Материал: Гончарук учебник

МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

образные лопасти, твердые частицы за счет центробежной силы выпадают из потока и собираются в бункере. Очищенный газ по центральным трубам циклончиков направляется в верхнюю часть батарейного циклона и выводится из него по патрубку. Эффективность очистки составляет: от частиц пыли диамет­ ром 5 мкм — 85—90%, 10 мкм — 85—90%, 20 мкм — 90—95%. Циклоны ис­ пользуют главным образом для первой ступени очистки (в строительной, ме­ таллургической промышленности, на ТЭС) в комбинации с аппаратами для тон­ кой очистки газа, например электрофильтрами и скрубберами. К недостаткам относятся сложности в изготовлении и большая металлоемкость аппаратов. Кроме того, батарейные циклоны эффективно работают лишь при очистке га­ зов от сухой и не слипающейся пыли.

Фильтрационные пылеуловители. В этих устройствах газовый поток про­ ходит через пористый материал различной плотности и толщины, в котором задерживается основная часть пыли. Фильтрационные устройства в зависимос­ ти от фильтрующих материалов разделяют на 4 группы:

1) с гибкими пористыми перегородками из природных, синтетических и минеральных волокон, из тканевых, нетканевых волокнистых материалов (вой­ лока, картона, губчатой резины, пенополиуретана, металлотканей). В послед­ ние годы натуральные ткани (шерсть, хлопок) заменяют на синтетические, хи­ мически, термически, механически стойкие к воздействию микроорганизмов, с меньшей влагоемкостью (ровил из поливинилхлорида, крилор из полиакрилнитрила, тергаль из полиэфирной смолы), а также используют стекловолокно, обработанное силиконом, которое выдерживает температуру 300 °С;

2)с полужесткими перегородками (из стружки, сеток);

3)с жесткими перегородками (из керамики, пластмасс, прессованного по­ рошка, металла);

4)с зернистыми слоями (из кокса, гравия,

кварцевого песка).

Фильтрующий эффект пористого мате­ риала состоит в улавливании частиц, диаметр которых превышает размер отверстий (пор) материала. При этом более крупные частицы пыли располагаются поперек этих отверстий, образуя сплошной слой пыли, который задер­ живает тонкую пыль. Чем меньше диаметр пор, тем эффективнее улавливание аэрозолей. Час­ тицы, достигая поверхности материала, оседа­ ют под действием сил Ван-Дер-Ваальса, элект­ ростатического притяжения. На практике широ­ ко используют рукавные фильтры. Рукавный фильтр запатентован в 1886 г. Бетом. Поэто­ му его еще называют бета-фильтром (рис. 93). Тканевые фильтры изготавливают в форме ци­ линдрических труб (рукавов), расположенных параллельно в несколько рядов, что обеспечи-

521

Рис. 94. Фильтр с полужесткими пористыми перегородками

вает большую площадь поверхности. Вентилятор через входной газоход на­ гнетает газ в камеру, затем он проходит через тканевые рукава, нижние концы которых закреплены хомутами на патрубках распределительной решетки. Пыль оседает на внутренней поверхности рукава, а очищенный газ проходит через поры ткани и выводится в атмосферу.

Рукавные фильтры очищают газ от тонкодисперсной пыли, т. е. от частиц диаметром 0,001—0,5 мкм. Частицы диаметром более 1 мкм задерживаются в основном путем соударений и прямого захвата, в то время как частицы диаме­ тром 0,001—1 мкм улавливаются вследствие диффузии и электростатического взаимодействия. После образования достаточно толстого слоя пыли с перепа­ дом давления 40—70 мм вод. ст. эффективность очистки ГВС возрастает до 99%. Когда перепад давления достигает 120—150 мм вод. ст., фильтр необхо­ димо очищать. Это достигается механической вибрацией или встряхиванием, обратным продуванием пульсирующими потоками, обратным потоком воздуха, звуковыми волнами. Тканевые фильтры рекомендуют применять в таких слу­ чаях: 1) когда необходима высокая эффективность улавливания пыли; 2) когда пыль является ценным продуктом, который необходимо собрать сухим; 3) когда температура газа выше чем его точка росы; 4) когда объемы ГВС небольшие; 5) в цветной металлургии, цементной, мукомольной промышленности. Недо­ статки рукавных фильтров: 1) для их размещения необходимы значительные производственные площади; 2) невозможность работать с гигроскопичными ма­ териалами.

Фильтры с полужесткими пористыми перегородками состоят из ячеек-кас­ сет, между стенками которых расположен слой стекловолокна, шлаковаты, ме­ таллической стружки, насыщенной маслом. Собранные в секции кассеты уста­ новлены перпендикулярно к газовому потоку или под углом к нему (рис. 94).

Эффективность очистки при использовании таких фильтров составляет 99%. Их применяют для улавливания пылевых частиц всех размеров, при раз­ ных объемах выбросов и концентрации пыли на производстве технического углерода, пестицидов, красителей, сталелитейном, цементном, во время измель­ чения полевого шпата, графита.

Электрофильтры впервые были применены в 1903 г. Принцип очистки ГВС в электрофильтрах состоит в следующем. Если напряженность электри­ ческого поля между электродами превышает критическую величину, которая

522

Рис. 95. Электрофильтр с трубчатыми (а) и пластинчатыми (б) электродами

равна 30 KB/СМ, то молекулы воздуха ионизируются у негативно заряженного коронирующего электрода и приобретают отрицательный заряд. Во время дви­ жения негативно заряженные ионы воздуха встречают пылинки и передают им свой заряд. В свою очередь пылинки направляются к положительно заряжен­ ным осадительным электродам, достигают их поверхности и теряют свой за­ ряд. Слой образовавшейся пыли удаляется при помощи вибрации и поступает в бункер. Очищенный газ через верхний конфузор поступает в дымовую тру­ бу. Электрофильтры могут быть с трубчатыми (рис. 95, а) или пластинчатыми (рис. 95, б) электродами. Электрофильтр с трубчатыми электродами представ­ ляет собой камеру, в которой расположены осадительные и коронирующие электроды. Осадительные электроды — это трубки из графита, стали или пласт­ массы диаметром 15—30 см и длиной 3—4 м, расположенные параллельно, за­ земленные и соединенные с положительным полюсом выпрямителя. По оси труб натянуты коронирующие электроды из нихромовой или фехралевой про­ волоки диаметром 1,5—2 мм, подвешенные к раме и соединенные с отрица­ тельным полюсом.

Электрофильтр с пластинчатыми электродами — это камера, в которой между осадительными пластинами высотой 10—12 м и шириной 8—10 м под­ вешены коронирующие электроды. Ионизирующие электроды натягиваются в центре между осадительными электродами, а газовый поток движется парал­ лельно к осадительным электродам. Эффективность очистки ГВС от частиц пы­ ли диаметром 0,05—200 мкм составляет 98—99,99%. Осевшую пыль удаляют с осадительных электродов путем встряхивания или вибрации. Встряхивание применяют в том случае, если толщина слоя пыли достигает 3—6 мм.

Акустический ультразвуковой пылеулавливатель. Степень очистки ГВС может быть повышена путем увеличения размеров пылевых частиц за счет

523

ции предусматривает адсорбцию и абсорбцию. Адсорбцией называется кон­ центрирование любого вещества в поверхностном слое сорбента. Адсорбцион­ ное равновесие определяется двумя процессами: притяжением молекул или частиц к поверхности сорбента под действием межмолекулярных сил и тепло­ вым движением. Адсорбция наблюдается на поверхности раздела фаз, напри­ мер, твердое вещество — жидкость, твердое вещество — газ. Твердое веще­ ство, на поверхности которого происходит адсорбция, называют адсорбентом, а вещество, которое концентрируется на границе раздела фаз, — адсорбатом. Абсорбцией называется поглощение пара, газа или растворимых веществ сор­ бентом. При этом осуществляется переход вещества из газовой фазы в жидкую, выборочное поглощение газа жидкостью без реакции. Процесс протекает в том случае, если парциальное давление абсорбированного компонента в газовой фа­ зе выше равновесного парциального давления этого компонента над данным раствором. Чем больше разница между величинами давления, тем с большей скоростью протекает абсорбция. При хемосорбции абсорбированный компо­ нент вступает в химическую реакцию с поглотителем, образуя новые химичес­ кие соединения. Наиболее распространенными твердыми сорбентами являются активированный уголь и силикагель, которые для интенсификации процесса очистки обрабатывают катализаторами — медью, серебром, палладием, плати­ ной и др. Из жидких сорбентов чаще всего используют воду (вместе с маслами, органическими растворителями, растворами солей, кислот, щелочей и спир­ тов, которые должны иметь высокую поглотительную способность, термичес­ кую стойкость, не вызывать коррозии, обладать способностью к регенерации). Во время разработки установок стараются обеспечить максимальную площадь контакта газового потока с поверхностью адсорбента. Этого достигают в пер­ вом случае путем использования сорбентов соответствующей, т. е. наимень­ шей фракции, во втором — с помощью пленок абсорбента (жидкости), кото­ рый стекает по стенкам перегородок, или распыления жидкости в виде мелких капель. Поверхность контакта может быть разной. Это может быть пленка, как

524

МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

в скруббере с насадкой, пузырек — как в барботажных скрубберах с решетка­ ми, капли — как в форсуночных скрубберах, газопромывателях Вентури. Очи­ стку ГВС путем сорбции применяют в том случае, если загрязненный газ слож­ но или невозможно сжечь, необходима гарантированная рекуперация примеси вследствие ее значительной стоимости или концентрация загрязняющего ве­ щества в газовом потоке незначительна.

По способу действия аппараты для "мокрой" очистки распределяют на по­ лые и насадочные газопромыватели; скоростные турбулентные газопромыва­ тели; аппараты барботажные и ударно-инерционного действия.

Полые и насадочные газопромыватели. Одним из наиболее простых газо­ очистных устройств "мокрого" типа является круглая или прямоугольная брызгопромывная колонна (рис. 97) с форсунками или водораспределительной уста­ новкой, через которую распыляется жидкая фаза для обеспечения эффектив­ ного контакта с улавливаемыми частицами.

Газовый поток подводят через трубу, которая расположена тангенциально (рис. 97, а). Благодаря этому ГВС приобретает вращательное движение, под­ нимается вверх, и частицы пыли отбрасываются к стенкам камеры, орошаемым водой из водораспределителя, который вращается с большой скоростью. Захва­ ченные водной пленкой частицы пыли выводятся в виде шлама через трубу в нижней части установки.

На рис. 97, б изображен форсуночный абсорбер, в котором поверхность между фазами формируется за счет распыления жидкости в камере при помо­ щи форсунок, расположенных в два ряда. ГВС поступает снизу и поднимает­ ся навстречу водяному дождю. Частицы пыли приближаются к каплям, захва­ тываются ими и попадают в нижнюю часть камеры. При этом частицы пыли

Рис. 97. Полые скрубберы

525