Очистка газообразных промышленных выбросов

  Центробежные  методы очистки газов основаны на действии центробежной силы, возникающей при вращении очищаемого газового потока в очистном аппарате или при вращении частей самого аппарата. В качестве центробежных аппаратов пылеочистки применяют циклоны различных типов: батарейные циклоны, вращающиеся пылеуловители (ротоклоны) и др. Циклоны наиболее часто применяют в промышленности для осаждения твердых аэрозолей. Газовый поток подается в цилиндрическую часть циклона тангенциально, описывает спираль по направлению к дну конической части и затем устремляется вверх через турбулизованное ядро потока у оси циклона на выход. Циклоны характеризуются высокой производительностью по газу, простотой устройства, надежностью в работе.

  Механические  способы применяются в тех  случаях, когда газовый поток  содержит вредные примеси в виде пыли (размеры частиц 5-50 мкм), тумана и дыма (размеры частиц 0,1 -5мкм). Эти  методы основаны на осаждении твердых  частиц и мелких капель тумана на поверхности  пылеуловителей и фильтрующих элементов. С этой целью используют пылеуловители  и фильтры различной конструкции.

  Механические  методы очистки газовых потоков  от вредных примесей широко распространены на обогатительных фабриках, металлургических заводах, тепловых электростанциях, сжигающих  уголь и мазут, на предприятиях деревообработки, в шинной промышленности и в производстве резиновых технических изделий.

  Выбор метода очистки газового потока осуществляется после того, как определяются основные характеристики взвешенных частиц пыли или тумана. В случае пыли к ним  относятся: размеры частиц, слипаемость, способность к абразивному износу поверхности оборудования, смачиваемость водой, электрическая проводимость, способность к самовозгоранию и взрыву.

  В соответствии с основными характеристиками пыли и ее концентрацией в газовом  потоке осуществляется выбор оборудования и способа пылеулавливания. 
 
 
 

3 Пылеосадительная камера

     Одними  из первых газоочистительных аппаратов следует считать пылеосадительные камеры, в которых для осаждения пыли используется сила тяжести твердых частиц. В частности они широко применялись на первых сажевых и цементных заводах, но эффективность их незначительная - так, от общего количества цемента, находящегося в газах, оседало лишь 10-15%. Вместе с тем из всех газоочистительных аппаратов пылеосадительные камеры, несмотря на свою громоздкость, наиболее просты в конструкции, изготовлении и обслуживании, материалом для них может служить низкосортный металл, сборный железобетон, кирпич и даже дерево, когда очистке подвергаются холодные газы. 
        Громоздкость пылеосадительных камер вызвана тем, что для эффективной очистки газов необходимо, чтобы частицы находились в камере возможно более продолжительное время, а простейший путь к этому - увеличение длины камеры. Для обеспечения равномерного распределения газового потока по всему сечению камеры на входе устанавливают диффузоры, газораспределительные решетки. Для повышения степени очистки, помимо увеличения длины камеры, уменьшают скорость потока и высоту осадительной камеры. Для снижения высоты осаждения в камере устанавливают осадительные полки. Для повышения эффективности пылеосадительных камер их снабжают цепными или проволочными завесами, отклоняющими перегородками, что позволяет помимо гравитационного использовать инерционный эффект, который наблюдается при обтекании газовым потоком препятствий. 
    В настоящее время в качестве самостоятельных пылеочистительных аппаратов пылеосадительные камеры используются редко. Различные усовершенствования пылеосадительных камер отражают целый этап истории развития газоочистительного оборудования, когда из гравитационного способа очистки "выжималось" буквально все, что было возможно, однако наступил момент, когда резервы этого метода были исчерпаны полностью. И появились простейшие пылеосадители инерционного типа, в частности так называемые пылевые мешки, использующие инерционный эффект и применяемые в газовых потоках с большой концентрацией крупных частиц пыли. Установленные после доменных печей пылевые мешки различных модификаций могут обеспечить степень улавливания до 65 - 85%.  
Осаждение взвешенных в газовом потоке частиц в пылеосадительных камерах происходит под действием сил тяжести. Простейшими конструкциями аппаратов этого типа являются отстойные газоходы, снабжаемые иногда вертикальными перегородками для лучшего осаждения твердых частиц.  
          Для очистки горячих печных газов широко применяют многополочные пылеосадительные камеры. Эти камеры громоздки и мало эффективны; их используют преимущественно для предварительной грубой очистки газов и заменяют более совершенными газоочистительными аппаратами.  
Пылеосадительные камеры предназначены для улавливания крупнодисперсных частиц размером 50 мкм и больше. Пылеосадительные камеры возможно изготавливать из кирпича, сборного железобетона и др. Пылеосадительные камеры и пылевые мешки обладают очень незначительным гидравлическим сопротивлением 5...30 мм вод ст. (50…300 Па).

     Достоинства:

простота;

низкое  сопротивление;

возможность изготовления кладкой.

     Недостатки: большие габариты.

     Для достижения приемлемой эффективности  очистки газов данными устройствами необходимо, чтобы частицы находились в пылеосадительных аппаратах возможно более продолжительное время, а скорость движения пылевого потока была незначительной.

     Пылеосадительные камеры используются в качестве устройств предварительной обработки газов, например, для отделения крупных частиц и разгрузки аппаратов последующих ступеней. Обычно средняя расходная скорость движения газов в пылеосадительньк камерах составляет 0,2…1 м/с, а в пылевых мешках – 1…1,5 м/с. Для повышения эффективности предусматривается устройство цепных или проволочных завес и отклоняющихся перегородок - жалюзи. Это позволяет дополнительно к гравитационному эффекту использовать эффект инерционного осаждения.    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4 Расчет пылеосадительной камеры полочного типа

     Задание

     Рассчитать  пылеосадительную камеру полочного типа (см. рис. 1) для грубой очистки 4000 м³/ч газа, загрязненного мелкими частицами пыли.

                 

                     

           Рис. 1. Схема многополочной пылеосадительной камеры 

               Средняя температура газа, проходящего через камеру, t_Г = 420⁰ С. Минимальный размер улавливаемых частиц d = 14∙10^-6 м, их плотность р₁=390 кг/м³ Плотность газа р₂ = 0,0340 кг/м³, а кинематическая вязкость ν= 41,58∙10^-6 м²/с.

     Действительный  секундный объем газа, поступающего в пылеосадительную камеру при заданной температуре,

                                     

                           

     Максимально допустимую скорость газа находим по уравнению

                                             

                                     

     Действительную  скорость газа принимаем равной

                                

Задаемся  длиной пылеосадительной камеры L= 5 м.

    Тогда время пребывания газа в камере

                                          

                                          

       Так как минимальный размер улавливаемых частиц d < 100 мкм, полагаем, что процесс их осаждения подчиняется закону Стокса.

       Поэтому теоретическую скорость осаждения определяем по формуле, пренебрегая значением р₂ по сравнению с величиной р₁ в числителе:

                                 

                      

     Проверяем правильность применения формулы :

     

       следовательно, формула применима.

       Действительную  скорость осаждения частиц на полках принимаем равной

   

.

       Тогда расстояние между полками

      По формуле определяем необходимую суммарную поверхность осаждения

                              

                  

   Принимаем ширину камеры В=4 м. Тогда необходимое количество полок

                  

                        

                  

     Высота  пылеосадительной камеры

     

     где = 10 мм —толщина полки. 
 

Выводы:

1.

2. Среди рассмотренных  способов одним  из наиболее простых является  
 

Приложение