Воздух рабочей зоны

Воздух рабочей зоны

Российский Университет Дружбы Народов

Экологический факультет

Реферат по курсу «Защита природных ресурсов»

на тему

Очистка и переработка технологических газов, дымовых отходов и

вентиляционных выбросов

Руководитель: Хаустов А.П.

Выполнил студент гр.

ОСМ-202 Глущенко И.А.

Москва

2000

Содержание

Очистка и переработка технологических газов, дымовых отходов и

вентиляционных выбросов 3

Механические («сухие») пылеуловители 3

Пористые фильтры 6

Электрофильтры 12

Аппараты мокрого пылегазоулавливания 14

Скрубберы (газопромыватели). 14

Комбинированные методы и аппаратура очистки газов 20

Литература 23

Очистка и переработка технологических газов, дымовых отходов и

вентиляционных выбросов

Защита окружающей среды от загрязнений включает, с одной стороны,

специальные методы и оборудование для очистки газовых и жидких сред,

переработки отходов и шламов, вторичного использования теплоты и

максимального снижения теплового загрязнения. С другой стороны, для этого

разрабатывают технологические процессы и оборудование, отвечающие

требованиям промышленной экологии, причем технику защиты окружающей среды

применяют практически на всех этапах технологий. Предлагаемые к

рассмотрению в лекциях 5, 6 и 7 методы и устройства защиты окружающей среды

сгруппированы по типу очищаемой среды (газовая, жидкая, твердая,

комбинированная) или вторично используемого отхода в зависимости от его

характеристик.

Газообразные промышленные отходы включают в себя не вступившие в

реакции газы (компоненты) исходного сырья; газообразные продукты;

отработанный воздух окислительных процессов; сжатый (компрессорный) воздух

для транспортировки порошковых материалов, для сушки, нагрева, охлаждения и

регенерации катализаторов; для продувки осадков на фильтровальных тканях и

других элементах; индивидуальные газы (аммиак, водород, диоксид серы и

др.); смеси нескольких компонентов (азотоводородная смесь, аммиачно-

воздушная смесь, смесь диоксида серы и фосгена);

газопылевые потоки различных технологий; отходящие дымовые газы

термических реакторов, топок и др., а также отходы газов, образующиеся при

вентиляции рабочих мест и помещений. Кроме этого, все порошковые технологии

сопровождаются интенсивным выделением газопылевых отходов. Пылеобразование

происходит в процессах измельчения, классификации, смешения, сушки и

транспортирования порошковых и гранулированных сыпучих материалов [1, 2].

Для очистки газообразных и газопылевых выбросов с целью их

обезвреживания или извлечения из них дорогих и дефицитных компонентов

применяют различное очистное оборудование и соответствующие технологические

приемы.

В настоящее время методы очистки запыленных газов классифицируют на

следующие группы:

I. «Сухие» механические пылеуловители.

II. Пористые фильтры.

III. Электрофильтры.

IV. «Мокрые» пылеулавливающие аппараты.

Механические («сухие») пылеуловители

Такие пылеуловители условно делятся 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.

Пылеуловительная 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.).

[pic]

Рис. 1. Пылеосадительные камеры:

а - полая: б - с горизонтальными полками; в, г - с вертикальными

перегородками: / - запыленный газ; // - очищенный газ; /// - 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 т(с) газами осадительной

камеры при равномерном распределении газового потока по ее сечению

составляет:

[pic]

где Vk, - объем камеры, м3; Vг- объемный расход газов, м3/с; L - длина

камеры, м; В- ширина камеры, м; Н- высота камеры, м.

В инерционных пылеуловителях для изменения направления движения газов

устанавливают перегородки (рис. 2). При этом наряду с силой тяжести

действуют и силы инерции. Пылевые частицы, стремясь сохранить направление

движения после изменения направления движения потока газов, осаждаются в

бункере. Газ в инерционном аппарате поступает со скоростью 5-15 м/с. Эти

аппараты отличаются от обычных пылеосадительных камер большим

сопротивлением и высокой степенью очистки газа [З].

[pic]

Рис. 2. Инерционные пылеуловители с различными способами подачи и

распределения газового потока:

а - камера с перегородкой; б - камера с расширяющимся конусом; в -

камера с заглубленным бункером.

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.). В зависимости от способа отделения материала в

системах пневмотранспорта используют объемные разгрузочные устройства и

центробежные циклоны. Выбор того или иного типа устройства зависит от

конкретных условий работы установок и требований, предъявляемых к его

работе: наибольшее значение коэффициента осаждения материала, минимальное

сопротивление разгрузочного устройства, надежность в эксплуатации.

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 батареи циклонов 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.

Воздух после разгрузочных устройств или циклонов, насыщенный

субмикронными частицами, должен направляться на доочистку в пылеуловители.

При выборе типа пылеуловителя в условиях работы таких установок учитывают

следующие показатели:

- степень пылеулавливания, равную отношению количества пыли,

задержанной пылеуловителем, к количеству пыли, содержащейся в

воздухе при его поступлении в пылеуловитель;

- сопротивление пылеуловителя, от которого зависит экономичность

процесса пылеулавливания;

- габаритные размеры и масса пылеуловителя, надежность и простота его

обслуживания.

Циклоны рекомендуется использовать для предварительной очистки газов и

устанавливать перед высокоэффективными аппаратами (например, фильтрами или

электрофильтрами) очистки.

Основными элементами циклонов являются корпус, выхлопная труба и

бункер. Газ поступает в верхнюю часть корпуса через входной патрубок,

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 (рис. 3).

В зависимости от производительности циклоны можно устанавливать по

одному (одиночные циклоны) или объединять в группы из двух, четырех, шести

или восьми циклонов (групповые циклоны).

Существуют батарейные циклоны. Конструктивной особенностью последних

является то, что закручивание газового потока и улавливание пыли в них

обеспечивается размещенными в корпусе аппарата циклонными элементами [4].

Ниже приведенатехническая характеристика наиболее распространенного на

производстве циклона ЦН-15:

- допустимая запыленность газа, г/м3:

для слабослипающихся пылей - не более 1000;

для среднесливающихся пылей - 250;

- температура очищаемого газа, °С - не более 400;

- давление (разрежение), кПа (кг/см2) - не более 5 (500);

- коэффициент гидравлического сопротивления:

для одиночных циклонов - 147;

для групповых циклонов - 175-182;

- эффективность очистки (от пыли dm = 20 мкм, при скорости газопылевого

потока 3,5 м/с и диаметре циклона 100 мм), % - 78.

[pic]

Рис. 3. Циклон типа ЦН-15П:

1 - коническая часть циклона; 2 - цилиндрическая часть циклона; 3 -

винтообразная крышка; 4 - камера очищенного газа; 5 - патрубок входа

запыленного газа; 6 - выхлопная труба; 7 -бункер; 8 - люк; 9 - опорный

пояс; 10 - пылевыпускное отверстие.

Для расчетов режимов и выбора марки (конструкции) циклона необходимы

следующие исходные данные: количество очищаемого газа при рабочих условиях

Vг, мЭ/с; плотность газа при рабочих условиях р, кг/м3; динамическая

вязкость газа при рабочей температуре (; дисперсный состав пыли, задаваемый

двумя параметрами dm и lg (r; запыленность газа С(х, г/м3; плотность частиц

рч, кг/м3; требуемая эффективность очистки газа (.

Конструкцию и режимные параметры циклона рассчитывают методом

последовательных приближений по методикам [3-5] или используя более

современный математический аппарат [б].

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 следующим признакам:

- 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 продувкой, с

импульсной продувкой и др.);

- наличию и форме корпуса для размещения ткани - прямоугольные,

цилиндрические, открытые (бескамерные);

- числу секций в установке (однокамерные и многокамерные);

- виду используемой ткани (например, стеклотканевые).

В качестве фильтровальных материалов применяют ткани из природных

волокон (хлопчатобумажные и шерстяные), ткани из синтетических волокон

(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 температуре 250-280 °С. Для фильтровальных

тканей наиболее характерно саржевое переплетение. Применяют также нетканые

материалы - фетры, изготовленные свойлачиванием шерсти и синтетических

волокон.

Рассмотрим подробнее группу материалов из нетканых иглопробивных

фильтровальных полотен, наиболее перспективных в производстве порошковых

материалов. Таллинской фирмой «Мистра» 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.

Нетканые иглопробивные полотна характеризуются следующими показателями

(табл . 1):

Таблица 1 Технические показатели фильтровальных полотен

|Наименование |«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 |

|Наименование |«Фильтра-550» |«Фильтра-330» |

|Воздухопроницаемость, дм3/м2 с), |150±50 |250±50 |

|при перепаде давления 50 Па | | |

|Разрывная нагрузка, Н, не менее |1000 |400 |

|по длине по ширине | | |

|Удлинение при разрыве, % по длине|80 90 |80 90 |

|по ширине | | |

|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.

Срок службы фильтровального материала не менее одного года. Верхний

предел рабочих температур составляет 140-150 °С.

В «Мистре» создано и более термостойкое полотно, используемое при

температуре до 210-220 °С. 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 и затем 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. Недостатком таких фильтров

является неудовлетворительная очистка фильтрующей ткани, в результате чего

значительно возрастает сопротивление фильтра и снижается его КПД.

Наибольшее распространение получил всасывающий рукавный фильтр, который

состоит из ряда рукавов, заключенных в герметически закрытый корпус.

Подлежащий очистке воздух подается через нижнюю приемную коробку в рукава,

заглушенные сверху, проникает сквозь ткань рукавов и удаляется из корпуса

через канал. Рукава фильтра очищаются от пыли с помощью специального

встряхивающего механизма. Недостатком всасывающих фильтров является

значительный подсос воздуха через неплотности (10-15% от объема

поступающего на очистку воздуха).

Разработка и промышленное изготовление дешевых фильтровальных тканей,

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. Так, фильтрующий

материал «Бекинокс» (Великобритания) изготавливают как в виде штапеля, так

и в виде длинных нитей различного 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. Он обладает высокой

абразивной устойчивостью, температуростойкостью (до 500 °С), регенерируется

любым известным способом и хорошо зарекомендовал себя при фильтрации газов,

содержащих SO2.

Во Франции при очистке отходящих газов с температурой 400-500С

применяют рукавные фильтры из металлического фетра, основа которого

представляет собой металлическую сетку, нарощенную слоем тонкой

металлической нити определенной толщины и плотности. 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

«Дюпон» (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 °С.

Небольшое количество тонких стеклянных волокон в тефлоне уменьшает его

пористость и повышает улавливающую способность. Тефлоновые волокна, стойкие

к истиранию, в свою очередь защищают стекловолокно от механических

повреждений. Высокие эксплуатационные характеристики материала тефэр

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 пользоваться 100%-ным тефлоном.

Отечественной промышленностью в настоящее время разработаны следующие

тканевые фильтры [4]:

а) с импульсной продувкой каждого каркасного рукава (ФРКИ и др.).

Регенерация осуществляется под действием импульсов сжатого воздуха и без

отключения секций;

б) с комбинированным устройством регенерации - механическим

встряхиванием и обратной посекционной продувкой (ФРУ и др.)

в) с обратной посекционной продувкой (ФР и др.)

г) с регенерацией механическим встряхиванием (ФР-6П и др.). Регенерация

рукавов осуществляется вручную или с помощью электромеханического

устройства.

В справочнике [7] подробно рассмотрены фильтры общепромышленного

назначения, серийно выпускаемые специализированным заводами.

Преимущественное развитие получили фильтры ФРКИ и ФРИ (рис. 4). Скорость

фильтрования в этих аппаратах на 20-30% выше, чем в фильтрах с механической

регенерацией и обратной продувкой. При эффективной регенерации (короткими

импульсами длительностью 0,1-0,2 с) общий срок службы рукавов в этих

фильтрах более высокий, рукава меньше изнашиваются. Гидравлическое

сопротивление обычно поддерживается на уровне 1000-1500 Па. Условное

обозначение типоразмера фильтра: Ф -фильтр; Р - рукавный; К - каркасный; И

- с импульсной продувкой; цифра после буквенных обозначений - активная

поверхность фильтрации.

[pic]

Рис. 4. Фильтр ФРКИ (ФРИ):

1 - бункер; 2 - корпус; 3 - диффу-эорсопло; 4 - крышка: 5 - труба

раздающая; 6 - секция клапанов: 7 - коллектор сжатого воздуха; 8 - секция

рукавов.

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 табл. 2 приведены основные технические характеристики фильтров

рукавных каркасных с импульсной продувкой (ФРКИ).

Таблица 2 Технические характеристики рукавных фильтров

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

|Поверхность |30 |60 |90 |180 |360 |

|фильтрации, м2| | | | | |

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

|Число рукавов |36 |72 |108 |144 |288 |

|Высота рукава,|2 |2 |2 |3 |2 |

|м | | | | | |

|Число |6 |12 |18 |24 |48 |

|электромагнитн| | | | | |

|ых клапанов | | | | | |

|Число секций |1 |2 |3 |4 |8 |

|Наибольший |10 |20 |30 |60 |120 |

|расход сжатого| | | | | |

|воздуха, м3/ч | | | | | |

|Габаритные |1458х2060х|2820х2060х|4140х20|5480х2060х|5850х4370х |

|размеры, мм |х3620 |х3620 |60х |х4620 |х4880 |

| | | |х3620 | | |

|Масса, кг |1300 |2500 |2500 |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;

Страницы: 1, 2