1. Способы очистки газопылевых выбросов

В соответствии с требованиями санитарных норм технологические выбросы, а также выбросы после местных отсосов, содержащие пыль, вредные газы, должны подвергаться очистке перед выходом в атмосферу. Применяемые методы очистки выбросов в воздушный бассейн весьма разнообразны и отличаются как по конструкции аппаратов, так и по технологии обезвреживания.

а) очистка воздуха от пыли и капельных примесей.

Для очистки воздуха от пыли и туманов применяются различные пыле - и туманоулавливающие аппараты и системы, которые по принципиальным особенностям процесса очистки можно разделить на 4 группы:

-сухие механические пылеуловители, в которых пыль и капли жидкости отделяются под действием сил тяжести, инерции или центробежной силы;

-мокрые или гидравлические устройства, в которых взвешенные частицы улавливаются жидкостью;

-фильтрующие устройства, в которых частицы задерживаются пористым фильтрующим материалом;

-электрические пылеуловители, в которых взвешенные частицы заряжаются и притягиваются к электродам противоположного знака.

Для выбора пылеуловителей и расчета всей системы очистки необходимо знать их основные характеристики, в том числе эффективность, гидравлическое сопротивление и удельную пылеемкость.

В сухих пылеуловителях взвешенные частицы отделяются от воздушного потока за счет сил тяжести, инерции или центробежных сил. По конструкции это пылеосадительные камеры, циклоны, ротационные, вихревые, радиальные и жалюзийные пылеуловители. Наиболее простыми устройствами первого вида являются пылеосадительные камеры, в которых за счет увеличения сечения воздуховода скорость пылевого потока резко падает, вследствие чего частицы пыли выпадают под действием сил тяжести. Пылеосадительные камеры использующиеся для очистки от крупной пыли, применяются в основном для предварительной очистки воздуха. Более эффективными пылеуловителями первого вида являются различные инерционные аппараты, в которых пылевой поток резко меняет направление своего движения, что способствует выпадению частиц пыли. Наиболее распространенные инерционные пылеуловители – циклоны, подразделяемые по конструкции на цилиндрические, конические и прямоточные. Цилиндрические циклоны НИИОГАЗа, получившие широкое распространение, предназначены для улавливания сухой пыли аспирационных систем, золы из дымовых газов котельных, работающих на твердом топливе, пыли из сушилок и прочего. При начальной запыленности 0,3 – 4000 г/м³, имеют производительность 100 – 68 000 м³/г, гидравлическое сопротивление от 0,83 до 0,975 для пыли с размером частиц более 20 мкм.

Конические циклоны НИИОГАЗа имеют высоту цилиндрической части меньше внутреннего диаметра наружного цилиндра, предназначены для очистки газов от сажи и обладают повышенной эффективностью очистки и большим гидравлическим сопротивлением по сравнению с цилиндрическими. Достоинством циклонов является их высокая эффективность, малые габариты и низкая металлоемкость.

В технике пылеулавливания широкое применение нашли групповые и батарейные циклоны. В групповых компоновках их устанавливают попарно вокруг вертикального подводящего газохода с общим числом циклонов 8 и более. Батарейные циклоны или мультициклоны состоят из нескольких десятков и даже сотен параллельно включенных циклонов.

К инерционным пылеуловителям относятся и ротационные аппараты, в которых сепарация пыли происходит вследствие вращения ротора. Эти аппараты делятся на 2 типа.

Ротационные пылеуловители в сравнении с циклонными аппаратами имеют значительно меньшие габаритные размеры и меньшую энергоемкость. Однако они не получили широкого распространения из–за относительной сложности конструкции и процесса эксплуатации.

Вихревые пылеуловители отличаются от циклонов наличием встречных, в осевом направлении, закрученных потоков – нижнего (первичного) и верхнего (вторичного). Характеризуются высокой эффективностью очистки газа от пыли размером до 3 – 5 мкм.

К основным преимуществам вихревых пылеуловителей следует отнести более интенсивную, чем у циклонов, сепарацию частиц по всей высоте, более эффективное улавливание тонкодисперсных фракций (менее 5 мкм), широкий диапазон по газу и дисперсной фазе.

Мокрые пылеуловители обладают рядом преимуществ перед другими типами пылеуловителей. При мокром пылеулавливании достигается контакт запыленного потока с жидкостью в виде капель или пленки, благодаря чему мокрые аппараты являются высокоэффективными пылеуловителями, способными улавливать частицы размером до 0,1 мкм и конкурировать с фильтрационными пылеуловителями и электрофильтрами. Они успешно применяются для обеспыливания высокотемпературных газов, взрыво и пожароопасных сред, когда использование эффективных пылеуловителей другого типа невозможно или нецелесообразно. С помощью аппаратов мокрого действия можно одновременно решать задачи пылеулавливания и очистки газов от газообразных компонентов, охлаждения и увлажнения газов.

Вместе с тем, мокрым аппаратам присущ ряд недостатков, ограничивающих область их применения. Использование их требует наличия системы шламоудаления и оборотного водоснабжения, что удорожает процесс пылеулавливания. Работа этих аппаратов сопряжена с неизбежными потерями дефицитной воды. Сами аппараты и отводящие газоходы в большей степени подвержены коррозии, особенно при очистке агрессивных газов, требуют дополнительных мероприятий по антикоррозионной защите.

По способу действия мокрые пылеуловители обычно подразделяются на скрубберы Вентури, форсуночные и центробежные скрубберы, барботажно – пенные аппараты и прочие.

Фильтры. Воздействие данных аппаратов основано на фильтровании запыленных газов через пористые перегородки – ткани, волокнистые материалы, насыпные зернистые слои.

Из аппаратов фильтрующего типа для очистки промышленных газов от пыли наибольшее распространение получили тканевые фильтры. Высокая степень очистки тканевых фильтров, средние капитальные и эксплуатационные затраты делают их конкурентноспособными с электрофильтрами и мокрой очисткой.

В настоящее время искусственные фильтрующие материалы вытесняют материалы их хлопка, шерсти. Наиболее распространенными синтетическими тканями и материалами являются:

-лавсановые ткани с прочностью в 3 – 5 раз большей, чем у шерстяных тканей, используют для очистки газов с t до 130 – 150⁰ С; они обладают высокой стойкостью по отношению к кислотам, растворителям, а также к истиранию;

-нитрон обладает хорошей стойкостью к указанным химическим веществам, к истиранию, термостойкости до 130⁰С.

Кроме перечисленных тканей и материалов применяют также капроновые, полипропиленовые, а также новые материалы: оксалон, фенилон, полиоксидиазолы и другие.

Общими недостатками рукавных фильтров является ограниченное их применение в зависимости от температуры, влажности, химического состава газа и опасности пожара. К недостаткам всех видов фильтров можно отнести повышение их гидравлического сопротивления в процессе работы. Регенерация фильтрующего слоя иногда представляет большую сложность.

Электрофильтры. Наиболее совершенными и универсальными аппаратами для очистки воздуха от взвешенных частиц являются электрические фильтры. В основе их работы лежит осаждение взвешенных частиц под действием электрических сил. Электрофильтр представляет собой аппарат, в котором размещены коронирующие и осадительные электроды. Осадительные электроды заземлены, а к коронирующим подводится выпрямленный электрический ток высокого напряжения от преобразовательной подстанции.

По способу удаления осажденной на электродах пыли электрофильтры делятся на сухие и мокрые. В сухих электрофильтрах пыль удаляется путем встряхивания. Нормальная работа сухих аппаратов обеспечивается при температуре очищаемых газов выше температуры точки росы, что необходимо для предотвращения конденсации влаги и увлажнения осажденной пыли. Появление влаги в сухих аппаратах может вызвать осложнение при удалении пыли с электродов и их коррозию.

В мокрых электродах удаление пыли производится путем смыва ее с поверхности электродов орошающей жидкостью. Температура очищаемого газа при этом должна быть выше или близкой к температуре точки росы. Мокрые электрофильтры могут также применяться для улавливания из газовых потоков жидких частиц в виде тумана или капель.

Электрофильтры широко применяются в теплоэнергетике, на горнободывающих, перерабатывающих, металлургических и других предприятиях для очистки газов от пыли любой крупности при начальной запыленности до 50 г/м³. Кроме того, они используются для тонкой очистки газов от масленых туманов и смолы в различных отраслях промышленности.

Эффективность пылеулавливания в электрофильтрах составляет 0,96 – 0,99, а в некоторых случаях достигает 0,999. Работать электрофильтры могут под давлением и в разрежении при температуре до 500⁰С, а также в условиях агрессивных сред. Скорость газового потока в активной части сухих электрофильтров в зависимости от их конструкции колеблется от 0,8 – 1,0 до 1,5 – 1,7 м/с. Аэродинамическое сопротивление аппаратов обычно не превышает 100 – 150 Па и является значительно более низким по сравнению с другими типами пылеуловителей. Затраты электроэнергии составляют 0,1 – 0,5 кВт час на 1000 м³ очищаемого газа. Работа электрофильтров может быть полностью автоматизирована. Данные аппараты отличаются повышенной металлоемкостью, требуют сложных специальных агрегатов для электропитания и занимают большие площади. К недостаткам электрофильтров относятся высокая их чувствительность к отклонениям от заданных технологических режимов и к незначительным дефектам внутреннего оборудования, невозможность применения для улавливания пыли с большим электрическим сопротивлением и в условиях образования взрывоопасных сред.