§ 1. Основы рационального выбора пылеуловителей

Выбор пылеулавливающих аппаратов без должного учета многочисленных факторов, влияющих на их работу, часто приводит к низкой эффективности и недостаточной надежности их работы. В основу выбора пылеулавливающего аппарата должны быть положены результаты расчета предельно допустимого выброса (ПДВ), устанавливающего, какое количество пыли данный аппарат может выбросить в атмосферу без превышения предельно допустимых концентраций в расчетных точках. На основании допустимой конечной и заданной начальной концентраций можно определить, с какой степенью очистки должен работать пылеулавливающий аппарат. Следует иметь в виду, что при высокой эффективности стоимость пылеуловителей резко возрастает с увеличением степени очистки.

При выборе аппаратов газоочистки предпочтение следует отдавать сухим методам. Они не требуют сооружения дорогостоящих систем водоснабжения и шламовой канализации, облегчают утилизацию уловленного продукта, снижают коррозионный износ оборудования и коммуникаций, характеризуются меньшим потреблением электроэнергии и воды, улучшают условия рассеивания вредных выбросов в атмосфере.

Установка мокрых пылеуловителей может быть оправдана при отсутствии места для размещения более громоздких рукавных фильтров и электрофильтров, очистке взрывоопасных газов, очистке газов, требующих охлаждения и увлажнения.

Газоочистные аппараты, как правило, устанавливают непосредственно за технологическими агрегатами, для очистки отходящих газов которых они предназначены. Такая индивидуальная установка сокращает протяженность газоходов, а следовательно, и подсосы воздуха, часто достигающие больших значений. Например, в мартеновском производстве даже при индивидуальной установке газоочисток коэффициент избытка воздуха перед ней а «2, что обусловливает увеличение в два раза сечения газоходов и дымовых труб, газоочистных аппаратов и дымососов, а также потребление последними электроэнергии. Централизованная установка газоочистных аппаратов, при которой подсосы воздуха будут более значительными, не нашла сколько-нибудь значительного применения. Это объясняется также тем, что газоочистные аппараты не требуют резерва, так как продолжительность их работы без остановки на текущий ремонт не меньше срока кампании технологического агрегата.

Одним из основных факторов, влияющих на выбор типа пылеулавливающего аппарата, является дисперсный состав пыли: чем мельче пыль, тем более дорогие и громоздкие аппараты приходится применять для ее улавливания. Для высокоэффективной очистки газов от мелкодисперсной (возгонной) пыли пригодны три типа аппаратов: тканевые фильтры, электрофильтры и скрубберы Вентури. В пенных аппаратах и ротоклонах удовлетворительно улавливаются частицы пыли размером 3—5 мкм, в мокрых аппаратах центробежного типа — частицы 6—8 мкм, в сухих циклонах и других аппаратах центробежного типа — частицы 10—15 мкм, в полых скрубберах и сухих инерционных аппаратах — частицы 15—20 мкм, в осадительных камерах и горизонтальных коллекторах — частицы 30—40 мкм.

Для нормализованных пылеуловителей максимальная производительность в одном аппарате составляет: для электрофильтров типа ЭГА 1,2 млн. м³/ч (w = 1,2 м/с), для рукавных фильтров типа ФРО 1,2 млн. м³/ч (w = 0,9 м/мин), для скрубберов Вентури типа СВ 500 тыс. м³/ч.

Тканевые фильтры с рукавами из синтетических тканей (лавсана, нитрона) обеспечивают надежную и устойчивую очистку газов при температуре не выше 130 °С, а из стеклотканей — при 250 °С; однако они дороги и имеют большие габариты вследствие низких скоростей фильтрования (w = 0,5÷1,0 м/мин). Тканевые фильтры не рекомендуется применять при высокой абразивности и значительной слипаемости пылей, а также при высокой влажности газа. В случае высокой токсичности пыли для доочистки газа применяют рукавные фильтры со струйной продувкой (РСФП) и повышенной скоростью фильтрования (w = 5÷6 м/мин).

Химический состав газа существенно влияет на выбор фильтровального материала. В кислых средах исключается использование хлопчатобумажных и шерстяных тканей, рекомендуются лавсан, нитрон и стеклоткань. В щелочных средах, наоборот, хлопчатобумажные материалы имеют хорошую стойкость, нитрон — удовлетворительную, а лавсан не рекомендуется. В случае, если температура газов превосходит 300 ^СС, а также для агрессивных газов можно применять зернистые насыпные фильтры, которые вследствие более высоких скоростей фильтрования занимают значительно меньше места по сравнению с тканевыми; однако по эффективности очистки зернистые фильтры значительно уступают тканевым.

Наибольшую конкуренцию тканевым фильтрам в металлургии составляют электрофильтры. Вследствие больших скоростей фильтрования (1—1,5 м/с) они занимают несколько меньше места и являются более дешевыми по сравнению с тканевыми фильтрами, хотя разница и в том, и в другом отношении невелика. Электрофильтры можно применять при температурах до 330 °С (ЭГА), а некоторые конструкции даже до 425 °С (ЭГТ). Электрофильтры в меньшей степени, чем тканевые, чувствительны к абразивности и слипаемости пыли. Повышенная влажность газа благоприятно сказывается на работе электрофильтра. Химический состав газа в меньшей степени влияет на работу электрофильтра, а наличие сернистых соединений даже повышает эффективность очистки. Начальный электрический заряд пыли (трибозаряд) мало сказывается на работе электрофильтра, но может играть известную роль в тканевых фильтрах при неблагоприятном сочетании с зарядом волокон ткани. Не рекомендуется применять сухие электрофильтры при высоких значениях УЭС (выше 10¹¹ Ом·см), а также при небольших объемах очищаемого газа или необходимости получения запыленности газа на выходе менее 50—100 мг/м³. Электрофильтры чувствительны к параметрам газа, и при колебании их может снижаться эффективность аппаратов. При наличии в пыли извести нельзя применять мокрые пылеуловители, так как в них будут образовываться трудноудаляемые отложения.

Малая насыпная плотность и углы естественного откоса могут вызвать затруднения при удалении пыли из аппаратов. В этом случае следует принимать повышенные углы наклона стенок бункеров и снабжать последние вибровстряхивающими устройствами.

Пылеуловители обычно устанавливают на всасывающей стороне вентиляторов и дымососов, так как в этом случае роторы последних в меньшей степени подвергаются абразивному износу. Однако в мокрых схемах пылеулавливания установка вентиляторов целесообразна на напорной стороне во избежание отложений шлама на роторе машин и конденсации паров на внутренней стороне корпуса.

Пылеулавливающие аппараты могут устанавливаться как внутри зданий, так и на открытом воздухе в зависимости от климатических условий района. Вне здания обычно устанавливают циклоны, доменные форсуночные скрубберы и электрофильтры. В этом случае следует принимать меры для защиты наиболее ответственных элементов от атмосферных осадков. Например, верх электрофильтров закрывается шатром, а подбункерное помещение обшивается легкими материалами.

В том случае, если конкурентоспособными могут быть несколько аппаратов различного типа, следует производить технико-экономические расчеты. Для установки должны быть рекомендованы аппараты, имеющие меньшие приведенные затраты.

Перечисленные особенности пылеулавливающих аппаратов дают лишь общий подход к их выбору. Окончательный выбор следует производить с учетом режима работы технологического агрегата, требований к автоматизации, перспектив расширения производства, величины приведенных затрат и т. д.