Очистка отходящих газов от пыли и тумана.

Для улавливания пыли могут быть применены аппараты, действие которых основано на использовании различных способов сепарации частиц из газового потока. Рассмотрим принцип действия основных из них.

Устройства, работа которых основана на использовании силы тяжести − пылевые камеры, газоходы. Эти устройства в условиях электролизных цехов мало применимы, так как для снижения скорости отходящего газа пришлось бы резко увеличивать диаметр газоходов, а при больших скоростях в пылевых камерах и газоходах могут оседать только крупные частицы, что приведет к невысокой степени очистки отходящего газа.

Аппараты, основанные на использовании центробежной силы − циклоны, также не могут быть использованы в условиях электролизного цеха из-за большого объема отходящих газов. Кроме того, циклоны эффективно отделяют только крупные частицы (более 10 мкм). Тем не менее эти аппараты достаточно успешно работают в цехах анодной массы для очистки пыли в отходящих газах от прокалочных печей. При этом значительная часть мелкой пыли не улавливается.

Мокрые пылеуловители − скрубберы и пенные аппараты. В практике работы алюминиевой промышленности мокрая очистка газа применяется не только для обеспылевания газа, но и для его очистки от фторсодержащих соединений и сернистого ангидрида, т.е. эти аппараты выполняют сразу две функции − обеспылевание и очистку газа от вредных газообразных соединений. Поэтому конструкция аппаратов для мокрой очистки газа будет рассмотрена ниже, а здесь приведены основные сведения об обеспылевании газов.

Мокрое улавливание пыли в результате соприкосновения частиц с жидкостью может осуществляться несколькими способами:

– пылеуловители со смоченными поверхностями; в них жидкость орошает поверхность аппарата или находящиеся внутри него элементы (насадку), с которыми соприкасается запыленный газовый поток. При этом пыль захватывается пленкой жидкости и выводится из газового потока. По этому принципу работают мокрые циклоны и скрубберы с насадкой;

– запыленный газовый поток вводится в жидкость и дробится на пузырьки, внутри которых находятся частицы пыли. При движении пузырьков через слой жидкости частицы пыли вымываются из газа. К этой группе пылеуловителей относятся барботажные и пенные аппараты.

Очистка газа может производиться и комбинированным способом в одном аппарате. Так, например, в скруббере с насадкой улавливание пыли происходит и каплями, и смоченной поверхностью насадки.

Эффективность мокрого пылеулавливания обычно оценивают по удельному расходу энергии на очистку 1000 м3 газа, который включает в себя затраты энергии на преодоление потоком гидравлического сопротивления аппарата и подачу жидкости в пылеуловитель. Как показывает практика, рационально сконструированные аппараты с малым удельным расходом энергии обладают низкой эффективностью, а аппараты с большим удельным расходом энергии − высокой. Для большинства мокрых пылеуловителей почти вся величина удельного расхода энергии связана с преодолением газа гидравлического сопротивления аппарата, т.е. пропорциональна потере напора, и степень очистки мало зависит от конструкции аппарата. Значительное улучшение улавливания пыли отмечается при потере напора более 250 мм вод. ст.

При касании капли жидкости с частицей последние смачиваются и в большинстве случаев тонут, в результате чего улавливаются. Однако опыт показывает, что при мокром улавливании газы очищаются от крупных частиц (более 3–5 мкм), а мелкие частицы, и особенно возгоны, улавливаются плохо, даже в том случае, если они по своей природе хорошо смачиваются этой жидкостью. Разработанные в последние годы скоростные мокрые пылеуловители дробят жидкость на мелкие капли, в результате чего частицы и даже возгоны легче сталкиваются с ними и достаточно полно улавливаются. Они обладают рядом преимуществ: возможность очистки горячих газов, небольшие габариты, пониженная пожаро- и взрывоопасность. В то же время эксплуатация этих аппаратов, особенно в зимнее время года, представляет большие сложности. Кроме того, при их эксплуатации необходимо обрабатывать и удалять большое количество стоков и шлама. И несмотря на это, такие аппараты широко используются в электролизных цехах не только для улавливания пыли, но и очистки газа от вредных газообразных соединений, в том числе и фторсодержащих.

Электрофильтры − аппараты для отделения пыли в электростатическом поле широко применяют для улавливания пыли и тумана любых размеров, в том числе и менее 1 мкм. Эффективность улавливания пыли в таких электрофильтрах весьма высока и достигает 99% даже при очистке газов, нагретых до 450–500 °С, и высоком содержании сернистого ангидрида и других газов. Электрофильтры широко используются в алюминиевом производстве.

Через тканевые фильтры пропускают запыленный газ, на волокнах которой задерживаются пыль. При малых скоростях фильтрации можно добиться высокой степени очистки газов (до 99%). Тканевые фильтры находят широкое применение в электролитическом производстве алюминия для сухой очистки отходящих газов не только от пыли, но и фторсодержащих соединений.