Разделение газовых систем

В промышленных условиях пыль образуется в результате ме­ханического, измельчения твердых тел (при дроблении, размалыва­нии, транспортировке) и при горении топлива. Туманы образуются в результате конденсации паров. Промышленная очистка газов от взвешенных в нем твердых или жидких частиц производится для уменьшения загрязненности воздуха или улавливания из газа цен-

76

ных продуктов. Очистка отходящих газов является одной из важ­ных задач большинства химических производств.

Гравитационная очистка газов. Отстаивание твердых частиц в газовой среде подчиняется тем же закономерностям, что насажде­ние под действием сил тяжести в капельной жидкости. Скорость отстаивания пропорциональна разности плотности частиц р_тв и га­за р_г. Обычно р_г во много раз меньше плотности твердых частиц Ртв. Несмотря на это, очистка га­зов отстаиванием малоэффектив-« на, так как силы, под действием-которых происходит осаждение, невелики по сравнению с'другими силами, действующими на час­тицы.

Рис. 53. Отстойный газоход: — перегородки, 2 — сборники пыли

Простейшим   устройствам,

предназначенным для очистки га­зов от пыли, является отстойный газоход (рис. 53). На пути за-

Запылен-

0чшцен-^—Щ%^1 2■ К 1

ный газ

ныи газ

Рис. 54. Пылеосаднтельная камера: / — клапаны, 2— горизонтальные полки, 3—дверцы для выгрузки пыли

пыленного газа устанавливают камеру с перегородками 1, изменяю­щими направление, и сборниками пыли 2. За счет увеличения сече­ния скорость потока падает, частицы пыли, сохраняя прямолиней­ное движение за счет инерции, ударяются о перегородки 1 и соби­раются в сборнике 2. Эти устройства применяются для предвари­тельной грубой очистки газов.

Более качественная очистка газов достигается в пылеосади-тельных камерах (рис. 54). Устройство пылеосадительной камеры •основано на принципе развития максимальной площади осаждения в целях повышения производительности. Аппарат с горизонталь­ными полками 2 делится на ряд каналов малой высоты. Поступле­ние запыленного газа регулируется клапанами 1. Осажденная пыль периодически выгружается при отключенном аппарате через дверцы 3.

77

Очистка газов фильтрованием. При очистке фильтрование»* газы, содержащие взвешенные твердые частицы, проходят порис­тые перегородки, пропускающие газ и задерживающие на поверх­ности твердые частицы. Пористые фильтровальные перегородки делятся на гибкие, жесткие и с зернистым слоем. Гибкие перепь родки изготавливаются из тканевых материалов, нетканых (вой­лок, шлаковата) и пористых (губчатая резина, пенополиуретан). Для изготовления жестких перегородок применяются зернистые материалы: пористые пластмассы, слои кокса, гравия или кварце-

Очищенный газ

 

 

Рис. 55. Рукавный фильтр:

/ — вход газа, 2 — распределительная камера, 3 — рукава, 4 — распредели­тельная решетка, 5 — встряхивающее устройство', 6 — выход очищенного га за, 7 — выход пыли

Рис. 56. Металлокерамический фильтр:

/ —'поступление запыленного газа, 2-— вдоход очищенного газа, 3 — коллектор для продувки, 4— решетка, 5 — метал-локерамнческне гнльзы, 6 — корпус, 7 — бункер для пыли

вого песка, пористая керамика. Выбор пористой перегородки зави­сит от химических свойств фильтруемого газа, его температуры и размеров взвешенных в газе частиц.

Среди фильтров с гибкими пористыми перегородками наиболь­шее распространение получили рукавные фильтры (рис. 55). Запы­ленный газ нагнетается вентиляторами ..через входной газоход / в камеру 2 фильтра. Далее газ проходит через рукава 3, нижние-концы которых закреплены на патрубках, распределительной ре­шетки 4. Пыль осаждается в порах ткани, а очищенный газ череэ трубу 6 удаляется из аппарата. Пыль удаляется через патрубок 7..

Периодически фильтр отключают для очистки ткани от нако­пившейся пыли. Для этого рукава продувают очищенным газом в направлении, обратном движению запыленного газа". Одновремен­но с продувкой производится механическое встряхивание рукавов», для чего специальный механизм 5 приподнимает и опускает раму* к которой подвешены верхние концы рукавов. Пыль падает в рас­пределительную камеру 2 и выгружается через затвор.

78

В рукавных фильтрах достигается высокая (98—99%) степень очистки газа от тонкодисперсной пыли. Недостатками этих филь­тров являются быстрый износ ткани и закупорка пор в ней.

Для изготовления рукавов применяют натуральные и синтети­ческие ткани, а также_ткани из неорганических волокон. Ткани из натуральных материалов выдерживают температуру 80—100° С, из синтетических —до 150° С. Очистка газов при более высоких тем­пературах, осуществляется с помощью фильтровальных перегоро­док, изготовленных из стекловолокна и асбеста.

Для тонкой очистки фильтрованием, которое требуется в неко­торых химических производствах, применяют фильтры с жесткими перегородками из керамических, металлокерамических и пласт­массовых пористых материалов. Высокая степень очистки газов в них достигается вследствие малого размера и извилистости пор в фильтрующем материале.

. На рис. 56 показано устройство металлокер'амтеского фильтра. В корпусе 6 фильтра находится ряд открытых сверху металлокера­мических гильз 5, герметично закрепленных в общей решетке 4. Запыленный газ поступает в аппарат через входной штуцер 1 и проходит сквозь стенки гильз, очищаясь от пыли. Очищенный газ отводится через штуцер 2. Фильтрующие элементы очищают от осевшей на них пыли путем периодического продувания сжатым воздухом, поступающим через распределитель 3. Пыль собирается в бункер 7 и удаляется из фильтра.

Гильзы металлокерамических фильтров изготавливаются из гранул, порошка или стружки металла путем прессования и спе­кания. Они, отличаются высокой механической прочностью и хими­ческой стойкостью, а также хорошо противостоят резким колеба­ниям температуры. Поэтому металлокерамические фильтры при­меняют для очистки химически агрессивных горячих газов.

Очистка газов под действием центробежных сил производится в специальных аппаратах — циклонах (рис. 57). Циклон состоит «з вертикального цилиндрического корпуса 4 с коническим дни­щем 5 и крышкой 3. Запыленный газ поступает через входной шту­цер 1, который расположен по касательной к корпусу циклона в верхней его части. В корпусе циклона поток запыленного воздуха «ачинает вращаться вокруг центральной выводной трубы 2 вдоль внутренней поверхности стенок циклона. При таком вращательном движении частицы пыли под действием центробежных сил отбра-- сываются к периферии, оседают на внутренней поверхности кор­пуса 4 и опускаются в коническое днище 5. Очищенный газ выво­дится из циклона через центрадьную трубу 2.

Степень очистки газа в циклонах зависит от размеров частиц ^:и радиуса вращения потока газа в -циклоне. При увеличении раз­меров аппарата центробежная сила, действующая на частицы, уменьшается, поэтому невыгодно увеличивать^-" их геометрические 'размеры.

При необходимости проводить очистку больших количеств газа применяют батарейные циклоны, или мультициклоны (рис. 58),

79

Батарейный циклон состоит из корпуса 1, входного патрубка 2,-газораспределительной камеры 3, решеток 5, циклонных элементов* 6, выходного патрубка 4 и нижнего бункера 7. Запыленный газ через патрубок 2 и распределительную камеру 3 поступает в цик­лонные элементы, имеющие спиральные вставки, как показано на рис. 58, б. Под действием спиральных вставок газ приобретает

4  ") - 0чиш.1нпьй газ 5          ill 3 ur , ti ,~ t ' n -

Пыль

ичи<ценныи

Рис. 57. Циклон:

/ — штуцер для входа Газа, 2 — цент­ральная труба для выхода очищенного газа, 3— крышка, 4 — корпус, 5 — кони­ческое днище, 6 — штуцер для удале­ния пылн

Рис. 58. Батарейный циклон;

а — общий вид, б — циклонный элемент; / — корпус, 2 — входной патрубок, 3 — га­зораспределительная камера, 4— выходной штуцер, 5 — решетка,. 6 — циклонные эле­менты, 7— бункер для пыли

вращательное движение, пыль опускается по стенкам элементов и падает в нижний бункер 7. Очищенный газ отводится через шту­цер 4.

Мокрая очистка газов применяется для тонкой очистки от пыли, но нри этом происходит их увлажнение, не всегда допустимое. Мокрая очистка газов проводится в аппаратах различных конст­рукций— скрубберах, башнях орошения, барботажных пылеуло­вителях, трубах Вентури. На рис. 59 представлен барботажный пылеуловитель, состоящий из корпуса 4, внутри которого располо­жено перфорированное днище 6. Запыленный газ поступает -под днище через штуцер / и соприкасается с жидкостью, подаваемой на днище, образуя пенный барботажный слой. Жидкость захваты­вает твердые частицы и удаляется через штуцер 5, а некоторая ее часть, прошедшая через решетку, уходит через штуцер 7 в днище аппарата. Очищенный газ удаляется из аппарата через штуцер 3.

Электрическая очистка газов основана на ионизации молекул газа и сообщении частицам пыли электрического заряда. Эйектри-

8Q

чески'заряженные частицы под действием электрического поля осаждаются на противоположно заряженном электроде, теряют свой заряд и удаляются из газового потока. Ионизация газа возни­кает в газе, помещенном между электродами, соединенными с ис­точником постоянного тока высокого напряжения. Для электриче­ской очистки газов используется коронный разряд, возникающий в неоднородном электрическом поле, обеспечивающем прохожде-

дчиицен'ный газ

"/

S)   v

Рис. 59. Барботажный пылеуловитель:

/ — штуцер поступления запыленного газа, 2 — вход жид­кости, 3 — выход очищенного газа, 4 — корпус аппарата, 5 — штуцер отвода жидкости, 6 — перфорированное дни­ще, 7 — штуцер отвода жидкости

Рис. 60. Расположение силовых линий в электри­ческом поле: я — трубчатый фильтр, б — пластинчатый фильтр

ние тока между электродами, но не вызывающем между ними дугового электрического разряда — пробоя. Он представляет собой начальную стадию электрического разряда в резко неоднородном поле, сопровождаемую свечением.

Применяются две системы расположения электродов — трубча­тая и пластинчатая. В трубчатом устройстве (рис. 60, а) отрица­тельно заряженный коронирующий электрод (проволока) распо­ложен по центру трубчатого электрода, заряженного положитель­но. В пластинчатом устройстве коронирующие электроды располо­жены между двумя пластинами (рис. 60, б). В том и в другом случаях возникают неоднородные электрические поля, обеспечива­ющие возникновение коронных разрядов и проведение электроочи­стки газов.

Высокое напряжение постоянного тока, необходимое для пита­ния электрофильтров, получают на специальных установках — преобразовательных подстанциях. Промышленный переменный ток 220—380 В подается на повышающий трансформатор с регулято­ром, где напряжение повышается в пределе до 100 кВ. Далее пере-

81

эденный ток преобразуется в постоянный в ламповых (кенотронных или газотронных), полупроводниковых или механических выпря­мителях и подается на электрофильтр.

приемного 1 элементов 2,

Промышленный трубчатый электрофильтр (рис. 61) состоит из
и выходного 7 газоходов, осадительных трубчатых
соединяющих эти газоходы. Внутри каждого трубча­
того элемента точно по центру подве­
шивается выполненный из коррозион­
но-стойкого материала коронирующий
электрод 3, укрепленный на конструк­
ции 4 и изоляторах 6. Для удаления
пыли и очистки коронирующего элек­
трода 3 имеется встряхивающее уст­
ройство 5. Запыленный газ поступаете
нижнюю часть фильтра и затем подает­
ся в трубчатые'элементы, где происхо^
дит ионизация. Частицы пыли получа­
ют электрический заряд и направляют­
ся к осадительному трубчатому эле-
V y ^ F ~7                 менту. На заземленном трубчатом эле-

\£ \1                   менте частицы теряют заряд и оседают,

\ ■ + Пыль Рис 61. Трубчатый электро­фильтр: / _ штуцер для входа запылен­ного газа, 2 — осадительные трубчатые элементы, 3 — коро-вирующие электроды. 4 — рама для подвешивания электрода, т5 — встряхивающее устройство, ? — высоковольтные изоляторы, 7 — штуцер для выхода очищен­ного газа

а затем ссыпаются в нижний бункер аппарата и удаляются из него через ■ пылевые затворы.

В электрофильтрах очистку' можно проводить при повышенных темпера­турах и во влажных средах. Поэтому они находят широкое применение в са­мых различных производствах.

Следует отметить, что применение высоких' напряжений (20—100 кВ) представляет смертельную опасность для обслуживающего персонала и требует строгого соблюдения тех­нических правил монтажа и эксплуатации установок.

Вопросы Для повторения. 1. Какие неоднородные системы вам известны и чем ©ни различаются? 2. Какие методы применяются для разделения неоднород­ных систем?"3. Как устроен и как работает.отстойник с мешалкой? 4. Что явля­ется движущей силой в процессе фильтрования и какие фильтрующие перего­родки применяются для этой цели? 5. Как устроен и как работает рамиый фильтр-пресс? 6. Как устроен и .как работает барабанный фильтр? 7. На какие два типа подразделяются центрифуги? 8. Как устроена и как работает подвесная центрифуга? 9. В чем заключаются преимущества непрерывно действующих центрифуг? 10. Что такое сепаратор и как ои устроен? 11. Как устроены рукав­ные фильтры и в чем их основное преимущество? 12. В каких аппаратах произ­водится мокрая очистка газов? 13. Как проводится электрическая очистка газов и какие типы аппаратов .применяют для этой цели?

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться: