Экология промышленного производства

Таблица 5.5

Технические характеристики кольцевых скрубберов Вентури СВ-Кк

Примечание: *В числителе – горловины, в знаменателе – обтекателя;

**В числителе – максимальная, в знаменателе – минимальная

5.2.7. Системы мокрой очистки выбросов ваграночных газов

Мокрые искрогасители. Наибольшее распространение среди аппаратов мокрого типа получили мокрые искрогасители. Принцип

191

их действия аналогичен принципу действия сухих искрогасителей. Дополнительным фактором является использование орошающей жидкости, при контакте с которой улавливаются мелкие фракции ваграночной пыли. Эти аппараты зарекомендовали себя как надежные и простые в эксплуатации устройства очистки со степенью пылеулавливания 70–92 %.

Существующие конструкции мокрых искрогасителей довольно разнообразны. Они отличаются не только геометрическими размерами, но и технико-экономическими показателями работы.

На рис. 5.34 изображены мокрые искрогасители и пылеуловитель с двумя ярусами водяных прямоточных форсунок. Для устранения выбросов в атмосферу капельной влаги предусмотрен жалюзийный каплеотделитель, выполненный из стандартных уголков. В результате обследования данных аппаратов установлено, что эффективность каплеулавливания составляет 95,5–98,0 %. Это обеспечивает остаточный каплеунос в атмосферу 70×10-6 кг/м3 при расходе воды на очистку 30–40 м3/ч. Увеличение расхода воды от 30 до 60 м3/ч практически не влияет на эффективность пылеулавливания, которая составляла для мокрых искрогасителей ВНИПИЧерметаэнергоочистки и Специального проектно-конструкторского института (г. Одесса) – 83–88 %.

Рис. 5.34. Принципиальные схемы мокрых искрогасителей и пылеуловителя для очисткиваграночныхгазов: а– мокрыйискрогасительВНИПИЧерметаэнегоочистки; б– мокрыйискрогасительСПКИ; в– МПУНИЛОГАЗ; 1 – каплеотделитель;

2 – дымовая труба; 3 – корпус; 4 – механические форсунки; 5 – водоохлаждающий зонт, 6 – обтекатель

192

В результате исследования аэродинамики искрогасителя лабораторией НИЛОГАЗ БНТУ (Белорусский национальный технический университет) была предложена усовершенствованная конструкция пылеуловителя для вагранок открытого типа. Мокрый пылеуловитель состоитизкорпуса8, обтекателя6, форсунок 4, каплеуловителя 1.

На основании предложенной схемы разработан типоразмерный ряд пылеуловителя(рис. 5.35).

Рис. 5.35. Мокрый пылеуловитель НИЛОГАЗс каскадно-винтовыми форсунками: 1 – каскадно-винтовая форсунка;2 – конфузор; 3 – площадка обслуживааия; 4 – каплеуловитель; 5 – дымовая труба;6 – форсунка ВТИ; 7 –ограждение;

8 – корпус; 9 – охлаждаемый обтекатель

Пылеуловитель устанавливается непосредственно на шахту вагранки, снабжен системой орошения, состоящей из подводящих труб и коллекторов распределения орошающей жидкости с установленными на них каскадновинтовыми форсунками. Распыление орошающей жидкости осуществляется в узком зазоре между корпусом и обтекателем. Пылегазовый поток поступает в пылеуловитель с температурой 500–1 100 С и начальной запыленностью 1,5–10,0 г/нм3, охлаждается до температуры 100–150 С и выходит через дымовую

193

трубу с остаточной запыленностью 0,25–0,45 г/нм3. Загрязненная орошающая жидкость стекает по трубопроводам в бак-отстойник. После отстоя орошающая жидкость с содержанием взвешенных веществ не более 350 мг/л вновь подается в пылеуловитель.

Характеристики пылеуловителей с каскадно-винтовыми форсунками:

Давление орошающей жидкости перед форсунками, МПа 0,2

Широкое применение мокрых искрогасителей вызвано не только относительно высокой эффективностью (до 90 %), но и низкими капитальными и эксплуатационными затратами, простотой обслуживания. Кроме того, небольшое гидравлическое сопротивление (до 100 Па) позволяет мокрым искрогасителям работать без дополнительного побудителя тяги.

Основные технические характеристики предложенной конструкции мокрого пылеуловителя:

194

Работы по повышению эффективности мокрых искрогасителей направлены в основном на улучшение распределения орошающей жидкости и газового потока по сечению аппарата очистки, а также использование энергий сжатого воздуха и воды. Новые разработки представляют собой комбинированные конструкции пылеуловителей, выполненные на базе мокрых искрогасителей. На рис. 5.36 представлена конструкция мокрого пылеуловителя, в которой для повышения эффективности улавливания ваграночной пыли используется энергия сжатого воздуха.

Мокрый пылеуловитель с пневмогидравлической системой орошения изготавливается из жаропрочной стали 12X18H10T и состоит из корпуса 9, конического водоохлаждаемого обтекателя 10, конфузора 2, дымовой трубы 5. Для предотвращения выноса капель предусмотрен простой по конструкции жалюзийный каплеуловитель 4, который одновременно служит дополнительной ступенью очистки. Отложения пыли на уголках удаляются путем смыва их жидкостью при помощи специальных центробежных форсунок ВТИ 6 со сплошным факелом распыла. Данные распыливающие устройства периодически включаются в течение 0,7–1,0 ч и осуществляют гидросмыв. Жалюзийный каплеуловитель изготавливается из стандартных уголков 50×50 мм, компонуется в отдельные секции и устанав-

195

ливается под углом к оси пылеуловителя. Гидросмыв поверхности жалюзийной решетки осуществляется вдоль направляющих, что позволяет повысить эффективность улавливания скоагулированных частиц пыли и капель, а также интенсифицировать процесс смыва жалюзи. Для технического обслуживания и ремонта пылеуловителя предусмотрены специальные площадки 3, 8.

Система орошения состоит из двух ярусов форсунок, расположенных в шахматном порядке. В нижнем ярусе находятся винтовые каскадные форсунки 1 для предварительной подготовки газа. Верхний ярус представлен пневматическими форсунками высокого давления 7. Расположение форсунок в два яруса с различным направлением движения орошающей жидкости обеспечивает равномерное распределение и высокую плотность орошения отходящих газов.

Вместе с тем, в отдельных случаях обеспечить необходимую очистку ваграночных выбросов с помощью мокрых пылеуловителей не представляется возможным.

Рис. 5.36. Мокрый пылеуловитель с пневмогидравлической системой орошения: 1 – каскадно-винтовая форсунка; 2 – конфузор; 3 – площадка обслуживания; 4 – каплеуловитель; 5 – дымовая труба; 6 – форсунка ВТИ; 7 – пневматическая форсунка, 8 – ограждение; 9 – корпус; 10 – обтекатель

196

Как известно, состав пылегазовых выбросов вагранок зависит от режима их работы, качества шихтовых материалов, расхода и качества кокса и другого. Размер частиц пыли во многом зависит от скорости плавки, состава шихты, характеристик кокса и других технологических параметров. В этом плане ваграночный процесс является производителем наиболее широкого диапазона частиц, выделяющихся при плавке. Высокая доля мелкодисперсных частиц пыли, достигающая в отдельных случаях 10 %, требует очистки в сложных многоступенчатых аппаратах. В связи с вышеизложенным, в современных системах очистки отходящих ваграночных газов используются более эффективные агрегаты и системы очистки: скрубберы Вентури, тканевые и электрические фильтры, дезинтеграторы и, другое.

В каждом конкретном случае для определения схемы пылегазоочистки ваграночных выбросов необходимо учитывать: количественный и качественный состав выбросов, санитарногигиенические требования по выбросам для данной местности, а так же экономические показатели реализуемых вариантов.

6. ОЧИСТКА ПЫЛЕГАЗОВЫХ ПОТОКОВ ФИЛЬТРАЦИЕЙ

Выделение из газа твердых и жидких частиц в процессе фильтрации основано на использовании следующих основных механизмов осаждения:

1)инерционного, когда частица пыли сталкивается с осаждающим элементом пористой среды (волокно, нить и др.) под действием силы инерции, а не огибает его в своем движении с газовым потоком;

2)броуновской диффузии, когда частица пыли соприкасается

сосаждающим элементом под действием ударов газовых молекул;

3)зацепления, когда частица пыли соприкасается с осаждающим элементом, проходя с газовым потоком вдоль его поверхности на расстоянии, равном или меньшем радиуса частицы.

В некоторых случаях частицы пыли выделяются при фильтрации в результате отсеивания (ситовый эффект). Влияет на процесс фильтрации также взаимодействие электростатических зарядов, накапливающихся, начастицахпылииосаждающихэлементахпористыхсред.

При фильтрации твердые частицы пыли накапливаются в виде пылевого слоя на поверхности фильтрующих (осаждающих) элемен-

197

тов пористых сред, а также в порах между элементами. В процессе подобного накопления улучшается эффективность улавливания пыли, в частности, из-за более значительного влияния отсеивания. В то же время растет гидравлическое сопротивление прохождению газового (воздушного) потока через пористую среду, что приводит к падению производительности фильтрующего аппарата по количеству (расходу) очищаемых газов. Поэтому возникает необходимость непрерывного или периодического разрушения и удаления пылевого слоя как на поверхности фильтрующих (осаждающих) элементов, так

имежду ними (внутри пористой среды). Это может быть выполнено так называемой регенерацией пористой среды.

При падении гидравлического сопротивления производительность фильтрующего аппарата возрастает. После этого вновь растет гидравлическое сопротивление пористой среды и снижается производительность фильтрующего аппарата.

Для пористых сред некоторых видов (например, высокоэффективные волокнистые фильтры) регенерацию не производят, а использованный фильтровальный материал, из которого состоит пористая среда, заменяют свежим.

Принята следующая условная классификация фильтрующих аппаратов (фильтров):

–Фильтры тонкой очистки воздуха (высокоэффективные филь-

тры). Используются для улавливания с очень высокой эффективно-

стью (более 99 %) высокодисперсных частиц пыли (субмикронного размера) при обычно низкой входной запыленности (0,5–5 мг/м3)

ималой скорости фильтрации (менее 6 м/мин). Фильтры тонкой очистки обычно не регенерируют.

–Фильтры для очистки запыленных воздушных потоков (воз-

душные фильтры). Используются в основном в системах приточной

вентиляции и кондиционирования воздуха. Обычно работают при входной запыленности до 50 мг/м3. Воздушные фильтры по конструкции подразделяются на регенерируемые и нерегенерируемые.

–Промышленные фильтры. Используются в основном для

очистки промышленных (технологических) газов с высокой входной запыленностью (до 60 г/м3 и более), во многих случаях при повышенных температурах и содержании в газах агрессивных компо-

нентов (SО2). В качестве пористых сред в промышленных фильтрах применяют в основном рукава из тканей и нетканых материалов,

198

зернистые и другие фильтровальные материалы. Промышленные фильтры, как правило, работают с регенерацией.

6.1. Фильтры тонкой очистки

Для улавливания частиц в фильтрах тонкой очистки широко применяют волокнистые фильтры в виде тонких листов или объемных слоев с фильтрующими материалами из тонких волокон (диаметр менее 5 мкм) при скорости фильтрации от 0,6 до 6 м/мин.

Сопротивление чистых (свежих) фильтров обычно не превышает 200–300 Па, а после длительного запыления – 700–1 500 Па.

В качестве тонковолокнистых фильтрующих сред широко распространены материалы типа ФП (фильтры Петрянова) из полимерных смол (табл. 6.1). Благодаря малой толщине слоев материалов (0,2– 1 мм) фильтрующие аппараты с их применением очень компактны ив1 м3 фильтраразмещаетсяповерхностьфильтрации100–150 м2.

Таблица 6.1

Характеристики фильтрующих материалов ФП

199