Материал: Гончарук учебник

РАЗДЕЛ IV. САНИТАРНАЯ ОХРАНА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

топок от серы диоксида и азота диоксида относятся: 1) обработка газов амми­ аком или известью с дальнейшим облучением потоком электронов; 2) метод, который основан на окислении сернистого ангидрида на ванадиевом ката­ лизаторе с образованием серной кислоты и аммония сульфата; 3) сухое улав­ ливание адсорбентами — мелкозернистым торфяным полукоксом или желе­ за оксидами; 4) связывание серы путем вдувания в топку порошка доломита

(СаС03 • MgC03); 5) метод газификации под давлением; 6) окисление озоном с использованием полученных продуктов в качестве удобрений.

Уменьшения (на 93—98%) диоксиновых выбросов мусоросжигательных заводов и энергоустройств, работающих на твердых отходах, достигают при использовании модифицированного кальция гидроксида — сорбалита. Эффек­ тивность повышается при добавлении активированного угля. Разработана тех­ нология сорбции ПХДД и ПХДФ из дымовых газов с применением фильтров из буроугольного кокса, что дает возможность снизить содержание этих веществ на два порядка. Найден способ разрушения диоксинов при прохождении ГВС и летучей золы через слой катализатора при температуре 350—450 °С. Широ­ ко применяют термические технологии для удаления диоксинов из выбросов (нагревание или окисление при температуре 1000 °С): сжигание в стационар­ ной печи, которая вращается; ликвидация при помощи инфракрасного нагре­ вания и в электрическом реакторе.

CaHumapHO-технические мероприятия. Оборудование для очистки га­ зов от пыли. Существует два метода очистки ГВС от пыли: сухой и мокрый. Оба метода описывают одной моделью — скоростью движения частиц относи­ тельно газового потока под действием гравитационных, центробежных, инер­ ционных и электростатических сил в течение времени пребывания газа в каме­ ре. Поведение частиц размером до 100 мкм в газовом потоке подчиняется та­ ким правилам турбулентного осаждения (закон Стокса):

где Dp — диаметр частицы (м); Ps — плотность частицы (кг/м3), v — скорость газового потока в камере (м/с); г) — динамическая вязкость газовой среды (Па • с); U[ — скорость движения частицы (м/с); г — радиус камеры (м):

Поведение частиц диаметром более 200 мкм в газовом потоке описывают по формуле:

где D — диаметр частицы (м); рь р2 — плотность частицы и среды (кг/м3); g — ускорение силы свободного падения (9,8J J MJC2).

516

МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

сил. Ко второй группе относятся фильтрационные устройства, в которых пыль удаляется при прохождении газового пото­

ка через пористый материал под действием сил инерции, сил Ван-Дер-Вааль- са. Третья группа — электрофильтры, в которых частицы осаждаются за счет электростатических сил, четвертая группа — акустические пылеуловители, в которых действуют акустические колебания звуковой и ультразвуковой час­ тот, пятая группа — устройства, в которых частицы улавливаются орошающей жидкостью.

Гравитационные пылеуловители. Пылеосадительные камеры представля­ ют собой полую камеру круглого или прямоугольного сечения с бункером для сбора пыли (рис. 88). Эффективность работы камеры зависит от площади ее основания и скорости осаждения частиц пыли. Чтобы частица пыли успела осесть на дно камеры, ее длина Lk должна составлять:

U. = Нк (УГУ(УОС),

где Нк — высота камеры; vr — скорость газа (м/с); voc — скорость осаждения частиц (м/с). При одной и той же скорости газа в камерах с небольшой высотой газ очищается эффективнее.

Газовый поток на входе в камеру проходит через решетки с лопастями, ко­ торые повышают эффективность улавливания пыли благодаря снижению тур­ булентности потока. При поступлении газового потока в камеру скорость час­ тиц резко уменьшается (до 1—1,5 м/с) и они под действием сил гравитации выпадают на дно камеры, после чего поступают в бункер с пылевым затвором (рис. 88, а). Пылевые затворы могут быть беспрерывного ("мигалки" с плоски­ ми и конусными клапанами, или шлюзовые затворы и шнеки) и периодического (шиберные и шаровые) действия. Для лучшего улавливания частиц увеличива­ ют поверхность осаждения лугом оборудования в камерах горизонтальных по­ лок (рис. 88, б) или вертикальных перегородок (рис. 88, в, г), что сокращает путь движения частиц и время их осаждения. Пыль, осевшую на полках, пери­ одически удаляют скребками через дверцы в боковой стенке камеры или смы­ вают водой. В гравитационных камерах улавливаются частицы диаметром 50 мкм. Эффективность очистки составляет 40—50%. Такие камеры применяют

517

Рис. 88. Основные конструкции пылеосадительных камер:

а — полая; б — с горизонтальными полками; в, г — с вертикальными перегородками; 1 — корпус; 2 — бункер для сбора пыли; 3 — полки; 4 — перегородки

главным образом для первой ступени очистки газа от грубодисперсной пыли (например, на агломерационных фабриках, чугунолитейных заводах).

Инерционные пылеуловители. Принцип действия таких аппаратов основан на использовании инерционных сил. Если в аппарате по ходу движения газа установить препятствие, то газовый поток огибает его, а твердые частицы по инерции сохраняют первоначальное движение. Наталкиваясь на препятствие, они теряют скорость и выпадают из потока. Эффективность пылеулавливания повышается, если частицам сообщить дополнительный момент движения, век­ тор которого направлен вниз и совпадает с вектором гравитационных сил. Жалюзийный инерционный пылеуловитель имеет форму конуса и состоит из ко­ лец, вставленных одно в другое с небольшим промежутком, который образует кольцевую щель. Он установлен в газоход основанием навстречу потоку ГВС. Основание пылеуловителя полностью перекрывает сечение газохода, вследст­ вие чего запыленный воздух направляется в конус (рис. 89). Процесс очистки ГВС в аппарате состоит в том, что во время прохождения дымовых газов со скоростью 5—15 м/с через щели между кольцами они разделяются на потоки, которые резко меняют свое направление и огибают кольца. Частицы пыли, продолжая по инерции двигаться вперед, отделяются от газа, ударяются о пла­ стины и попадают внутрь входной камеры. Большая часть ГВС (80—90%) про­ ходит через кольцевые щели, а меньшая (10—20%) направляется в циклон, а затем — в дымоход. В жалюзийных пылеуловителях газовый поток очищается от пылевых частиц диаметром 25—30 мкм на 60%. Применяют их в котель­ ных, а также при обработке минерального сырья. Недостатками этих аппара­ тов являются цементация пылевых частиц на перегородках, сложность очист­ ки, абразивное изнашивание поверхности пластин.

К инерционным пылеуловителям относится и пылевой мешок (штаубзак). Это цилиндр диаметром Юме коническим дном (рис. 90). Газ поступает

518

Рис. 89. Жалюзийный инерционный пылеуловитель

сверху по центральной трубе, которая расши­ ряется книзу внутрь пылевого мешка.

Осаждается пыль вследствие резкого изме­ нения направления газового потока (на 180°) при выходе из центральной трубы в корпус меш­ ка. Очищенный газ поднимается со скоростью 1 м/с к выходному штуцеру. Штаубзак приме­ няют для предварительной очистки (на 65—85%) газа от пылевых частиц диаметром 25—30 мкм в черной, цветной металлургии во время элект­

ротермической обработки полиметаллического сырья в печах. Рис. 90. Штаубзак

Центробежные пылеуловители. Наиболее распространенные среди центробежных устройств так называемые циклоны.

Это объясняется относительной простотой их конструкции, незначительным гидравлическим сопротивлением, малыми габаритными размерами и достаточ­ ной эффективностью очистки. Термин "циклон" происходит от греч. kyklon — взвихрить, крутить, перемещать по кругу. Циклон впервые был применен как сухой вихревой сепаратор 25.07.1886 г., когда СМ. Морзе получил герман­ ский патент на циклонный сепаратор. Выделяется пыль в циклонах под дей­ ствием центробежных сил, возникающих вследствие вращения газового потока в корпусе аппарата. Несмотря на разнообразие конструкций циклонов, класси­ ческий вариант (рис. 91) имеет такие составные части: цилиндрическую обе­ чайку (3) с крышкой (5) и тангенциальным патрубком (4) для введения запы­ ленного газа; конус (2) с патрубком для отведения пыли; центральную тру­ бу (7) с патрубком (6) для отведения очищенного газа; пылесборник (1).

Запыленный газ поступает в циклон по тангенциально расположенному патрубку, приобретая вращательное движение. После двух-трех вращений в кольцевом промежутке между корпусом и центральной трубой газ винтообра­ зно опускается вниз, причем в конусной части аппарата вследствие уменьше­ ния диаметра скорость вращения потока увеличивается. Под действием цент­ робежной силы частицы пыли отбрасываются к стенкам цилиндра, благодаря

519

чему основная их масса сосредоточивается в потоке газа, который движется непосредственно у стенок аппарата. Этот поток направлен в нижнюю часть ко­ нуса, частицы пыли при этом попадают в пылесборник, а газ, резко изменив направления, по центральной трубе выводится из аппарата. Эффективность очистки газа от частиц пыли диаметром 5 мкм составляет 11 %, до 10 мкм — 40%, 30 мкм — 70%, 60 мкм — 90%. В различных отраслях промышленности в зависимости от условий производства и требований очистки применяют цик­ лоны типов: НИИОгаз (ЦН-11, ЦН-15, ЦН-24, СК-ЦН-34, СК-ЦН-40); ЛИОТ; СИОТ; ЦКТИ; ЦМС-27 и др. При одной и той же производительности мень­ шие размеры циклонов обеспечивают более высокую степень очистки, имеют меньшее гидравлическое сопротивление, работают в широком диапазоне запы­ ленности (до 100 г/м3), температур (до 400 °С) и давления. К таким аппаратам относятся батарейные циклоны (мультициклон, мультиклон). Высокой степе­ ни очистки ГВС достигают за счет установки в циклонах диаметром 3 м элемен­ тов (циклончиков) малого диаметра (15—25 см). Батарейный циклон может содержать несколько десятков и даже сотен параллельно размещенных элемен­ тов, которые имеют общие коллектор для подведения газа и бункер для сбо­ ра пыли (рис. 92). Так, батарейный циклон производительностью 650 000 м3/ч содержит 792 циклончика. Но оптимальным считают содержание таких эле­ ментов в количестве 100. При большем их количестве эффективность очистки снижается. Батарейные циклоны могут работать по принципу прямоили обратнопоточных циклонов. Вращательное движение ГВС в элементах соверша­ ется как за счет тангенциального подведения, так и путем аксиальной подачи газа через розетки.

Запыленный газ входит через патрубок в коническую камеру циклона, а затем аксиально — в циклончики, которые имеют винтообразный аппарат с 4—8 лопастями или спираль, установленные под углом 25°. Лопасти могут быть загнутыми вверх для безударного входа газа. Когда ГВС проходит винто-

520