Проектирование систем очистки выбросов цеха литья пластмасс

Условное обозначение типоразмера фильтра: Ф -фильтр; Р - рукавный; К -

каркасный; И - с импульсной продувкой; цифра после буквенных обозначений -

активная поверхность фильтрации.

В процессе фильтрации запыленный газ проходит через ткань закрытых

снизу рукавов внутрь, выходит через верхний коллектор и удаляется из

аппарата. Каждый рукав в фильтре натянут на жесткий каркас и закреплен на

верхней решетке. В качестве фильтрующего материала используют лавсан и

фетр. В таблице 6.2 приведены основные технические характеристики фильтров

рукавных каркасных с импульсной продувкой (ФРКИ).

Таблица 6.2 Технические характеристики рукавных фильтров

|Показатели |ФРКИ-30 |ФРКИ-60 |ФРКИ-90 |ФРКИ-180 |ФРКИ-360 |

|1 |2 |3 |4 |5 |6 |

|Поверхность |30 |60 |90 |180 |360 |

|фильтрации, м2| | | | | |

|Число рукавов |36 |72 |80 |144 |288 |

|Высота рукава,|2 |2 |2 |3 |2 |

|м | | | | | |

|Число |6 |12 |18 |24 |48 |

|электромагнит-| | | | | |

|ных клапанов | | | | | |

|Число секций |1 |2 |3 |4 |8 |

Продолжение таблицы 6.2

|1 |2 |3 |4 |5 |6 |

|Наибольший |10 |20 |30 |60 |120 |

|расход сжатого| | | | | |

|воздуха, м3/ч | | | | | |

|Габаритные |1458х2060х |2820х2060х|4140х2060х|5480х2060х|5850х4370х |

|размеры, мм |х3620 |х3620 |х3620 |х4620 |х4880 |

|Масса, кг |1300 |2500 |3500 |5500 |10500 |

Примечание. Диаметр рукава 130 мм, гидравлическое сопротивление 1.2

Па давление продувочного воздуха 0,3-0,6 МПа, рабочее давление (разрежение)

в аппарате до 5 кПа.

Расчет рукавных тканевых фильтров сводится к определению общей

поверхности фильтрации F и числа фильтров или секций. Нормальная нагрузка

на 1 м фильтрующей поверхности для рукавных фильтров составляет 150-200 м

/ч. Сопротивление фильтров определяют по формуле:

[pic]

где В - коэффициент, равный 0,13-0,15 (большее значение принимается

для более дисперсной пыли); Qв - расход воздуха на 1 м2 ткани рукавов,

м3/ч; n - принимается равным 1,2-1,3 (меньшее значение принимается для

более дисперсной пыли).

При работе в нормальном режиме сопротивление нагнетательных

фильтров составляет до 2 кПа, всасывающих - до 6 кПа. Общую поверхность

фильтрации (м2) определяют по формуле:

[pic]

где Fpaб - поверхность фильтрации в одновременно работающих

секциях, м ; Fрег ~ поверхность фильтрации в регенерируемой секции, м2; V -

объемный расход очищаемых газов (воздуха) с учетом подсоса воздуха в

фильтр, м3/мин; Vnp - объемный расход продувочного воздуха, м3/мин; qф

-удельная газовая нагрузка, м3/(м2*хмин).

Число необходимых фильтров или секций

[pic]

где F1 - поверхность фильтрации всех рукавов, установленных в одном

фильтре или секции, м2.

Гидравлическое сопротивление тканевого фильтра (Р, Па (уточненное

значение), в любой момент времени ((, с) от включения фильтра в работу

определяют по формуле:

[pic]

где (r - динамический коэффициент вязкости газа, Па*c; (n -

пористость слоя пыли; dm - средний размер частиц пыли, м; (т- - пористость

ткани; С(х - начальная запыленность газа, кг/м3; (п- плотность пыли, кг/м3.

Пылеулавливание в цехах подготовки и переработки порошковых

материалов является технической проблемой. Например, все звенья погрузочно-

разгрузочных работ - потенциальные источники пыления, интенсивность которых

зависит от технического уровня используемого оборудования и технологии

перегрузки сыпучих и кусковых материалов. Наиболее полно задачи борьбы с

образованием пыли и ее улавливанием решены для конвейерных линий и

некоторых видов перерабатывающего оборудования [ ].

В настоящее время для очистки таких отходящих газов от пыли

применяют одноступенчатую очистку в циклонах ЦН-15, ЦН-11 или

двухступенчатую с использованием дополнительного циклона-промывателя типа

СИОТ или ЛИОТ. Однако они не обеспечивают требуемой степени очистки газов,

что связано с зарастанием воздухопроводов в местах отделения сухого газа от

пыли и газа от капель воды. Поэтому дополнительно используют

пылеулавливающие установки, включающие сухие инерционные пылеуловители

(циклоны групповые и батарейные), пористые фильтры (ленточные, рамные,

рукавные со струйной импульсной и обратной продувкой, зернистые и др.).

Конструкция зернистого фильтра, представлена на рисунке 6.5.

Фильтр имеет корпус 1, фильтрующие элементы 4, бункер 5, систему

импульсной регенерации 3. Фильтрующий элемент содержит четыре пары

вертикально размещенных фильтрующих ячеек 2. Ячейка содержит наклонные

непроницаемые перегородки, верхние и нижние сетки. Между сетками засыпаются

частицы слоем 150 мм размером 3-5 мм дробленого материала из 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 для прохода очищенного газа устанавливают перфорированные

трубки, служащие для циклической подачи сжатого воздуха из коллектора.

Фильтрующие ячейки разделены перегородками на три равные части. При

импульсной продувке нижние ячейки работают в режиме фильтрации, а верхние -

в режиме регенерации.

[pic]

Рисунок 6.5 - Зернистый фильтр

Наряду с очисткой пылегазовых потоков важной задачей является также

очистка и обезвреживание дымовых газов от продуктов сгорания топлива и

других газообразных альтерогенов.

С этой целью часто применяют метод адсорбции. В сухом способе

очистки дымовых газов фильтрация очищаемых выбросов происходит через

неподвижный (адсорберы периодического действия) или движущийся слой

твердого поглотителя - адсорбента (адсорберы непрерывного действия).

Наиболее распространены адсорберы периодического действия, в которых период

контактирования очищаемого газа с адсорбентом чередуется с периодом его

регенерации.

Конструктивно адсорберы (рисунок 6.6) 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. Вертикальные адсорберы применяют при небольших объемах очищаемого

газа, а горизонтальные и кольцевые при производительности до десятков и

сотен м3/ч.

[pic]

а - вертикальный; б - горизонтальный; в - кольцевой;

1 – адсорбер; 2 - слой активированного

угля; 3 - центральная труба для подачи паровоздушной смеси при адсорбции; 4

- барботер для подачи острого пара при десорбции; 5 - труба для выхода

инертных по отношению к поглотителю газов при адсорбции; б

- труба для выхода пара при десорбции.

Рисунок 6.6 - Конструктивные схемы адсорберов

При проектировании или выборе конструкции адсорбера используют

следующие исходные данные: объемный расход очищаемого газа (м/с),

концентрацию удаляемой примеси (мг/м3) и давление отходящих газов (Па). В

результате расчета определяют необходимую массу адсорбента, конструктивные

размеры, гидравлическое сопротивление аппарата и время защитного действия

адсорбера [ ].

Электрофильтры

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 рисунке 6.7 [ ].

Электрофильтры применяются там, где необходимо очищать очень

большие объемы газа и отсутствует опасность взрыва. Эти установки

используются для улавливания

[pic]

1 - источник электропитания; 2 - коронирующий электрод;

3 - осадительный электрод; 4 -ион газа;

5- частица пыли.

Рисунок 6.7 - Схема электрического осаждения пыли:

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 [ ].

Аппараты мокрого пылегазоулавливания

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).

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 [ ]. В

зависимости от формы контактирования фаз способы мокрой пылеочистки можно

разделить на: 1 - улавливание в объеме (слое) жидкости; 2 - улавливание

пленками жидкости; 3 - улавливание распыленной жидкостью в объеме газа

(рисунок 6.8).

[pic]

Рисунок 6.8 - Схемы основных способов мокрого пылеулавливания:

Скрубберы (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%. На рисунке 6.9 представлен

тарельчатый скруббер.

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 рисунке 6.10 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 (рисунок 6.11), второй - в турбулентных

промывателях и скрубберах Вентури (рисунок 6.12).

[pic] [pic]

|1 - каплеуловитель; 2 - | 1 - корпус; 2,4- перегородки; |

|тарелка. | |

|Рисунок 6.9 - Тарельчатый |3 - водоотбойник; 5 - каплеуловитель; |

|скруббер | |

| |б - вентиляционный агрегат; |

| |7 - устройство для регулирования |

| |уровня воды |

| | |

| |Рисунок 6.10 - Пылеуловитель ПВМ |

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 м3/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 м3/м3 и гидравлическом

сопротивлении 6-12 кПа.

Характеристика труб типа ГВПВ (газопромыватель Вентури прямоточный

высоконапорный) приведена в таблице 6.3. Конструкция часто дополняется

каплеуловителем циклонного типа (КЦ7), который обеспечивает улавливание

капель при содержании жидкости не более 1 м3/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.

[pic] [pic]

|Рисунок 6.11 - Полый форсуночный |1 - каплеуловитель; 2 - диффузор; |

|скруббер |3 - горловина; 4 - конфузор; |

| |5 - устройство для подачи воды |

| | |

| |Рисунок 6.12 Скруббер Вентури |

Таблица 6.3 Технические характеристики скруббера Вентури

|Типоразмер|Объем газов |Диаметр |Расход |Давление |

| |на выходе, |горловины, |орошаемой |жидкости перед|

| |m'/m |мм |жидкости, |форсункой, кПа|

| | | |м3/ч | |

|ГВПВ-0,006|1700-3500 |85 |1,18-3,2 |180-370 |

|ГВПВ-0,03 |9320-18900 |100 |6,5-13 |60-250 |

|ГВПВ-0,08 |23460-47600 |320 |16,8-45 |80-570 |

|ГВПВ-0,140|41400-84000 |420 |28,8-46 |130-320 |

Скрубберы Вентури типа СВ-Кк (комплект скруббер-сепаратор, один или

два) имеют следующие характеристики:

|Объем очищаемых газов, м3/ч |50000-500000 |

|Расход орошаемой жидкости, м3/ч |65-400 |

|Температура очищаемых газов, °С |до 120 |

|Концентрация взвешенных частиц, |до 10000 |

|мг/м3 |0,5-3,5 |

|Удельное орошение, м3/м2 |4-12 |

|Гидравлическое сопротивление, кПа | |

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 "С, гидравлическое сопротивление

2,4 кПа, расход воды на очистку 0,05 м3/м3.

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.

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:

[pic]

где х - диаметр частиц пыли, мкм; dso - диаметр частиц пыли,

улавливаемых в аппарате на 50%; lg (r -стандартное отклонение в функции

распределения частиц по размерам; lg (т - стандартное отклонение в функции

распределения фракционных коэффициентов очистки.

Интеграл Ф(х) табулирован. В.Н. Ужовым и др. составлена таблица для

определения значений Ф(х), соответствующих разным значениям х [ ].

С достаточной точностью дисперсию (геометрическое стандартное

отклонение) можно рассчитать по формуле:

[pic]

где d16, d64 - диаметры частиц с содержанием фракций меньше 16 и

84%.

Для нахождения значений lg (( необходимо иметь опытные данные по

очистке в пылеуловителях определенной конструкции двух видов различной

пыли.

По номограмме (рисунок 6.13) определяют эффективность улавливания

пыли в аппаратах мокрой очистки.

Номограмма построена для значений dm и d50 пыли стандартной

плотности (г = 1000 кг/м3. Пересчет значений dm и d50 от реальной

плотности (г к стандартной производят по формуле:

[pic]

[pic]

Рисунок 6.13 - Номограмма для определения эффективности улавливания

пыли в аппаратах мокрой очистки газов

Установлена зависимость степени пылегазоочистки от энергозатрат [

]:

[pic]

где Кг- удельная энергия соприкосновения, кДж/1000 м3 газов; b и к

-константы, определяемые из дисперсного состава пыли, позволяет рассчитать

эффективность улавливания пыли. Вероятностно-энергетический метод расчета

мокрых пылеуловителей основан на обобщенной зависимости:

[pic]

полученной для стандартной плотности пыли рг = 1000 кг/м3 и

вязкости газов (r=18*10-6Пас.

Эта зависимость может быть использована для выбора способов очистки

и принципиальной конструкции скрубберов.

Для очистки или обезвреживания газообразных отходов или

технологических газов с целью извлечения из них сопутствующих (полезных)

газообразных компонентов широко используют метод абсорбции. Абсорбция

основана на непосредственном взаимодействии газов с жидкостями. Различают

физическую абсорбцию, основанную на растворении газа в жидкости, и

хемосорбцию, в основе которой лежит химическая реакция между газом и жидким

поглотителем.

Абсорбционной очистке подвергают газообразные отходы, содержащие

один или несколько извлекаемых компонентов. В зависимости от используемого

абсорбента (таблица 6.4) и его селективности можно выделить либо один

компонент, либо последовательно несколько. В результате абсорбции получают

очищенный газ и насыщенный раствор, который должен быть легко

регенерируемым с целью извлечения из него полезных газов и возвращения его

на стадию абсорбции [ ].

Таблица 6.4 Абсорбенты, применяемые для очистки отходящих газов

|Поглощаемые |Абсорбенты |

|компоненты | |

|1 |2 |

|Оксиды азота N2Оз, |Вода,, водные растворы и суспензии: NaOH, Na2C03, |

|NO5 |NaHCO3, КОН, К2СОз, КНСОз, Са(ОН)2, СаСОз, Мg(ОН)2,|

| |МgСОз, Ва(ОН)2, ВаСОз, NН4HСОз |

|Оксид азота NO |Растворы FeCl2, FeSO4, Na2S203, NaHCO3,Na2S0з, |

| |NaHS03 |

|Диоксид серы SO2 |Вода, водные растворы: Na2SO3 (18-25%-ные), NH40H |

| |(5-15%-ные), Са(ОН)2 Na2C03 (15-20%-ные), NaOH |

| |(15-25%-ные), КОН, (NH4)2SO3 (20-25%-ные), ZnS03, |

| |К2СОз: суспензии СаО, МgО, СаСО3, ZnO, золы; |

| |ксилидин - вода в соотношении 1:1, |

| |диметиланилинС6Нз(СНз)2NН2 |

|Сероводород H2S |Водный растворNa2СОз+Nа3АsО4 (Nа2НАsОз); водный |

| |раствор Аs2О3 (8-10 г/л)+NНз (1,2-1,5 |

| |г/л)+(NН4)3АsОз (3,5-6 г/л); моноэтаноламин |

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12