Классификация методов и аппаратов очистки

промышленных выбросов

Цель очистки	Методы	Аппараты
Очистка от пы-лей и дыма	1. Сухие методы   2. Мокрые методы     3.Электрические методы	Пылеосадительные камеры, пылеуловители, циклоны, фильтры Газопромыватели (скрубберы): полые, насадочные, тарельчатые, центробежные, скоростные Сухие электрофильтры
Очистка от туманов и брызг	1. Электрические методы 2. Механические методы	Мокрый электрофильтр   Фильтры-туманоуловители, сеточные брызгоуловители
Очистка от газообразных примесей	1. Абсорбционные   2. Адсорбционные   3. Каталитические 4. Термические	Абсорберы: тарельчатые, плёночные, распыливающие Адсорберы: с неподвижным, движущимся и с псевдоожиженным слоем. Реактор Печи и горелки
Очистка от парообразных примесей	Конденсационные методы	Конденсаторы

Адсорбционные методы очистки промышленных выбросов от газообразных примесей основаны на поглощении примесей пористыми веществами - адсорбентами. В качестве адсорбентов используются активированные угли, активированный силикагель, доломит и др. Для многократного использования адсорбента его регенерируют. Достоинством метода адсорбции является высокая степень очистки, а недостатком - невозможность очистки запыленных газов.

Каталитические методы очистки основаны на химических превращениях токсичных компонентов в нетоксичные в присутствии катализаторов. Очистке подвергаются выбросы, не содержащие пыли и катализаторных ядов. В качестве катализаторов используют различные металлы и их оксиды, которыми покрывают носители (огнеупорные материалы).

Термические методы - методы прямого сжигания применяют для обезвреживания промышленных выбросов от легкоокисляемых (горючих), токсичных, а также дурно пахнущих примесей. Методы основаны на сжигании горючих примесей в топках печей или факельных горелках.

Для улавливания паров летучих растворителей используют методы конденсации. В основе метода конденсации лежит явление уменьшения давления пара растворителя при понижении температуры. Смесь паров растворителя с воздухом предварительно охлаждают в теплообменнике, а затем конденсируют. Этот метод широко используют в рекуперационной технике для улавливания паров летучих растворителей.

Каждый из перечисленных методов позволяет выделить из отходящих промышленных выбросов только один из загрязняющих компонентов. Поэтому сложный химический состав выбросов и высокие концентрации примесей заранее предопределяют многоступенчатые схемы очистки, представляющие собой комбинацию разных методов.

Выбор метода очистки промышленного выброса, как это видно из таблицы 4.3, в первую очередь определяется его агрегатным состоянием. Кроме того, существенными факторами, влияющими на выбор метода и аппарата очистки, являются: объем выброса, его температура, влажность, наличие в составе выброса горючих и ядовитых примесей. При очистке аэрозолей определяющими факторами будет их дисперсный состав.

К аппаратам очистки выбросов от пыли, как было отмечено выше, относятся: пылеосадительные камеры, в которых разделение потока происходит под действием силы тяжести; циклоны, в которых разделение аэрозолей происходит в центробежном поле; фильтры, в которых разделение аэрозолей происходит под действием сил инерции в прямолинейных потоках. В любом из перечисленных устройств для выделения частицы из газового потока необходимо преодолеть силу сопротивления газового потока, которая определяется как сила Стокса.

Общий вид циклона, представляющего собой инерционный пылеуловитель сухого типа, показан на рис. 4.1. Данный пылеуловитель состоит из металлического цилиндра 2, переходящего в конус. По центру цилиндра в верхней его части установлена труба 3, через которую выходит очищенный воздух. Загрязненный воздух подается в циклон по трубе 4 со скоростью 20-25 м/с. При этом воздух закручивается и пылевые частицы под действием центробежных сил прижимаются к стенкам циклона, где теряют свою скорость и стекают вниз

Рис. 4.1. Циклон для очистки воздуха:

1- бункер; 2 – металлический цилиндр; 3 – труба; для выхода очищенного

воздуха; 4 – труба для подачи загрязненного воздуха в циклон

В циклонах работает механизм разделения аэрозолей в центробежном поле, поэтому условием выделения частицы из газового потока будет: F_ц ³ F_с, где F_ц - центробежная сила, а F_с - сила Стокса. Решение этого уравнения позволяет определить конструктивные размеры аппарата (рис. 4.2).

Под действием центробежной силы, создаваемой механизмом закручивания потока во входном патрубке циклона, твердые взвешенные частицы подводятся к стенке циклона и вместе с частью газов попадают в бункер. Попавшая в бункер часть газов, освободившись от пыли, возвращается в циклон, давая начало внутреннему вихрю очищенного газа, покидающего аппарат. Отделение частиц от попавших в бункер газов происходит под действием сил инерции при перемене направления движения газов на 180°. По мере движения этой части газов в сторону выхлопной трубы к ней постепенно присоединяются порции газа, не попавшего в бункер. Циклоны чрезвычайно чувствительны к присосам через бункер из-за увеличения объемов газов, движущихся навстречу пыли. Бункер участвует в аэродинамике циклонного процесса, поэтому использование циклонов без бункера или с уменьшенными против рекомендуемых размерами, приводит к снижению эффективности аппарата.

Мокрые пылеуловители (скрубберы) имеют ряд достоинств в сравнении с сухими аппаратами: более высокая эффективность улавливания взвешенных частиц; взрыво- и пожаробезопасность метода; возможность наряду с твердыми частицами одновременно улавливать загрязнения, которые входят в состав выброса в газообразном и парообразном состоянии. К недостаткам мокрых пылеуловителей можно отнести в основном одно обстоятельство, а именно выделение уловленной пыли в виде жидкого шлама, что связано с дополнительными затратами на его обезвоживание и чистку сточных вод.

Выше было сказано, что в основе мокрых методов очистки лежит явление контакта твердой взвешенной частицы с жидкостью. Кроме того, эта же жидкость является абсорбентом для газообразных примесей. В качестве рабочей жидкости чаще всего используется вода. По принципу действия мокрые

пылеуловители (газопромыватели, скрубберы) делятся на несколько видов: полые форсуночные газопро мыватели, насадочные, тарельчатые, ударно-инерционного действия (ротоклоны), центробежного действия, механические газопромыватели и скоростные (скрубберы Вентури).

Полые форсуночные скрубберы (рис. 4.3) представляют собою колонну круглого или прямоугольного сечения. В поперечное сечение вводятся форсунки. Расположение их может быть различным: только по оси или в несколько рядов по сечению, в одном или в нескольких сечениях. Форсунки орошают внутреннее пространство колонны, в котором проходит запыленный газ. Между газом и каплями жидкости происходит контакт, в результате которого и происходит очистка газа.

Из тарельчатых газопромывателей наиболее распространены пенные аппараты с провальными тарелками (рис. 4.4). Провальные тарелки могут быть дырчатыми, щелевыми, трубчатыми и колосниковыми. Пыль улавливается пенным слоем, который образуется на тарелке при взаимодействии газа и жидкости.

По развиваемому напору скрубберы делятся на низконапорные, средненапорные и высоконапорные, причем степень очистки будет зависеть от затрат энергии на очистку, то есть высоконапорные аппараты эффективнее низконапорных. Приводимые ниже укрупненные данные по скрубберам позволяют сделать ориентировочный подбор аппарата:

низконапорные аппараты улавливают d_ч= 6-10 мкм с h= 85-92, %;

средненапорные аппараты улавливают d_ч= 4-6 мкм с h= 85-94, %;

высоконапорные аппараты улавливают d_ч= 1-3 мкм с h= 85-96, %, где h - коэффициент эффективности, измеряемый в процентах.

К низконапорным относятся полые форсуночные и центробежные аппараты. К средненапорным относятся газопромыватели ударно-инерционного действия и тарельчатые скрубберы. К высоконапорным относится скруббер Вентури.