Очистка газопылевых выбросов мокрым методом

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 Вредные факторы технических систем неблагоприятно влияют как на работающих, так и на окружающую среду современных городов.

Активной формой защиты окружающей среды является переход к малоотходным и безотходным технологиям. Вместе с тем в качестве дополнительных и достаточно эффективных средств защиты в настоящее время широко применяются как различное очистное оборудование (аппараты и системы очистки пылевых и газовых выбросов, сточных вод и др.), так и специальные технические устройства по уменьшению интенсивности различных энергетических воздействий техногенного происхождения. Именно теме об очистке газопылевых выбросов мокрым методом посвещена данная работа.

Существуют две основные причины для очистки промышленных газов: экономическая выгода и защита окружающей среды в широком смысле слова. Так, прибыль может быть получена при использвонии отходящих доменных газов для получения тепла и электрической энегрии при уловии, что из газов будут удалены пылевидные примеси для наиболее полного сгорания. С другой стороны, из отходящих газов можно извлекать оксид серы(IV) и восстанавливать его до серы экономически выгодным путем или, например, выделять германий из летучей золы некоторых углей.

Защита рабочих, занятых  в промышленности, и населения  от воздействия вредных примесей, а также сохранение чистоты окружающей среды является другой причиной очистки  газов. Наример, отходящие газы, содержащие такие  токсичные примеси, как  мышьяк или свинец, представляют серьезную  опасность для работников предприятия  и окружающего населения. Другие отходящие газы, содержащие, например, фтористые соединения или оксид  серы (IV), хотя и не представляют непосредственной опасности для здоровья людей при данной концентрации, но могут уничтожать растительность, постепенно разрушать окружающие нас сооружения, усложняя жизнь в промышленном городе.

В планах экономического и  социального развития страны отмечена необходимость увеличения выпуска  высокоэффективных пылеулавливающих аппаратов; совершенствования технологических  процессов с целью сокращения выбросов вредных веществ в окружающую среду и улучшения очистки  отходящих газов от вредных примесей.

Среди проблем защиты окружающей среды наиболее актуальной является охрана воздушного бассейна, так как  загрязненный воздух ухудшает экологические  условия, приводит к преждевременному износу основных фондов промышленности, объектов жилищно-коммунального хозяйства  и т.д.

Специализированными предприятиями  страны серийно выпускается современная  высокопроизводительная газоочистная техника – электрофильтры, рукавные фильтры, фильтры туманоуловители, инерционные пылеуловители и  др.

В результате интенсификации технологических процессов и  строительства новых агрегатов  большой единичной мощности (доменных, цементных печей, энергетических котлов и др.) объемы подлежащих очистке  газов достигают сотен тысяч, а не редко миллионы кубических метров в час, поэтому современные очистные установки – это дорогостоящие  и энергоемкие сооружения; их эксплуатация с показателями ниже проектных приводит не только к загрязнению атмосферы  и потере ценных полупродуктов, но и ухудшает экономические показатели предприятий.

 

 

 

ГЛАВА 1. ПРОМЫШЛЕННАЯ   ПЫЛЬ  И   ЕЕ СВОЙСТВА

 

1.1  Определение и классификация

 

Пыль представляет собой  мельчайшие твердые частицы, способные  находиться в течение некоторого времени в воздухе или промышленных газах во взвешенном состоянии.

Пыли различают по размерам частиц, форме, химическому составу, электрическим и магнитным свойствам  и т. п.

Обычно пыли классифицируют по размерам частиц. Степень измельчения  частиц пыли называется степенью дисперсности или просто дисперсностью. Чем меньше частицы, тем больше дисперсность. Частицу  произвольной формы условно считают шарообразной. Диаметр условной шарообразной частицы, скорость падения которой в неподвижном воздухе или газе равна скорости падения действительной частицы, называют эквивалентным диаметром.

Системы,  в которых дисперсионной  средой являются газы (или воздух),  а дисперсной фазой взвешенные частицы, называют аэродисперсными системами или аэрозолями. Аэрозоли, содержащие мельчайшие частицы жидкости, называют туманами. Аэрозоли, содержащие мельчайшие твердые частицы, называют дымами. Пыль относят к грубодисперсным аэрозолям.

Аэрозоли в зависимости от размера взвешенных частиц распределяются на фракции.

Иногда частииы классифицируют по скорости витания, т. е. скорости падения в спокойном воздухе. Скорость падения частиц в неподвижном воздухе зависит от их диаметра и плотности.

 

 

 

 

 

1.2  Источники образования и характеристика пыли

 

Пыль образуется:

• в   результате   механического   измельчения     твердых   тел (при дроблении,    размалывании,    перемешивании,    истирании, пересыпании, транспортировке материалов);
• при горении топлива  (зольный остаток);
• при конденсации ларов   (например,  при  охлаждении   газов, содержащих пары металлов или других веществ до температуры конденсации паров этях веществ);
• при химическом взаимодействии двух газов  с  образованием  твердого  продукта.

Пыли, образующиеся в результате механического измельчения, обычно состоят из частиц диаметром от 5 до 50 мк и более. Пыли, образующиеся при конденсации паров и химическом взаимодействии газов, состоят из частиц диаметром до 3 мк. Пыли, образующиеся в результате горения, состоят в основном из частиц диаметром 5—70 лк.

Мельчайшие частицы, которые  входят в состав конденсированных систем, могут соединяться в более крупные хлопьевидные частицы. Такое явление укрупнения частиц называется коагуляцией. К коагуляции более склонны мелкие частицы; частииы размером более 100 мк почти не коагулируют. Коагуляция происходит при столкновении и соприкосновении; частиц, а также при осаждении пыли в виде порошка и осадка.

Размеры аэрозольных частиц некоторых веществ приведены  в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Размеры аэрозольных частиц некоторых веществ

Вещество	Средний   условный диаметр частицы, мк
Морской туман  Атмосферная  пыль Мучная пыль на мельницах Угольная пыль  (в среднем) Цементная пыль в размольных установках Цементная пыль из газов  вращающихся печей Зола пылевидного угля Туман серной кислоты  Пыль окиси цинка (в  среднем) Нефтяной дым Туман смол в генераторном и коксовом газах Табачный дым Сажа ламповая Сажа газовая	38 0,97 15—20 10 7-10 0,8—6 5—10 1,1—0,16 0,5 0,003—0,1 0,001—0, 1 0,001-0,015 0,15 0,06

 

Концентрация взвешенных частиц в различных промышленных газах и унос (отношение веса унесенных частиц к весу готового продукта) приведены в Приложении 1.

Наблюдения за поведением взвешанных в газах частиц показывают, что в большинстве случаев  они обладают электрическим зарядом, образующимся в результате трения(так  называемый трибозаряд), непосредственной адсорбции ионов газа или действия ионизирующих факторов (например, ультрафиолетовых лучей или радиоактивного излучения).

Взвешанные частицы приобретают  электрический заряд того или  иного знака в зависимости  от способа получения и химического  состава.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 2. ПЫЛЕУЛАВЛИВАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ.

 

2.1  Общая характеристика пылеулавливающих аппаратов

Очистка воздуха и газов  от пыли производится при помощи специальных  аппаратов-пылеуловителей.

Работу каждого газоочистного (пылеулавливающего) аппарата характеризуют следующие технико-экономические показатели:

1. степень очистки газов (в заданных условиях), иначе называемая коэффициентом полезного действия (КПД) или коэффициентом очистки  газов (измеряется в относительных единицах или процентах).

Иногда в качестве показателя работы аппарата пользуются не степенью очистки газов, а абсолютным содержанием  пыли или тумана в очищенных газах (в г/нм³ или в мг/нм³);

2. гидравлическое сопротивление аппарата (в мм вод. ст. или в кгс/м²);
3. расход электроэнергии   (в квт-ч на очистку 1000 м³ газов в час), а также расход пара, воды и пр.;
4. стоимость аппарата (на очистку 1000 м³ газов в час);
5. стоимость очистки (1000 м³ газов в час).

Степень очистки  газов зависит от природы частиц и их дисперсности.

Различают общую степень очистки газов (общий КПД), которая относится ко всей массе частиц, и фракционную степень очистки газов (фракционный КПД) для каждой фракции отдельно.

Степенью очистки газов или КПД пылеуловителя называется отношение веса пыли, уловленной в аппарате, к весу пыли, поступающей в него (за один и тот же период времени):

η = * 100 = * 100 = * 100%

где  вес  пыли, уловленной пылеуловителем в течение 1 ч, кг;

вес пыли  в  газах,  поступающих в пылеуловитель в течение 1 ч, кг;

вес пыли, унесенной  за 1 ч выходящими из пелеуловителя газами, кг.

Для определения  и измеряют концентрацию пыли в газах до и после пылеуловителя:

≈ 1000 * z_вхV_вх

≈ 1000 * z_унV_ун

где z_вх – средняя концентрация пыли в газах, поступающих в пылеуловитель, г/нм³;

      V_вх – объем газов, поступающих за 1 ч в пылеуловитель, нм³;

      z_ун – средняя концентрация пыли в газах, выходящих из пылеуловителя, г/нм³;

      V_ун – объем газов, выходящих за 1 ч из пылеуловителя, нм³.

Если известен фракционный  состав пыли

Ф₁ + Ф₂ + Ф₃ + … + Ф_n = 100%

(где Ф_n – процентное содержание пыли данной фракции), то, зная фракционную степень очистки η_фр.1, η_фр.2, η_фр.n, общую степень очистки (в%) можно определить по формуле

η = ₊ + … +

Гидравлическое  сопротивление аппарата измеряется разность полных напоров газа на входе и на выходе из аппарата:

 

Полное давление газа слагается из статического и динамического (скоростного) давления:

P = P_ст + P_дин

Статическое давление представляет собой разность между давлением газа в аппарате и в окружающей атмосфере.

Динамическое (скоростное) давление – это давление потока движущегося газа на перпендикулярную плоскость.

P_дин =

где ω – скорость движения газового потока, м/сек;

      – удельный вес газа в рабочих условиях, кгс/м³;

      g – ускорение силы тяжести, м/сек^2.

Гидравлическое сопротивление  аппарата при расчетах определяют по формуле

ΔP =  ξ

где ξ – коэффициент  гидравлического сопротивления, зависящий от конструкции аппарата  и  отнесенный  к скорости ω, которая, взята в сечении входного патрубка или в сечении аппарата   (данные о  коэффициенте обычно приводятся в нормалях или в каталогах на аппараты).

Расход  электроэнергии  слагается   из   расхода энергии:

1. на приведение в действие аппарата (встряхивающих механизмов, разгрузочных затворов и пр., а для электрофильтров также энергии, затрачиваемой на питание электродов и обогрев изоляторных коробок);
2. на преодоление гидравлического сопротивления аппарата.

Стоимость аппарата, отнесенная к 1000 м³/ч очищаемых газов, слагается из стоимости оборудования и стоимости строительно-монтажных работ.

Стоимость очистки 1000 м³/ч газов слагается из затрат на обслуживание, электроэнергию, воду, пар, материалы, текущий ремонт, амортизацию оборудования и зданий.

 

 

2.2  Общая классификация пылеулавливающих аппаратов

В  зависимости  от  природы  сил,  действующих  на  взвешенную в газе чистицу, для отделения  ее от газового потока используют  пылеулавливающие аппараты различных конструкций, которые можно разделить на пять основных групп:

1. Сухие, или механические, пылеуловители, в которых взвешенные частицы отделяются от газа при помощи внешней механической силы.
2. Мокрые пылеуловители, в которых взвешенные частицы отделяются от газа путем промывки его жидкостью (чаще водой), захватывающей взвешенные частицы.
3. Фильтры  (пористые перегородки или слои материала), задерживающие  при   пропускании  через  них  запыленного газа взвешенные в нем частицы.
4. Электрофильтры, в которых взвешенные частицы отделяются от газа под действием электрических сил.
5. Комбинированные пылеуловители, в которых используются различные методы очистки.

Указанное деление пылеуловителей на группы носит несколько условный характер, так как отделение взвешенных частиц от газа в любом пылеулавливающем аппарате происходит почти всегда под действием нескольких сил. Так, например, в центробежном скруббере частицы пыли не только захватываются водой, но улавливаются ею благодаря действию центробежных сил. В инерционном пылеуловителе действуют не только силы инерции, но в большинстве случаев сила тяжести. Однако основным фактором пылеулавливания в центробежном скруббере является вода, а в инерционном пылеуловителе – сила инерции, развивающаяся при изменении направления движения запыленного потока.