Аппараты очистки («Технология защиты окружающей среды» курсовая), страница 4

Наибольшее распространение в промышленности для сухой очистки газовых выбросов получили рукавные фильтры (рис. 6.8). Аппараты мокрой очистки газов — мокрые пылеуловители — имеют широкое распространение, так как характеризуются высокой эффек­тивностью очистки от мелкодисперсных пылей с d_ч ³ 0,3 мкм, а также возможностью очистки от пыли нагретых и взрывоопасных газов. Однако мокрые пылеуловители обладают рядом недостатков, ограни­чивающих область их применения: образование в процессе очистки шлама, что требует специальных систем для его переработки; вынос влаги в атмосферу и образование отложений в отводящих газоходах при охлаждении газов до температуры точки росы; необходимость создания оборотных систем подачи воды в пылеуловитель.

Аппараты мокрой очистки работают по принципу осаждения час­тиц пыли на поверхность либо капель, либо пленки жидкости. Осаж­дение частиц пыли на жидкость происходит под действием сил инерции и броуновского движения.

Среди аппаратов мокрой очистки с осаждением частиц пыли на поверхность капель на практике более применимы скрубберы Вентури (рис. 6.9). Основная часть скруббера — сопло Вентури 2. В его конфу-зорную часть подводится запыленный поток газа и через центробежные форсунки 1 жидкость на орошение. В конфузорной части сопла происходит разгон газа от входной скорости (W_r = 15...20 м/с) до скорости в узком сечении сопла 30...200 м/с и более. Процесс осажде­ния пыли на капли жидкости обусловлен массой жидкости, развитой поверхностью капель и высокой относительной скоростью частиц жидкости и пыли в конфузорной части сопла. Эффективность очистки в значительной степени зависит от равномерности распределения жидкости по сечению конфузорной части сопла. В диффузорной части сопла поток тормозится до скорости 15...20 м/с и подается в каплеуловитель 3. Каплеуловитель обычно выполняют в виде прямоточного циклона.

Скрубберы Вентури обеспечивают высокую эффективность очист­ки аэрозолей при начальной концентрации примесей до 100 г/м³. Если • удельный расход воды на орошение составляет 0,1...6,0 л/м³, то эффек­тивность очистки равна:

Скрубберы Вентури широко используют в системах очистки газов от туманов. Эффективность очистки воздуха от тумана со средним размером частиц более 0,3 мкм достигает 0,999, что вполне сравнимо с высокоэффективными фильтрами.

К мокрым пылеуловителям относят барботажно-пенные пылеуло­вители с провальной (рис. 6.10, а) и переливной решетками (рис. 6.10, б). В таких аппаратах газ на очистку поступает под решетку 3, проходит через отверстия в решетке и, барботируя через слой жидкости и пены 2, очищается от пыли путем осаждения частиц на внутренней поверх­ности газовых пузырей. Режим работы аппаратов зависит от скорости подачи воздуха под решетку. При скорости до 1 м/с наблюдается барботажный режим работы аппарата. Дальнейший рост скорости газа в корпусе 1 аппарата до 2...2,5 м/с сопровождается возникновением пенного слоя над жидкостью, что приводит к повышению эффектив­ности очистки газа и брызгоуноса из аппарата. Современные барбо­тажно-пенные аппараты обеспечивают эффективность очистки газа от мелкодисперсной пыли~ 0,95...0,96 при удельных расходах воды 0,4...0,5 л/м. Практика эксплуатации этих аппаратов показывает, что они весьма чувствительны к неравномерности подачи газа под про­вальные решетки. Неравномерная подача газа приводит к местному сдуву пленки жидкости с решетки. Кроме того, решетки аппаратов склонны к засорению.

Для очистки воздуха от туманов кислот, щелочей, масел и других| жидкостей используют волокнистые фильтры — туманоуловители. Принцип их действия основан на осаждении капель на поверхности пор с последующим стеканием жидкости по волокнам в нижнюю часть туманоуловителя. Осаждение капель жидкости происходит под действием броуновской диффузии или инерционного механизма отделения частиц загрязнителя от газовой фазы на фильтроэлементах в зависимости от скорости фильтрации W_ф. Туманоуловители делят на низкоскоростные (W_ф ≤ 0,15 м/с), в которых преобладает механизм I диффузного осаждения капель, и высокоскоростные (W_ф = 2...2,5 м/с), где осаждение происходит главным образом под воздействием инер­ционных сил.

Фильтрующий элемент низкоскоростного туманоуловителя пока­зан на рис. 6.11. В пространство между двумя цилиндрами 3, изготов­ленными из сеток, помещают волокнистый фильтроэлемент 4, который крепится с помощью фланца 2 к корпусу туманоуловителя 1. Жид­кость, осевшая на фильтроэлементе; стекает на нижний фланец 5 и через трубку гидрозатвора 6 и стакан 7 сливается из фильтра. Волокнистые низкоскоростные туманоуловители обеспечивают высокую эффективность очистки газа (до 0,999) от частиц размером менее 3 мкм и полностью улавливают частицы большего размера. Волокнистые слои формируются из стекловолокна диамет­ром 7...40 мкм. Толщина слоя составляет 5...15 см, гидравлическое сопротивление сухих фильтроэлементов — 200...1000 Па высокоскоростные туманоуловители имеют меньшие размеры и обеспечивают эффективность очистки, равную 0,9...0,98 при Δр = 1500...2000 Па, от ту­мана с частицами менее 3 мкм. В качестве фильтрующей набивки в таких туманоуловителях используют войлоки из полипропиленовых волокон, которые успешно работают в среде разбавленных и концентрированных кислот и щелочей. В тех случаях, когда диаметры капель тумана составляют 0,6...0,7 мкм и менее, для достижения приемлемой эффективности очистки прихо­дится увеличивать скорость фильтрации до 4,5...5 м/с, что приводит к заметному брызгоуносу с выходной стороны фильтроэлемента (брыз-гоунос обычно возникает при скоростях 1,7...2,5 м/с). Значительно уменьшить брызгоунос можно применением брызгоуловителей в кон­струкции туманоуловителя. Для улавливания жидких частиц размером более 5 мкм применяют брызгоуловители из пакетов сеток, где захват частиц жидкости происходит за счет эффектов касания и инерционных сил. Скорость фильтрации в брызгоуловителях не должна превышать 6 м/с.

На рис. 6.12 показана схема высокоскоростного волокнистого туманоуловителя с цилиндрическим фильтрующим элементом 3, ко­торый представляет собой перфорированный барабан с глухой крыш­кой. В барабане установлен грубоволокнистый войлок 2 толщиной 3...5 мм. Вокруг барабана по его внешней стороне расположен брызгоуловитель 1, представляющий собой набор перфорированных плоских и гофри­рованных слоев винипластовых лент. Брызгоуловитель и фильтроэле-мент нижней частью установлены в слой жидкости.

Для очистки аспирационного воздуха ванн хромирования, содер­жащего туман и брызги хромовой и серной кислот, применяют волок­нистые фильтры типа ФВГ-Т. В корпусе размещена кассета с фильтрующим материалом — иглопробивным войлоком, состоящим из волокон диаметром 70 мкм, толщиной слоя 4...5 мм.

Метод абсорбции — очистка газовых выбросов от газов и паров — основан на поглощении последних жидкостью. Для этого используют абсорберы. Решающим условием для применения метода абсорбции является растворимость паров или газов в абсорбенте. Так, для удаления из технологических выбросов аммиака, хлоро- или фтороводорода целесообразно применять в качестве абсорбента воду. Для высокоэффективного протекания процесса абсорбции необхо­димы специальные конструктивные решения. Они реализуются в виде насадочных башен (рис. 6.13), форсуночных барботажно-пенных и других скрубберов. Описание процесса очистки и расчет аппаратов приведены в работе [6.11].

Работа хемосорберов основана на поглощении газов и паров жидкими или твердыми поглотителями с образованием малорастворимых или малолетучих в химических соединений. Основными аппаратами для реализации процесса являются насадочные башни, барботажно-пенные аппараты, скрубберы Вентури и т. п. Хемосорбция — один из распространенных методов очи­стки отходящих газов от оксидов азота и паров кислот. Эффективность очистки от оксидов азота составляет 0,17...0,86 и от паров кислот — 0,95.

Метод адсорбции основан на способности некоторых тонкодиспер­сных твердых тел селективно извлекать и концентрировать на своей поверхности отдельные компоненты газовой смеси. Для этого метода используют адсорбенты. В качестве адсорбентов, или поглотителей, применяют вещества, имеющие большую площадь поверхности на единицу массы. Так, удельная поверхность активированных углей достигает 10⁵... 10⁶ м²/кг. Их применяют для очистки газов от органи­ческих паров, удаления неприятных запахов и газообразных примесей, содержащихся в незначительных количествах в промышленных выбро­сах, а также летучих растворителей и целого ряда других газов. В качестве адсорбентов применяют также простые и комплексные окси­ды (активированный глинозем, силикагель, активированный оксид алюминия, синтетические цеолиты или молекулярные сита), которые обладают большей селективной способностью, чем активированные угли.

Конструктивно адсорберы выполняют в виде емкостей, заполнен­ных пористым адсорбентом, через который фильтруется поток очища­емого газа. Адсорберы применяют для очистки воздуха от паров растворителей, эфира, ацетона, различных углеводородов и т. п.

Адсорберы нашли широкое применение в респираторах и проти­вогазах. Патроны с адсорбентом следует использовать строго в соот­ветствии с условием эксплуатации, указанным в паспорте респиратора или противогаза. Так, фильтрующий противогазовый респиратор РПГ-67 (ГОСТ 12.4.004—74) следует использовать в соответствии с реко­мендациями, приведенными в табл. 6.2 и 6.3.

Для очистки газов от паров растворителей с концентрацией более 0,3 г/м³ НИИОГАЗом разработан типовой ряд адсорберов АВКФ с производительностью по очищаемому газу 10, 20, 40 и 80 тыс. м³/ч.

Термическая нейтрализация основана на способности горючих газов и паров, входящих в состав вентиляционных или технологических выбросов, сгорать с образованием менее токсичных веществ. Для этого метода используют нейтрализаторы. Различают три схемы термической нейтрализации: прямое сжигание; термическое окисление; каталити­ческое дожигание.

Прямое сжигание используют в тех случаях, когда очищаемые газы обладают значительной энергией, достаточной для поддержания горе­ния. Примером такого процесса является факельное сжигание горючих отходов. Так нейтрализуют циановодород в вертикально направленных факелах на нефтехимических заводах. Разработаны схемы камерного сжигания отходов. Такие дожигатели можно использовать для нейтра­лизации паров токсичных горючих или окислителей при их сдувах из емкостей.

Термическое окисление находит применение в тех случаях, когда очищаемые газы имеют высокую температуру, но не содержат доста­точно кислорода или когда концентрация горючих веществ незначи­тельна и недостаточна для поддержания пламени.

В первом случае процесс термического окисления проводят в камере с подачей свежего воздуха (дожигание оксида углерода и углеводородов), а во втором — при подаче дополнительно природного газа. Схема устрой­ства для термического окисле­ния выбросов показана на рис. 6.14.