Охрана труда

эффективность очистки газоочистного аппарата или их системы для этого вещества:

где Q — объем очищаемых газов в единицу времени (м3/с).

Номенклатура существующих газоочистных аппаратов очень широка, а их технические возможности позволяют обеспечивать высокие степени очистки отходящих газов практически по всем веществам. Создание высокоэффективных газоочистных систем сдерживается лишь финансовыми возможностями предприятий и государства.

Пылеуловители. Для очистки отходящих газов от пыли имеется широкий выбор аппаратов, которые можно разделить на две большие группы: сухие и мокрые (скрубберы) — орошаемые водой. Рассмотрим лишь некоторые из них, получившие наибольшее распространение в технике пылеулавливания.

Циклоны. Наиболее широкое распространение в практике пылеулавливания получили циклоны различных видов: одиночные, групповые, батарейные. На рис. 3.77 изображена конструкция одиночного циклона.

Рисунок 3.77 Одиночный циклон:

1 — патрубок входа запыленного газа; 2 — винтообразная крышка; 3 — выхлопная труба; 4 — корпус (цилиндрическая часть); 5 — корпус (коническая часть); 6 — пылевой затвор; 7 — бункер; 8 — камера очищенного газа; 9 — патрубок выхода очищенного газа

Очищаемый воздух из входного патрубка 1 через спиралеобразный вход 2, предназначенный для закручивания потока, поступает сначала в цилиндрическую (4), а затем коническую (5) части корпуса. Во вращающемся потоке под действием центробежных сил более тяжелые, чем воздух, пылевые частицы сепарируются к периферии, а затем под действием силы тяжести собираются в пылевой бункер 7, выход из которого закрыт пылевым затвором 6. Более чистый

металлическая и т. д.) с регулярной структурой переплетения нитей (саржевой, полотняной и т. д.). Основной механизм фильтрования у таких фильтров — ситовый. Фильтрует не только и даже не столько фильтровальная ткань, сколько пылевой слой, образующийся на ее поверхности, поэтому такие фильтры можно регенерировать путем сброса слоя пыли с поверхности ткани. Т. е. механизм фильтрования в значительной степени поверхностный.

Волокнистые фильтры — это слой тонких и ультратонких волокон с нерегулярной, хаотичной структурой. Частицы пыли проходят внутрь слоя и задерживаются там, т. е. механизм фильтрования — объемный. Такие фильтры плохо регенерируются, т. к. удалить пыль изнутри слоя сложно. В большинстве случаев просто меняют насадку волокон или слой волокнистого материала. Примером волокнистого материала может являться войлок или ткань Петрянова, используемая в респираторах. Волокнистые фильтры могут обеспечить очень высокую степень очистки от ультратонких частиц. Поэтому их чаще всего применяют в системах приточной вентиляции для очистки атмосферного воздуха, поступающего в помещения, где требуется высокая степень чистоты для выполнения технологического процесса (оптика, радиоэлектроника и т. д.). Применяют их также для улавливания небольших количеств пыли ценных и редких веществ (золота, алмазов и пр.), при улавливании аэрозолей кислот, щелочей и т. д. Т. к. фильтры плохо регенерируются, для увеличения ресурса их работы ограничивают пылевые нагрузки и концентрацию пыли в очищаемом воздухе обычно до 5 мг/м3 (для ткани Петрянова — до 1 мкм).

Зернистые фильтры в технике очистки промышленных выбросов используются редко и представляют собой насадку зернистого материала, спеченного или свободной засыпки.

Наибольшее распространение в технике очистки промышленных выбросов применяют тканевые рукавные фильтры. Конструкция такого фильтра показана на рис. 3.80.

Рисунок 3.80 Рукавный фильтр:

1 — вход запыленного газа; 2 — корпус; 3 — выход очищенного газа; 4 — крышка; 5 — коллектор сжатого воздуха; 6 — секция клапанов; 7 — подвод сжатого воздуха; 8 — рукав; 9 — пылевой бункер

Вкорпусе 2 призматической формы расположено большое число рукавов 8 аналогично циклонным элементам батарейного циклона. Воздух очищается при прохождении через ткань каждого рукава. Ткань обычно закрепляется на каркасе (каркасные фильтры).

Впроцессе фильтрования на ткани накапливается слой пыли, который уплотняется. При этом увеличивается эффективность очистки и гидравлическое сопротивление. Фильтровальные рукава регенерируются посредством их встряхивания и обратной продувки. На рис. 3.81 показан механизм и устройство импульсной продувки рукава сжатым воздухом.

Рисунок 3.81 Механизм регенерации рукавов

Рукава регенерируются периодически, причем одни группы рукавов работают в режиме фильтрования, а другие — регенерации. Для этого конструкция фильтра предусматривает коллектор 5 сжатого воздуха и систему клапанов 6, регулирующих подачу воздуха для продувки в рукава.

Волокнистые материалы широко применяются в туманоуловителях — для улавливания масляных, кислотных, щелочных и других аэрозолей. Конструкция одного из таких туманоуловителей представлена на рис. 3.82.

Рисунок 3.82 Туманоуловитель:

1 — камера входа газа; 2 — монтажный люк; 3 — камера выхода газа; 4 — корпус; 5 — люк; б — промывное устройство; 7 — слив уловленной кислоты; 8

— кассета с фильтроматериалом

Электрофильтры используют для очистки больших объемов воздуха с высокой эффективностью. Наибольшее применение они нашли в металлургии и

теплоэнергетике, использующей угольное топливо. Одна из конструкций электрофильтра — конструкция вертикального цилиндрического электрофильтра

— показана на рис. 3.83.

Рисунок 3.83 Электрофильтр: 1 — корпус; 2 — трубчатый осадительный электрод; 3 - коронирующий электрод; 4— коллектор промывки электродов; 5 — изоляторная коробка; 6 — коробка подвода тока; 7 — люк обслуживания, 8 — футеровка корпуса; 9 — направляющие лопатки; 10 — отверстие для слива жидкости

Основным элементом электрофильтра являются пары электродов, один из которых коронирующий, а другой осадительный. На электроды подается постоянное высокое напряжение (14 ... 100 кВ). Сущность работы электрофильтра состоит в следующем (см. рис. 3.84, а).

Рисунок 3.84 а — механизм электростатического осаждения частиц: 1 — коронирующий электрод; 2 ~ осадительный электрод; 3 — агрегат электропитания; 4 — электрон; 5 — молекула газа; 6 — осаждаемая частица; б — электродная пара с трубчатым осадительным электродом: 1 — трубчатый осадительный электрод; 2 — коронирующий электрод

Т. к. осадительный электрод обладает значительно большей площадью,

нежели коронирующий, между ними создается неоднородное электрическое поле, наиболее высокая напряженность которого наблюдается у коронирующего электрода. При высоких напряжениях у коронирующего электрода возникает коронный разряд, и начинается ионизация воздуха — образование пар отрицательно и положительно заряженных ионов. Наиболее часто коронирующие электроды подсоединяются к отрицательному полюсу, а осадительные — к положительному полюсу. Это объясняется более высокой скоростью перемещения (дрейфа) электронов, нежели положительных ионов. Однако при этом образуется больше токсичного газа — озона. При такой полярности электродов отрицательные частицы (электроны) начинают двигаться от места их образования у коронирующего электрода к осадительному электроду. Через пространство между электродами пропускают очищаемый газ, электроны адсорбируются на поверхности частиц пыли, тем самым заряжая их. Отрицательно заряженные частицы пыли начинают перемещаться к положительному осадительному электроду и притягиваются к нему, удерживаясь электрической силой. Электроды выполняются различной формы, важно лишь создать неоднородное электрическое поле с концентраторами его напряженности на коронирующем электроде. На рис. 3.84, б показана конструкция пары электродов с трубчатым осадительным электродом.

Затраты электроэнергии на правильно работающих электрофильтрах на единицу объема очищаемого воздуха невелики, они конкурируют и даже превосходят по этому критерию другие типы пылеуловителей. Однако сложное электрическое оборудование, опасность очень высоких напряжений требует специально подготовленного обслуживающего персонала. Поэтому наиболее часто они применяются на крупных промышленных объектах и при необходимости очистки больших объемов отходящего и сильно запыленного воздуха.

Находят применение электрофильтры и в технике очистки приточного воздуха, подаваемого в помещение. Однако в этом случае для снижения интенсивности образования токсичного, но нестойкого озона полярность электродов меняется на обратную и снижается подаваемое напряжение (до 7 ... 14 кВ).

Пылеуловители мокрого типа (скрубберы) целесообразно применять для очистки высокотемпературных газов, улавливания пожаровзрывоопасных пылей и в тех случаях, когда наряду с улавливанием пыли требуется улавливать токсичные газовые примеси и пары. Аппараты мокрого типа иначе называют промывателями газов, скрубберами. Применяются различные типы аппаратов. Рассмотрим принцип их действия и особенности работы на примере простейших, но в то же время наиболее распространенных типов аппаратов: полых форсуночных и пенных.

Один из вариантов конструкции полых скрубберов представлен на рис.

3.85.

Рисунок 3.85 Полый форсуночный скруббер:

1 — корпус скруббера; 2 — входной патрубок; 3 — форсунки; 4 — форсунка промывки каплеуловителя; 5 — центробежный каплеуловитель; 6 — выходной патрубок; 7 — слив жидкости, отделенной в каплеуловителе; 8 — коллектор подачи воды; 9 — отвод шлама

Скруббер имеет цилиндрическую форму корпуса в который снизу через входной патрубок подается очищаемый воздух. Воздух, поднимаясь вверх, проходит через водяную пелену, создаваемую форсунками 3. При этом мелкие частицы пыли оседают на каплях жидкости, укрупняются, слипаясь друг с другом, и под действием силы тяжести, которая начинает превосходить аэродинамическую силу, действующую со стороны восходящего потока воздуха, оседают вниз. Все аппараты мокрого типа снабжаются каплеуловителями 5. Наиболее распространены каплеуловители центробежного типа, в которых капельки воды отделяются от очищенного газа под действием центробежной силы во вращающемся потоке, создаваемом при прохождении газа через закручивающие лопатки.

На рис. 3.86 изображен пенный аппарат. Он устроен аналогичным образом, только сечение аппарата перекрыто несколькими рядами решеток. Каждый ряд состоит из пенообразующей и стабилизирующей пену решеток 3, 4. Сверху на решетки через оросительное устройство 5 подается вода или какой-либо водный раствор. Для улучшения образования пены в воду могут добавлять пенообразователи (например, ПАВ — поверхностно-активные вещества). Частицы пыли агрегируются в пене, проваливаются через отверстия решеток и в виде шлама собираются в нижней части аппарата, откуда отводятся в

шламосборник.

Рисунок 3.86 Пенный скруббер: 1 — корпус; 2 — подвод очищаемого газа; 3 — пенообразующая решетка; 4 — стабилизатор пены; 5 — оросительное устройство; 6 — форсунка промывки каплеуловителя; 7 — цетробежный

каплеуловитель; 8 — коллектор слива воды, отделенной в каплеуловителе; 9 — выход очищенного газа; 10 — отвод шлама

На рис. 3.87 показана схема, поясняющая принцип действия пенного аппарата.

Рисунок 3.87 Принцип действия пенного скруббера: 1 — пенообразуюшая решетка; 2 — турбулизированная пена; 3 — стабилизатор слоя пены; 4 —

орошающая жидкость; 5 — шлам

Особенностью представленной конструкции является то, что вход очищаемого воздуха в аппарат направлен на поверхность шлама. Это повышаетэффективность аппарата, т. к. проявляется ударно-инерционный механизм очистки. Газ ударяется о поверхность шлама и разворачивается на 180° для подъема вверх. Частицы пыли при ударе прилипают к шламу и выделяются