- •А.Г.Ветошкин процессы и аппараты пылеочистки: расчет и проектирование
- •6.3. Пенные пылеуловители.
- •1. Характеристики аэрозольных выбросов в атмосферу.
- •Дисперсный состав пыли
- •Фракции пыли с частицами меньше или больше заданного размера
- •2. Классификация методов и аппаратов для очистки аэрозолей
- •Группы и виды пылеулавливающего оборудования для улавливания пыли мокрым способом
- •Структурные характеристики различных систем пылеулавливания
- •3. Основные характеристики аппаратов для очистки аэрозолей
- •4. Механическое пылеулавливание
- •4.1. Пылеосадительные камеры
- •Значения нормальной функции распределения
- •Для нагретых газов может быть использована формула
- •Скорость потока в сечении камеры
- •4.2. Циклонные осадители
- •4.2.1. Конструкции циклонов
- •Соотношение размеров (в долях внутреннего диаметра) для циклонов
- •Циклоны конструкции сиоТа
- •Соотношение размеров (в долях диаметра d) для циклонов типа вцнииот
- •4.2.2. Расчет циклонов
- •Значения коэффициентов гидравлического сопротивления ряда циклонов приведены в табл. 4.8.
- •Коэффициенты гидравлического сопротивления циклонов.
- •Параметры, определяющие эффективность циклонов
- •Рабочие характеристики циклонных элементов
- •4.3. Вихревые пылеуловители
- •Эффективность вихревых пылеуловителей
- •5. Фильтрование аэрозолей
- •5.1. Волокнистые фильтры
- •5.2. Тканевые фильтры
- •5.2.1. Фильтровальные ткани
- •5.2.2. Рукавные фильтры
- •Патрубок.
- •Технические характеристики рукавных фильтров
- •5.3. Зернистые фильтры
- •5.4. Расчет и выбор газовых фильтров
- •Эффективность очистки пыли в рукавных фильтрах
- •6. Мокрое пылеулавливание
- •6.1. Полые газопромыватели
- •Поправка Кенингема
- •6.2. Орошаемые циклоны с водяной пленкой
- •Характеристика циклонов с водяной пленкой
- •6.3. Пенные пылеуловители
- •Нормализованный ряд аппаратов типа пасс
- •6.4. Ударно-инерционные пылеуловители
- •Характеристика мокрых пылеуловителей риси
- •6.5. Скоростные пылеуловители (скрубберы Вентури)
- •Технические характеристики мокрого пылеуловителя кмп
- •Технические характеристики скрубберов Вентури с кольцевым
- •7. Электрическая очистка газов
- •7.1. Принцип действия электрофильтров
- •7.2. Конструкции электрофильтров
- •Конструктивные характеристики сухих вертикальных электрофильтров
- •7.3. Подбор и расчет электрофильтров
- •В общем случае для любого электрофильтра
- •Пылеемкость электродов электрофильтров
- •8. Совершенствование процессов и аппаратов для пылегазоочистки
- •8.1. Специализация аппаратов.
- •8.2. Предварительная обработка аэрозолей.
- •8.3. Режимная интенсификация.
- •8.4. Конструктивно-технологическое совершенствование.
- •8.5. Многоступенчатая очистка.
1. Характеристики аэрозольных выбросов в атмосферу.
Под атмосферным загрязнением понимают присутствие в воздухе газов, паров, частиц, твердых и жидких веществ, тепла, колебаний, излучений, которые неблагоприятно влияют на растения, животных, человека, климат, материалы, здания и сооружения.
Загрязнение атмосферы может происходить как вследствие преобразования ее компонентов, так и переноса загрязняющих веществ из других частей биосферы. Эти процессы могут иметь природный или антропогенный характер.
Вещества, попадающие в атмосферу непосредственно из-за человеческой деятельности, обычно относят к антропогенным выбросам и загрязнителям.
Выбросы в атмосферу различают по виду, составу, количеству, агрегатному состоянию, характеру появления и пребывания в атмосфере, влиянию на биосферу и множеству других признаков. Классификации антропогенных выбросов, пригодной для изучения их свойств с целью подбора способов очистки, пока нет. В стандартной классификации загрязнители разделены на 4 класса по агрегатному состоянию: газо- и парообразные, жидкие, твердые и смешанные. По химическому составу они делятся на группы, а в зависимости от размера частиц — на подгруппы. Например, твердые выбросы подразделяются на 4 подгруппы с размерами частиц, мкм: менее 1; 1…10; 10…50 и более 50.
Промышленное производство и другие виды хозяйственной деятельности людей сопровождаются выделением в воздух помещений и в атмосферный воздух различных веществ, загрязняющих воздушную среду.
В воздух поступают аэрозольные частицы (пыль, дым, туман), газы, пары, а также микроорганизмы и радиоактивные вещества.
В атмосферу Земли ежегодно поступает 150 млн. тонн различных аэрозолей, около 1 куб. км пылевидных частиц искусственного происхождения. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях.
В основном существуют две основных источника загрязнения атмосферы:
- стационарные источники (промышленные предприятия, топливно-энергетический комплекс, сельское хозяйство, горнодобывающая промышленность;
- передвижные источники (транспорт).
Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена. Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва (250…300 тонн взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс.куб.м. условного оксида углерода и более 150 т. пыли. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств - измельчение и химическая обработка шихт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу.
Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания.
Загрязнение воздуха вызывает значительные экономические потери. Запыленность и загазованность воздуха в производственных помещениях приводит к снижению производительности труда, потере рабочего времени из-за увеличения заболеваемости. Во многих производствах наличие пыли в воздушной среде ухудшает качество продукции, ускоряет износ оборудования. В процессе производства, добычи, транспортирования многих видов материалов, сырья, готовой продукции часть этих веществ переходит в пылевидное состояние и теряется (уголь, руда, цемент и др.), загрязняя в то же время окружающую среду. Потери на ряде производств составляют до 3…5 %. Велики также потери из-за загрязнения окружающей среды. Мероприятия по уменьшению последствий загрязнения обходятся дорого.
На предприятиях имеют место организованные (через трубы, вентиляционные шахты и т. п.) и неорганизованные выбросы (через фонари и проемы в цехах, от мест погрузки и разгрузки транспорта, из-за утечек в коммуникациях и др.). Неорганизованные выбросы по мнению специалистов составляют от 10 до 26 % от общего количества выбросов в атмосферу.
Поступление в воздушную среду производственных помещений и выброс в атмосферу аэрозолей и других вредных веществ - результат несовершенства технологического и транспортного оборудования, в первую очередь, его негерметичности, а также отсутствия или недостаточной эффективности пылеулавливающих и локализующих устройств и систем.
Аэрозоль представляет собой дисперсную систему, в которой дисперсной средой является газ, в частности, воздух, а дисперсной фазой — твердые или жидкие частицы. Наиболее мелкие (тонкие) аэрозольные частицы по размерам близки к крупным молекулам, а для наиболее крупных наибольший размер определяется их способностью более или менее длительное время находиться во взвешенном состоянии.
В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в вид дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1…5 мкм.
К аэрозолям относятся пыли, туманы и дымы.
Пылями называют дисперсионные аэрозоли с твердыми частицами, независимо от дисперсности. Пылью обычно также называют совокупность осевших частиц (гель или аэрогель).
Под туманами понимают газообразную среду с жидкими частицами как конденсационными, так и дисперсионными, независимо от их дисперсности.
Дымами называют конденсационные аэрозоли с твердой дисперсной фазой или включающие частицы и твердые, и жидкие.
В процессах пылеулавливания весьма важны физико-химические характеристики пылей и туманов, а именно: дисперсный (фракционный) состав, плотность, адгезионные свойства, смачиваемость, электрическая заряженность частиц, удельное сопротивление слоев частиц и др. Для правильного выбора пылеулавливающего аппарата необходимы прежде всего сведения о дисперсном составе пылей и туманов.
Аэрозоли обычно полидисперсны, т. е. содержат частицы различных размеров.
Дисперсность - степень измельчения вещества. Под дисперсным (зерновым, гранулометрическим) составом понимают распределение частиц аэрозолей по размерам. Он показывает, из частиц какого размера состоит данный аэрозоль, и массу или количество частиц соответствующего размера.
Дисперсность в значительной мере определяет свойства аэрозолей. В результате измельчения изменяются некоторые свойства вещества и приобретаются новые. Это вызвано, в основном, тем, что при диспергировании вещества многократно увеличивается его суммарная поверхность.
Дисперсный состав пыли имеет первостепенное значение для разработки и совершенствования пылеулавливающих аппаратов и систем, а также для осуществления мероприятий по предотвращению выделения пыли и ее распространению.
Интервал дисперсности аэрозольных частиц весьма велик: от 10-7 до 1 см. Нижний предел определяется возможностью длительного самостоятельного существования весьма малых частиц; верхний предел ограничен тем, что крупные частицы весьма быстро осаждаются под действием сил тяжести и во взвешенном состоянии практически не наблюдаются.
Весь диапазон размеров частиц разбивают на фракции. Под фракцией понимают массовые (счетные) доли частиц, содержащихся в определенном интервале размеров частиц. Например, применяют следующую шкалу размеров пылевых частиц: 1 — 1,3 — 1,6 — 2,0 — 2,5 — 3,2 — 4,0 — 5,0 — 6,3 — 8,0 — 13 — 16 — 20 — 25 — 32 — 40 — 50 — 63 мкм.
Дисперсный состав пыли представляют в виде таблицы или графика.
В таблице дается распределение пыли по фракциям в процентах от общей массы. Пример приведен в таблице 1.1.
Таблица 1.1