Сухие пылеулавители

Лекция 11. Методы очистки отходящих газов от аэрозолей

План лекции:

1. Классификация методов очистки отходящих газов.

2. Механические методы очистки с использованием гравитационных и центробежных сил, методы фильтрации.

3. Промывные, электростатические, адсорбционные, каталитические и термические методы очистки газов.

Классификация методов очистки отходящих газов

Главным методом достижения ПДК является метод «высоких труб», когда из рабочей зоны воздух откачивается вытяжной вентиляцией и без очистки выбрасывается в атмосферу через трубу определенной высоты. Но атмосфера в данном случае от вредных выбросов не очищается. Конечно, за счет химических процессов, происходящих в атмосфере часть этих загрязнителей нейтрализуется. Другие же скапливаются в атмосфере, а потом оседают или в виде дождей выпадают на землю и на наши головы, загрязняя водные объекты.

Но существуют и активные методы очистки газов. Они подразделяются на:

1. Механические (физические) методы:

1.1. Очистка в сухих механических пылеуловителях

1.2. Очистка в мокрых пылеуловителях

1.3. Очистка газов в фильтрах

2. Промывные (абсорбционные) методы

3. Электростатический метод – электрофильтры

4. Адсорбционные методы

5. Каталитические методы

6. Термические методы

Основные меры защиты атмосферы от загрязнения промышленными пылями и туманами предусматривают широкое использование пыле- и туманоулавливающих аппаратов и систем. Исходя из современной классификации пылеулавливающих систем, основанной на принципиальных особенностях процесса очистки, пылеочистное оборудование можно разделить на четыре группы: сухие пылеулавители, мокрые пылеулавители, электрофильтры и фильтры. Пылеулавители различных типов используют при повышенных концентрациях примесей в воздухе. Фильтры используются для тонкой очистки воздуха с концентрацией примесей менее 100 мг/м³. Если требуется тонкая очистка воздуха при высоких начальных концентрациях примесей, то очистку ведут в системе последовательно соединенных пылеуловителей и фильтров.

К сухим пылеулавителям относятся все аппараты, в которых отделение частиц примесей от воздушного потока происходит механическим путем за счет сил гравитации, инерции, Кариолиса. Конструктивно сухие пылеулавители разделяют на пылеосадительные камеры, циклоны, ротационные, вихревые, радиальные, жалюзные пылеулавители и др.

Наиболее просты по конструкции и в эксплуатации пылеосадительные камеры, в которых частицы пыли отделяются от газового потока под действием сил тяжести (рис. 27). Главное предназначение аппарата очистки – обеспечение определенного времени пребывания газового потока в обособленном пространстве и непрерывного отведения осевшей пыли из камеры улавливания. Основные трудности очистки газов с помощью осадительных камер обусловлены полидисперсностью пылей, размеры частиц которых распределяются по закону нормального распределения. В этих условиях экономически приемлемым может быть выделение с помощью этих аппаратов крупных частиц с размером не менее 25-50 мкм. Часто при этом степень очистки не превышает 40-50%, что приводит к необходимости использовать более совершенные конструкции аппаратов механической очистки газов.

Рис. 27. Пылесадительные камеры:

а – простейшая камера; б – камера с перегородками; в – многополочная камера; 1 – кор­пус; 2 – бункеры; 3 – перегородки; 4 – полка.

Широкое применение для сухой очистки газов получили циклоны различных типов (рис. 27). Газовый поток вводится в циклон через патрубок 2 по касательной к внутренней поверхности корпуса 1 и совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса к бункеру 4. Под действием центробежной силы частицы пыли образуют на стенке циклонов пылевой слой, который вместе с частью газа попадает в бункер. Отделение частиц пыли от газа, попавшего в бункер, происходит за счет поворота газового потока в бункере на 180^о. Освободившись от пыли, газовый поток образует вихрь и выходит из бункера, давая начало вихрю газа, покидающему циклон через выхлопную трубу 3. Для нормальной работы циклона необходима герметичнойсть бункера. Если бункер негерметичен, то за счет подсоса наружного воздуха происходит вынос пыли с потоком через выходную трубу.

Рис. 27. Конструкция циклона:

1 – корпус; 2 – патрубок для ввода газового потока; 3 – выходная труба для очищенного газа; 4 – бункер для сбора пыли.

Для очистки газов от пыли с успехом применяются цилиндрические (ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24) и конические (СК-ЦН-34, СК-ЦН-34М, СДК-ЦН-33) циклоны, разработанные институтом НИИОГАЗ.

Расчет циклонов ведется методом последовательных приближений в следующем порядке:

1.Задаваясь типом циклона, определяют оптимальную скорость газа w_опт в сечении циклона диаметром D по данным таблицы 8.

Таблица 8

Оптимальные скорости газа для различных типов циклонов

Тип циклона	ЦН-24	ЦН-15У	ЦН-15	ЦН-11	СДК-ЦН-33	СК-ЦН-34	СК-ЦН-34М
wопт, м/с	4,5	3,5	3,5	3,5	2,0	1,7	2,0

2.Вычисляют диаметр циклона по формуле:

D = √ 4Q/(π w_опт), м, (63)

где Q – объемный расход воздуха через циклон, м³/ч.

3.По выбранному диаметру циклона находят действительную скорость движения газа в циклоне:

w = 4Q / π n D² , м/с, (64)

где n – число циклонов.

Действительная скорость в циклоне не должна отклоняться от оптимальной более чем на 15%.

4.Определяют коэффициент гидравлического сопротивления:

ζ = k₁ k₂ ζ₅₀₀, (65)

где k₁ – поправочный коэффициент на диаметр циклона,

k₂ – поправочный коэффициент на запыленность газов,

ζ₅₀₀ – коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм.

Эти коэффициенты определяются по специальным таблицам, например, приведенным в учебнике под редакцией С.В.Белова.

5.Гидравлическое сопротивление циклона (∆р) вычисляют как разность давлений воздушного потока на входе (р_вх) и на выходе (р_вых) из аппарата:

∆р = ζ ρ w²/2, (66)

где ρ и w – плотность и скорость воздуха в расчетном сечении аппарата.

6.Эффективность очистки газа в циклоне определяется по формуле:

η = 0,5 [1 + Ф(х)], (67)

где Ф(х) – табличная функция от параметра х, определенного по методике учебника С.В.Белова.

Кроме циклонов в настоящее время разработаны ротационные, вихревые, радиальные и жалюзийные пылеулавители. Расчет этих пылеулавителей и рассмотрение конструктивных особенностей выходят за рамки стандарта специальности 656600 «Инженерная защита окружающей среды».

Дата добавления: 2014-01-07