1.6.8. Коагуляція та укрупнення частинок, що відділяються під час газоочистки

Одним із способів підвищення ступеня очистки газів у апаратах різних типів та прискорення процесу є попереднє укрупнення (коагуляція) зважених частинок. З цією метою застосовують акустичну коагуляцію – дія на забруд­нений газ пружних акустичних коливань звукової та надзвукової частоти. Звукові та над­звукові коливання спричиняють інтенсивну вібрацію найдрібні­ших зважених час­тинок, що спричиняє різке зростання кількості їхніх зіткнень та укрупнення (коагуляції). Коагуляція частин відбувається інтенсивніше у полі стоячих хвиль.

Акустичну коагуляцію пилу та туманів використовують тільки перед їхньою очисткою під дією сил тяжіння або інерційних сил. Для прикладу на рис. 1.59 показано схему установки для акустичної коагуляції аерозолів під час сепарації конденсату із супутніх та природних газів у процесі їхнього видобування. Газ, який знаходиться під надлишковим тиском, що дорівнює 10000–20000 кн/м² (100–200 ат), вводиться в сепараційну камеру 1 через штуцер, у якому розміщене джерело акустичної енергії – механічний вібратор, або свисток 2. За рахунок створення перепаду тисків у свистку отримують необ­хідну акустичну потужність. Озвучування газу зумовлює різке укрупнення крапель конденсату, які під дією сили тяжіння падають вниз і виводяться через штуцер 3. Очищений газ видаляється через штуцер 4.

Рис. 1.59. Установка для попередньої акустичної коагуляції частин під час газоочистки:

1 – сепараційна камера; 2 – свисток; 3 – штуцер для виведення конденсату; 4 – штуцер для виведення очищеного газу

Акустичну обробку газів здійснюють під час рівня звуку, не меншого, ніж 145–150 дб і частоти коливань, що дорівнює 2–50 кгц.

Апарати для акустичної коагуляції зважених частинок відрізняються простотою та компактністю. Їх можна використовувати для обробки гарячих газів за температур аж до 550 ⁰С, а також для обробки хімічно агресивних та вибухонебезпечних газів. Істотним недоліком цих апаратів є складні умови праці обслуговуючого персоналу (під час роботи на звукових частотах).

Укрупнення зважених у газі частинок здійснюється також конденсацією на них водяної пари. Це досягається перенасиченням газу внаслідок швидкого його охолодження у поверхневих холодильниках або введенням у потік гарячо­го газу тонко розпиленої холодної води, подаванні водяної пари в потік холод­ного газу, тобто безпосередньо перед його очисткою під час самого процесу.

1.6.9. Порівняння та вибір апаратів для газоочистки

Вибір апарата для газоочистки залежить від багатьох чинників. Чільні з них: вологість газу та концентрація в ньому пилу, властивості пилу (сухий, липкий, гігроскопічний, волокнистий тощо), розміри його частинок і фракцій­ний склад, температура газу і його хімічна агресивність, необхідний ступінь очистки газу тощо.

Нижче наведено деякі усереднені характеристики поширених газоочис­них апаратів:

Тип апарата	Початковий вміст пилу в газі, мг/м3	Розміри частинок пилу в газі, мкм	Гідравлічний опір апарата, мм. вод. ст.	Ступінь очистки, %
Пилоосаджувальні камери	–	100 і більше	–	40–60
Жалюзійні пиловловлювачі	200 – 104	25 і більше	90	60–75
Рукавні фільтри	до 200	2 і більше	70–100	99,5 і менше
Відцентрові скрубери	до 50	2 і більше	40–80	85–95
Піняві пиловловлювачі	до 300	більше ніж 0,5	30–90	95–99
Електрофільтри	10–50	більше ніж 0,005	10–20	99,5 і менше
Циклони:
конічні	більше ніж 1000	більше ніж 15	40–75	90 і менше
батарейні	до 100	більше ніж 15	50–80	85 і більше

З таблиці видно, що інерційні пиловловлювачі та циклони придатні для вловлювання порівняно грубого пилу, найменш ефективними є жалюзійні пиловловлювачі, а найбільше – батарейні циклони. Ці пиловловлювачі при­датні для очистки газів тільки від сухого, не липкого і не волокнистого пилу. Батарейні циклони доцільно використовувати замість звичайних циклонів у тих випадках, коли значні витрати запиленого газу.

Повніша очистка газів може забезпечуватись у рукавних фільтрах, мок­рих пиловловлювачах і електрофільтрах.

Рукавні фільтри використовують для тонкої очистки газів від сухого пилу, наприклад, цементу, сажі, окислів цинку тощо.

Мокрі пиловловлювачі використовують тоді, коли бажане або допустиме охолодження та зволоження газу, а вловлений пил не є цінним продуктом. За цих умов мокрі пиловловлювачі порівняно з електрофільтрами простіші за конструкцією та економічніші.

Електрофільтри являють собою апарати, в яких досягається високий ступінь очистки газів. Для очистки сухих газів використовують переважно пластинчасті електрофільтри, а для очистки газів, пил у яких вловлювати складно – трубчасті електрофільтри. Використання електрофільтрів економічно доцільне, тільки коли необхідно очищати значні об’єми запилених газів.