учебник по ОПОВ

В тех случаях, когда требуется очистка небольших масс горячих газов от загрязнений с размером частиц более 15-20 мкм, можно применять простейшие оросительные устройства, которые выполняются в виде ряда форсунок, встроенных в газоход.

Удельный расход воды в таких

системах выбирается равным от 0,1 до 0,3 л/м3.

должна превышать 3 м/с.

Барботажно-пенные пылеуловители

К мокрым пылеуловителям относятся барботажно-пенные пылеуловители с провальной и переливной решетками. 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 частиц пыли за счет осаждения частиц на внутренние 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 аппарата до 2-2,5 м/с

сопровождается возникновением пенного слоя над жидкостью, что приводит к повышению эффективности очистки газа и брызгоуноса из аппарата.

Рис.2.13.8. Барботажно-пенные пылеуловители

Современные барботажно-пенные аппараты обеспечивают эффективность очистки газа от мелкодисперсной пыли около 0,95-0,96 при удельных расходах воды 0,4-0,5 л/м3.

280

Скруббер Вентури

Простейший скруббер Вентури включает в себя трубу Вентури и прямоточный циклон. Труба Вентури состоит из конфузора 1, служащего для увеличения скорости газа, в котором размещают оросительное устройство 4; горловины 2, где происходит осаждение частиц пыли на каплях воды; и диффузора 3, в котором протекают процессы коагуляции, а также за счет снижения скорости восстанавливается часть давления, затраченного на создание высокой скорости газа в горловине.

Скрубберы Вентури объединяют большую группу аппаратов, общим для которых является наличие трубы распылителя, в которой осуществляется интенсивное дробление газовым потоком, движущимся с высокой скоростью (порядка 40-150 м/с), орошающей его жидкости и установленного за ней каплеуловителя. Первоначально в качестве трубы-распылителя использовалась труба Вентури в

ее чистом виде. Расход воды в скрубберах Вентури относительно высок: 0,7-3 м3 на 1000 м3 газа. Гидравлическое сопротивление больше, чем в других аппаратах мокрой очистки: 3000-7000 Па. Мокрые скоростные золоуловители обеспечивают эффективность очистки газов от золы, равную 91-94%.

Рис.2.13.9. Скруббер Вентури

В последнее время применяют комбинированные системы очистки газа. В качестве примера на рис.2.13.10. приведена принципиальная схема установки для мокрой очистки газов, включающая скруббер Вентури и барботажный пылеуловитель с тремя клапанными тарелками.

Запыленный газ подается на вход трубы Вентури I и при прохождении горловины интенсивно смешивается с водой, часть которой подается по двум тангенциальным вводам в верхней части конфузора 4, а другая часть вводится непосредственно в область горловины. Работа скрубберов Вентури основана на дроблении жидкости газовым потоком, движущимся с высокой скоростью (40-150 м/с). Образовавшаяся газоводяная смесь поступает в промывную секцию, при входе в которую она проходит сквозь поток жидкости, сливающейся из переливного устройства нижней тарелки. Затем газовый поток последовательно проходит через барботажные слои трех клапанных тарелок 6. Отделение капель жидкости происходит в сетчатом отбойнике 5, установленном над верхней тарелкой.

Основной недостаток всех методов мокрой очистки газов - это образование больших объемов жидких отходов (шлама). Таким образом, если не

281

осадительной камеры с коронирующими и осадительными электродами – и источника напряжения. В электрофильтре зоны ионизации и осаждения могут быть совмещены или отделены одна от другой.

Работают электрофильтры только на постоянном электрическом токе высокого напряжения (60-80 кВ); коронирующие электроды всегда подключены к отрицательному полюсу источника тока.

Электрофильтры классифицируются по нескольким признакам:

по расположению зон зарядки и осаждения электрофильтры делят на однозонные и двухзонные. В однозонных электрофильтрах зоны зарядки и осаждения совмещены, а в двухзонных коронирующие и осадительные электроды разделены и размещены в разных конструктивных зонах. В соответствии с направлением движения газового потока фильтры разделяют на горизонтальные и вертикальные.

по форме осадительных электродов различают электрофильтры пластинчатые и трубчатые (здесь: 1 - коронирующие электроды; 2 - осадительные электроды).

по числу последовательно расположенных полей электрофильтры бывают однопольными и многопольными.

по числу параллельно работающих секций - односекционными и многосекционными.

Вывод уловленной пыли из электрофильтра может осуществляться в сухом виде посредством встряхивания электродов и в мокром виде смывом водой. В соответствии с этим различают сухие и мокрые электрофильтры.

В зависимости от условий эксплуатации, состава, температуры, давления и влажности газов, физико-химических свойств пыли, требуемой степени очистки и т. д. создано много различных конструкций электрофильтров. Эти конструкции, часто значительно отличающиеся друг от друга, включают в себя следующие основные элементы:

корпус электрофильтра;

узлы подвода, распределения и отвода очищаемых газов;

электроды;

коронирующие и осадительные устройства для удаления условленной пыли с электродов;

изоляторные коробки - узлы для подачи на электроды высокого напряжения;

устройства для сбора и вывода уловленной пыли из аппарата.

283

Основным технологическим элементом, решающим образом, влияющим на работу электрофильтра, являются электроды - коронирующие и осадительные. Коронирующие электроды могут быть гладкими или иметь фиксированные точки разряда. Гладкие электроды могут быть круглого, квадратного, звездообразного или ленточного сечений.

Электрическая проводимость слоя пыли. Этот показатель оценивается по удельному электрическому сопротивлению слоя пыли, которое зависит от свойств отдельных частиц (от поверхностной и внутренней электропроводности, формы и размеров частиц), а также от структуры слоя и параметров газового потока. Оно оказывает существенное влияние на работу электрофильтров.

В зависимости от удельного электрического сопротивления пыли делят на три группы:

низкоомные пыли <104 Ом·см. При осаждении на электроде частицы пыли мгновенно разряжаются, что может привести к вторичному уносу;

пыли с удельным сопротивлением в диапазоне 104-1010 Ом·см. Эти пыли хорошо улавливаются в электрофильтре, так как разрядка частиц происходит не сразу, а в течение времени, необходимого для накапливания слоя;

пыли с удельным сопротивлением в диапазоне 1010-1013 Ом·см. Улавливание пыли этой группы в электрофильтрах из-за образования на электроде пористого изолирующего слоя вызывает большие трудности.

Электрическая заряженность частиц. Знак заряда частиц зависит от способа их образования, химического состава, а также от свойств веществ, с которыми они соприкасаются. Этот показатель оказывает влияние на эффективность улавливания в газоочистных аппаратах (мокрых пылеуловителях, фильтрах и др.), на взрывоопасность и адгезионные свойства частиц.

Способность частиц пыли к самовозгоранию и образовании взрывоопасных смесей с воздухом. Горючая пыль вследствие сильно развитой поверхности контакта частиц (около 1 м2/г) с кислородом воздуха способна к самовозгоранию и образованию взрывоопасных смесей с воздухом. Способностью к воспламенению обладают некоторые пыли органических веществ, образующиеся при переработке красителей пластмасс, волокон, а также пыли металлов; магния, алюминия и цинка.

Минимальные взрывоопасные концентрации взвешенной в воздухе пыли - примерно 20-500 г/м3, максимальные 700-800 г/м3. Чем больше содержание кислорода в газовой смеси, тем вероятнее взрыв и больше его сила. При содержании кислорода менее 16% пылевое облако не взрывается.

284

2.13.5 Контрольные вопросы по теме «Пылеочистители»

Дайте характеристику следующих свойств пыли: адгезия, абразивность, и гигроскопичность.

Назовите методы механической очистки газов от пыли.

В чём отличие жалюзных пылеуловителей от пылеосадительных камер?

Из каких основных частей состоит циклон и в чём его отличие от батарейного циклона?

От чего зависит гидравлическое сопротивление рукавного фильтра?

Из какой ткани изготавливают рукавные фильтры для очистки газов в интервале температур 150-300 оС?

Укажите достоинства и недостатки мокрых пылеуловитетлей.

В чем отличие полых и насадочных газопромывателей?

Опишите принцип действия скруббера Вентури.

На какие группы в зависимости от удельного электрического сопротивления делят пыли?

285

2.14Дробилки и мельницы

2.14.1 Измельчение твердых материалов

Измельчение твердых материалов широко используется в технологических процессах. Чем мельче твердые частицы, принимающие участие в нем, тем быстрее протекает процесс, так как увеличивается суммарная поверхность контакта реагирующих или контактирующих частиц. Многие процессы протекают именно на поверхности твердой фазы, например, растворение, горение, химическая реакция. Поэтому перед проведением какого-либо процесса используемый материал необходимо измельчить. Любое измельчение характеризуется степенью измельчения n, которая равна отношению среднего диаметра кусков материала до измельчения dн к среднему диаметру кусков (частиц) после измельчения dк. Степень измельчения может колебаться в широких пределах от 3-6 при грубом измельчении до > 100 при сверхмелком дроблении. При этом размер зерен (крупность) является показателем гранулометрического состава. Практически всегда частицы твердого материала не имеют правильной формы и их размеры трудно сопоставить. Для того, чтобы их сравнить, используют так называемый ситовый анализ. Для этого материал просеивают через систему сит с разными размерами ячеек. Получают несколько фракций. В каждой фракции содержатся частицы неодинаковых размеров, но находящиеся в узком диапазоне размеров частиц. Поэтому, как правило, сравнивают диапазоны размеров частиц, содержащихся в разных фракциях, а не размеры отдельных частиц.

Основные принципы измельчения:

Не измельчать ничего лишнего

Измельчение вести только до той степени, которая требуется для дальнейшей переработки материала.

До измельчения необходимо использовать классификаторы (грохоты)

Частицы после измельчения необходимо сразу удалять

При измельчении не должно быть побочных процессов

Если необходима большая степень измельчения, необходимо проводить дробление в несколько стадий.

Взависимости от конечного размера частиц различают:

крупное дробление – размер получаемых кусков до 40 мм;

среднее дробление – до 6 мм;

мелкое дробление – до 1 мм;

286

тонкое измельчение – примерно до 0,1 мм;

сверхтонкое измельчение (размол) – до 0,01 мм.

Таблица 2.14.1.Классификация видов измельчения в зависимости от размера конечных частиц

Крупное и среднее дробление проводят так называемым «сухим» способом, мелкое дробление и размол – «сухим» или «мокрым» (с добавлением воды) способами. При «мокром» способе уменьшается пылеобразование, получаются частицы более равномерных размеров.

По характеру механического воздействия различают следующие способы измельчения твердых материалов(рис.2.14.1.): раздавливание (а); удар (г); истирание (в); раскалывание (б)

Рис.2.14.1. Способы измельчения твердых материалов

Выбор механического воздействия зависит от крупности и прочности измельчаемого материала. В зависимости от значения предела прочности при раздавливании измельчаемые материалы подразделяются на твердые (гранит), средней твердости (известняк, каменная соль), мягкие (глина, уголь). Раздавливание обычно применяют при крупном и среднем дроблении, а истирание – при тонком измельчении. В производственных условиях обычно перечисленные способы комбинируют. Например, для измельчения хрупких материалов средней твердости могут быть использованы методы: удар, раскалывание, истирание, так и сочетание этих методов.

В зависимости от того, сколько раз материал проходит через измельчающую машину, различают открытую или замкнутую схему проведения процесса измельчения.При открытой схеме материал проходит через дробилку или

287

мельницу один раз. При замкнутой системе измельчения материал с размерами частиц, превышающими требуемый, возвращают на повторное измельчение. Перед возвращением измельченный материал разделяют на фракции. Мелкие частицы выводят из цикла измельчения согласно принципу « не дробить ничего лишнего». Машины для измельчения подразделяют на дробилки, которые служат для крупного, среднего и мелкого дробления, и мельницы, предназначенные для тонкого и сверхтонкого измельчения.

Таблица 2.14.2. Машины для измельчения материалов различной твердости

Мельницы и дробилки классифицируют по конструктивному исполнению измельчающих элементов. В конструкциях может быть реализован как один способ измельчения, так и сочетание различных методов. Например, в щековой дробилке происходит раздавливание, а в молотковой дробилке наряду с «ударным» методом измельчения есть истирание.

Рис. 2.14.2 Классификация мельниц и дробилок

288

Требования к измельчающим машинам:

Равномерность кусков измельченного материала;

Немедленное удаление измельченных кусков из рабочего пространства;

Минимальное пылеобразование;

Непрерывная и автоматическая разгрузка;

Возможность регулирования степени измельчения;

Возможность легкой смены изнашивающихся частей;

Небольшой расход энергии на единицу продукции.

2.14.2 Виды дробилок

Щековые дробилки предназначены для измельчения крупнокускового материала методом раздавливания.

Состоит из двух так называемых щек: неподвижной плиты, закрепленной на массивной станине, и подвижной щеки, подвешенной на оси, относительно которой она качается. Материал измельчается раздавливанием путем прижатия его движущейся щекой к неподвижной. Измельченный материал выпадает из машины во время обратного хода подвижной щеки.

Рис.2.14.3. Щековая дробилка: 1 – неподвижная плита (щека); 2 – подвижная щека; 3 – ось; 4 – тяга с пружиной; F – сила раздавливания

Работает периодически. Щеки таких дробилок изнашиваются, поэтому их делают из износостойких материалов. Материал подбирают в зависимости от того, что измельчают. Например, для измельчения мягких материалов – определенные сорта чугуна, твердых материалов – сталь с повышенным содержанием марганца и хрома. Щеки могут быть гладкими и ребристыми. Гладкие щеки используют при мелком дроблении или измельчении хрупких материалов; ребристые – для крупного измельчения твердых материалов.

289