
- •Глава 8 процессы и аппараты для обеспечения экологической безопасности и ресурсосберегающих технологий
- •8.1. Очистка и переработка технологических газов, дымовых отходов и вентиляционных выбросов
- •8.1.1. «Сухие» механические пылеуловители
- •8.1.2. «Сухие» пористые фильтры
- •8.1.3. Электрофильтры («сухие» и «мокрые»)
- •8.1.4. Аппараты «мокрого» пыле- и газоулавливания
- •Рекомендации к выбору типа скруббера*
- •8.1.5. Комбинированные методы и аппаратура очистки газов
- •4 Каплеотделитель; 5 — выходной патрубок; 6 — регулятор подачи воды;
- •8.2. Очистка и повторное использование технической воды и промышленных стоков
- •8.2.1. Условия приема промышленных сточных вод в канализацию населенных мест
- •8.2.2. Методы и оборудование для очистки технической воды и промышленных стоков
- •Механические методы очистки сточных вод
- •Химические и физико-химические методы очистки сточных вод
- •Биологический метод очистки сточных вод
- •8.3. Рекуперация, вторичная переработка, хранение и использование твердых отходов. Оценка технологий
- •8.3.1. Обезвреживание твердых отходов
- •8.3.2. Извлечение ценных компонентов из bmp
- •8.3.3. Использование твердых отходов в качестве вторичным энергетических (вэр) и материальных (bmp) ресурсов
- •Основные технические характеристики центра ювао г. Москва
- •8.3.4. Санитарное захоронение отходов
Глава 8 процессы и аппараты для обеспечения экологической безопасности и ресурсосберегающих технологий
8.1. Очистка и переработка технологических газов, дымовых отходов и вентиляционных выбросов
Предлагаемые к рассмотрению в гл. 8 методы и устройства сгруппированы по типу очищаемой среды (газовая, жидкая, твердая, комбинированная) или вторично используемого отхода в зависимости от его характеристик.
Газообразные промышленные отходы включают не вступившие в реакции газы (компоненты) исходного сырья; газообразные продукты; отработанный воздух окислительных процессов; сжатый (компрессорный) воздух для транспортировки порошковых материалов, для сушки, нагрева, охлаждения и регенерации катализаторов, для продувки осадков на фильтровальных тканях и других элементах; индивидуальные газы (аммиак, водород, диоксид серы и др.); смеси нескольких компонентов (азотоводородная смесь, аммиачно-воздушная смесь, смесь диоксида серы и фосгена); газопылевые потоки разных технологий; отходящие дымовые газы термических реакторов, топок и другие, а также отходы газов, образующиеся при вентиляции рабочих мест и помещений.
Кроме
этого, все порошковые технологии
сопровождаются интенсивным выделением
газопылевых отходов. Пылеобразование
происходит в процессах измельчения,
классификации, смешения, сушки и
транспортирования порошковых и
гранулированных сыпучих материалов
[1, 2].
Для очистки газообразных и газопылевых выбросов с целью их обезвреживания или извлечения из них дорогих и дефицитных компонентов применяют:
«сухие» механические пылеуловители;
«сухие» пористые фильтры;
«сухие» и «мокрые» электрофильтры;
«мокрые» пыле- и газоулавливающие аппараты;
комбинированные технологические схемы.
8.1.1. «Сухие» механические пылеуловители
Их условно делят на три группы:
- пылеосадительные камеры, принцип работы которых основан на действии силы тяжести (гравитационной силы);
- инерционные пылеуловители, принцип работы которых основан на действии силы инерции;
- циклоны, батарейные циклоны, вращающиеся пылеуловители, принцип работы которых основан на действии центробежной силы.
Пылеосадителъная камера представляет собой пустотелый или с горизонтальными полками во внутренней полости прямоугольный короб, в нижней части которого имеется отверстие или бункер для сбора пыли (рис. 8.1).
Рис. 8.1.
Пылеосадительные камеры:
а — полая; б — с горизонтальными полками; в, г — с вертикальными перегород-ками; I — запыленный газ; II — очищенный газ; III — пыль; 1 — корпус; 2 -бункер; 3 — штуцер для удаления; 4 — полки; 5 — перегородки
Скорость газа в камерах составляет 0,2— 1,5 м/с, гидравлическое сопротивление 50—150 Па. Пылеосадительные камеры пригодны для улавливания крупных частиц (размером не менее 50 мкм). Степень очистки газа в камерах не превышает 40— 50 %. Продолжительность прохождения газами осадительной камеры при равномерном распределении газового потока по ее сечению, с:
где VK — объем камеры, м3; Vг — объемный расход газов, м3/с;
L — длина камеры, м; В — ширина камеры, м;
Н— высота камеры, м.
Перегородки в инерционных пылеуловителях (рис. 8.2) устанавливают для изменения направления движения газов. Газ в инерционный аппарат поступает со скоростью 5— 15 м/с. Пылевые частицы, стремясь сохранить направление движения после изменения направления движения потока газов, осаждаются в бункере. Эти аппараты отличаются от обычных пылеосадительных камер большим сопротивлением и высокой степенью очистки газа [3].
Рис. 8.2. Инерционные пылеуловители с разными способами подачи и распределения газового потока в камере с перегородкой (а), с расширяющимся конусом (б), с заглубленным бункером (в)
Большое внимание при проектировании пневмотранспортных и других устройств пылеочистки необходимо уделять узлам отделения материала от транспортирующего воздуха — разгрузочным и пылеулавливающим устройствам (циклонам, фильтрам и т.п.).
Предпочтение
отдается центробежным циклонам,
выполняющим одновременно и роль
пылеулавливающего аппарата. Эффективность
улавливания пыли в циклонах повышается
с уменьшением диаметра корпуса, но
при этом снижается их пропускная
способность. Для обеспечения соответствующей
производительности пневмотранспортной
установки небольшие циклоны груп
пируют
в батарею, коэффициент пылеулавливания
которой cоставляет
0,76 — 0,85 и несколько повышается с
увеличением входной скорости (с 11 до 23
м/с). Использование вместо циклонов
вихревых
пылеуловителей обеспечивает
улавливание частиц пыли размером 5 — 7
мкм.
Воздух после разгрузочных устройств или циклонов, насыщенный субмикронными частицами, должен направляться на доочистку в пылеуловители, характеризуемые:
степенью пылеулавливания — отношением количества пыли, задержанной пылеуловителем, к количеству пыли в очищаемом запыленном воздухе;
сопротивлением пылеуловителя, определяющим экономичность процесса пылеулавливания;
габаритными размерами и массой, надежностью и простотой обслуживания.
Циклоны (рис. 8.3) рекомендуется использовать для предварительной очистки газов и устанавливать перед высокоэффективными аппаратами (например, фильтрами или электрофильтрами) очистки.
Основные элементы циклонов — корпус, выхлопная труба 6 и бункер 7. Газ поступает в верхнюю часть корпуса через входной патрубок 5, приваренный к корпусу тангенциально. Улавливание пыли происходит под действием центробежной силы, возникающей при движении газа между корпусом и выхлопной трубой. Уловленная пыль ссыпается в бункер, а очищенный газ выбрасывается через выхлопную трубу (см. рис. 8.3).
В зависимости от производительности циклоны можно устанавливать по одному (одиночные циклоны) или объединять в группы из двух, четырех, шести или восьми (групповые циклоны).
Конструктивной особенностью батарейных циклонов является то, что закручивание газового потока и улавливание пыли в них обеспечивается размещенными в корпусе аппарата циклонными элементами [4].
Характеристика наиболее распространенного на производстве циклона ЦН-15
Допустимая запыленность газа, г/м:
слабослипающимися пылями ≤ 1000
среднеслипающимися пылями 250
Температура очищаемого газа, оС ≤ 400
Давление (разрежение), кПа………………………………..≤5(500)
Коэффициент гидравлического сопротивления:
одного циклона 147
группы циклонов …………………………………… 175—182
Эффективность очистки (от пыли с = 20 мкм частицами
при скорости газопылевого потока 3,5 м/с и диаметре
циклона 100 мм), %78
Для расчетов режимов и выбора марки (конструкции) циклона необходимы исходные данные: Vг — количество очищаемого газа при рабочих условиях, м3/с; ρг — плотность газа при рабочих условиях, кг/м3; μ — динамическая вязкость газа при рабочей температуре, Па • с; дисперсный состав пыли, задаваемый двумя параметрами dm и lgσг; запыленность газа Свх, г/м3; ρч — плотность частиц, кг/м3; η — требуемая эффективность очистки газа.
Конструкцию
и режимные параметры циклона рассчитывают
методом последовательных приближений
[3 — 5] или используя более современный
математический аппарат [9].
Технические характеристики современных аппаратов, выпускаемых в России (ОАО «СФ НИИОГАЗ» и ЗАО «Кондор-Эко»), представлены в прил. 5 — 7.
Рис. 8.3. Циклон типа ЦН-15П:
1 — коническая часть циклона; 2 — цилиндрическая часть циклона; 3 — винтообразная крышка; 4 — камера очищенного газа; 5 — патрубок входа запыленного газа; 6— выхлопная труба; 7— бункер; 8— люк; 9— опорный пояс; 10— пылевыпускное отверстие (основные размеры см. [4])