Сухая механическая очистка газов

Гравитационные пылеуловители. Они просты по конструк­ции и не требуют больших затрат на эксплуатацию. При рассмотрении механизма осаждения пыли целесообразно разделить эти устройства на аппараты с вертикальным (восходящим) потоком газа (радиальные пылеуловители) и аппараты, в которых пыль осаждается из горизонтально­го потока газа (осадительные камеры).

Радиальные пылеуловители (рис. 5.1) представляют со­бой расположенный вертикально цилиндрический корпус, в который сверху по оси вводится очи­щаемый газ. Выходя из центрального га­зохода 1, газ поворачивает вверх и под­нимается по кольцевому пространству к отводящему патрубку 2. Уловленная пыль собирается в бункере 3, откуда пе­риодически удаляется через специальное устройство 4.

 

Рис. 5.1. Схема ра­диального пылеуло­вителя

 

Установлено, что радиальные пыле­уловители наиболее эффективно работа­ют при скорости газа в них 0,6–1 м/с. При дальнейшем снижении скорости эф­фективность очистки растет незначитель­но. При очистке газа в радиальных пыле­уловителях приведенной конструкции на­ряду с силой тяжести используется и си­ла инерции частиц пыли, способствующая выпадению пыли из газового потока. Как уже отмечалось, газ, выходя из центрального газохода, поворачивает на 180°. При этом наибо­лее тяжелые частицы по инерции выносятся из потока газа и выпадают в пылевой бункер.

Осадительные (пылевые) камеры обычно строят толь­ко тогда, когда из металлургического агрегата выносится крупная пыль и при этом камеру можно разместить непо­средственно возле агрегата. В большинстве случаев пыле­вая камера представляет собой расширенный участок га­зохода, выполненный из того же материала, что и основ­ной газоход. Такая пылевая камера – газоход имеется, например, под агломерационными машинами. Она снабже­на специальными пылевыми «мешками» для сбора и вы­грузки уловленной пыли.

Инерционные (центробежные) пылеуловители. Наибо­лее типичными представителями этих устройств являются циклоны. Они просты по конструкции и удобны в эксплуа­тации. Улавливание пыли в циклонах основано на исполь­зовании инерции частиц пыли (центробежной силы). В циклонах наиболее совершенных конструкций можно улавливать частицы крупностью 10 мкм и более. Принци­пиальная схема циклона показана на рис. 5.2.

 

 

Рис. 5.2. Схема циклона

 

Запыленный газовый поток вводится в верхнюю часть корпуса циклона 2 через патрубок 1. В циклоне газ дви­жется по спирали вниз в кольцевом пространстве между корпусом циклона и центральной выходной трубой 3, а за­тем по оси циклона вверх на выход. Частицы пыли отбра­сываются инерционными (центробежными) силами к стен­кам циклона и перемещаются вниз к герметизированному пылесборнику (бункеру) 4.

Эффективность рабо­ты циклона повышается с увеличением скорости газа, крупности и плот­ности частиц пыли. Одна­ко при больших скоро-стях рост степени очистки газа в циклонах замедляется, а при превышении определенной величины скорости, завися­щей от типа циклона и свойств улавливаемой пыли, сни­жается. Это вызывается отскоком частиц от стенок и отры­вом уже осевших частиц турбулентными вихрями.

Наибольшее распространение в нашей стране получили циклоны конструкции Научно-исследовательского институ­та промышленной и санитарной очистки газов (НИИОгаз).

Батарейный циклон представляет собой аппарат, состав­ленный из большого числа параллельно включенных цик­лонных элементов, объединенных в общем корпусе и име­ющих общие подвод и отвод газа. В отличие от обычных циклонов вращение газа в элементах батарейных циклонов достигается при помощи специальных направляющих ап­паратов. Благодаря этому размеры батарейного циклона в плане меньше, чем группы обычных циклонов той же про­изводительности.

Фильтры. Очистка газов фильтрованием осуществляет­ся при помощи пористых фильтров, являющихся аппарата­ми тонкой очистки газа и, как правило, отличающихся вы­сокой эффективностью. Различают волокнистые, тканевые, зернистые, металлокерамические и керамические фильтры.

Волокнистые фильтры составлены из беспорядочно рас­положенных, но равномерно размещенных по объему воло­кон. В связи с высокой пористостью этих фильтров части­цы пыли легко проникают в глубину фильтровальной пере­городки и улавливаются всем объемом фильтра. Регене­рация (восстановление) отработавших волокнистых фильт­ров в большинстве случаев затруднена и нерентабельна. В связи с этим волокнистые фильтры применяют главным образом для фильтрования слабозапыленных газов. Это очистка атмосферного воздуха в системах приточной вен­тиляции и воздушного отопления, а также в установках специального назначения. Для волокнистых фильтров ис­пользуют различные волокна толщиной от 0,01 до 100 мкм (отходы текстильного производства, шлаковую вату, цел-люлозно-асбестовые волокна, стекловолокно, волокна из кварца, базальта, графита, различных металлов, полиме­ров и т. п.).

Наиболее распространенным типом тканевого фильтра является рукавный фильтр. Фильтровальные элементы этих фильтров (рукава) изготавливают из фильтроваль­ной ткани, выбор которой определяется в основном темпе­ратурой, влажностью и агрессивными свойствами очища­емого газа, а также сроком службы и стоимостью самой ткани.

Различают бескаркасные и каркасные рукавные фильтры. Бескаркасный рукавный фильтр приведен на рис. 5.3.

Запыленный газ по коллектору 1 поступает в бункер 2 и распределяется между фильтровальными рукавами 4. Пыль оседает на внутренней поверхности рукавов, а очи­щенный газ собирается в коллекторе 6 и отводится из установки.

Рис. 5.3. Бескаркасный рукавный фильтр с нижней раздачей газа

 

Регенерация фильтра осуществляется обратной продувкой сжатым воздухом, поступающим по коллектору 5. При регенерации пыль с внутренней поверхности фильт­ровальных рукавов сбрасывается в бункер 2, а оттуда выгружается шнеком 3.

Мокрая очистка газов

Принцип действия аппаратов мокрой очистки газов осно­ван на взаимодействии улавливаемых частиц пыли с кап­лями или пленкой орошающей жидкости (воды). Наибо­лее распространенными аппаратами мокрой газоочистки являются скрубберы и скоростные газопромыватели (тру­бы Вентури).

Скрубберы, применяемые в металлургическом производст­ве, в основном однотипны и представляют собой вертикаль­ные цилиндры диаметром 6– 8 м, высотой 20–30 м. Для орошения газа в скрубберах обычно используют воду, пода­ваемую форсунками, располо­женными несколькими яру­сами.

По конструкции скрубберы делятся на насадочные и по­лые. В насадочных скрубберах очищаемый газ взаимодейству­ет с пленкой воды, стекающей по насадке, в полых (безнасадочных) скрубберах каплями, образующимися при рас­пылении воды форсунками. В настоящее время на металлур­гических заводах применяют в основном безнасадочные скруб­беры.

Безнасадочный скруббер повышенного давления, приме­няющийся для очистки домен­ного газа, изображен на рис. 5.4.

Рис. 5.4. Скруббер повышенного давления:

1– орошающие форсунки; 2 – под­вод воды к зонам орошения; 3 – поплавковая камера; 4 – поплавок; 5 – дроссель-регулятор; 6 – клапан

 

Неочищенный газ подводится к скрубберу по на­правленному вниз патрубку, несколько смещенному отно­сительно оси скруббера. Такое расположение входного па­трубка способствует более равномерному распределению газа по сечению скруббера. Скруббер оборудован четырехъ­ярусной системой орошения и автоматическим поплавко­вым устройством для выпуска шламовой, воды. Качество работы системы орошения зависит от типа и расположения форсунок, размещения зон орошающей воды.

Скоростные газопромыватели – высокоэффективные пы­леуловители, известные как скрубберы или трубы Вентури. Применяют их как для тонкой очистки промышленных га­зов от микронной и субмикронной пыли, так и для подго­товки (кондиционирования) газов перед другими пыле­улавливающими аппаратами (например, электрофильт­рами).

Скоростной газопромыватель (рис. 5.5) состоит из трубы-распылителя (трубы Вентури) и каплеуловителя. Очищаемый газ поступает в конфузор трубы-распыли­теля, где проходит через завесу (факел) орошающей воды. Благодаря высокой скорости газа вода дробится на мель­чайшие капли, а давление в наиболее узкой части трубы – горловине снижается. Все это способствует лучшему сма­чиванию частиц пыли и обеспечивает улавливание каплями частиц размером в десятые доли микрометра. В диф­фузоре скорость газа уменьшается и происходит укрупне­ние (слияние) капель воды, что облегчает их отделение в каплеуловителе. В качестве каплеуловителя обычно ис­пользуют простейшие газоочистные аппараты инерционно­го типа.

Рис. 5.5. Скоростной газопромыва­тель:

1 – труба-распылитель; 2 – циклон-каплеуловитель; 3 – наконечник

центральной подачи воды; 4–гряз­ный газ; 5 – очищенный газ; 6 – шлам

 

 

Эффективность работы скоростного газопромывателя определяется главным образом скоростью газа в горлови­не трубы и удельным расходом орошающей жидкости. Це­лесообразно повышать степень очистки газа в основном за счет увеличения скорости, а не удельного расхода оро­шающей воды. Обычно скорость газа в горловине трубы достигает 40–150 м/с, удельный расход орошающей воды составляет 0,5–1,5 кг/м³ очищаемого газа.

 

Электрофильтры

Электрофильтры – аппараты для тонкой очистки газа. На металлургических заводах их применяют для очистки от­ходящих газов энергетических установок (ТЭЦ, КЭС), в агломерационном, доменном, сталеплавильном и некоторых других производствах.

Принципиальная схема электрофильтра показана на рис. 5.6. Он состоит из ряда заземленных параллельных пластин или труб, через которые пропускаются очищаемые газы. Между заземленными поверхностями (осадительными электродами) 3 располагаются коронирующие электро­ды 2, на которые подается обычно отрицательное напря­жение 25–100 кВ. Наиболее распространены коронирую­щие электроды из провода круглого, квадратного и штыкового сечения, а также из колючей проволоки и игольчатые. Обычно их изготавливают (в зависимости от температуры и агрессивности га­зов) из углеродистой или легиро­ванной сталей, свинца или нихрома. Осадительные электроды могут иметь форму пластин (простых и волнистых), состоять из прутков, быть коробчатыми, трубчатыми, ше­стигранными, С-образными и иметь специальные карманы для удержа­ния пыли (карманные электроды). Процесс очистки газов в элект­рофильтре протекает следующим образом. Проходящий между элект­родами газ под воздействием элек­трического поля ионизируется. За­ряженные ионы, встречаясь с части­цами пыли, отдают им свой заряд. Заряженные частицы движутся к осадительным электродам. Скорость движения их зависит от величины полученного заряда и напряженности электри­ческого поля. Достигнув поверхности осадителъных элект­родов, частицы пыли отдают им свой заряд.

 

Рис. 5.6. Принципиальная схема электрофильтра:

1 – источник постоянного то­ка высокого напряжения; 2–коронирующий электрод; 3 – осадительный электрод; 4 – заземление

 

Промышленные электрофильтры делятся на пластинча­тые и трубчатые. В первом случае осадительные электроды выполняют в виде установленных вертикально металличес­ких пластин специальной формы. Между ними подвешива­ют на равном расстоянии коронирующие электроды. Через пластинчатый электрофильтр очищаемый газ может про­ходить в горизонтальном и вертикальном направлениях.

В зависимости от этого различают вертикальные и горизонтальные элект­рофильтры. Для лучшей очистки от пыли в некото­рых электрофильтрах га­зы последовательно про­ходят через несколько групп электродов. Такие электрофильтры называ­ют многопольными, так как каждая группа элек­тродов образует свое электрическое поле. В не­которых случаях элект­рофильтры разделяют на работающие параллельно секции, их называют мно­госекционными.

Недо­статками трубчатых фильт­ров, являются трудность освобождения электродов от уловленной пыли, сложность монтажа и большой расход материала на элек­троды. В связи с этим трубчатые фильтры применяют в промышленности весьма неохотно и в последние годы наб­людается тенденция замены трубчатых электрофильтров пластинчатыми.

По способу удаления осаждающейся на электродах пы­ли различают электрофильтры сухие и мокрые. В сухих электрофильтрах пыль отделяется встряхиванием электро­дов и под действием сил тяжести падает в бункер, откуда периодически удаляется. В мокрых электрофильтрах осе­дающие на электродах частицы пыли смываются водой. Электрофильтры снабжают двумя самостоятельными сис­темами орошения: постоянной и периодической. Непрерыв­ное орошение необходимо, чтобы создать на осадительных электродах сплошную пленку воды, уносящую пыль.

Выбор типа электрофильтра обусловливается требуе­мой эффективностью улавливания пыли, параметрами пос­тупающего на очистку газа, свойствами пыли и условиями установки электрофильтра. Мокрые электрофильтры обыч­но обеспечивают более высокую степень очистки газа от пыли, чем сухие, но им присущи все недостатки мокрых способов пылеулавливания (охлаждение очищаемого газа, необходимость обработки образующихся шламов, корро­зия при наличии в очищаемом газе агрессивных компонен­тов и др.). Поэтому в тех случаях, когда это возможно, следует отдавать предпочтение сухим электрофильтрам.

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: