Реферат: Воздух рабочей зоны

--PAGE_BREAK--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 достигает99,9%.

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 температуре250-280 °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):

Таблица1
Технические показатели фильтровальных полотен



Промышленные испытания материала «Фильтра-550» в производстве сепарированного мела показали степень очистки99,9% при улавливании пыли,75% которой составляет фракция с диаметром частиц1-5 мкм.

Срок службы фильтровального материала не менее одного года. Верхний предел рабочих температур составляет140-150 °С.

В «Мистре» создано и более термостойкое полотно, используемое при температуре до210-220 °С. В зависимости от вида ткани допустимая удельная газовая нагрузка составляет0,6-1,2 м3/(м2*мин) для хлопчатобумажной или шерстяной;0,5-1 -для синтетической;0,3-0,9 м3 /(м2*мин)- для стеклоткани.

Нагнетательный рукавный фильтрработает 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 сопротивление1200 Па и ту же эффективность, что и текстильные ткани. Он обладает высокой абразивной устойчивостью, температуростойкостью (до500 °С), регенерируется любым известным способом и хорошо зарекомендовал себя при фильтрации газов, содержащих SO2.

Во Франции при очистке отходящих газов с температурой400-500С 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 на20-30% выше, чем в фильтрах с механической регенерацией и обратной продувкой. При эффективной регенерации (короткими импульсами длительностью0,1-0,2 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.

<img width=«250» height=«302» src=«ref-1_636445689-25521.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029">

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).

Таблица2
Технические характеристики рукавных фильтров

Показатели

ФРКИ-30

ФРКИ-60

ФРКИ-90

ФРКИ-180

ФРКИ-360

Поверхность фильтрации, м2

30

60

90

180

360

Показатели

ФРКИ-30

ФРКИ-60

ФРКИ-90

ФРКИ-180

ФРКИ-360

Число рукавов

36

72

108

144

288

Высота рукава, м

2

2

2

3

2

Число электромагнитных клапанов

6

12

18

24

48

Число секций

1

2

3

4

8

Наибольший расход сжатого воздуха,м3/ч

10

20

30

60

120

Габаритные размеры,мм

1458х2060х х3620

2820х2060х х3620

4140х2060х х3620

5480х2060х х4620

5850х4370х х4880

Масса,кг

1300

2500

2500

5500

10500

Примечание. Диаметр рукава130 мм, гидравлическое сопротивление 1.2 Па давление продувочного воздуха0,3-0,6 МПа, рабочее давление (разрежение) в аппарате до5 кПа.

Расчет рукавных тканевых фильтров сводится к определению общей поверхности фильтрацииFи числа фильтров или секций. Нормальная нагрузка на1 м фильтрующей поверхности для рукавных фильтров составляет150-200 м /ч. Сопротивление фильтров определяют по формуле:

<img width=«131» height=«40» src=«ref-1_636471210-830.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030">

где В- коэффициент, равный0,13-0,15 (большее значение принимается для более дисперсной пыли); Qв- расход воздуха на1 м2 ткани рукавов, м3/ч; n- принимается равным1,2-1,3 (меньшее значение принимается для более дисперсной пыли).

При работе в нормальном режиме сопротивление нагнетательных фильтров составляет до2 кПа, всасывающих- до6 кПа. Общую поверхность фильтрации (м2) определяют по формуле:

<img width=«256» height=«52» src=«ref-1_636472040-2077.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031">

гдеFpaб -поверхность фильтрации в одновременно работающих секциях, м; F
рег ~поверхность фильтрации в регенерируемой секции, м2;V - объемный расход очищаемых газов (воздуха) с учетом подсоса воздуха в фильтр, м3/мин;Vnp -объемный расход продувочного воздуха, м3/мин;qф -удельная газовая нагрузка, м3/(м2*хмин).

 Число необходимых фильтров или секций

<img width=«82» height=«32» src=«ref-1_636474117-515.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032">

гдеF1 -поверхность фильтрации всех рукавов, установленных в одном фильтре или секции, м2.

Гидравлическое сопротивление тканевого фильтра DР, Па (уточненное значение), в любой момент времени(t,с) от включения фильтра в работу определяют по формуле:

<img width=«390» height=«56» src=«ref-1_636474632-7682.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033">

где mr-динамический коэффициент вязкости газа, Па*c; en-пористость слоя пыли;dm-средний размер частиц пыли, м; eт-- пористость ткани; Сeх- начальная запыленность газа, кг/м3; rп
-плотность пыли, кг/м3.

Периоды работы фильтра между регенерацией, встряхиванием или продувкой ориентировочно определяют в зависимости от входной запыленности газов:

Пылеулавливание в цехах подготовки и переработки порошковых материалов является технической проблемой. Например, все звенья погрузочно-разгрузочных работ- потенциальные источники пыления, интенсивность которых зависит от технического уровня используемого оборудования и технологии перегрузки сыпучих и кусковых материалов. Наиболее полно задачи борьбы с образованием пыли и ее улавливанием решены для конвейерных линий и некоторых видов перерабатывающего оборудования [1].

В настоящее время для очистки таких отходящих газов от пыли применяют одноступенчатую очистку в циклонах ЦН-15, ЦН-11 или двухступенчатую с использованием дополнительного циклона-промывателя типа СИОТ или ЛИОТ. Однако они не обеспечивают требуемой степени очистки газов, что связано с зарастанием воздухопроводов в местах отделения сухого газа от пыли и газа от капель воды. Поэтому дополнительно используют пылеулавливающие установки, включающие сухие инерционные пылеуловители (циклоны групповые и батарейные), пористые фильтры (ленточные, рамные, рукавные со струйной импульсной и обратной продувкой, зернистые и др.).

Конструкция зернистого фильтра, представлена на рис. 5.

Фильтр имеет корпус1, фильтрующие элементы4, бункер5, систему импульсной регенерации3. Фильтрующий элемент содержит четыре пары вертикально размещенных фильтрующих ячеек2. Ячейка содержит наклонные непроницаемые перегородки, верхние и нижние сетки. Между сетками засыпаются частицы слоем150 мм размером3-5 мм дробленого материала из магнезита, доломита, гравия и т.д. Перегородки и сетки образуют каналы треугольного сечения, по которым очищенные газы через отверстия в боковине проходят в короб. В каналах для прохода очищенного газа устанавливают перфорированные трубки, служащие для циклической подачи сжатого воздуха из коллектора. Фильтрующие ячейки разделены перегородками на три равные части. При импульсной продувке нижние ячейки работают в режиме фильтрации, а верхние- в режиме регенерации.

<img width=«273» height=«337» src=«ref-1_636482314-32106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034">

Рис.5. Зернистый фильтр




Наряду с очисткой пылвгаэовых потоков важной задачей является также очистка и обезвреживание дымовых газов от продуктов сгорания топлива и других газообразных альтерогенов.

С этой целью часто применяют метод адсорбции. В сухом способе очистки дымовых газов фильтрация очищаемых выбросов происходит через неподвижный (адсорберы периодического действия) или движущийся слой твердого поглотителя- адсорбента (адсорберы непрерывного действия). Наиболее распространены адсорберы периодического действия, в которых период контактирования очищаемого газа с адсорбентом чередуется с периодом его регенерации.

Конструктивно адсорберы (рис.6) выполняются в виде вертикальных, горизонтальных либо кольцевых емкостей, заполненных пористым адсорбентом. Выбор конструкции определяется скоростью газовой смеси, размером частиц адсорбента, требуемой степенью очистки и рядом других факторов. Вертикальные адсорберы применяют при небольших объемах очищаемого газа, а горизонтальные и кольцевые при производительности до десятков и сотен м3/ч.

<img width=«400» height=«244» src=«ref-1_636514420-34287.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035">

Рис.6. Конструктивные схемы адсорберов:

а- вертикальный; б- горизонтальный; в- кольцевой;1 - адсорбер:2 - слой активированного угля;3 - центральная труба для подачи паровоздушной смеси при адсорбции;4 - барботер для подачи острого пара при десорбции;5 - труба для выхода инертных по отношению к поглотителю газов при адсорбции; б- труба для выхода пара при десорбции.

При проектировании или выборе конструкции адсорбера используют следующие исходные данные: объемный расход очищаемого газа (м/с), концентрацию удаляемой примеси (мг/м3) и давление отходящих газов (Па). В результате расчета определяют необходимую массу адсорбента,конструктивные размеры, гидравлическое сопротивление аппарата и время защитного действия адсорбера [8].
    продолжение
--PAGE_BREAK--Электрофильтры
Метод электроосаждения (улавливания пыли в электрическом поле) заключается в следующем. Частицы пыли (или капельки влаги) сначала получают заряд от ионов газа, которые образуются в электрическом поле высокого напряжения, а затем движутся к заземленному осадительному электрозаряду. Лопав на заземленный уловитель, частицы прилипают и разряжаются. Когда осадительный электрод обрастает слоем частиц, они стряхиваются под воздействием вибрации и собираются в бункере. Схема электрического осаждения пыли представлена на рис.7. [2].

<img width=«314» height=«251» src=«ref-1_636548707-18127.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036">

Рис.7. Схема электрического осаждения пыли:

1 -
источник электропитания;2 - коронирующий электрод;3 - осадительный электрод;4 -ион газа;5- частица пыли.

Электрофильтры применяются там, где необходимо очищать очень большие объемы газа и отсутствует опасность взрыва. Эти установки (рис.8) используются для улавливания летучей золы на современных электростанциях, для улавливания пыли в цементной промышленности, а также в металлургии в мощных системах улавливания дыма, для пылеулавливания в системах кондиционирования воздуха и других смежных отраслях[4,9].

<img width=«371» height=«336» src=«ref-1_636566834-69063.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037">

Рис.8. Двухступенчатый электрофильтр горизонтального потока:

1 -
комплект стряхиватвлей для высоковольтных и собирательных электродов;2 - отдельная сблокированная дверца смотрового люка;3 - быстрооткрывающиеся панели для извлечения проволочных электродов без отключения установки;4 - распорные стержни между осадительными электродами;5 - дырчатый распределительный экран; б- станина, устанавливаемая непосредственно на опорных колоннах:7 - сблокированное высоковольтное оборудование для каждой электрической секции: в- площадка для размещения изоляторов и газонепроницаемых уплотнителей;9 - скатная крыша;10 - клиновидные опоры для проволочных электродов;11 - упруго закрепленные собирательные электроды;12— пластинчатые и щитковые электроды;13- упруго закрепленная высоковольтная рама:14 - люк смотрового прохода между ступенями.

 Аппараты мокрого пылегазоулавливания
При очистке газов от частиц пыли и для переработки газообразных отходов с целью извлечения из них полезных компонентов или их обезвреживания успешно применяются методы и оборудование, основанные на принципах мокрого пылеулавливания.

Целесообразно сочетание сухой и последующей мокрой очистки, которая в свою очередь может сочетаться с адсорбционной доочисткой.Развитая поверхность контакта фаз способствует увеличению эффективности пылеулавливания. В промышленности используют мокрые пылеуловители (промыватели) капельного, пленочного и барботажного типов. Конструктивно аппараты могут быть полыми, тарельчатыми, механического и ударно-инерционного действия (ротоклоны), а также скоростного типа (трубы Вентури и другие инжекторы).

Необходимо стремиться к созданию мокрых промывателей с минимальным гидравлическим сопротивлением, работоспособных при низких расходах воды. Эффективность очистки пыли зависит от размеров улавливаемых частиц и от других свойств пыли. Необходимость концентрирования системы жидкость- твердое тело с возвратом очищенной воды на пылеулавливание, накопление в орошаемой жидкости растворимых компонентов пыли усложняет систему мокрого пылеулавливания.В общем виде процесс улавливания пыли мокрым методом представляется как перенос твердой фазы из газовой среды в жидкую и удаление последней из аппарата вместе с твердой фазой[2,3]. В зависимости от формы контактирования фаз способы мокрой пылеочистки можно разделить на:1 - улавливание в объеме (слое) жидкости;2 - улавливание пленками жидкости;3 - улавливание распыленной жидкостью в объеме газа (рис.9).

<img width=«396» height=«282» src=«ref-1_636635897-37439.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038">

Р и с. 9. Схемы основных способов мокрого пылеулавливания:

а- в объеме жидкости; б- пленками жидкости; е- распыленной жидкостью;1 - пузырьки газа;2 - капли жидкости;3 - твердые частицы.

Скрубберы (газопромыватели).
При объемно-жидкостном способе поток запыленного газа пропускают через определенный объем жидкости. Для этой цели используют пенные пылеуловители с провальными тарелками или тарельчатые скрубберы, эффективность которых может достигать90-95%. На рис.10 представлен тарельчатый скруббер.
<img width=«176» height=«255» src=«ref-1_636673336-13867.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039">                                          <img width=«188» height=«271» src=«ref-1_636687203-16980.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040">

Рис. 10. Тарельчатый скруббер:

1 -
каплеуловитель;2 - тарелка.



Рис.11. Пылеуловитель ПВМ:

1 -
корпус;2,4- перегородки;3 - водоотбойник;5 - каплеуловитель; б- вентиляционный агрегат;7 - устройство для регулирования уровня воды



Улавливание пыли пленками жидкости характеризуется тем, что контакт газа и жидкости происходит на границе двух сред без перемешивания. Захват (собственно улавливание) твердых частиц тонкими пленками жидкости происходит на поверхностях конструктивных элементов. К этой группе устройств относятся скрубберы с насадкой, мокрые циклоны, ротоклоны и т.п. На рис.11 показана схема пылеуловителя вентиляционного мокрого (ПВМ).

Улавливание пыли распыленной жидкостью заключается в том, что орошающая жидкость вводится в запыленный объем (поток) газа в распыленном или дисперсном виде. Распыление орошающей жидкости производится с помощью форсунок под давлением или за счет энергии самого потока газа. Первый способ распыления используется в полых скрубберах (рис.12), второй- в турбулентных промывателях и скрубберах Вентури (рис.13).
<img width=«218» height=«287» src=«ref-1_636704183-14601.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">             <img width=«233» height=«293» src=«ref-1_636718784-15037.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042">



Рис.12. Полый форсуночный скруббер

Рис.13. Скруббер Вентури

1 -
каплеуловитель;2 - диффузор;3 - горловина;4 - конфузор;5 - устройство для подачи воды


Скрубберы Вентури(сочетание трубы с каплеуловителем центробежного типа) обеспечивают очистку газов от частиц пыли практически любого дисперсного состава. В зависимости от физико-химических свойств улавливаемой пыли, состава и температуры газа выбирают режим работы скруббера Вентури. Скорость газа в горловине может быть30-200 м/с, а удельное орошение0,1-6 м3/м3. Эффективность очистки от пыли зависит от гидравлического сопротивления. Скрубберы Вентури эффективно работают при допустимой запыленности очищаемых газов30 г/м3, предельной температуре очищаемого газа400 °С, удельном орошении0,5-2,5 м3/м3 и гидравлическом сопротивлении6-12 кПа.

Характеристика труб типа ГВПВ (газопромыватель Вентури прямоточный высоконапорный) приведена в табл. 3. Конструкция часто дополняется каплеуловителем циклонного типа (КЦ7), который обеспечивает улавливание капель при содержании жидкости не более1 м3/м3, температуре не выше 80°С, концентрации капельной влаги после сепарации70 мг/м3. Гидравлическое сопротивление350 Па и производительность КЦТ1700-82500 м3/ч.

    продолжение
--PAGE_BREAK--Таблица 3. Технические характеристики скруббера Вентури


Скрубберы Вентури типа СВ-Кк (комплект скруббер-сепаратор, один или два) имеют следующие характеристики:

Созданы скрубберы центробежные, вертикальные, батарейные СЦВБ-20, обеспечивающие производительность по газу9000-20000 м3/ч при температуре не выше60 °С, запыленности не более10 г/м3 и гидравлическом сопротивлении скрубберов1,7 кПа.

Мокрую очистку газов с частицами2-3 мкм можно проводить в скрубберах центробежного типа СЦВП, в которых жидкость дробится непосредственно запыленным газом. Шлам, оседающий в нижней части скруббера, выводится эрлифтом в контейнер, а осветленная жидкость вновь возвращается в скруббер. Производительность таких аппаратов5000-20000 м /ч, допустимая запыленность2 г/м3, температура газов80 «С, гидравлическое сопротивление2,4 кПа, расход воды на очистку0,05 м3/м3.

Разработаны скрубберы ударно-инерционного типа с пылеуловителями вентиляционными мокрыми. Производительность таких скрубберов3000-40000 м3/ч. Запыленность газов10 г/м, гидравлическое сопротивление аппарата0,8-2 кПа, расход воды10-40 г на1 м3 очищаемого воздуха.

Для химической очистки газов от соединений фтора с содержанием до 1 г/м3 можно рекомендовать скрубберы с шаровой подвижной насадкой и полые. Очистку производят растворами гидроксида или карбоната натрия.

Эффективность очистки газов от пыли зависит от дисперсности, плотности, склонности к слипанию, сыпучести, абразивности, смачиваемости, гигроскопичности, растворимости и др. Однако основным параметром при выборе пылеуловителя является размер частиц. Необходимо знать дисперсный состав пыли, задаваемый в виде таблиц или интегральных кривых. Гранулометрический состав большинства видов пыли подчиняется нормально логарифмическому закону распределения частиц по размерам. Степень очистки газов определяют по формуле:

<img width=»197" height=«51» src=«ref-1_636733821-1526.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">

где х-диаметр частиц пыли,мкм;dso-диаметр частиц пыли, улавливаемых в аппарате на50%;lg sr
-стандартное отклонение в функции распределения частиц по размерам; lg sт-стандартное отклонение в функции распределения фракционных коэффициентов очистки.

Интеграл Ф(х) табулирован. В.Н. Ужовым и др. составлена таблица для определения значений Ф(х), соответствующих разным значениям х[10].

С достаточной точностью дисперсию (геометрическое стандартное отклонение) можно рассчитать по формуле:

<img width=«141» height=«33» src=«ref-1_636735347-1078.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">

гдеd16,d64 -диаметры частиц с содержанием фракций меньше16 и84%.

Для нахождения значенийlg shнеобходимо иметь опытные данные по очистке в пылеуловителях определенной конструкции двух видов различной пыли

<img width=«244» height=«241» src=«ref-1_636736425-42392.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045">

Рис.14. Номограмма для определения эффективности улавливания пыли в аппаратах мокрой очистки газов



По номограмме (рис.14) определяют эффективность улавливания пыли в аппаратах мокрой очистки.

Номограмма построена для значенийdmиd50пыли стандартной плотности rг= 1000кг/м3. Пересчет значенийdmиd50от реальной плотности rгк стандартной производят по формуле:


<img width=«230» height=«35» src=«ref-1_636778817-1939.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046">

Установлена зависимость степени пылегазоочистки от энергозатрат [10]:

<img width=«104» height=«31» src=«ref-1_636780756-645.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">где Кг- удельная энергия соприкосновения, кДж/1000 м3 газов; b и к-константы, определяемые из дисперсного состава пыли, позволяет рассчитать эффективность улавливания пыли. Вероятностно-энергетический метод расчета мокрых пылеуловителей основан на обобщенной зависимости:

<img width=«151» height=«36» src=«ref-1_636781401-1174.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">

полученной для стандартной плотности пыли рг= 1000 кг/м3 и вязкости газов mr=18*10-6Пас.

Эта зависимость может быть использована для выбора способов очистки и принципиальной конструкции скрубберов.

Для очистки или обезвреживания газообразных отходов или технологических газов с целью извлечения из них сопутствующих (полезных) газообразных компонентов широко используют метод абсорбции. Абсорбция основана на непосредственном взаимодействии газов с жидкостями. Различают физическую абсорбцию, основанную на растворении газа в жидкости, и хемосорбцию, в основе которой лежит химическая реакция между газом и жидким поглотителем.

Абсорбционной очистке подвергают газообразные отходы, содержащие один или несколько извлекаемых компонентов. В зависимости от используемого абсорбента (табл. 4) и его селективности можно выделить либо один компонент, либо последовательно несколько. В результате абсорбции получают очищенный газ и насыщенный раствор, который должен быть легко регенерируемым с целью извлечения из него полезных газов и возвращения его на стадию абсорбции [2].

Таблица4.  Абсорбенты, применяемые для очистки отходящих газов




Требования, которым должна удовлетворять абсорбционная аппаратура, вытекают из физического представления явлений массопереноса в системах газ- жидкость. Так как процесс массопереноса протекает на поверхности раздела фаз, то в конструкциях аппаратов необходимо ее максимально развивать.

Для поверхностных абсорберов характерным является конструктивно образованная поверхность, по которой в пленочном режиме стекает абсорбент (жидкость). Наиболее распространенной конструкцией таких противоточных абсорберов являются хорошо известные насадочные. В качестве насадки применяют кольца Рашига, кольца Палля, седла Берля и другую насадку. Насадочные аппараты сложны, так как необходимо создать опорную решетку, оросители, обеспечить эффективное улавливание капель абсорбента.

В распиливающих абсорберах межфазная поверхность образуется мелкими каплями путем дробления, распыления жидкости. В объеме аппарата с помощью форсунок создаются капли, контактирующие с газовым потоком.

В механических абсорберах жидкость распыляется в результате подвода извне механической энергии, например, вращения валков или специальных распылителей. Эти конструкции достаточно сложны.

В поверхностных и распыливающих абсорберах сплошной фазой является газ, а распределенной- жидкость. В барботажных абсорберах в сплошном потоке жидкости распределяется газ, что достигается на так называемых тарелках. Режим, в котором работают такие абсорберы, называют барботажным.

При создании промышленных систем очистки газов абсорбционными методами необходимо различать схемы с одно- и многократным использованием абсорбента. В последней схеме абсорбция сочетается с десорбционными процессами. Однократное использование абсорбента характерно для процессов с низкой стоимостью поглотителя или когда после поглощения образуется готовый (целевой) продукт. Так как в очищаемом газе содержится незначительное количество улавливаемого компонента, то осуществляется циркуляция абсорбента, но без его регенерации.

Расчет процессов абсорбции основывается на материальном балансе, из которого определяют расходные параметры по абсорбенту и размеры аппаратов. Объем очищаемого газаGiизвестен, известна также и начальная концентрация поглощаемого компонента в газовом потокеyiи в абсорбенте, подаваемом на очистку,x1.Необходимо знать конечную концентрацию x2абсорбента, то есть степень насыщения потока абсорбентаLпоглощаемым компонентом. Тогда количество поглощаемого компонентаGkопределяют по формуле:

<img width=«97» height=«35» src=«ref-1_636782575-865.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049">

где у2- концентрация компонента в отходящем газовом потоке. Общее уравнение материального баланса имеет вид:

<img width=«125» height=«28» src=«ref-1_636783440-1056.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050">Конечное содержание поглощаемого компонента у2 в газовом потоке должно быть согласовано с равновесной концентрацией его в жидкости, которую определяют по формуле:

<img width=«107» height=«37» src=«ref-1_636784496-719.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051">где Хг*- равновесная концентрация компонента в жидкости, отвечающая его содержанию в газовой фазе у2; т- константа фазового равновесия (константа Генри).

Определение эффективности реальных аппаратов должно быть основано на кинетических закономерностях процессов массопередачи, что можно записать через скорость растворения газа в жидкости за время через поверхность контакта фазF,м2:

<img width=«141» height=«29» src=«ref-1_636785215-997.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052">Каждая из независимых переменных (К- коэффициент массопередачи и А- движущая сила процесса) зависит от многих параметров (технологических режимов, конструкций аппаратов) и может измеряться в различных единицах. Широко применяют выражение для коэффициента массопередачиKsкак отношение его к площади поверхности контакта фаз или к площади насадки, тарелки. Если при этом движущая сила выражена через дельта, кг/м3, то единица измеренияKs -м/с.

Коэффициент массопередачи относят также к объему аппарата, получая объемный коэффициент массопередачи Кv, с-1 или ч-1:

<img width=«82» height=«25» src=«ref-1_636786212-561.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053">

где а- удельная поверхность контакта фаз.

Так как интенсивность переноса массы в газовой фазе (частный коэффициент массоотдачи вг) и в жидкой (частный коэффициент массоотдачи рж) различна, то значение bги bжопределяют по разным зависимостям, и их соотношение для различных процессов также различно. Тогда выражение общего коэффициента массопередачи через частные имеет вид:

<img width=«148» height=«28» src=«ref-1_636786773-1158.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054">

Соотношение между 1/bг и 1/mbж позволяет определить долю сопротивления в газовой и жидкой фазе в зависимости от т, зависящей от абсорбента, степени его насыщения, температуры и др.

Значения bги bжнаходят по экспериментальным зависимостям, рекомендуемым для определенных конструкций массообменных аппаратов.

В случае прямолинейной равновесной зависимости и постоянства рг и pжпо высоте абсорбера количество переданной массы

<img width=«125» height=«20» src=«ref-1_636787931-920.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055">или

<img width=«168» height=«39» src=«ref-1_636788851-1161.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056">Последнее выражение называют числом единиц переноса. По аналогии с записью коэффициентов массопередачи можно записать

<img width=«124» height=«25» src=«ref-1_636790012-916.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057">где Nг и Nж- число единиц переноса в газовой и жидкой фазах соответственно.

Число единиц переноса через объемные коэффициенты массопередачи:

<img width=«160» height=«32» src=«ref-1_636790928-1281.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058">гдеVan-объем аппарата;S-площадь поперечного сечения; Н- высота аппарата.
    продолжение
--PAGE_BREAK--