Очистка технологических газов на Приднепровской Тэс

Найбільшого поширення набув  всмоктуючий рукавний фільтр, який складається з ряду рукавів, ув’язнених в герметично закритий корпус. Що підлягає очищенню повітря подається через  нижню приймальну коробку в рукави, заглушені зверху, проникає крізь  тканину рукавів і віддаляється з корпусу через канал. Рукави фільтру очищаються від пилу за допомогою  спеціального струшуючого механізму. Недоліком всмоктуючих фільтрів є значний підсос повітря через  нещільність (10-15% від об'єму повітря, що поступає на очищення).

Для випадку, коли висока здатність, що фільтрує, повинна поєднуватися з високою теплостійкістю і стійкістю  до агресивного хімічного середовища, існує три види матеріалів (повсть і тканини) для фільтрації сухих  часток: номекс (араміднє волокно), тефлон (фторвуглець) і тефер-повсть, виконана з суміші тефлону (85%) із скловолокном (15%). Ці матеріали витримують робочу температуру 100-250 °С.

Невелика кількість тонких скляних волокон в тефлоні  зменшує його пористість і підвищує уловлюючу здатність. Тефлонові  волокна, стійкі до стирання, у свою чергу захищають скловолокно  від механічних пошкоджень. Високі експлуатаційні характеристики матеріалу  тефер пояснюються протилежними трибоелектричними властивостями  обох волокон суміші, які створюють  електростатичні заряди в ході роботи. Це сприяє високій ефективності уловлювання  повстю субмікронних часток. Проте, за даними фірми, якщо фтористоводнева  кислота, наприклад, при хімічному  поліруванні кришталя повністю не нейтралізується, то в технологічних газах рекомендується користуватися 100%ним тефлоном.

 

 

 

 

 

 

2.1.3 Електрофільтри

 

Метод електроосадження (уловлювання  пилу в електричному полі) полягає  в наступному. Частки пилу (або крапельки  вологи) спочатку отримують заряд  від іонів газу, які утворюються  в електричному полі високої напруги, а потім рухаються до заземленого  осаджувального  електрозаряду. Попавши  на заземлений уловлювач, частки прилипають і розряджаються. Коли осаджувальний  електрод обростає шаром часток, вони струшуються під впливом вібрації і збираються в бункері. Схема  електричного осадження пилу представлена на рис. 7.

 

                    

Рис. 2.4 - Схема електричного осадження пилу: 1 - джерело електроживлення; 2 – коронувальний  електрод; 3 - осаджувальний  електрод; 4 - іон газу; 5 - частки пилу.

 

Електрофільтри застосовуються там, де необхідно очищати дуже великі об'єми газу і відсутня небезпека  вибуху. Ці установки (рис. 8) використовуються для уловлювання леткої золи на сучасних електростанціях, для уловлювання  пилу в цементній промисловості, а також в металургії в потужних системах уловлювання диму, для пиловловлювання  в системах кондиціонування повітря  і інших суміжних галузях.

              

Рис. 2.5 - Двоступінчатий електрофільтр  горизонтального потоку: 1 - комплект струшувачів для високовольтних і збірних електродів; 2 - окремі дверці оглядового люка, що блокуються; 3 - панелі для витягання дротяних електродів без відключення установки, що швидко відчиняються; 4 - стрижні розпорів між  осадітельнимі електродами; 5 - дірчастий  розподільний екран; 6 - станина, що встановлюється безпосередньо на опорних колонах; 7 - високовольтне устаткування, що блокується, для кожної електричної секції; у - майданчик для розміщення ізоляторів і газонепроникних ущільнювачів; 9 - скатний дах; 10 - клиновидні опори  для дротяних електродів; 11 - пружно закріплені збірні електроди; 12— пластинчасті і щитки електроди; 13- пружно закріплена високовольтна рама; 14 - люк оглядового проходу між рівнями.

 

2.1.4 Апарати мокрого  пилогазовловлювання

 

При очищенні газів від  часток пилу і для переробки газоподібних відходів з метою витягання з  них корисних компонентів або  їх знешкодження успішно застосовуються методи і устаткування, засновані  на принципах мокрого пиловловлювання.

Доцільне поєднання сухого і подальшого мокрого очищення, яке  у свою чергу може поєднуватися з  адсорбційним доочищенням. Розвинена  поверхня контакту фаз сприяє збільшенню ефективності пиловловлювання. У промисловості використовують мокрі пиловловлювачі (промивачі) краплинного, плівкового і барботажного типів. Конструктивно апарати можуть бути порожнистими, тарілчастими, механічної і ударно-інерційної дії (ротоклони), а також швидкісного типа (труби Вентурі і інші інжектори).

Необхідно прагнути до створення  мокрих промивачів з мінімальним  гідравлічним опором працездатних при  низьких витратах води. Ефективність очищення пилу залежить від розмірів уловлюваних часток і від інших  властивостей пилу. Необхідність концентрації системи рідина - тверде тіло з поверненням  очищеної води на пиловловлювання, накопичення  в зрошуваній рідині розчинних компонентів  пилу ускладнює систему мокрого  пиловловлювання. У загальному вигляді  процес уловлювання пилу мокрим методом  представляється як перенесення  твердої фази з газового середовища в рідку і видалення останньою  з апарату разом з твердою  фазою. Залежно від форми контакту фаз способи мокрого пилоочищення можна розділити на: 1 - уловлювання  в об'ємі (шарі) рідини; 2 - уловлювання  плівками рідини; 3 - уловлювання розпорошеною рідиною в об'ємі  газу (рис. 2.6).

 

Рис. 2.6 -  Схеми основних способів мокрого пиловловлювання: а - в об'ємі рідини; б - плівками рідини; е - розпорошеною рідиною; 1 - бульбашки  газу; 2 - краплі рідини; 3 - тверді частки.

2.1.5 Скрубери (газопромивщики)

 

При об'ємно-рідинному способі  потік запиленого газу пропускають  через певний об'єм рідини. Для цієї мети використовують пінні пиловловлювачі з провальними тарілками або  тарілчасті скрубери, ефективність яких може досягати 90-95%. На рис. 2.7 представлений  тарілчастий скрубер.

 

                           

                             Рис. 2.7 - Тарілчастий скрубер

 

Уловлювання пилу плівками рідини характеризується тим, що контакт  газу і рідини відбувається на кордоні  двох середовищ без перемішування. Захват (власне уловлювання) твердих  часток тонкими плівками рідини відбувається на поверхнях конструктивних елементів. До цієї групи пристроїв відносяться  скрубери з насадкою, мокрі циклони, ротоклони і тому подібне На рис. 2.8 показана схема пиловловлювача вентиляційного мокрого (ПВМ).

 

                     

Рис. 2.9. − Пиловловлювач ПВМ: 1 - корпус; 2,4 - перегородки; 3 - водовідбійник; 5 - краплеуловлювач; 6 - вентиляційний агрегат; 7 - пристрій для регулювання рівня води

 

Уловлювання пилу розпорошеною рідиною полягає в тому, що зрошуюча рідина вводиться в запилений  об'єм (потік) газу в розпорошеному  або дисперсному вигляді. Те, що розпиляло  зрошуючої рідини виробляється за допомогою  форсунок під тиском або за рахунок  енергії самого потоку газу. Перший спосіб того, що розпиляло використовується в порожнистих скруберах (рис. 2.9), другий - в турбулентних промивачах і скруберах Вентурі (рис. 2.10).

Скрубери Вентурі (поєднання  труби з краплеуловлювачем відцентрового  типа) забезпечують очищення газів  від часток пилу практично будь-якого  дисперсного складу. Залежно від  физико-хімічних властивостей уловлюваного пилу, складу і температури газу вибирають режим роботи скрубера Вентурі. Швидкість газу в горловині може бути 30-200 м/с, а питоме зрошування 0,1-6 м3/м³. Ефективність очищення від пилу залежить від гідравлічного опору. Скрубери Вентурі ефективно працюють при допустимій запиленій газів 30 г/м³, що очищаються, граничній температурі газу, що очищається, 400 °С, питомому зрошуванні 0,5-2,5 м3/м³ і гідравлічному опорі 6-12 кПа.

 

                     

Рис. 2.9 - Порожнистий скрубер  форсунки                  Рис. 2.10 - Скрубер Вентурі:

                                                                                           1 - краплеуловлювач; 2 - дифузор;

                                                                                           3 - горловина; 4 - конфузор;

                                                                                           5 - пристрій для подачі води

 

Скрубери Вентурі (поєднання  труби з краплеуловлювачем відцентрового  типу) забезпечують очищення газів  від часток пилу практично будь-якого  дисперсного складу. Залежно від  физико-хімічних властивостей уловлюваного пилу, складу і температури газу вибирають режим роботи скрубера Вентурі. Швидкість газу в горловині  може бути 30-200 м/с, а питоме зрошування 0,1-6 м3/м³. Ефективність очищення від пилу залежить від гідравлічного опору. Скрубери Вентурі ефективно працюють при допустимій запиленій газів 30 г/м³, що очищаються, граничній температурі газу, що очищається, 400 °С, питомому зрошуванні 0,5-2,5 м3/м³ і гідравлічному опорі 6-12 кПа.

Характеристика труб типа ГВПВ (газопромивщик Вентурі прямоточний  високонапірний) приведена в таблиці 2.2. Конструкція часто доповнюється краплеуловлювачем циклонного типу (КЦ7), який забезпечує уловлювання крапель  при вмісті рідини не більше 1 м3/м³, температурі не вище 80°С, концентрації краплинної вологи після сепарації 70 мг/м³. Гідравлічний опір 350 Па і продуктивність КЦТ 1700-82500 м3/ч.

 

Таблиця 2.2 - Технічні характеристики скрубера Вентурі

Типорозмір	Об'єм газів на виході, m'/m	Діаметр горловини, мм	Витрата зрошуваної рідини, м3/ч	Тиск рідини перед форсункою  кПа
ГВПВ-0,006	1700-3500	85	1,18-3,2	180-370
ГВПВ-0,03	9320-18900	200	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

 

Скрубери Вентурі типа СВ-КК (комплект скрубер-сепаратор, один або два) мають наступні характеристики:

Об'єм газів, що очищаються, м3/ч – 50000-500000;

Витрата зрошуваної рідини, м3/ч – 65-400;

Температура газів, що очищаються, °С – до 120;

Концентрація зважених часток, мг/м³  - до 10000;

Питоме зрошування, м3/м³  - 0,5-3,5;

Гідравлічний опір, кПа  – 4-12.

Створені скрубери відцентрові, вертикальні, батарейні СЦВБ-20, що забезпечують продуктивність по газу 9000-20000 м3/ч при  температурі не вище 60 °С, запиленій  не більше 10 г/м³ і гідравлічному опорі скруберів 1,7 кПа.

Мокре очищення газів з  частками 2-3 мкм можна проводити  в скруберах відцентрового типа СЦВП, в яких рідина дробиться безпосередньо  запиленим газом. Шлам, що осідає в  нижній частині скрубера, виводиться ерліфтом в контейнер, а освітлена  рідина знов повертається в скрубер. Продуктивність таких апаратів 5000-20000 м-кодів /ч, допустимої запиленої 2 г/м³, температура газів 80 °С, гідравлічний опір 2,4 кПа, витрата води на очищення 0,05 м3/м³.

Розроблені скрубери ударно-інерційного  типа з пиловловлювачами вентиляційними мокрими. Продуктивність таких скруберів 3000-40000 м3/ч. Запилена газів 10 г/м³, гідравлічний опір апарату 0,8-2 кПа, витрата води 10-40 г на 1 м³ повітря, що очищається.

Для хімічного очищення газів  від з'єднань фтору з вмістом  до 1 г/м³ можна рекомендувати скрубери з кульовою рухливою насадкою і порожнисті. Очищення виробляють розчинами гідроксиду або карбонату натрію.

Ефективність очищення газів  від пилу залежить від дисперсності, щільності, схильності до злипання, сипучості, абразивності, змочуваності, гігроскопічності, розчинності і ін. Проте основним параметром при виборі пиловловлювача є розмір часток. Необхідно знати дисперсний склад пилу, що задається у вигляді таблиць або інтегральних кривих. Гранулометричний склад більшості видів пилу підкоряється нормально логарифмічному закону розподілу часток по розмірах. Міру очищення газів визначають по формулі:

 

                                             

        де х - діаметр часток пилу, мкм; dso - діаметр часток пилу, що уловлюються в апараті на 50%; lg s_r - стандартне відхилення у функції розподілу часток по розмірах; lg s_т - стандартное отклонение в функции распределения фракционных коэффициентов очистки.

Інтеграл Ф(х) табульований. В.Н. Ужовим і ін. складена таблиця для визначення значень Ф(х), відповідних різним значенням х.

З достатньою точністю дисперсію (геометричне стандартне відхилення) можна розрахувати по формулі:

 

                           

де d16, d64 - діаметри часток з  вмістом фракцій менше 16 і 84%.

Для знаходження значень lg s_h необхідно мати дослідні дані по очищенню в пиловловлювачах певної конструкції двох видів різного пилу.