3.7. Выбор аппаратов для разделения неоднородных систем

При выборе аппаратуры необходимо учитывать много факторов. Прежде всего следует иметь в виду требования предъявляемые к качеству разделения. В нашем случае это прежде всего обеспечение необходимого экологического состояния воздушной и водной среды. Необходимо учитывать концентрацию дисперсных частиц, распределение их по размерам, агрессивность среды, ее температуру и т.д. Следует принимать во внимание техникоэкономические показатели работы аппаратов.

При анализе показателей аппаратов для очистки газов можно увидеть, что рост эффективности обычно связан с увеличением затрат энергии и размеров аппаратов. Например, электрофильтры и рукавные фильтры дают лучший эффект очистки от пыли при меньших скоростях газа, т.е. при использовании аппаратов большего размера. Циклоны и скрубберы Вентури обеспечивают тем более эффективное разделение, чем больше их гидравлическое сопротивление, т.е. чем больше затраты энергии на перекачивание газа. Поэтому в каждом случае следует выбирать аппарат с учетом конкретных условий.

Ниже приведены некоторые усредненные характеристики основных типов аппаратов газоочистки.

Таблица

Характеристика основных типов аппаратов газоочистки

Аппараты	Максимальное содержание пыли, C, кг/м3	Размеры частиц пыли, dЭ мкм, не менее	Степень очистки, %	Гидравлическое сопротивление, p, Па
Пылеосадительные камеры	Не лимитируется	100	30-40	50
Циклоны	0,4	10	70-99	400-700
Батарейные циклоны	0,1	10	85-95	500-800
Электрофильтры	0,01-0,05	0,005	95-99	100-200
Рукавные фильтры	0,02	1	98-99	500-2500
Центробежные скрубберы	0,05	2	90-95	400-800
Барботажные пылеуловители	0,3	5	80-99	500-1000
Скрубберы Вентури	0,05	1	95-99	3000-7000

Степень очистки - характеристика эффективности метода разделения в газообразной или жидкой среде.

где и - концентрация извлекаемого агента в газе или жидкости соответственно до и после разделения.

Пылеосадительные камеры и циклоны по капитальным и эксплуатационным затратам предпочтительнее других аппаратов, но они улавливают лишь крупные частицы. Поэтому самостоятельно их целесообразно применять на объектах малой мощности для очистки газов от крупной пыли. Чаще же аппараты этих типов используют в качестве первой ступени пылеулавливания для предварительной очистки газов перед электрофильтрами и рукавными фильтрами, перед вентиляторами для защиты лопастей от эрозии и т.п.

В электрофильтрах можно добиться высокой степени очистки газа, в том числе и от очень мелких частиц. Однако они часто требуют предварительной подготовки газа, непригодны для отделения частиц с небольшим удельным электрическим сопротивлением.

Рукавные фильтры дают высокую степень очистки для частиц любого размера более 1 мкм, однако способны работать при небольшой запыленности исходного газа. Требуют поддержания его температуры в определенных пределах. По капитальным затратам рукавные фильтры дешевле электрофильтров, но расходы на их эксплуатацию больше.

Аппараты мокрой очистки эффективны для очистки газов от пыли средней дисперсности. Наиболее целесообразно их применение, если желательно увлажнение газа. Эти аппараты достаточно просты в изготовлении, сравнительно дешевы, эксплуатационные расходы невелики. Однако их использование сопряжено с большим расходом воды, требуется серьезная защита аппаратов от коррозии. Если дисперсные частицы представляют угрозу загрязнения окружающей среды, необходима дополнительная аппаратура по их выделению из жидкой фазы.

Простейшими аппаратами для разделения суспензий являются отстойники. Они характеризуются небольшими капитальными затратами и эксплуатационными расходами. Однако из-за малой движущей силы отстойники громоздки, в них плохо отделяются мелкие частицы. Отстойники целесообразно использовать для предварительного разделения суспензий с большим содержанием твердой фазы, а также для классификации на фракции суспензий с относительно крупными частицами.

Значительно более производительны гидроциклоны и центрифуги. В них можно эффективно отделять мелкодисперсные частицы. Однако эти аппараты, в особенности центрифуги, значительно дороже, эксплуатационные расходы в них также существенно выше. Они непригодны для отделения частиц, оказывающих абразивное действие.

Эффективным способом разделения суспензий является фильтрование на фильтрах и фильтрующих центрифугах. В них имеются условия промывки и просушки выделенной в виде осадка твердой фазы суспензии. Однако эти аппараты дороги и сложны в эксплуатации.

Вопросы для самоконтроля.

1. В каких случаях применение пылеосадительных камер целесообразно?

2. На какой стадии очистки применяют фильтрование?

3. В каких случаях вместо одного циклона применяют батарейные циклоны?

4. Каковы области применения электрофильтров?

5. Почему гидроциклоны нецелесообразно использовать для очистки воды от взвешенных частиц кварца?

6. Какие аппараты сложнее по конструкции гидроциклоны или центрифуги?