Пылеуловительные устройства

Содержание

      Введение………………………………………………………………………….3

1. История создания пылеуловительных устройств…………………………..4
2. «Сухие» механические пылеуловители…………………………….……….8
3. «Сухие» пористые фильтры…………………………………...……………12
4. Электрофильтры («сухие» и «мокрые»)…………………………...………20
5. Аппараты мокрого пыле- газоулавливания………………………………..22
1. Скрубберы (газопромыватели)……………………………...………….23
6. Комбинированные пылеуловители……………………………………...….32
7. Расчет основных параметров пылеулавливателя………………………..33

7.1Проверка вертикального  вала по касательным напряжениям……...33

7.2Расчет вадила  на изгиб…………………………………………………34

7.3Расчет раскосов (опор) нижнего, упорного подшипника…………...35

7.4Подбор понижающего  редуктора……………………………………..36

8. Заключение……………………………………………………..……………37
9. Список литературы…………………………………….……………………38

Приложение…………………………………………………….……………….40

Введение

Целью исследования данной курсовой работы являются пылеуловительные установки. В данной работе я подчеркиваю значимость данного оборудования, а также осуществляю анализ внедрения пылеуловительных устройств.   Производственная пыль является одним из широко распространенных неблагоприятных факторов, оказывающих негативное влияние на здоровье работающих. Целый ряд технологических процессов сопровождается образованием мелкораздробленных частиц твердого вещества (пыль), которые попадают в воздух производственных помещений и более или менее длительное время находятся в нем во взвешенном состоянии. За последние годы появились крупные учреждения массового обслуживания населения (супер- и гипермаркеты комбинаты сервисного обслуживания, косметические салоны, выставочные комплексы, залы для обслуживания клиентов финансовых предприятий), в которых движение больших людских и товарных потоков создает повышенное содержание пыли в помещениях. Определенное значение имеют форма и консистенция пылевых частиц, которые в значительной мере зависят от природы исходного материала. Так, длинные и мягкие пылевые частицы легко осаждаются на слизистой оболочке верхних дыхательных путей и могут стать причиной хронических трахеитов и бронхитов. Степень вредного действия пыли зависит также от ее растворимости в тканевых жидкостях организма. Большая растворимость токсической пыли усиливает и ускоряет ее вредное влияние. Неблагоприятное воздействие пыли на организм может быть причиной возникновения заболеваний. Приведенные аспекты подтверждают важность использования пылеуловительных устройств.

1.История создания пылеуловительных устройств

В 1273 году в Англии был принят  первый закон об охране воздушной среды. Здесь же в 1806 году впервые  была осуществлена очистка газов от примесей средствами химического  связывания - при очистке светильного газа от сероводорода. Светильный  газ  стал употребляться не только для освещения, но для отопления и  приведения в движение газомоторов, которые вскоре начали успешно  конкурировать с паровыми машинами. В качестве сырья использовались  в  основном нефть и уголь, что резко стимулировало  развитие   добывающей промышленности. Так, в 1908 году  в  Англии  на  производство  светильного газа было израсходовано 17 миллионов тонн угля, что  приблизительно равнялось в то время годовой добыче угля в   России,  где светильный газ начал использоваться позднее. Вместе с  тем  широкое применение светильного газа дало огромный толчок развитию газоочистки, поскольку в состав светильного газа помимо  главных  компонентов - водорода (50%) и метана  (35%) -    входили окиси углерода (7 - 9%), тяжелые углеводороды  (3 - 5%),  сероводород,  сероуглерод, углекислота и цианистые соединения. Характерным отличием светильного газа, произведенного из нефти, являлось значительное  содержание тяжелых углеводородов  -  до 25 - 30%, произведенного из угля - серы и золы [2].        Все это потребовало наряду с совершенствованием карбонизационных печей, представляющих собой главную часть  газовых   заводов, разработки целой системы очистки светильного газа  от  вредных примесей. При производстве светильного газа из угля он  поступал   в первую ступень очистки, в так называемую гидравлику -   наполненный водой клепаный железный ящик, в который погружались концы  газопроводных труб. Помимо исполнения роли гидравлического  затвора,   предохраняющего печь от взрыва,  гидравлика  обеспечивала  конденсацию смолы и аммиачной воды, которые по сифону стекали в смоляную и  аммиачную ямы. Однако гидравлика не обеспечивала полного  улавливания смоляных паров, поэтому после нее газ поступал в водяной  или  воздушный холодильник. Кроме  холодильника  употреблялись  также  специальные смолоотделители,  в  частности   смолоотделитель  Пелуза  и Одуана, представляющий собой колпак из тройной металлической сетки, погруженной нижним краем в воду; газ  процеживался  через  сетку  и происходило разделение паров от газов или конденсация смолы [13].   Однако очищенный от смолы светильный газ все еще содержал много вредных примесей: аммиак,  углекислоту,  сероводород,  цианистые соединения. Поэтому за физической очисткой светильного газа  следовала его химическая очистка. Для удаления  аммиака  газ  промывался водой в скрубберах, которые делились  на неподвижные  и  подвижные. Первые представляли собой большие вертикальные цилиндры с  расположенными внутри полками, на которые накладывался кокс; вода  поступала сверху, а газ снизу. Второй тип - так  называемые  штандартскрубберы -  представляли собой горизонтальные, вращающиеся от привода цилиндры, обеспечивающие встречное движение воды и газа.             При карбонизации некоторых сортов  углей  в  газе  содержалось очень много нафталина, который удалялся промывкой газа  в скрубберах тяжелым каменноугольным маслом. Очистка от сероводорода и углекислоты производилась в так называемых очистительных ящиках  гидратом окиси железа и известью - в закрытых металлических ящиках располагалось  несколько  полок,  на  которые   раскладывалась  очистительная масса, смесь болотной руды с опилками или извести с опилками. Сероводород поглощался гидратом окиси железа, а углекислота   - известью, образуя углекислый кальций.   Важной задачей являлась очистка газа от цианистых соединений, и не только в санитарном отношении - эти соединения быстро  разъедали стенки газовых труб. Вместе  с  сероводородом  и  углекислотой циан удалялся в очистительных ящиках или промывкой газа в штандартскрубберах раствором железного купороса. В России светильный газ для освещения зданий и улиц  стал  использоваться позднее, чем в европейских  странах. Тогда же на  отечественных  газовых заводах стала применяться газоочистительное   оборудование,  без которого использование светильного газа было просто невозможно и  в промышленном, и санитарном отношениях. Таким образом, можно  утверждать, что именно широкое использование светильного  газа  породило целую отрасль науки и техники, занимающейся разработкой газоочистительной аппаратуры.         До второй половины XIX века охрана окружающей среды   от  вредных газов в  основном  сводилась   к  ограничению  деятельности  отдельных предприятий. В настоящее время количество подобных запретительных законов уже не поддается исчислению, но проблема охраны окружающей среды усугубляется с каждым годом. Становлению газоочистки  эффективно  содействовало  дальнейшее развитие черной металлургии и широкое  использование  колошникового газа. В конце XIX века на   металлургических заводах были введены газовые двигатели, работавшие только  на  очищенном от пыли газе, что способствовало разработке  новых  способов пылеулавливания. С этого времени для очистки доменного газа от  пыли впервые стали применяться скрубберы, а позднее, с  1911  года, вращающиеся газопромыватели (дезинтеграторы), сконструированные немецким инженером Э.Тейзеном.   Примерно с этого же времени  в  промышленную  практику   входит способ газоочистки при помощи матерчатых рукавных  фильтров. Однако одними из  первых   газоочистительных  аппаратов  скорее всего следует считать пылеосадительные камеры, в которых для  осаждения пыли используется сила тяжести твердых  частиц.   В  частности они широко применялись на первых сажевых и  цементных   заводах,  но эффективность их незначительная  -  так, от общего количества цемента, находящегося в газах, оседало лишь 10 - 15%.  Вместе  с тем из всех газоочистительных аппаратов пылеосадительные камеры,  несмотря на свою громоздкость, наиболее просты в конструкции, изготовлении и обслуживании, материалом для них может служить низкосортный металл, сборный железобетон, кирпич и даже дерево, когда  очистке  подвергаются холодные газы.       Громоздкость пылеосадительных камер вызвана тем, что  для  эффективной очистки газов необходимо, чтобы частицы находились в  камере возможно более продолжительное время, а простейший путь к этому  -  увеличение длины камеры. Для обеспечения равномерного распределения газового потока по всему сечению камеры на входе устанавливают диффузоры, газораспределительные решетки. Для повышения степени очистки, помимо увеличения длины камеры, уменьшают скорость  потока и высоту осадительной камеры. Для снижения высоты осаждения  в камере устанавливают осадительные полки. Для повышения эффективности пылеосадительных камер их снабжают цепными или проволочными  завесами, отклоняющими перегородками, что позволяет   помимо  гравитационного, использовать инерционный эффект, который  наблюдается  при обтекании газовым потоком препятствий.            В   настоящее  время  в  качестве  самостоятельных  пылеочистительных аппаратов пылеосадительные камеры  используются  редко. Им уделено было столько внимания потому, что различные усовершенствования пылеосадительных камер отражают целый этап истории развития газоочистительного оборудования,  когда из  гравитационного способа очистки "выжималось" буквально все, что было возможно, однако  наступил момент, когда резервы этого метода были исчерпаны полностью. И появились простейшие пылеосадители инерционного типа [5].

2.«Сухие» механические пылеуловители

Их условно  делят на три группы:        -пылеосадительные камеры, принцип работы которых основан на действии силы тяжести (гравитационной силы);        -инерционные пылеуловители, принцип работы которых основан на действии силы инерции;          -циклоны, батарейные циклоны, вращающиеся пылеуловители, принцип работы которых основан на действии центробежной силы.    Пылеосадительная камера представляет собой пустотелый или с горизонтальными полками во внутренней полости прямоугольный короб, в нижней части которого имеется отверстие или бункер для сбора пыли (рис.№1) [14].        

Рис.№1 Пылеосадительные камеры:

а - полая: б - с горизонтальными полками; в, г - с вертикальными перегородками: I- запыленный газ; II - очищенный газ; III - пыль; 1 - корпус; 2 - бункер; 3 - штуцер для удаления;4 - полки; 5 - перегородки.

Скорость газа в камерах составляет 0,2-1,5 м/с, гидравлическое сопротивление 50-150 Па. Пылеосадительные камеры пригодны для улавливания крупных частиц (размером не менее 50 мкм). Степень очистки газа в камерах не превышает 40-50%. Продолжительность прохождения газами осадительной камеры при равномерном распределении газового потока по ее сечению, с:

τ =

где V_к – объем камеры, м³; V_г – объемный расход газов, м³/с; L – длина камеры; B - ширина камеры,м; H - высота камеры, м.       Перегородки в инерционных пылеуловителях (рис.№2) устанавливают для изменения направления движения газов. Газ в инерционный аппарат поступает со скоростью 5 - 15 м/с. Пылевые частицы, стремясь сохранить направление движения после изменения направления движения потока газов, осаждаются в бункере. Эти аппараты отличаются от обычных пылеосадительных камер большим сопротивлением и высокой степенью очистки газа.    Большое внимание при проектировании пневмотранспортных и других устройств пылеочистки необходимо уделять узлам отделения материала от транспортирующего воздуха - разгрузочным и пылеулавливающим устройствам (циклонам, фильтрам и т.п.) [12].        Предпочтение отдается центробежным циклонам, выполняющим одновременно и роль пылеулавливающего аппарата. Эффективность улавливания пыли в циклонах повышается с уменьшением диаметра корпуса, но при этом снижается их пропускная способность. Для обеспечения соответствующей производительности пневмотранспортной установки небольшие циклоны группируют в батарею, коэффициент пылеулавливания которой составляет 0,76 - 0,85 и несколько повышается с увеличением входной скорости (с 11 до 23 м/с). Использование вместо циклонов вихревых пылеуловителей обеспечивает улавливание частиц пыли размером 5 - 7 мкм.   

Рис.№2 Инерционные пылеуловители с разными способами подачи и распределения газового потока в камере с прегородкой (а), с расширяющимся конусом (б), с заглубленным бункером (в)

Воздух  после разгрузочных устройств или  циклонов, насыщенный субмикронными частицами, должен направляться на доочистку в пылеуловители, характеризуемые: -степенью пылеулавливания - отношением количества пыли задержанной пылеуловителем, к количеству пыли в очищаемом запыленном воздухе;   -сопротивлением пылеуловителя, определяющим экономичность процесса пылеулавливания;           -габаритными размерами и массой, надежностью и простотой обслуживания. Циклоны (прил.рис.№1) рекомендуется использовать для предварительной очистки газов и устанавливать перед высокоэффективными аппаратами (например, фильтрами или электрофильтрами) очистки. Основные элементы циклонов - корпус, выхлопная труба 6 и бункер 7. Газ поступает в верхнюю часть корпуса через входной патрубок 5, приваренный к корпусу тангенциально. Улавливание пыли происходит под действием центробежной силы, возникающей при движении газа между корпусом и выхлопной трубой. Уловленная пыль ссыпается в бункер, а очищенный газ выбрасывается через выхлопную трубу (см.прил. рис.№1) [1].  В зависимости от производительности циклоны можно устанавливать по одному (одиночные циклоны) или объединять в группы из двух, четырех, шести или восьми (групповые циклоны).          Конструктивной особенностью батарейных циклонов является то, что закручивание газового потока и улавливание пыли в них обеспечивается размещенными в корпусе аппарата циклонными элементами. Для расчетов режимов и выбора марки (конструкции) циклона необходимы исходные данные: - количество очищаемого газа при рабочих условиях,м³/c; - плотность газа при рабочих условиях,кг/м³; µ - динамическая вязкость газа при рабочей температуре, Па·с; дисперсный состав пыли, задаваемый двумя параметрами d_m и _г; запыленность газа C_вх, г/м³; ρ_ч - плотность частиц, кг/м³; η - требуемая эффективность очистки газа. Конструкцию и режимные параметры циклона рассчитывают методом последовательных приближений или используя более современный математический аппарат [8].

3.«Сухие» пористые фильтры

Для очистки запыленных газов все  большее распространение получает на последних ступенях сухая очистка рукавными фильтрами. Степень очистки газов в них при соблюдении правил технической эксплуатации достигает 99,9%. Классификация рукавных фильтров возможна:      -по форме фильтровальных элементов (рукавные, плоские, клиновые и др.) и наличию в них опорных устройств (каркасные рамные);   -месту расположения вентилятора относительно фильтра (всасывающие, работающие под разрежением, и нагнетательные, работающие под давлением);            -способу регенерации ткани (встряхиваемые, с обратной, с импульсной продувкой и др.);           -наличию и форме корпуса для размещения ткани - прямоугольные, цилиндрические, открытые (бескамерные);        -числу секций в установке (одно- и многокамерные);     -виду используемой ткани (например, стеклотканевые).     В качестве фильтровальных материалов применяют ткани из природных волокон (шерстяные, редко хлопчатобумажные), из синтетических (нитроновые, лавсановые, полипропиленовые и др.), а также стеклоткани. Наиболее распространены лавсан, терилен, дакрон, нитрон, орлон, оксалон, сульфон. Последние два материала представляют полиамидную группу волокон, обладающих термостойкостью при 250 - 280 °С. Для фильтровальных тканей наиболее характерно саржевое переплетение. Применяют также нетканые материалы - фетры, изготовленные свойлочиванием шерсти и синтетических волокон.      Материалы из нетканых иглопробивных фильтровальных полотен, наиболее перспективны в производстве порошковых материалов. Так Таллинской фирмой «Мистpa» предлагаются полотна марок «Фильтра-220», «Фильтра-330», «Фильтра-550» для использования их в аспирационных или вакуумных рукавах и карманных (мешочных) фильтрах очистки газов, пылеулавливания технологических продуктов, а также в системах вентиляции [10].

Технические показатели нетканых иглопробивных  полотен:

Полотно                                                «Фильтра-550»               «Фильтра-330»

Поверхностная плотность, г/м²………..   550±28                             330±17

Ширина, см …………………………….. 150±3                               145±3

Толщина, мм …………………………....   2±0,3                                1,3±0,2

Воздухопроницаемость, дм³/(м²·с),

При перепаде давления 50 Па ………...   150±50                             250±50

Разрывная нагрузка, H …………………    ≥1000                               400

Удлинение при разрыве, %:

по длине …………………………….…...   80                                      80

по ширине …………………………..…..    90                                      90

Нормированная влажность, %..............    1                                        1

Промышленные  испытания материала «Фильтра-550»  в производстве сепарированного мела показали степень очистки 99,9 % при улавливании пыли, 75 % которой составляет фракция с диаметром частиц 1 - 5 мкм. Фильтровальный материал служит не менее года при верхнем пределе рабочих температур 140 - 150 ºС. Создано и более термостойкое полотно, используемое при температурах до 270 ºС. В зависимости от вида ткани допустимая удельная газовая нагрузка составляет 0,6 - 1,2 м³/(м²·мин) для хлопчатобумажной или шерстяной; 0,5 - 1- для синтетической; 0,3 - 0,9 м³/(м²· мин) - для стеклоткани.        Нагнетательный рукавный фильтр работает следующим образом. Воздух под давлением поступает в верхнюю распределительную коробку, а оттуда - в матерчатые вертикальные рукава. Пройдя через рукава и оставив на их внутренней поверхности пыль, очищенный воздух выходит в атмосферу (помещение). Подвижная рама с проволочной сеткой при подъеме и опускании сжимает рукава в поперечном сечении, благодаря чему пыль сбрасывается в пылесборник и удаляется винтовым конвейером. Недостаток таких фильтров  - неудовлетворительная очистка фильтрующей ткани, в результате чего значительно возрастает сопротивление фильтра и снижается его КПД.            Наибольшее распространение получил всасывающий рукавный фильтр, рукава которого заключены в герметичный шкаф. Подлежащий очистке воздух подается через нижнюю приемную коробку в рукава, заглушённые сверху, проникает сквозь ткань рукавов в шкаф, удаляется из него через канал. Рукава фильтра очищаются от пыли помощью специального встряхивающего механизма. Недостатком всасывающих фильтров является значительный подсос воздуха (10 - 15% объема поступающего на очистку) через неплотности. Разработка и промышленное изготовление дешевых фильтровальных материалов, обладающих высокой эффективностью при достаточной механической прочности и стойкости в кислых и щелочных средах, например, при химическом полировании хрусталя, открывают пути для более широкого их применения. Фильтрующий материал Beckinox (Великобритания) изготавливают в виде штапеля, так и в виде длинных нитей разного диаметра из нержавеющей стали. Этот материал при скорости фильтрации 180 м³/(м²·ч) имеет сопротивление 1200 Па и ту же эффективность, что и текстильные ткани, высокую абразивную устойчивость, температуростойкость (до~500 °С), регенерируется любым известным способом и хорошо фильтрует газы, содержащие SО₂ [11].   Во Франции при очистке отходящих газов с 400 - 500 ºС применяют рукавные фильтры из металлического фетра, основа которого  - металлическая сетка, нарощенная слоем тонкой металлической нити. По скорости фильтрации, аэродинамическому сопротивлению, количеству потребляемой энергии фильтр идентичен рукавному фильтру из полиэфирного волокна.          Для случая, когда высокая фильтрующая способность должна сочетаться с высокой теплостойкостью и стойкостью к агрессивной химической среде, фирма Du Роnt (США) предлагает три вида материалов (войлок и ткани) для фильтрации сухих частиц: номекс (арамидное волокно), тефлон (фторуглерод) и тефэр (войлок, выполненный из смеси тефлона (85 %) со стекловолокном (15 %). Эти материалы выдерживают рабочую температуру 100 - 250 ºС. Небольшое количество тонких стеклянных волокон в тефлоне уменьшает его пористость и повышает улавливающую способность. Тефлоновые волокна, стойкие к истиранию, защищают стекловолокно от механических повреждений. Высокие эксплуатационные характеристики тефэра объясняются противоположными трибоэлектрическими свойствами обоих волокон смеси, которые создают электростатические заряды в ходе работы. Это способствует высокой эффективности улавливания войлоком субмикронных частиц. Однако, по данным фирмы, если фтористоводородная кислота, например, при химическом полировании хрусталя полностью не нейтрализуется, то в дымовых газах рекомендуется использовать 100%-й тефлон.          Отечественной промышленностью выпускаются фильтры рукавные: с импульсной продувкой (ФРИ), каркасные импульсные (ФРКИ), циклонные РЦИЭ, РЦИРЭ и РЦИЭК.          Преимущественное развитие получили ФРКИ (рис.№3). Скорость фильтрования в них на 20 - 30 % выше, чем в фильтрах с механической регенерацией и обратной продувкой. При эффективной регенерации короткими (0,1 - 0,2 с) импульсами меньше изнашиваются рукава, гидравлическое сопротивление поддерживается на уровне 1,0 - 1,5 кПа. В условном обозначении типоразмера фильтра число после букв - активная поверхность фильтра. Фильтры рукавные состоят из корпуса с раздельной рукавной плитой, фильтровальных элементов, клапанных секций с раздающими трубами для обеспечения регенерации рукавов импульсами сжатого воздуха. В процессе фильтрации запыленный газ проходит через верхний коллектор и удаляется из аппарата.

                 Рис.№3Фильтр ФРКИ:

1. бункер; 2 - корпус; 3 - дуффузор-сопло; 4 - крышка;5 - труба раздающая; 6 - секция клапанов; 7 - коллектор сжатого воздуха; 8 - секция рукавов

Каждый  рукав в фильтре натянут на жесткий каркас и закреплен на верхней решетке (плите). Фильтры могут быть с входом газа: центральным; боковым; через бункер; со щелевым и с пирамидальными бункерами. Окончательную сборку, наладку, испытание, доводку фильтров выполняют на месте эксплуатации в составе конкретного производственного объекта.  Расчет рукавных тканевых фильтров сводится к определению общей поверхности фильтрации F и числа фильтров или секций. Нормальная нагрузка на 1 м² фильтрующей поверхности для рукавных фильтров 150 - 200 м³/ч. Сопротивление фильтров:    

Р_ф = B

где В = 0,13÷0,15 - коэффициент (большее значение - для более дисперсной пыли); Q_В - расход воздуха на 1 м² ткани м³/ч; n= 1,2÷ 1,3 (меньшее значение - для более дисперсной пыли). При работе в нормальном режиме сопротивление нагнетательных фильтров до 200 Па, всасывающих - до 600 Па. Общая поверхность фильтрации, м²:

                                           F=F_раб+F_рег= +F_рег,   (3),      где F_раб - поверхность фильтрации в одновременно работающих секциях, м²; F_рег - поверхность фильтрации в регенерируемой секции, м²; V - объемный расход очищаемых газов (воздуха) с учетом подсоса воздуха в фильтр, м³/мин; V_пр - объемный расход продувочного воздуха, м³/мин; q_ф - удельная газовая нагрузка, м³/(м²·мин).            Число необходимых фильтров или секций:

n=F/F₁  (4),

где F₁ - поверхность фильтрации всех рукавов в фильтре или секции, м². Гидравлическое сопротивление тканевого фильтра, Па:

ΔP=

где µ_г - динамический коэффициент вязкости газа, Па·с; ε_п - пористость слоя пыли; d_m - средний размер частиц пыли, м;ε_т - пористость ткани; С_вх - начальная запыленность газа, кг/м³; ρ_п- плотность пыли, кг/м³, t - время, мин. Зернистый фильтр (рис.№4) имеет корпус 1, фильтрующие элементы 4, бункер 5, системы импульсной регенерации 3. Фильтрующий элемент содержит четыре пары вертикально размен фильтрующих ячеек 2. Ячейка содержит наклонные непроницаемые перегородки, верхние и нижние сетки. Между сетками насыпают 150-мм слой 3 - 5-мм частиц дробленного материала - магнезита, доломита, гравия и т.д. Перегородки и сетки образуют каналы треугольного сечения, по которым очищенные газы через отверстия в боковине проходят в короб, в каналах устанавливают перфорированные трубки для циклической подачи сжатого воздуха из коллектора.

                         Рис.№4Зернистый фильтр:

1. - корпус; 2 - фильтрующие ячейки; 3 - система импульсной регенерации; 4 - фильтрующие элементы; 5 - бункер

Фильтрующие ячейки разделены перегородками на три равные части. При импульсной продувке нижние ячейки работают в режиме фильтрации, верхние - регенерации.            Наряду с очисткой газовых потоков от пыли важной является очистка и обезвреживание дымовых газов от продуктов сгорания топлива, для которых часто применяют метод адсорбции. В сухом способе очистки дымовых газов фильтрация очищаемых выбросов происходит через неподвижный (адсорберы периодического действия) или движущийся слой адсорбента. Наиболее распространены адсорберы периодического действия, в которых период контактирования очищаемого газа с твердым поглотителем чередуется с периодом его регенерации. Адсорберы (рис.№5) выполняются в виде вертикальных, горизонтальных либо кольцевых емкостей, заполненных пористым адсорбентом. Выбор конструкции определяется скоростью газовой смеси, размером частиц адсорбента, требуемой степенью очистки и рядом других факторов. Beртикальные адсорберы применяют при небольших объемах очищаемого газа, а горизонтальные и кольцевые - при десятках и сотнях кубометров газа в час.  

Рис.№5 Схемы вертикального (а), горизонтального (б) и кольцевого(в) адсорберов:

1 - корпус; 2 - слой активированного угля; 3 - центральная труба для подачи паровоздушной смеси при адсорбции; 4 - барботер для подачи острого пара при десорбции; 5 и 6 - соответственно трубы для выхода инертных по отношению к поглотителю газов при адсорбции и при десорбции пара     При проектировании или выборе конструкции адсорбера учитывают: объемный расход очищаемого газа, м³/с, концентрацию удаляемой примеси, мг/м³, и давление отходящих газов, Па, по которым определяют необходимую массу адсорбента, конструктивные размеры, гидравлическое сопротивление аппарата и время защитного действия адсорбера [9].

4.Электрофильтры («сухие» и «мокрые»)

Метод электроосаждения (улавливания пыли в электрическом поле) заключается в следующем. Частицы пыли (или капельки влаги) сначала получают заряд от ионов газа, которые образуются в электрическом поле высокого напряжения, а затем движутся к заземленному осадительному электрозаряду. Попав на заземленный уловитель, частицы прилипают и разряжаются. Когда осадительный электрод обрастает слоем частиц, они стряхиваются под воздействием вибрации и собираются в бункере. Схема электрического осаждения пыли представлена на рис.№6 [6].

Рис.№6 Схема электрического осаждения пыли:

1 - источник электропитания; 2,3 - коронирующий и осадительный электроды; 4 -ион газа; 5 - частица пыли         Эффективность очистки запыленного газа в электрофильтрах определяют по формуле:

η=exp1 (-w_эF_уд)   (6),

где w_э - скорость движения частицы в электрическом поле, м/с; F_уд - удельная поверхность осадительных электродов, равная отношению поверхности осадительных элементов к расходу очищаемых газов, м²/(м³/с). Эффективность очистки газов зависит от показателя степени w_э F_уд в (6):

w_э F_уд……………………………..  3,0      3,7      3,9       4,6

η………….………………….. …..0,95     0,975  0,98     0,99           Электрофильтры применяются там, где необходимо очищать очень большие объемы газа и отсутствует опасность взрыва. Эти установки (рис.№7) используются для улавливания летучей золы на современных электростанциях, для улавливания пыли в цементной промышленности, а также в металлургии в мощных системах улавливания дыма, для пылеулавливания в системах кондиционирования воздуха и других смежных отраслях [9].

Рис.№7. Двухступенчатый электрофильтр горизонтального потока:

1 - комплект стряхивателей для высоковольтных и собирательных электродов; 2 - отдельная сблокированная дверца смотрового люка; 3 - быстрооткрывающиеся панели для извлечения проволочных электродов без отключения установки; 4 - распорные стержни между осадительными электродами; 5 - дырчатый распределительный экран; б - станина, устанавливаемая непосредственно на опорных колоннах: 7 - сблокированное высоковольтное оборудование для каждой электрической секции: в - площадка для размещения изоляторов и газонепроницаемых уплотнителей; 9 - скатная крыша; 10 - клиновидные опоры для проволочных электродов; 11 - упруго закрепленные собирательные электроды; 12 - пластинчатые и щитковые электроды; 13 - упруго закрепленная высоковольтная рама: 14 - люк смотрового прохода между ступенями.

5.Аппараты мокрого пыле- газоулавливания

При очистке  газов от частиц пыли и для переработки  газообразных отходов с целью  извлечения из них полезных компонентов  или их обезвреживания успешно применяются  методы и оборудование, основанные на принципах мокрого пылеулавливания.        Целесообразно сочетание сухой и последующей мокрой очистки, которая в свою очередь может сочетаться с адсорбционной доочисткой. Развитая поверхность контакта фаз способствует увеличению эффективности пылеулавливания. В промышленности используют мокрые пылеуловители (промыватели) капельного, пленочного и барботажного типов. Конструктивно аппараты могут быть полыми, тарельчатыми, механического и ударно-инерционного действия (ротоклоны), а также скоростного типа (трубы Вентури и другие инжекторы) [3].          

Рис.№8 Схемы основных способов мокрого пылеулавливания:

а - в объеме жидкости; б - пленками жидкости; е - распыленной жидкостью; 1 - пузырьки газа; 2 - капли жидкости; 3 - твердые частицы.    Необходимо стремиться к созданию мокрых промывателей с минимальным гидравлическим сопротивлением, работоспособных при низких расходах воды. Эффективность очистки пыли зависит от размеров улавливаемых частиц и от других свойств пыли. Необходимость концентрирования системы жидкость - твердое тело с возвратом очищенной воды на пылеулавливание, накопление в орошаемой жидкости растворимых компонентов пыли усложняет систему мокрого пылеулавливания. В общем виде процесс улавливания пыли мокрым методом представляется как перенос твердой фазы из газовой среды в жидкую и удаление последней из аппарата вместе с твердой фазой [2,3]. В зависимости от формы контактирования фаз способы мокрой пылеочистки можно разделить на улавливание: в объеме (слое) жидкости; пленками жидкости; и распыленной жидкостью в объеме газа (рис.№8) [1].

5.1Скрубберы (газопромыватели)

При объемно-жидкостном способе поток запыленного газа пропускают через определенный объем  жидкости. Для этой цели используют пенные пылеуловители с провальными  тарелками или тарельчатые скрубберы, эффективность которых может  достигать 90-95%.

Рис.№9 Пылеуловитель ПВМ:

1 - корпус; 2,4- перегородки; 3 - водоотбойник; 5 - каплеуловитель; б - вентиляционный агрегат; 7 - устройство для регулирования уровня воды

Улавливание пыли пленками жидкости характеризуется тем, что контакт газа и жидкости происходит на границе двух сред без перемешивания. Захват (собственно улавливание) твердых частиц тонкими пленками жидкости происходит на поверхностях конструктивных элементов. К этой группе устройств относятся скрубберы с насадкой, мокрые циклоны, ротоклоны и т.п. На рис.№9 показана схема пылеуловителя вентиляционного мокрого (ПВМ). Улавливание пыли распыленной жидкостью заключается в том, что орошающая жидкость вводится в запыленный объем (поток) газа в распыленном или дисперсном виде. Распыление орошающей жидкости производится с помощью форсунок под давлением или за счет энергии самого потока газа. Первый способ распыления используется в полых скрубберах (рис.№10), второй - в турбулентных промывателях и скрубберах Вентури (рис.№11).

Скрубберы Вентури (сочетание трубы с каплеуловителем центробежного типа) обеспечивают очистку газов от частиц пыли практически любого дисперсного состава. В зависимости от физико - химических свойств улавливаемой пыли, состава и температуры газа выбирают режим работы скруббера Вентури. Скорость газа в горловине может быть 30 - 200 м/с, а удельное орошение 0,1 - 6 л/м³. Эффективность очистки от пыли зависит от гидравлического сопротивления. Скрубберы Вентури эффективно работают при допустимой запыленности очищаемых газов 30 г/м³, предельной температуре очищаемого газа 400 °С, удельном орошении 0,5 - 2,5 л/м³ и гидравлическом сопротивлении 6 - 12 кПа. 

Рис.№11 Скруббер Вентури 1 - каплеуловитель; 2 - диффузор; 3 - горловина; 4 - конфузор; 5 - устройство для подачи воды

Характеристика труб типа ГВПВ (газопромыватель Вентури прямоточный высоконапорный) приведена в таблице. Конструкция часто дополняется каплеуловителем циклонного типа (КЦ), который обеспечивает улавливание капель при содержании жидкости не более 1 л/м³, температуре не выше 80°С, концентрации капельной влаги после сепарации 70 мг/м³. Гидравлическое сопротивление 350 Па и производительность КЦТ 1700 - 82500 м³/ч.   Созданы скрубберы центробежные, вертикальные, батарейные СЦВБ-20, обеспечивающие производительность по газу 9000 - 20000 м³/ч при температуре не выше 60 °С, запыленности не более 10 г/м³ и гидравлическом сопротивлении скрубберов 1,7 кПа. Мокрую очистку газов с частицами 2 - 3 мкм можно проводить в скрубберах центробежного типа СЦВП, в которых жидкость дробится непосредственно запыленным газом. Шлам, оседающий в нижней части скруббера, выводится эрлифтом в контейнер, а осветленная жидкость вновь возвращается в скруббер. Производительность таких аппаратов 5000 - 20000 м /ч, допустимая запыленность 2 г/м³, температура газов 80 ºС, гидравлическое сопротивление 2,4 кПа, расход воды на очистку 0,05 л/м³ [15]. Разработаны скрубберы ударно - инерционного типа с пылеуловителями вентиляционными мокрыми. Производительность таких скрубберов 3000 - 40000 м³/ч. Запыленность газов 10 г/м , гидравлическое сопротивление аппарата 0,8 - 2 кПа, расход воды 10 - 40 г на 1 м³ очищаемого воздуха [11].   Для химической очистки газов от соединений фтора с содержанием до 1 г/м³ можно рекомендовать скрубберы с шаровой подвижной насадкой и полые. Очистку производят растворами гидроксида или карбоната натрия. Эффективность очистки газов от пыли зависит от дисперсности, плотности, склонности к слипанию, сыпучести, абразивности, смачиваемости, гигроскопичности, растворимости и др. Однако основным параметром при выборе пылеуловителя является размер частиц. Необходимо знать дисперсный состав пыли, задаваемый в виде таблиц или интегральных кривых. Гранулометрический состав большинства видов пыли подчиняется нормально логарифмическому закону распределения частиц по размерам. Степень очистки газов определяют по формуле: