Машины и агрегаты производства строительных материалов Оборудование для очистки промышленных выбросов и сбросов
1. Мокрые способы очистки газа. Конструкции аппаратов: полый и насадочный форсуночные скрубберы, полочный каскадный скруббер, ЦВП, центробежный скруббер ВТИ, скоростной промыватель СИОТ, пеногазопромыватель, газопромыватели ударно- инерционного действия, скруббер Вентури. Методы расчета степени газоочистки.
2. Свойства и классификация вод. Оборотное водоснабжение. Технологическая вода и сточные воды. Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий. Процеживание и отстаивание. Фильтрование. Удаление взвешенных частиц под действием центробежных сил и отжиманием. Интенсификация процесса осветления пульпы.
1. Мокрые способы очистки газа Конструкции аппаратов
Пылеуловители этого типа отличаются большим разнообразием конструкций, что объясняется множеством возможных состояний жидкой фазы, находящейся в аппарате в виде пленки, струй, капель, пены и их сочетаний. Исследованиями установлено, что пылеосаждение в мокрых фильтрах является результатом столкновений капель жидкости с частицами пыли, дробления потока газа, осаждения пыли и электростатических явлений. Столкновения частиц пыли с капельками жидкости (воды) играют основную роль в процессе осаждения пыли. Более крупные частицы под действием сил инерции сходят с линии тока и, достигая поверхности капли, осаждаются на ней. Мелкие частицы не обладают достаточной кинетической энергией для преодоления сопротивления газа и, следуя по линиям тока, огибают каплю и уносятся газовым потоком. Вероятность осаждения частицы на капле под действием сил инерции возрастает с увеличением массы частицы и ростом скорости ее движения по отношению к капле, а уменьшается с увеличением диаметра капли и сопротивления среды. Расчетные данные показывают, что под действием сил инерции эффективно осаждаются на каплях только частицы пыли диаметром более 1 мкм.
Частицы пыли менее 1 мкм могут осаждаться на капле под действием теплового движения газовых молекул (броуновского движения). Эффективность осаждения частиц пыли возрастает с увеличением продолжительности контакта газа с жидкостью, т.е. с понижением скорости движения газа и с увеличением площади поверхности контакта.
В газовом потоке, движущемся с высокой скоростью (более 50 м/с) и с высокой степенью турбулентности, возникает турбулентная диффузия. В результате интенсивного движения ламинарные газовые слои на границе частица — капля становятся меньше, и частицы могут соударяться с каплями воды.
Осаждению частиц пыли на каплях может способствовать взаимодействие зарядов частиц и зарядов капель, так как высокодисперсные частицы пыли обычно несут на себе некоторый электрический заряд (трибозаряд), полученный в момент их образования или в результате трения при движении через газовую среду. Действие электростатических сил зависит от расстояния между частицей и каплей и скорости газового потока.
При пропускании горячих запыленных газов через холодную жидкость осаждение пыли происходит под действием поляризационной диффузии. Охлаждение газового потока вызывает конденсацию водяных паров на частицах пыли, которые как бы являются ядрами конденсации. При этом частицы увеличиваются, что облегчает их улавливание. Кроме того, водяные пары могут конденсироваться и на поверхности холодных капель. Движение молекул пара к каплям способствует и перемещению к ним частиц пыли.
В связи с многообразием мокрых пылеуловителей одного и того же назначения были проведены стендовые испытания 11 конструкций различных типов аппаратов по "Единой методике" (рис. 1.1), на которые Центральным институтом типового проектирования (ЦИТП) разработаны типовые чертежи.
Рис. 1.1. Типы мокрых пылеуловителей,
испытанных по "Единой методике:
а и б – пенные аппараты с провальной и сливной решетками; в – струйно-пенный
аппарат ИГД; г – скруббер Вентури; д – пылеуловитель ударно-смывного действия УСД-ЛИОТ
В основе мокрого пылеулавливания лежит контакт запыленного газового потока с жидкостью, которая захватывает взвешенные частицы и уносит их из аппарата в виде шлама. Метод мокрой очистки газов от пыли достаточно прост и в то же время эффективен. Достоинства мокрых, пылеуловителей:
сравнительно небольшая стоимость изготовления;
высокая эффективность улавливания взвешенных частиц (dч < 1 мкм);
возможность использования при высокой температуре к повышенной влажности газов, а также в случае опасности самовозгорания или взрыва очищаемых газов или улавливаемой пыли;
возможность одновременного осуществления очистки газов от взвешенных частиц (пылеулавливание), извлечения газообразных примесей (абсорбция) и охлаждения газов (контактный теплообмен).
В качестве орошающей жидкости в мокрых пылеуловителях главным образом используют воду. При одновременном пылеулавливании и химической очистке газов выбор орошающей жидкости в качестве абсорбента обусловливается процессом абсорбции. Для сохранения количества удаляемой из аппарата жидкости при работе мокрых пылеуловителей применяют замкнутую систему орошения.
Достаточно распространенная классификация мокрых пылеуловителей основана на особенностях конструкций, способе их действия и включает в себя следующие основные группы:
полые скрубберы;
насадочные скрубберы;
пенные аппараты (тарельчатые скрубберы);
скрубберы с подвижной насадкой;
скрубберы ударно-инерционного действия;
центробежные скрубберы, скоростные скрубберы (трубы Вентури).
Дополнительное разделение мокрых пылеуловителей иногда производят и по затратам энергии, то есть потере напора. В этом случае устанавливаются группы низко-, средне- и высоконапорных аппаратов. К первой группе (низконапорным) относятся пылеуловители, гидравлическое сопротивление которых находится в пределах до 1500 Па. В нее входят форсуночные, насадочные, центробежные скрубберы и др.
К группе средненапорных скрубберов с гидравлическим сопротивлением от 1500 до 3000 Па относятся скрубберы ударно-инерционного действия, некоторые динамические скрубберы. К группе высоконапорных скрубберов с гидравлическим сопротивлением более 3000 Па - в основном скрубберы Вентури.
Если по условиям технологического процесса можно применять сухое и мокрое пылеулавливание и требуется высокоэффективная и недорогая система очистки газа, предпочтение отдается мокрым пылеуловителям. Накопленный опыт эксплуатации этих аппаратов показывает, что при мокром способе обеспыливания капитальные затраты на оборудование сокращаются по сравнению с сухим в 12 раз, а затраты на эксплуатацию ~ в 2 раза. По эффективности мокрые пылеуловители равноценны наиболее сложным сухим пылеуловителям, но проще их по конструкции. Как правило, они легко изготавливаются силами предприятий, в то время как эффективные сухие фильтры нуждаются в различных механизмах (например, для встряхивания рукавов или для обслуживания электродов в электрофильтрах), в регулярной смене деталей, приходяших в негодность (мокрые пылеуловители, как правило, не имеют подвижных частей).
Недостаток мокрых пылеуловителей - необходимость организации систем оборотного водоснабжения, удаления или утилизации шламов.