Учебное пособие 1526

3– среднедисперсная (10-40 мкм),

4– мелкодисперсная (1-10 мкм),

5– очень мелкодисперсная (менее 1мкм).

Различают истинную и кажущуюся и истинную плотность пыли, а также насыпную плотность. Слипаемость пыли определяется адгезионными свойствами частиц. Смачиваемость частиц влияет на работу мокрых пылеуловителей, а их электрозаряженность – на поведение в пылеуловителях и газоходах.

Сухие пылеуловители

Классификация пылеулавливающего оборудования основана на принципиальных особенностях процесса отделения твердых частиц от газовой фазы. Различают:

- оборудование для улавливания пыли сухим способом, к которому относятся циклоны, пылеосадительные камеры, вихревые циклоны,

жалюзийные и ротационные пылеуловители, электрофильтры, фильтры;

- оборудование для улавливания пыли мокрым способом, к которому относятся скрубберы Вентури, форсуночные скрубберы, пенные аппараты и др.

Циклоны. Газовый поток вводится в циклон через патрубок по касательной к внутренней поверхности корпуса и совершает вращательно – поступательное движение вдоль корпуса к бункеру. Отделение частиц пыли происходит при повороте газового потока в бункере на 180 градусов.

Освободившись от пыли, газовый поток образует вихрь и выходит из бункера,

давая начало вихрю газа, покидающему циклон через выходную трубу. Для нормальной работы циклона необходима герметичность бункера. Избыточное давление газов в циклоне не должно превышать 2.5 кПа.

Для очистки больших масс газов применяют батарейные циклоны,

состоящие из большего числа параллельно установленных циклонных эле-

ментов. Конструктивно они объединяются в один корпус и имеют общий

151

подвод и отвод газа.

Ротационные пылеуловители относят к аппаратам центробежного действия, которые одновременно с перемещением воздуха очищают его от фракции пыли крупнее 5 мкм. Они обладают большой компактностью, т.к.

вентилятор и пылеуловитель обычно совмещены в одном агрегате.

При работе вентиляторного колеса частицы пыли за счет центробежных сил отбрасываются к стенке спиралеобразного кожуха и движутся по ней в направлении выхлопного отверстия. Газ, обогащенный пылью. через специальное пылеприемное отверстие отводится в пылевой бункер, а

очищенный газ поступает в выхлопную трубу.

Более перспективными пылеотделителями ротационного типа ( > 5 мкм )

являются ПРП - противопоточные ротационные пылеотделители.

Пылеотделитель состоит из встроенного в кожух полого ротора с перфорированной поверхностью и колеса вентилятора. Ротор и колесо насажены на общий вал. При работе запыленный воздух поступает внутрь кожуха, где закручивается вокруг ротора. В результате вращения пылевого потока возникают центробежные силы, под действием которых частицы пыли стремятся в радиальном направлении выделиться из потока. Одновременно в противоположном направлении на них действуют силы аэродинамического сопротивления. Частицы, центробежная сила которых больше силы аэродинамического сопротивления. отбрасываются к стенкам кожуха и поступают в бункер. Очищенный воздух через перфорацию ротора всасывается в вентилятор и затем выводится наружу. Вихревые пылеуловители

(ВПУ) также относят к аппаратам центробежного действия. Отличительная особенность ВПУ – высокая эффективность очистки газа от мельчайших фракций, что позволяет им в отдельных случаях конкурировать с фильтрами.

Запыленный газ поступает в камеру через изогнутый патрубок. Для предварительного закручивания газа в камеру встроен лопаточный завихритель типа «розетки». В ходе своего движения к выходному патрубку газовый поток подвергается воздействию вытекающих из завихрителя струй вторичного

152

воздуха, которые придают потоку вращательное движение. Под действием центробежных сил частицы пыли устремляются к его периферии, откуда спиральными струями вторичного потока перемещаются к низу аппарата в кольцевое межтрубное пространство. Безвозвратный спуск пыли в бункер обеспечивается подпорной шайбой. Вторичный воздух в ходе спирального обтекания потока очищаемого газа постепенно проникает в него.

В радиальных пылеуловителях отделение твердых частиц от газового потока происходит при совместном действии гравитационных и инерционных сил. Последние возникают при повороте газового потока за срезом входной трубы на 180 градусов.

Для разделения газового потока на очищенный газ и обогащенный пылью используют жалюзийный пылеотделитель. На жалюзийной решетке газовый поток расходом Q разделяется на два потока Q1 и Q2, причем Q1=(0.8…0.9)Q (очищенный газ). Отделение частиц на жалюзийной решетке производится под действием инерционных сил, возникающих при повороте газового потока на входе в жалюзийную решетку, а также за счет соударения частиц с поверхностью и их отражения.

Электрофильтры. Электрическая очистка - один из наиболее совер-

шенных видов очистки газа от взвешенных частиц пыли и тумана. Процесс основан на ударной ионизации газа в зоне коронирующего разряда, передаче заряда ионов частицам примесей и осаждения последних на осадительных и коронирующих электродах. В зазоре между коронирующим и осадительным электродами создается электрическое поде убывающей напряженности.

Напряжение к электродам подается от выпрямителя.

В промышленности используют несколько типовых конструкций сухих и мокрых электрофильтров, применяемых для очистки технологических выбросов.

Для тонкой очистки газов от пыли различных видов рекомендуется применять сухие электрофильтры типа УГМ (унифицированные горизон-

тальные малогабаритные). Равномерный подвод газа к электродам достигается

153

установкой распределительной решетки на входе в фильтр.

Мокрый электрофильтр типа С. В корпусе установлены коронирующие и осадительные электроды, к которым подводится газ через распределительные решетки. В верхней части фильтра установлены смолоулавливающие зонты.

Уловленная смола стекает в бункер и через гидрозатвор выводится из аппарата.

При загустении смолы аппарат разогревают паром.

Для очистки вентиляционных выбросов от пыдей с малой концентрацией загрязнений применяются двухзонные электрофильтры типа ФЭ, РИОН и др.

Поток воздуха в таком фильтре проходит последовательно зоны ионизации и осаждения, а также противоуносный пористый фильтр. Накопленная пыль периодически смывается водой.

Для очистки от пыли, туманов, масел и т.п. применяют электрические туманоуловитеди УУП. В корпусе установлен электрический туманоуловитель типа ФЭ, который питается от источника напряжением 13 кВ. Загрязненный воздух через входной патрубок, распределительную решетку и сетку поступает к туманоуловитедю, очищается от примесей и, пройдя каплеуловитель, подается на выход УПП.

Фильтры широко используют для тонкой очистки газовых выбросов от примесей. Процесс фильтрования состоит в задержании частиц примесей на пористых перегородках при движении через них дисперсных сред

Фильтр представляет собой корпус» разделенный пористой перего-

родкой (фильтроэлементом) на две полости. Частицы примесей оседают на входной части пористой перегородки и задерживаются в порах, образуя на поверхности перегородки сдой, и таким образом становятся для вновь поступающих частиц частью фильтровой перегородки. Осаждение частиц на поверхность пор фильтроэлемента происходит в результате совокупного действия эффекта касания, а также диффузионного. инерционного и гравитационного процессов.

Расчет фильтров сводится к определению площади фильтровальных элементов, гидравлического сопротивления фильтровального элемента и

154

фильтра, продолжительности работы фильтра до регенерации фильтровальных элементов и мощности привода вентилятора.

Одним из распространенных фильтрующих материалов служат прово-

лочные сетки, изготовленные из низкоуглеродистых или высоколегированных сталей, меди, латуни, бронзы, никеля и др.

Во всех технически развитых странах ведутся работы по созданию фильтрующих элементов из пористой керамики и пористых металлов раз-

личных типов.

Мокрые пылеуловители.

Характеризуются высокой эффективностью очистки от мелкодисперсных пылей с диаметром частиц более 0,3 - 1 мкм, а также возможностью очистки от пыли горячих и взрывоопасных газов. Работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность либо капель жидкости, либо пленки жидкости.

Осаждение частиц пыли на жидкость происходит под действием сил инерции и броуновского движения.

Среди аппаратов мокрой очистки с осаждением частиц пыли на по-

верхность капель на практике более применимы скрубберы Вентури. Кроме того, конструктивно мокрые пылеуловители разделяют на форсуночные и центробежные скрубберы, аппараты ударно-инерционного типа, барботажно-

пенные аппараты и др.

Основная часть скруббера - сопло Вентури, в конфузорную часть которого подводится запыленный поток газа и через центробежные форсунки -

жидкость на орошение. В диффузорной части сопла поток тормозится и подается в каплеуловитель. Каплеуловитель обычно выполняют в виде прямоточного циклона.

Разновидностью аппаратов для улавливания пыли осаждением частиц на каплях жидкости являются форсуночные скрубберы. Запыленный газовый поток поступает в скруббер по патрубку и направляется на зеркало воды, где осаждаются наиболее крупные частицы пыли. Газовый поток и мелкодисперсная пыль, распределяясь по всему сечению корпуса, поднимаются

155

вверх навстречу потоку капель, подаваемых в скруббер через форсуночные пояса.

В аппаратах центробежного типа частицы пыли отбрасываются на пленку жидкости центробежными силами, возникающими при вращении га-

зового потока в аппарате за счет тангенциального расположения входного патрубка в корпусе аппарата.

Аппараты ударно-инерционного типа работает по принципу осаждения частиц пыли на поверхности жидкости при повороте на 180 градусов пылегазового потока. Взвешенные в газе частицы за счет сил инерции после выхода из сопла не успевают за линиями тока и попадают на поверхность жидкости,

Кмокрым пылеуловителям относят барботажно – пенные пылеуловители

спровальной и переливной решетками. В таких аппаратах газ на очистку поступает под решеткой, проходит через отверстия в ней и, барботируя через слой жидкости и пены, очищается от части пыли за счет осаждения частиц на внутренней поверхности газовых пузырей.

Туманоуловители

Для очистки воздуха от туманов щелочей, масел, кислот и др. жидкостей используют волокнистые фильтры, принцип действия которых основан на осаждении капель на поверхности пор с последующим стеканием жидкости под действием силы тяжести.

Туманоуловители делят на низкоскоростные (до 0,15 м3/с), в которых преобладает механизм диффузионного осаждения капель, и высокоскоростные

(2-2,5 м3/с), где осаждение происходит под действием инерционных сил.

В пространство между двумя цилиндрами, изготовленными из сеток,

помещается волокнистый фильтроэлемент, который крепится через фланец к корпусу. Жидкость, осевшая на фильтре, стекает на нижний фланец и затем,

через трубку гидрозатвора и стакан, сливается из фильтра. Это

156

низкоскоростной туманоуловитель.

Высокоскоростной туманоуловитель содержит цилиндрический фильтрующий элемент, который представляет собой перфорированный барабан с глухой крышкой. В барабане установлен грубоволокнистый войлок. Вокруг барабана установлен брызгоуловитель, представляющий собой набор перфорированных плоских и гофрированных слоев винипластовых лент.

Брыэгоуловитель и фильтроэлемент нижней частью установлены на слой жидкости. Расчет туманоуловителей из волокнистых фильтровальных материалов обычно сводится к определению площади фильтрации по известному расходу загрязненного воздуха и рекомендуемой для выбранного материала скорости фильтрации.

Очистка выбросов от газо- и парообразных загрязнителей

Создаваемые в промышленности газоочистные установки позволяют обезвреживать технологические и вентиляционные выбросы без, или с последующей утилизацией уловленных примесей. Первый тип аппаратов характеризуется санитарными ограничениями, связанными с процессами удаления, транспортировки и захоронения уловленного продукта. Аппараты с выделением продукта в концентрированном виде и дальнейшем использовании его для нужд народного хозяйства наиболее перспективны. Производство таких установок - важный этап в разработке малоотходной и безотходной технологии.

Методы очистки промышленных выбросов от газообразных загрязни-

телей по характеру протекания физико-химических процессов делят на 5

основных групп: промывка выбросов растворителями примесей (абсорбция);

промывка выбросов растворами реагентов, связывающих примеси химически

(хемосорбция); поглощение газообразных примесей твердыми активными веществами (адсорбция); термическая нейтрализация отходящих газов и поглощение примесей путем применения каталитического превращения.

157

Биохимические методы газоочистки основаны на способности микро-

организмов разрушать и преобразовывать различные соединения.

Снижение токсичности выбросов транспортно-энергетических установок

Повышение экологических показателей автомобиля возможно за счет проведения комплекса мероприятий по совершенствованию его конструкции и режима эксплуатации. К улучшению экологических показателей приводят:

-повышение экономичности;

-замена бензиновых ДВС дизельными;

-применение нейтрализаторов отработавших газов;

-перевод ДВС на альтернативное топливо;

-совершенствование режима работы ДВС.

Для снижения токсичности отработавших газов в выпускную систему двигателя вводится дополнительное устройство – нейтрализатор. Известны жидкостные, каталитические, термические и комбинированные нейтрализаторы.

Принцип действия жидкостных нейтрализаторов основан на растворении или химичесом взаимодействии токсичных компонентов газов пр пропускании через жидкость определенного состава (вода, водные растворы сульфита натрия, двууглекислой соды).

Каталитическая нейтрализация отработавших газов на поверхности твердого катализатора происходит за счет химических превращений (реакции окисления или восстановления), в результате которых образуются безвредные или менее вредные для окружающей среды и здоровья человека соединения.

Наиболее широко используют катализаторы на основе благородных металлов (платина, палладий, рутений, радий и др.). Недостаток - высокая стоимость.

Дизели стали значительным источником выброса твердых частиц в атмосферу. Для улавливания сажи известно несколько конструкций устройств,

158

использующих как принцип электростатической очистки, так и метод фильтрации.

Повышение экологических показателей газотурбинных двигательных установок (ГТДУ) достигается совершенствованием процесса сгорания топлива, применением альтернативного топлива (сжиженный газ, водород и др.), рациональной организацией движения в аэропортах.

Решение экологических проблем, связанных с применением ракетной техники, основано на использовании экологически безопасного топлива, и

прежде всего кислорода и водорода.

Рассеивание выбросов в атмосфере

Распространение в атмосфере выбрасываемых из труб и вентиляционных устройств промышленных выбросов подчиняется законам турбулентной диффузии.

Максимальная концентрация при задымлении прямо пропорциональна производительности источника и обратно пропорциональна квадрату его высоты над землей.

Согласно СНиП "Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха"

установлена предельно допустимая концентрация пыли в технологических и вентиляционных выбросах, подвергаемых рассеянию. Выбросы воздуха с концентрацией пыли, превышающей предельную, не допускается рассеивать в атмосферу без предварительной очистки.

В зависимости от расположения и организации выбросов источники загрязнения подразделяются на затененные и незатененные, линейные и точечные.

Основным документом, регламентирующим расчет рассеивания и определения приземных концентраций выбросов промышленных предприятий,

является «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий ОНД-86». В основу методики

159

положено условие, при котором суммарная концентрация каждого вредного вещества не должна превышать максимальную разовую ПДК данного вещества в атмосферном воздухе:

Ссум = (См+Сф) ПДК,

где См – максимальная концентрация загрязняющих веществ в приземном воздухе, мг/м3;

Сф – фоновая концентрация одинаковых или однонаправленных вредных веществ, характерная для данной местности, мг/м3.

При одновременном присутствии в атмосферном воздухе нескольких веществ, обладающих аддитивными свойствами, должно выполняться условие:

Шахматное расположение источников приводит к уменьшению концентрации примесей в приземном слое атмосферы. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленных предприятий регламентированы ГОСТ.

2.3.3. Рациональное водоиспользование

Нормирование качества воды рек, озер и водохранилищ проводят в соответствии с "Санитарными правилами и нормами охраны поверхностных вод от загрязнения". Устанавливают две категории водоемов: I - водоемы питьевого и культурно-бытового назначения; II - водоемы хозяйственного назначения.

Состав и свойства воды объектов I типа должны соответствовать нормам в створах, расположенных в водотоках на расстоянии одного км выше

160