрическую часть корпуса аппарата 2. тангенциальным штуцером 3. Благодаря тангенциальному штуцеру газ получает вращательное движение вокруг вставки 4. Удалены из пылегазового потока частицы собираются в конусной части аппарата 1 откуда они удаляются снаружи. Очищенный газ проходит раскрутку 5 и выводится из аппарата газоходом 6. Конструктивная схема прямоточного циклона типа НВГК с тангенциальным патрубком для подвода загрязненного газа и с конусным 33 корпусом (α= 20℃) приведена на рис. 10. Полученные отношения геометрических размеров аппарата следующие: диаметры выхлопной трубы DВИХ = 1,3 d ( d – диаметр тангенциального патрубка), а отношение высот h/НК = 0,7. Эффективность очи - щение при двух последовательно расположенных циклонах составляет: после первой ступени очистки от частиц диаметром 60 мкм – 95%, а после второй ступени – от частиц диаметром 20 мкм – 98%.  Рисунок 5– Конструктивная схема прямоточного циклона типа НВГК: 1 – тангенциальный патрубок; 2 – конусный корпус; 3 – выхлопная труба очищенного газа. Достоинством циклонов является: - отсутствие движущихся частей в аппарате; - надежное функционирование при температурах газов почти до 500 °С; - возможность улавливания различных материалов при защите специальным покрытием внутренней поверхности; - простота изготовления конструкции; - независимость работы аппарата от давления газа; 31 - независимость фракционной эффективности очистки от роста запыленности газов; - высокая производительность при сравнительно низкой стоимости. Недостатком является то, что значительное гидравлическое сопротивление 1250...1500 Па высоко - эффективных циклонов приводит к плохому улавливание частиц размером менее 5 мкм. Противоточные циклоны. Разделение примесей в газовом потоке производится по высоте противоточного циклона. В настоящее время разработано и используется большое количество конструктивных особенностей противоточных циклонных аппаратов. В циклонах НИИОГАЗ (ЦН) газовый поток с механическими примесями поступает в камеру циклона со скоростью 15-25 м/c, через тангенциально расположенный отвод [3]. 1.3. Жалюзийные пылеуловители Жалюзийный пылеуловитель состоит из двух основных элементов: жалюзийной решётки, в которой пыль отделяется от газа и циклона, в котором эта пыль улавливается. Жалюзийная решётка может быть изготовлена из пластин, уголка и ряда других элементов. Сталкиваясь с пластиной жалюзийной решётки, частицы пыли возвращаются в поток газа, который отправляется в циклон на очистку. Очищенный от пыли газ огибает пластины решётки, при необходимости подаётся на дополнительную очистку. При высоких скоростях газа пластины жалюзийной решётки выполняют водоохлаждаемыми. Недостатком жалюзийной решётки является то, что в процессе эксплуатации пластины истираются и могут забиваться пылью, поэтому требуется периодическая очистка решётки. Коэффициент очистки жалюзийной решётки определяется: η = ηц[1-(1- ηр)(1-фи)] ηц -коэффициент очистки циклонов ηр-коэффициент очистки решётки фи-относительная доля газа очищенного потока Скорость газа на входе в жалюзийную решётку рекомендуется 15-25 м/с. Чем крупнее пыль, тем легче она выделяется в жалюзийной решётке. На коэффициент очистки влияет также: дисперсный состав пыли, плотность пыли и вязкость очищаемых газов. С помощью жалюзийной решётки можно улавливать частиц крупнее 20 мкм.  Рисунок 6 Жалюзийный пылеуловитель. В этом аппарате газ входит в правую часть и распределяется: (5-10%) -проходят вверх, т.к. скорость увеличивается из-за сужения, далее в циклон, а другая часть просачивается через жалюзи и проходит вниз. Расстояние между жалюзями позволяет пройти чистому воздуху. Степень очистки 70-80%. 2. Недостатки существующих методов очистки природного газа от дисперсных примесей Многие специализированные источники литературы приводят данные, что в условиях производства пылеуловители работают в иных, нежели в лабораторных условиях. А именно, аппараты работают в условиях абразивного износа, налипания пыли, зависания пыли, изменение условий сепарации при различной концентрации пыли в газовом потоке. Таким образом очевидно, что расчетные и реальные показателя работы газоочистных сооружений имеют несоответствия. Исследования установили, что в технологии сбора и транспортировки газа случаются ситуации, когда газ подают с большим расходом. Это приводит к осаждению частиц на стенках и их агломерации. Размеры частиц могут в десятки раз превышать экспериментальные и расчетные значения фракции, что резко снижает эффективность очистки газа. Происходит забивание сепарационных элементов, засорение фильтров и выход из строя, неработоспособность аппаратов сепарационной очистки. Опыт эксплуатации установок очистки природного газа показывает, что на производстве может иметь место залпового поступления пыли. В этом случае сепарационные установки перестают выполнять свою функцию из-за засорения части циклонов, возникновения перетоков и факелов в пылесборнике. Такой пылеуловитель требует улучшения эффективности за счет ремонта и дорогостоящей замены оборудования. Последствиями такой неустойчивости в работе центробежных аппаратов газоочистки становятся сброс газов на факел для сжигания, перепуски газа в системы транспортировки, разрушение компрессоров и, наконец, ухудшение качества продукции у потребителя. Заключение Сухая очистка газа подходит тем производствам, на которых образуется большое количество различной пыли. Наиболее популярные отрасли применения: цементные силосы, асфальтобетонные и бетонные заводы, добыча минералов, лазерная резка, сельское хозяйство, деревообработка, пищевые продукты, фармацевтика, порошковые покрытия, химикаты, литье, металлизация, резина и пластмассы. Оборудование, основанный на сухом методе очистки хорошо справляются с такими типами загрязнений: слипаемая и не слипаемая пыль, древесные отходы, зола из дымовых газов; пыль из сушилок; пыль из аппаратов, в которых протекают процессы со взвешенными в газе частицами; зерновой и мучной пылью и т.д. В аппаратах сухой очистки газа для осаждения частиц золы и пыли из газового потока используют центробежные силы, а также силы инерции и гравитации. Достоинством этих аппаратов является простота конструкции, но степень очистки в них невелика, поэтому как правило эти аппараты используют в качестве первой ступени очистки. К аппаратам сухой очистки относятся пылеосадительные камеры, инерционные золоуловители, циклоны в одиночном и групповом исполнении, жалюзийные аппараты, дымососы-пылеуловители и ротационные пылезолоуловители. Список используемых источников 1) Исследование сепарационных характеристик инерционных аппаратов используемых для отчистки природного газа от механических примесей – Текст: электронный//Электронный ресурс о газах: Диссертация – URL: https://earchive.tpu.ru/bitstream/11683/55094/1/TPU737978.pdf 2) Сухая очистка от пыли : электронный//Электронный ресурс о газах: официальный сайт: https://helpiks.org/4-85791.html 3) АППАРАТЫ СУХОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ГАЗОВ: электронный//Электронный ресурс о газах: официальный сайт: https://studme.org/249796/matematika_himiya_fizik/apparaty_suhoy_mehanicheskoy_ochistki_gazov |