Файл: Учебное пособие Процессы и аппараты защиты окружающей среды.pdf

47 достаток – большие габариты, связанные с малой скоростью дрейфа частиц тонких фракций.
10>

48
Пластинчатые электроды могут быть использованы как в вертикальных, так и в горизонтальных электрофильтрах, трубчатые электроды используются только в вертикальных электрофильтрах.
При применении трубчатых электродов обеспечиваются лучшие условия улавливания частиц по сравнению с пластин- чатой системой благодаря лучшим характеристикам электри- ческого поля, а также отсутствию пассивных зон. Преимуще- ства трубчатых электрофильтров по сравнению с пластинча- тыми – создание более эффективного электрического поля и лучшее распределение газа по элементам. Последнее позволя- ет улучшить очистку или увеличить скорость прохождения газа и производительность аппарата. К недостаткам трубчатых электрофильтров следует отнести: сложность монтажа, труд- ность встряхивания коронирующих электродов без нарушения строгого центрирования, образование шламов. Преимущества пластинчатых электрофильтров - простота монтажа и удобство встряхивания электродов. Для очистки сухих газов применяют преимущественно пластинчатые электрофильтры, а для очист- ки трудноулавливаемой пыли, капель жидкости из туманов (не требующих встряхивания электродов) и для обеспечения наи- более высокой степени очистки используют трубчатые элек- трофильтры.
Из перечисленных признаков наибольшее значение имеет классификация по влажности рабочей среды, определяющая способ удаления осажденных частиц с электродов. Сухими называются электрофильтры, в которых улавливаются твердые частицы, удаляемые встряхиванием. Очищаемый в сухом электрофильтре газ должен иметь температуру, превышаю- щую точку росы.
Электрофильтры, в которых осажденные частицы смы- ваются с электродов орошающей жидкостью (обычно водой) или в которых улавливаются жидкие частицы (туман, капель- ная влага), называются мокрыми. Эти аппараты работают при низких температурах, близких к точке росы, и выполняются с применением коррозионностойких материалов. Мокрые элек-

49 трофильтры имеют более высокую степень очистки, чем су- хие, но им присущи все недостатки мокрых способов пыле- улавливания, связанных с утилизацией шламов, наличием сто- ков, повышенной коррозии оборудования и т.д.
1.7. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА МОКРОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ
ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ
Для улавливания пыли с использованием жидкости при- меняют два основных способа захвата частиц пыли: каплями жидкости и пленкой жидкости.
Для осуществления первого способа запыленный поток промывают диспергированной жидкостью. Во время промыв- ки частицы пыли захватываются каплями жидкости и выво- дятся из газового потока. В зависимости от режима темпера- тур, давлений и влажности газа в процессе промывки может происходить испарение капель или конденсация паров из газо- вого потока. При известных условиях частицы пыли могут служить ядрами такой конденсации. Использование конденса- ционного эффекта может значительно улучшить осаждение пыли.
При движении капли в пространстве, заполненном запы- ленным газом, осаждение пыли на ней происходит в основном вследствие кинематической коагуляции. Как показывают рас- четы и подтверждает практика, при чисто гравитационной коагуляции захват частиц пыли плотностью

ч
= 2000 кг/м
3
распыленной водой возможен только при размере частиц d ч
>1 мкм. Частицы меньше 1 мкм на каплях не осаждаются.
Если механизм осаждения частиц на капле можно рас- сматривать как чисто инерционный, то эффективность улавли- вания при прочих равных условиях возрастает с уменьшением диаметра капли и может достичь высоких значений даже для мелких частиц.
Второй способ осаждения пыли осуществляют, направляя поток частиц пыли на, поверхность жидкости, смоченную

50 жидкостью стенку или пленку специально полученных газо- вых пузырей.
Вследствие того, что смачиваемость материалов ухудша- ется с уменьшением размеров, в технике пылеулавливания часто приходится иметь дело с гидрофобными частицами. Для улавливания таких частиц необходимо, чтобы их кинетическая энергия превышала работу погружения частицы в жидкость, т. е. работу преодоления сил поверхностного натяжения.
При больших углах атаки частицы рикошетят от поверх- ности и улавливание возможно только при высоких скоростях удара. Частицы при Re<5 в момент удара погружаются в плен- ку жидкости не полностью и могут быть легко сорваны газо- вым потоком, так как поверхность жидкости после удара бы- стро выпрямляется, а удерживающие частицы силы адгезии (а в случае горизонтальной поверхности, то и силы тяжести) не- значительны.
1.7.1. ОСНОВНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ МОКРОЙ
МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ
Конструкции аппаратов мокрой очистки весьма разнооб- разны. Основные типы, варьируясь в некоторых деталях, соз- дают многообразие конкретных конструкций.
Для промышленной реализации рекомендованы: центро- бежные скрубберы (циклоны с водяной пленкой); барботаж- ные и пенные пылеуловители; струйно-пенные аппараты; скрубберы Вентури; полые скрубберы; насадочные скрубберы; механические скрубберы (вентиляторные мокрые пылеулови- тели); скрубберы ударно-инерционного действия и ряд специ- фических модификаций для прецизионных технологий.
Аппараты, испытывающиеся по единой методике, сопос- тавляются по достигаемой величине эффективности (при оди- наковых исходных параметрах газа); при испытаниях выбира- ют режимы, обеспечивающие одинаковые (близкие) значения гидравлического сопротивления (так как этот параметр дол- жен быть зафиксирован).

51
Выявлена следующая общая закономерность: аппарат, работающий в более высоком диапазоне энергетических за- трат, более эффективен по КПД. Особенно велика разница в эффективностях аппаратов различных конструкций при работе с отходящими газами, загрязненными мелкодисперсными час- тицами; при работе с аэрозолями, состоящими из частиц более крупных размеров, разница в эффективностях сглаживается, однако не исчезает.
На основании серии испытаний аппаратов различной кон- струкции, выполненных по единой методике, в качестве наи- более эффективных рекомендованы четыре типа мокрых ме- ханических пылеуловителей (табл.1.3, типы 1-4); с учетом по- следующих разработок типоразмерный ряд был дополнен по- зициями 5 и 6 (табл.1.3). Указанные типы аппаратов для мок- рой механической очистки газов, действительно, имеют наи- лучшие параметры применительно к улавливанию наиболее трудноразрушаемых мелкодисперсных аэрозолей.
Таблица 1.3
Наиболее эффективные аппараты мокрой очистки газов от пыли
Аппарат
Тип
Центробежные скрубберы
1. Циклоны с водяной пленкой (ЦВП или центробежные скрубберы) типа ЛИОТ (V
г
= 1,0-20,0 тыс.м
3
/ч в одном циклоне)
2. То же типа СИОТ (V
г
= 20-280 тыс.м
3
/ч)
Аппараты ударно- инерционного дей- ствия
3. Ударно-инерционные скрубберы с оборотом воды –
ВЦНИИОТ
Скрубберы
Вентури
4. Низконапорные скрубберы Вентури (труба Вентури и центробежный каплеуловитель скомпонованы раз- дельно), Ленпромстройпроект
5. Скрубберы Вентури с кольцевым регулируемым сечением трубы, НИИОГАЗ, Гипрогазоочистка
Пенные аппараты
6. Пенные аппараты со стабилизатором пенного слоя
(ПАСС), ЛТИ им.Ленсовета, Гипрогазоочистка

52
Полые и насадочные скрубберы, барботажные аппараты характеризуются более низкой эффективностью. В соответст- вии с изложенным рассмотрим основные типы аппаратов для мокрой механической очистки газа от пыли.
Мокрые пылеуловители имеют ряд преимуществ и недос- татков по сравнению с аппаратами других типов.
Достоинства: относительно невысокая стоимость и более высокая эффективность улавливания взвешенных частиц; воз- можность использования для очистки газов от частиц разме- ром до 0,1 мкм; возможность очистки газа при высокой темпе- ратуре и повышенной влажности, а также при опасности воз- горания и взрывов очищенных газов и уловленной пыли; воз- можность наряду с пылями одновременно улавливать парооб- разные и газообразные компоненты.
Недостатки: выделение уловленной пыли в виде шлама, что связанно с необходимостью обработки сточных вод, т.е. с удорожанием процесса; возможность уноса капель жидкости и осаждения их с пылью в газоходах и дымососах; в случае очи- стки агрессивных газов возникает необходимость защиты ап- паратуры и коммуникации антикоррозионными материалами.
1.7.2. ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ СКРУББЕРЫ (ЦИКЛОНЫ С
ВОДЯНОЙ ПЛЕНКОЙ)
В сухих циклонах частицы пыли, отраженные центробеж- ной силой к стенкам корпуса, попадают в приемный бункер, однако, как известно, могут быть вынесены наружу вследствие вторичного уноса как из бункера, так и из корпуса вследствие радиального стока. Таким образом, применение жидкой плен- ки, стекающей по стенкам циклона, явление вторичного уноса практически устраняет. Конструкция становится более ком- пактной – вместо противоточных сухих орошаемые циклоны могут быть изготовлены в виде прямоточных аппаратов.
Такие аппараты используются для очистки любых видов нецементирующейся пыли. Для создания на внутренней по-

53
Рис.1.21 Циклон-промыватель конструкции СИОТ
1 – пробковый кран; 2 – регулировочный вентиль;
3 – Г-образная пластина; 4 – нижнее сопло;
5 – верхнее сопло; 6 – спиральный раскручива- тель; 7 – патрубок для отвода газов; 8 – корпус;
9 – патрубок для подвода газов; 10 – коническое днище; 11 – сливной патрубок
6 5
4 1
2 3
7 8
9 10 11 2,4 d
вх
d
вх
4
,6
d
вх верхности стенки пленки воды ее тангенциально вводят в ап- парат через ряд трубок, расположенных в верхней ее части.
При содержании пыли, превышающей 2 г/м
3
, до очистки в циклоне с мокрой пленкой рекомендуется предварительная очистка газов в аппарате дру- гого типа. Для улавливания смачиваемой пыли (за исклю- чением волокнистой и цемен- тирующейся) при начальной концентрации до 5 г/м
3
ис- пользуют скоростные промы- ватели СИОТ (рис. 1.21).
Корпус аппарата сверху имеет конический вид и снизу цилиндрический. Газ подво- дится тангенциально в ниж- нюю часть аппарата. Вода в количестве 20-30% от общего объема поступает с газом и
80-70% подается в верхнюю часть аппарата для орошения стенок. В нижней части аппа- рата для поддержания посто- янного уровня жидкости ус- танавливается гидрозатвор.
На поверхности стенок обра- зуется пленка жидкости за счет закручивания и удаления рабочей жидкости газовым потоком. Пленка улавливает частицы пыли, отброшенные центробежными силами.

54
1.7.3. СКРУББЕРЫ УДАРНО-ИНЕРЦИОННОГО ДЕЙСТВИЯ
Скрубберы ударно-инерционного действияприменяются с начала 1960-х годов. К аппаратам ударно-инерционного дейст- вия относится большая группа аппаратов мокрой очистки, в ко- торых контакт газов с жидкостью осуществляется при соударе- нии частиц пыли с жидкостью с последующим пропусканием газожидкостной взвеси через отверстия различной конфигура- ции. В таких скрубберах вся энергия для создания поверхности контакта подводится посредством газового потока, поэтому в аппаратах отсутствуют средства перемещения жидкости.
На рисунке 1.22 представлен мокрый пылеуловитель
ПМВК конструкции ВЦНИИОТ, рассчитанный на произво- дительность 4,5 тыс. м
3
/ч.
Рис.1.23. Ротоциклон типа РПА
1 – штуцер для слива жидкости; 2 – окно для провода промывной жидкости; 3 – импеллерный отсек; 4 – контактный канал
(импеллер); 5 – тяги; 6 – плавающая камера;
7 – балластировочный груз;8 – корпус; 9 – штуцер для заливки жидкости и подпитки;
10 – газоходный отсек; 11 – перегородка;
12 – газоход подвода газов
1 2
3 5
4 7
8 6
9 10 11
Газы
Газы
12
Рис.1.22. Ударно-инерционный пылеуловитель ПМВК-
ВЦНИИОТ
1 – регулирующее устройство;
2 – второй отсек; 3 – центробежный вентилятор; 4 – каплеуловитель;
5 – фигурная перегородка; 6 – вы- ходной патрубок; 7 – щель; 8 – пер- вый отсек; 9 – дно резервуара; 10 – шламоотвод
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10