Очистка газов от пыли

Содержание твердых частиц в газовых выбросах некоторых производств приведено ниже:

печи обжига колчедана 2,5-5,0 г/м³

концентраторы серной кислоты 6,0-20 г/м³

сажевые печи 20-30 г/м³

цементные мельницы 20-80 г/м³

сушилки извести и гипса 5-50 г/м³

сушилки хлорида калия 5-20 г/м³

1. Процесс очистки газов от твердых и капельных примесей в различных аппаратах характеризуется несколькими параметрами.

1.1 Общая эффективность очистки η

, (1)

где С_вх и С_вых – массовые концентрации примесей до и после пылеулавливания.

Если очистка ведется в системе последовательно соединенных аппаратов, то общая эффективность очистки равна:

η = 1 – (1 – η₁)(1 – η₂)...(1 – η_n),

где η₁, η₂, η_n – эффективность очистки 1-го, 2-го и n-ного аппаратов.

Для оценки эффективности процесса очистки также используют коэффициент проскока К частиц через пылеуловитель:

(2)

Как следует из формул (1) и (2), коэффициент проскока и эффективность очистки связаны соотношением: К = 1 – η.

1.2 Гидравлическое сопротивление пылеуловителей ∆р определяют как разность давлений газового потока на входе р_вх и на выходе р_вых из аппарата:

∆р = р_вх – р_вых = (Н/м²).

Гидравлическое (гидродинамическое) сопротивление – сопротивление движению жидкости (газа), вызванное влиянием стенок труб, каналов, различных препятствий (в виде клапанов, задвижек), внезапных сужений или расширений, а также изменением направления его течения.

ξ зависит от длины и диаметра трубы, ее шероховатости, характера течения жидкости (газа).

Значение ξ определяется по формулам, приводимым в справочниках (например, в справочниках по гидравлическому сопротивлению).

Если в процессе очистки гидравлическое сопротивление пылеуловителя изменяется (обычно увеличивается), то необходимо регламентировать его начальное ∆р_нач и конечное ∆р_кон значения. При достижении ∆р = ∆р_кон процесс очистки нужно прекратить и провести регенерацию (очистку) пылеулавливающего устройства. Последнее обстоятельство имеет принципиальное значение для фильтров.

1.3 Удельная пылеемкость пылеуловителя зависит от количества пыли, которая удерживается им за период непрерывной работы между двумя регенерациями. Например, применительно к фильтрам удельную пылеемкость оценивают как массу осадка, приходящуюся на единицу площади рабочей поверхности фильтрующего элемента. Удельную пылеемкость используют в расчетах продолжительности работы фильтра между регенерациями.

1.4 Расход – объем жидкости (газа), протекающий через сечение потока в единицу времени:

Q = ω∙S (м³/с).

1.5 Физико-химические характеристики пылей и туманов, а именно: дисперсный (фракционный) состав, плотность, адгезионные свойства, смачиваемость, электрическая заряженность частиц, удельное сопротивление слоев частиц. Для правильного выбора пылеулавливающего аппарата необходимы, прежде всего, сведения о дисперсном составе пылей и туманов.

1.5.1 Результаты определения дисперсного состава пыли обычно представляют в виде зависимости массовых долей фракций частиц от их размера (рис. 1).

Р ис. 1

Распределения частиц примесей часто согласуются с логарифмическим нормальным законом распределения Гаусса.

В результате интегральных вычислений и графических построений определяют d₅₀ и lgσ.

d₅₀ – медианный размер частиц, при котором доли частиц размером более и менее равны (средний размер частиц).

lgσ – среднеквадратичное отклонение в функции ПНР (степень полидисперсности).

Значения d₅₀ и lgσ для некоторых пылей

Технологический процесс	Вид пыли	d50, мкм	lgσ
Заточка инструмента	Металл, абразив	38	0,214
Размол в шаровой мельнице	Цемент	20	0,468
Сушка угля в барабане	Кам. уголь	15	0,334
Экспериментальные исследования	Кварцевая пыль	3,7	0,405

По дисперсности пыли классифицированы на 5 групп (ГОСТ 12.2.043-80):

I – очень крупнодисперсная пыль d₅₀ > 140 мкм

II – крупнодисперсная пыль d₅₀ = 40...140 мкм

III – среднедисперсная пыль d₅₀ = 10...40 мкм

IV – мелкодисперсная пыль d₅₀ = 1...10 мкм

V – очень мелкодисперсная пыль d₅₀ < 1 мкм

1.5.2 Важный параметр пыли – ее плотность.

Различают истинную и кажущуюся плотность частиц пыли, а также насыпную плотность слоя пыли.

Кажущаяся плотность частицы – это отношение ее массы к объему. Для сплошных (непористых) частиц значение кажущейся плотности численно совпадает с истинной плотностью.

Насыпная плотность пыли равна отношению массы слоя к его объему и зависит не только от пористости частицы пыли, но и от процесса формирования пылевого слоя. Насыпная плотность слежавшейся пыли примерно в 1,2...1,5 раза больше, чем у свеженасыпанной. Насыпная плотность слоя необходима для вычисления объема пыли в бункерах.

1.5.3 Склонность частиц пыли к слипаемости.

Определяется адгезионными свойствами частиц пыли. Чем выше слипаемость пыли, тем больше вероятность забивания отдельных элементов пылеуловителя и налипания пыли на газоходах. Чем мельче пыль, тем выше ее слипаемость. Все пыли IV и V групп дисперсности практически относятся к слипающимся, пыли II и III групп – к среднеслипающимся, а пыли I группы – к слабослипающимся. Слипаемость пыли значительно возрастает при ее увлажнении.

Смачиваемость частиц жидкостью (водой) влияет на работу мокрых пылеуловителей, а электрическая заряженность частиц – на их поведение в пылеуловителях и газоходах.