11.1. Спеціалізація апаратів

Універсальних пиловловлювачів, тобто здатних ефективно вловлювати всі види пилу, не існує. Апарат ефективний лише стосовно певних видів пилу. При вловлюванні пилу з іншими властивостями він не ефективний і навіть може відбутися порушення його роботи. Перспективними є апарати, спеціально розроблені для вловлювання пилу з певними властивостями.

Наприклад, найбільш перспективними областями використання тканинних фільтрів є:

• тонке очищення від золи топкових газів теплових електростанцій, на яких спалюють кам’яне вугілля з низьким вмістом сірки;

• використання фільтрів з високою продуктивністю, в яких використовується імпульсний метод регенерації в цементному виробництві, на підприємствах чорної і кольорової металургії, у виробництві абразивів і інших галузей промисловості, де є високі концентрації тонкодисперсного пилу;

• використання тканинних фільтрів для одночасного вловлення газоподібних забруднювачів за рахунок нанесення сорбувальних порошків на поверхню рукавів з метою забезпечення працездатності фільтрів і санітарного очищення газів.

11.2. Попередня обробка аерозолів

Для забезпечення ефективного очищення відпрацьованого повітря і газів необхідно у кожному конкретному випадку провести підготовку газоповітряних викидів, які підлягають очищенню, з таким розрахунком, щоб технологічні параметри газів відповідали оптимальним характеристикам газоочисних апаратів. Підготовку відпрацьованого газу до очищення від зважених частинок зазвичай проводять за наступними напрямами:

• укрупнення розмірів частинок за допомогою різних механізмів коагуляції;

• зниження концентрації зважених частинок за допомогою попереднього очищення газів в простих неенергоємних апаратах;

• охолодження запилених газів;

• зволоження запилених газів у разі застосування електричної або мокрої систем очищення.

Укрупнений пил може ефективно вловлюватися простими апаратами, наприклад, циклонами. Укрупнення пилу може проводитися шляхом турбулізації, іонізації або акустичної обробки пилогазового потоку.

Характерним прикладом ефективної турбулізації у поєднанні із зволоженням є обробка пилу в трубі Вентурі.

Сьогодні напрацьований позитивний досвід використання іонізації і акустичної обробки пилогазового потоку. Раніше використання акустичної обробки стримувала відсутність економічних сирен. Ультразвукові сирени мали низький ККД, і їх використання було нерентабельним. Розробка ефективних сирен діапазону, який чує людина, дозволяє ширше використовувати акустичний метод. Іонізація не вимагає значних витрат і дає добрі результати.

Кондиціонування (підготовка) газів перед очищенням здійснюється або з метою інтенсифікації процесів в основних газоочисних апаратах, або для забезпечення нормальної їх експлуатації. Існує чотири способи кондиціонування:

1. Охолоджування газів. Верхня межа температури визначається в основному матеріалами, з яких виготовлені апарати. Для електрофільтрів це матеріал електродів і корпусу. У деяких типах електрофільтрів температура газів визначається конструкцією коронуючої системи. Жорстка (рамна) конструкція не допускає сильного нагріву, оскільки можливе викривлення. У рукавних фільтрах максимум температури визначається термостійкістю тканини.

2. Підігрів газів застосовується для виключення конденсації пари води і кислот.

3. При зволоженні надмірно сухих газів поліпшуються властивості проміжку між коронуючими і осаджувальними електродами в електрофільтрах і знижується питомий електричний опір пилу.

4. Введення в газовий потік спеціальних добавок (аміак, сірчаний ангідрид і ін.), що інтенсифікують процес в електрофільтрах.

У практиці газоочистки знаходять широке застосування три перші способи.

Охолоджування газу може здійснюватися шляхом підсосу зовнішнього повітря на максимально можливому віддаленні від апарату, який потребує охолоджування газу, або, якщо це неможливо, то відразу після місця підсосу слід розмістити перемішуючий пристрій, наприклад, у вигляді завихрювача потоку, турбулізатора або циклону.

Підігрів газу може проводитися шляхом спалювання палива в окремій топці з подальшим вдуванням продуктів горіння в потік газу, який піддається конденсації.

Поширеним способом кондиціонування газів є використання скруберів повного випаровування. Вони в основному використовуються перед електрофільтрами, рідше – перед рукавними фільтрами.

Один із способів підвищення ступеня вловлювання аерозольних частинок в мокрих пиловловлювачах – використання ефекту конденсації, що відбувається при охолоджуванні гарячих газів, заздалегідь насичених водяною парою. При конденсації пара дифундує у бік краплі і захоплює з собою найбільш дрібні частинки. Крім того, частинки обробляються плівкою конденсату, завдяки чому поліпшується їх контакт з краплями. Конденсація водяної пари сприятливо позначається і на ефективність мокрих пиловловлювачів, поверхню осадження в яких утворюють бульбашки (тарілчасті апарати, газопромивачі з рухомою насадкою і ін.). Якщо передбачається використовувати ефект конденсації, на тракті газоочистки передбачається пристрій для введення в гарячий потік газу (аерозоля) тонкорозпиленої води. Це може бути вертикальний порожнистий скрубер, розрахований на повне випаровування, горизонтальна камера з розпилювачем, або ділянка пилогазоходу з розпилювачем.

Ефективність мокрих апаратів при вловлюванні субмікронних частинок пилу може бути істотно збільшена шляхом попередньої зарядки зважених частинок. Найкращі результати при використанні методу електризації в мокрому пиловловлюванні досягаються при зарядженні частинок і крапель розпилюючої рідини протилежними зарядами. Позитивний ефект досягається шляхом розміщення іонізатора в зоні, де починається контакт аерозоля з краплями. Якщо відносна швидкість частинок і крапель невелика, то параметр електростатичного осадження може перевершити параметр інерційного осадження. Якщо аерозоль пропускається через електрофільтр з подальшим довловлюванням залишку в мокрому апараті, то заряд, отриманий частинками в електрофільтрі, помітно підвищує ефективність довловлювання.

В якості інтенсифікаторів пиловловлювання в деяких випадках застосовуються поверхнево-активні речовини, поліпшуючі змочуваність гідрофобних частинок. Це сприяє розтіканню води у вигляді суцільної плівки по поверхні осадження, і тому частинки, вдарившись до поверхні, не здуваються з неї, як із сухої стінки.

Спеціальними способами інтенсифікації роботи електрофільтрів можна вважати заходи, пов’язані з ПЕО пилу. Оптимальним вважається ПЕО в межах зразкового від 10⁵ до 10¹⁰ Ом. При менших значеннях ПЕО пил миттєво розряджається на осаджувальних електродах, відривається від них і повторно виноситься потоком газу. Високі значення ПЕО, навпаки, сприяють формуванню на електродах необтрушуваного шару пилу, що призводить до різних ускладнень, результатом яких є різке падіння ступеня вловлювання. В більшості випадків максимуму ПЕО відповідає температура в інтервалі від 100 до 200°С. Технологічний процес очищення повинен бути розрахований так, щоб електрофільтр працював в температурному режимі, що забезпечує максимально можливе видалення від піку ПЕО.

Інтенсифікація електростатичного пиловловлювання досягається також шляхом ліквідації “замикання корони”, яка виникає при подачі в електрофільтр висококонцентрованого тонкодисперсного аерозоля. Через невелеку швидкість дрейфу дрібні частинки не встигають відходити від коронуючих електродів і перешкоджають нормальному розвитку корони. Уникнути замикання корони можна шляхом використання коронуючих електродів з фіксованими точками розряду і, в основному, вловлюванням частини пилу для зниження концентрації аерозоля на підході до електрофільтру.

Одним із способів інтенсифікації роботи електрофільтрів є введення в газовий потік спеціальних добавок (аміаку, хлоридів натрію і калія), що дозволяє знизити залишкову запиленість в 5 разів і знизити ПЕО пилу в 2...6 разів.