Аппараты для очистки газов назначение и типовые конструкции

Очистку газов от взвешенных в них твердых или жидких частиц можно производить следующими способами:

1) под действием сил тяжести, центробежных и электростатиче­ских сил;

2) путем промывки и фильтрации газов.

Промышленное осуществление каждого из этих способов разделе­ния газовых систем связано с применением соответствующей аппа­ратуры: газовых отстойников, центро-бежных пылеосадителей, элек­трических фильтров, гидравлических пылеуловителей и газовых фильтров.

Применение того или иного аппарата для очистки газов зависит от целого ряда факторов, главными из которых будут: размеры улав­ливаемых частиц и заданная степень очистки газов. Исходя из этого можно производить ориентировочный выбор газоочистительных устройств по данным, приведенным в табл. 4.

Приведенные данные дают представление лишь о порядке соот­ветствующих величин, значения которых могут колебаться в широких пределах в зависимости от состояния, состава и свойств поступаю­щего на очистку запыленного газа.

Как видно из табл. 4, пылеосадительные камеры и центробежные пылеосадители могут применяться только для сравнительно грубой очистки газа. При этом следует отда-вать предпочтение циклонам, как более компактным аппаратам, дающим относительно большую сте­пень очистки.

Из этой же таблицы видно, что более полная степень очистки газов может быть достигнута при помощи гидравлических пылеуловите­лей, газовых и электрофильтров. Мокрая очистка газов в гидравлических пылеуловителях - скрубберах (насадочных, цен-

Таблица 4

Некоторые технические характеристики для очистки газов

Типы аппаратов	Размеры отделяемых частиц, мкм	Степень очистки, %
Пылеосадительные камеры Центробежные пылеосадители Электрофильтры Гидравлические пылеуловители Газовые фильтры	2000 5 100 3 10 0,005 10 0,01 10 2	70 40 85 45 99 85 99 85 99 85

тробежных и струйных) и механических газо­промывателях, хотя и обеспечивает высокую степень очистки газов (до 98-99%), однако имеет ограниченное при­менение в химической промышленности. Это объясняется тем, что мокрая очистка сопро­вождается охлаж-дением, увлажнением, а иногда и окислением газа; кроме того, при мокрой очист­ке не всегда возможно использовать в произ­водстве улавливае­мые частицы.

Получившие в послед­нее время некоторое распространение на хими­ческих заводах пенные аппараты [66], хотя и обеспечивают высо­кую степень очистки газов от пыли, дыма и туманов (до 90%), но они также не лишены присущих гидравлическим пылеуло-вителям не­достатков. Поэтому эти аппараты находят промышленное применение в тех производствах, где улавливаемые частицы либо не представляют ценности, либо, если их можно снова использовать в производстве в виде слабого раствора (например, в производ-стве кальцинированной соды или бикарбоната натрия). Электрофильтры являются наи-более эффективными пылеочистительными устройствами, но применение их экономи-чески выгодно только при больших объемах очищаемого га­за. Применение газовых филь-тров возможно в тех случаях, когда тем­пература очищаемого газа не превышает 80-90⁰ С.

Пылеосадительные камеры

В пылеосадительных камерах осаждение взвешенных в газовом потоке частиц происходит под дей-ствием сил тяжести. Простейшими конструкциями ап-паратов этого типа являются отст­ой-ные газоходы, снабжаемые иногда вертикальными перегородками для лучшего осаждения твердых частиц. Для очистки горячих печных газов получили распространение мно-гополочные пылеосадительные камеры (рис.18). Пылеосадитель­ые камеры громоздки и мало эффективны. Они используются преиму­щественно для предварительной грубой очистки газов и вытесняются более совершенными газоочистительными аппаратами.

Центробежные пылеосадители

В центробежных пылеосадителях-циклонах осаждение взвешенных газовом потоке частиц происходит в поле центробежных сил. Поступающий на очистку газ подводится к центробеж­ному пылеосадителю по тру­бопроводу, направленному по касательной к ци-линдрической части аппарата. В результате этого газ совершает внутри циклона вра-щательное движе­ние вокруг выхлопной трубы. Под действием центробежной силы, раз-виваемой при вра­щательном движении газа, обладающие большей массой твердые час -

		тицы отбрасы­ваются от центра к периферии, осаждаются на стенке, а за­тем через кони-ческую часть удаляются из аппарата. Очи­щенный газ через выхлопную трубу цик -лона поступает дальше в производство или выбрасывается в атмосферу. Конструкции циклонов раз­нообразны. Одной из рас­пространенных конструкций яв-ляются циклоны НИОГАЗ (рис.19). Эти ап-параты отли­чаются относительно неболь­шим гидравлическим сопротивлением, они хоро-шо очищают газы, концентрация пыли в ко-торых может достигать нескольких сот грам-мов на 1 м3 газа. Циклоны НИОГАЗ выпус-каются диамет­рами от 40 до 800 мм. Их часто устанавливают параллельными груп­пами по два, три и более аппаратов с общим пыле- сборником и общими коллекторами для входа и выхода газов. В одном блоке могут быть установлены до шести параллельно работающих аппаратов.
	Промышленное применение получили также циклоны ВТИ и ЦККБ (рис.20) С уменьшением радиуса циклона значительно увели-чивается цент­робежная сила и скорость осаждения частиц. На основе этого прин­ципа созданы конструкции батарейных циклонов, в которых частицы осаждаются лучше, чем в обычных циклонах. Батарейные циклоны (рис. 21) состоят из параллельно включенных элементов (рис. 22) ма­лого диаметра (dэл = 150 250 мм); применяются батарейные цик­лоны в широком диапазоне изменения температур очища-емого газа (до 4000 С) при относительно небольшой концен-трации взвешенных в нем твердых частиц. Батарейные циклоны выпускаются с прямо­угольным корпусом и состоят из одной или нескольких секций. Общими недостатками центробежных пылеосадителей являются недостаточная очистка газа от тонкодисперсной пыли, высокое гидрав­лическое сопротивление, а следо-вательно, и большой расход энергии на очистку газа, быс-трое истирание стенок пылью, а также чувстви­тельность аппаратов к колебаниям нагрузки.

Гидравлические пылеуловители Мокрую очистку газов произво-дят в гидравлических пылеулови­те-лях-скрубберах (насадочных, центро-бежных и струйных) и механических газопромывателях со смоченными поверхностями. Эти кон­струкции описаны в литературе [33]. Из новых конструкций интерес представляют шаровые пылеулови­те-ли (рис.23), имеющие ряд преиму-ществ по сравнению с распростра­нен-ными типами механических газопро-мывателей со смоченными поверх-ностями. Для изготовления аппарата шаровидной формы, рабо­тающего под давлением, требуется меньше металла. Кроме того, шаро­видная форма аппа-рата способствует хорошему распре-делению газa по рабочему сечению аппарата, уменьшению потерь давле-

ния газа и позволяет удачно расположить основные рабочие элементы аппарата.

Как видно из рис. 23, газовый поток, содержащий мелкодисперсные твердые частицы, поступает через штуцер 1 в сферу пылеуловителя и под действием отбойного щитка 2 меняет направление своего движения при одновременном снижении скорости. В результате наиболее круп­ные твердые частицы, содержащиеся в газовом потоке, осаж-даются вниз и попадают в масло, которым заполнена нижняя часть пылеуло­вителя. Час-тично очищенный таким образом газ равномерно рас­пределяется по свободному сечению аппарата, поступая затем в про­волочный лабиринт вращающегося на валу 3 ситчатого диска 4. Сит­чатый диск 4 приводится во вращение электродвигателем 5 через ре­дуктор 6.

Сильно развитая и смоченная маслом поверхность ситчатого дис­ка 4 задерживает все содержащиеся в газе мелкодисперсные твердые частицы. Удаление отложений твердых частиц с поверхности ситчато­го диска, а также смачивание ее маслом происходит при вра-щении диска. Как видно из схемы, часть поверхности диска 4, проходя через ванну 7, ув-лекает своей пористой поверхностью масло. Верхняя часть диска орошается маслом из укрепленных по периметру диска ковшей 8, которые при вращении наполняются маслом в ванне 7, выливая его затем на сито в верхней части аппарата. Пройдя ситчатый диск 4, газ поступает в экстрактор-каплеуловитель 9. Равномерное распреде­ление газа по сечению каплеуловителя достигается при помощи со­ответственно отрегулированного отбойника 10.

В каплеуловителе удаляются из газа вся капельная влага и кон­денсат, поступившие в пылеуловитель из газопровода, а также все масло, капли которого могут в незначительной степени образовывать­ся при разрыве пузырей масла на выходной стороне ситчатого диска 4.

Осажденные в каплеуловителе 9 влага, конденсат и масло стекают в ванну 7, а очищенный газ через выходной штуцер 11 уходит из пыле­уловителя.

Все твердые частицы, которые поступают в процессе очистки газа в полость ванны 7, вследствие отстоя попадают в нижнюю часть гря­зевика 14, откуда периодически отво-дятся через штуцер 13 вместе с грязным маслом. Понижающийся при этом уровень масла в ванне 7 поддерживается постоянным путем подвода чистого масла через шту­цер 12.

Шаровой пылеуловитель состоит из сборных и взаимозаменяемых элементов, позволяющих в процессе эксплуатации его производить регулировку и замену отдельных элементов.

В электрофильтрах происходит ионизация молекул газового по­тока, проходящего между двумя электродами, к которым подведен постоянный электрический ток. Основными элементами электрофильтра яв-ляются ко­ронирующие и осадительные элек-троды. Отрицательный ток обычно подводят к корони­рующему электроду, а поло­жительный - к осадитель­ному. Поэтому к осадитель­ным элек-

тродам под дейст­вием разности потенциалов движутся только отрицательные ионы и свободные электроны. Последние на своем пути сталки­ваются со взвешенными в газовом потоке мелкими твердыми или жидкими частицами, заряжают их от­рицательными зарядами и увлекают к осадительным электродам. Подойдя к осадительному электроду, частицы пыли или тумана оседают на нем, отдают ему свои заряды и отрываются от электрода под действием собственной тяжести при встряхивании

Для предотвращения искрового раз­ряда между электродами (короткого замыкания) в электрофильтрах создают неоднородное электрическое поле, на­пряжение которого убывает по мере удаления от коронирующего электрода. Неоднородность поля достигается путем устройства электродов определенной формы (рис.24).

В зависимости от формы осадительного электрода различают электрофильтры трубчатые и пластинчатые.

Трубчатые электрофильтры (рис. 25) представляют собой камеры, в которых установлены осадительные электроды в виде круглых или шестигранных труб. В качестве коронирующих электродов служат отрезки проволоки, натянутые по оси труб; сверху электроды прикреп­лены к раме, подвешенной на изоляторах. Для предот-вращения колебания коронирующие элек-троды снизу связаны общей рамой. Равно-мерное распределение газа по трубам обес-печивается установкой газораспредели-тельной решетки.

В пластинчатых электрофильтрах (фиг. 26) осадительными электродами служат параллельные гладкие металлические листы или натя­нутые на рамы сетки, между которыми подвешены проволоки коронирующих элек­тродов.

Преимуществами трубчатых электро­фильтров, по сравнению с пластинчатыми, являются более эффективное электриче­ское поле и лучшее распределение газа по элементам. Последнее позволяет улуч­шить очистку или увеличить скорость про­хождения газа, а следовательно, и произ­водительность аппарата.

К недостаткам трубчатых электрофиль­тров следует отнести: сложность монтажа, трудность встряхивания коронирующих электродов при соблюдении строгой их цен­тровки, а также большой расход энергии на единицу длины проводов.

Преимущества пластинчатых электро­фильтров: простота монтажа и удобство встряхивания электродов.

Для очистки сухих газов применяются преимущественно пластинчатые электро­фильтры, а для очистки трудноулавливае­мой пыли и капель жидкости из туманов (не требующих встряхивания электродов) и вообще для обеспечения наиболее высокой степени очистки - трубчатые электрофильтры.