Очистка газов фильтрованием
При очистке фильтрованием газы, содержащие взвешенные твердые частицы, проходят пористые перегородки, пропускающие газ и задерживающие на своей поверхности твердые частицы.
В зависимости от вида фильтровальной перегородки различают следующие фильтры для газов:
а) с гибкими пористыми перегородками из природных, синтетических и минеральных волокон (тканевые материалы), нетканых волокнистых материалов (войлок, картон и др.), пористых листовых материалов (губчатая резина, пенополиуретан и др.), металлоткани;
б) с полужесткими пористыми перегородками (слои из волокон, стружки, сеток);
в) с жесткими пористыми перегородками из зернистых материалов (пористые керамика, пластмассы, спеченные или спрессованные порошки металлов и др.);
г) с зернистыми слоями из кокса, гравия, кварцевого песка и др.
Выбор пористой перегородки обусловлен рядом факторов, из которых основными являются: химические свойства фильтруемого газа, его температура, гидравлическое сопротивление фильтровальной перегородки и размеры взвешенных в газе частиц.
Фильтры с гибкими пористыми перегородками. К числу наиболее широко применяемых фильтров с гибкими пористыми перегородками относятся рукавные фильтры. В фильтре (рис. V-27) запыленный газ нагнетается вентилятором через входной газоход 2 в камеру 3, затем проходит через рукава 4, нижние концы которых закреплены хомутами на патрубках распределительной решетки 5. Пыль осаждается в порах ткани, а очищенный газ проходит через дроссельный клапан 6 и выхлопную трубу 7 и удаляется из аппарата.
При помощи распределительного механизма, установленного на крышке камеры, отдельные секции фильтра через определенные промежутки времени отключаются для очистки ткани от накопившейся пыли. На рис. V-27 справа показан момент, когда работают три секции фильтра (I, III и IV), а секция II очищается от пыли.
При переключении секции на очистку закрывают клапан 6 и открывают клапан 8, через который вентилятором 9 по коллектору нагнетается воздух или очищенный газ для продувки рукавов. Этот воздух (или газ) движется в направлении, обратном движению запыленного газа, и уходит в газоход 2, поэтому вентилятор Одолжен создавать больший напор, чем вентилятор 1. Одновременно с продувкой производят механическое встряхивание рукавов, для чего специальным механизмом 10 приподнимают и опускают раму 11, к которой подвешены верхние концы рукавов. Пыль падает в камеру 33 и выгружается шнеком 12 через шлюзовый затвор 13.
После окончания очистки секция переключается в рабочее положение, а следующая секция — на очистку. В современных конструкциях рукавных фильтров последовательность и продолжительность отдельных операций работы фильтра регулируются с помощью автоматических устройств.
Для увеличения скорости фильтрования, которая в рукавах фильтра не превышает 0.007-0.017 м 3 /(м 2 ×сек), в настоящее время применяется непрерывная регенерация фильтровальных перегородок. Такая регенерация осуществляется непосредственно во время работы рукавного фильтра, т.е. во время фильтрования, без прекращения подачи газа, в частности, путем непрерывной продувки рукавов струей сжатого газа. Этот газ под избыточным давлением 6-10 кн/м 2 (600-1000 мм вод, ст.) поступает через обращенные в сторону рукавов щели (шириной 0.5-2 мм) в кольцах, плотно прилегающих к рукавам и движущихся вдоль них сверху вниз и в обратном направлении. Включение подачи газа и устройства для управления передвижением колец производится автоматически, когда гидравлическое сопротивление ткани достигает определенной величины — обычно не более 2-2.5 кн/м 2 (200-250 мм вод. ст.). Благодаря непрерывной регенерации фильтровальной ткани удается увеличить скорость фильтрования до 0.05-0.08 м -1 (м 2 ×сек) и более.
Гидравлическое сопротивление наиболее распространенных фильтровальных тканей обычно не превышает 1.5-2.5 кн/м 2 (150-250 мм вод. ст.).
В рукавных фильтрах достигается высокая степень очистки газа от тонкодисперсной пыли (при правильной эксплуатации — до 98-99%). Недостатками этих фильтров являются сравнительно быстрый износ ткани и закупорка пор в ней.
Выбор ткани для рукавов определяется ее механической прочностью, химической и термической стойкостью. Верхний температурный предел работы рукавных фильтров обусловливается термостойкостью ткани, а нижний — температурой точки росы, при которой происходит увлажнение и замазывание ткани грязью, вызывающее резкое повышение ее гидравлического сопротивления.
Рукава изготовляют из тканей на основе натуральных и химических волокон органического и неорганического происхождения (в скобках указаны температуры, до которых устойчива данная ткань): из натуральных материалов — хлопок, лен (менее 80 °С), шерсть (менее 110 °С); из синтетических — полиамидные, полиэтиленовые, полиакрилнитрильные волокна (до 130-140 °С), политетрафторэтиленовые и фторопластовые (до 275 °С), реже стекловолокно (до 400 °С) и кремнеземные волокна (до 1000 °С), плохо работающие на изгиб.
Фильтры с полужесткими пористыми перегородками. Такие фильтры обычно состоят из ячеек-кассет, в которых между сетками зажат слой стекловолокна, шлаковой ваты, металлической стружки, смоченной специальным (висциновым) маслом для лучшего улавливания пыли и т.д. Кассеты обычно собирают в секции, имеющие поверхность, соответствующую требуемой производительности фильтра.
Секции устанавливают перпендикулярно к газовому потоку или под углом к нему; возможна периодическая регенерация фильтра путем промывки или продувки. Эти фильтры применяют для очистки относительно мало запыленных газов, например вентиляционного воздуха (содержание пыли 0.001-0.005 г/м 3 ).
Для очень тонкой очистки газов от высокодисперсных и радиоактивных аэрозолей (иногда такую очистку называют высокоэффективной, или «абсолютной») используют фильтры с перегородками, в которых в качестве фильтрующего материала применяют ультратонкие полимерные волокна, получившие название фильтрующих материалов ФП (фильтры Петрянова). Эти материалы, изготовляемые на основе волокон из перхлорвинила, полиарилатов, эфиров целлюлозы и т.д. обладают высокой химической стойкостью, механической прочностью и термостойкостью.
Фильтры с жесткими пористыми перегородками. Для сверхтонкой очистки газов, требуемой в некоторых химических производствах, используют фильтры с жесткими перегородками из керамических, металлокерамических и пластмассовых пористых материалов или мелкоячеистых металлических сеток и перфорированных листов. Весьма полная очистка газа в них достигается вследствие извилистости и многослойного расположения пор в фильтрующем материале.
Принцип устройства таких фильтров показан на примере металлокерамического фильтра, применяемого для очистки от пыли реакционных газов карбидных печей (рис. V.28). В корпусе 1 фильтра находится ряд открытых сверху металлокерамических гильз 2, герметически закрепленных в общей решетке 5. Запыленный газ поступает в аппарат через входной штуцер 4 и проходит сквозь стенки гильз, очищаясь приэтом от пыли. Очищенный газ удаляется через штуцер 5. Очистка фильтрующих 
элементов от осевшей на них пыли производится периодически обратной продувкой сжатым воздухом, поступающим через коллектор 6. Пыль собирается в бункере 7 и удаляется из фильтра. С помощью металлокерамических фильтров можно отделять твердые частицы размером более 0.5 мкм.
Гильзы металлокерамических фильтров изготовляют из гранул, порошка или стружки металла путем прессования и спекания, проката или литья. Они более прочны и менее хрупки, чем керамические, отличаются высокой механической прочностью и химической стойкостью, а также хорошо противостоят резким температурным колебаниям. Поэтому металлокерамические фильтры применяются для очистки химически агрессивных горячих газов.
Фильтры с зернистыми слоями. Газы в таких фильтрах очищаются, проходя сквозь неподвижные (свободно насыпанные) периодически или непрерывно перемещающиеся слои зернистого материала — мелко раздробленный шлак, кокс, кварцевый песок, гравий и т.д. Фильтрующие слои могут быть расположены горизонтально или вертикально, при этом зернистый материал заключен в секции, состоящие из сеток, перфорированных листов и др.
На рис. V-29 показан фильтр непрерывного действия с движущимся слоем зернистого фильтрующего материала. В корпусе 1 фильтра находятся фильтровальные перегородки 2, внутри которых непрерывно движется сверху вниз фильтрующий материал 3 (например, гранулированный шлак). Загрязненный газ поступает через штуцер 4, проходит сквозь фильтрующие слои и в очищенном виде удаляется через штуцер 5. Отработанный фильтрующий материал выводится через затвор 6, очищается от загрязнений, например промывной водой и снова подается в фильтр через питатель 7.
Фильтры с зернистым слоем фильтрующего материала используют до тонкой очистки газов, например для очистки сжатого воздуха от масла, улавливания сажи, очистки от пыли синтез-газов.
Дата добавления: 2016-02-16 ; просмотров: 2558 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник
Очистка газов фильтрованием
При очистке фильтрованием газы, содержащие взвешенные твердые частицы, проходят пористые перегородки, пропускающие газ и задерживающие на своей поверхности твердые частицы.
В зависимости от вида фильтровальной перегородки различают следующие фильтры для газов: а) с гибкими пористыми перегородками из природных, синтетических и минеральных волокон (тканевые материалы), нетканых волокнистых материалов (войлок, картон и др.), пористых листовых материалов (губчатая резина, пенополиуретан и др.), металлоткани;
б) с полужесткими пористыми перегородками (слои из волокон, стружки, сеток);
в) с жесткими пористыми перегородками из зернистых материалов (пористые керамика, пластмассы, спеченные или спрессованные порошки металлов и др.);
г) с зернистыми слоями из кокса, гравня, кварцевого песка и др.
Выбор пористой перегородки обусловлен рядом факторов, из которых основными являются: химические свойства фильтруемого газа, его температура, гидравлическое сопротивление фильтровальной перегородки и размеры взвешенных в газе частиц.
Мокрая очистка газов
Для тонкой очистки газов от пыли применяют мокрую очистку — промывку газов водой или другой жидкостью. Тесное взаимодействие между жидкостью и запыленным газом осуществляется в мокрых пылеуловителях либо на поверхности жидкой пленки, стекающей по вертикальной или наклонной плоскости (пленочные или насадочные скрубберы), либо на поверхности капель (полые скрубберы, скрубберы Вентури) или пузырьков газа (барботажные пылеуловители).
Мокрая очистка газов наиболее эффективна тогда, когда допустимы увлажнение и охлаждение очищаемого газа, а отделяемые твердые или жидкие частицы имеют незначительную ценность. Охлаждение газа ниже температуры конденсации находящихся в нем паров жидкости способствует увеличению веса пылинок, играющих при этом роль центров конденсации, и облегчает выделение их из газа. Если улавливаемые частицы находятся в высокодиспергированном состоянии и плохо или совсем не смачиваются водой, то очистка газа в мокрых пылеуловителях малоэффективна. В таких случаях для улучшения смачиваемости частиц и увеличения степени очистки к используемой жидкости добавляют поверхностно — активные вещества.
Для повышения экономичности мокрой очистки и извлечения уловленных вредных или ценных веществ воду либо другую промывную жидкость вместе со шламом направляют из пылеуловлителей в отстойники для осветления и последующего ее использования. Если одновременно с очисткой требуется охлаждение газа, то промывную жидкость предварительно охлаждают в градирнях или холодильниках.
Наиболее существенным недостатком мокрой очистки газов является образование большого количества сточных вод (шламов), которые вызывают коррозию аппаратуры и должны подвергаться дальнейшему разделению или очистке.
Мокрую очистку газов производят в гидравлических пылеуловителях: скрубберах (насадочных, центробежных, струйных) и механических газопромывателях со смоченными поверхностями. Из новых конструкций представляют интерес шаровые пылеуловители, обладающие рядом преимуществ по сравнению с распространенными типами механических газопромывателей со смоченными поверхностями. Аппараты шаровидной формы наименее металлоемки. В таких аппаратах обеспечивается хорошее распределение газа по рабочему сечению и уменьшенные потери давления газа; шаровидная форма позволяет удачно расположить основные рабочие элементы. Газовый поток, содержащий мелкодисперсные твердые частицы, поступает через штуцер 1 в пылеуловитель и под действием отбойного щитка 2 меняет направление движения при одновременном снижении скорости. В результате наиболее крупные твердые частицы, содержащиеся в газовом потоке, опускаются и попадают в масло, которым заполнена нижняя часть пылеуловителя. Частично очищенный таким образом газ равномерно распределяется по свободному сечению аппарата и поступает в проволочный лабиринт вращающегося на валу 3 ситчатого диска 4. Последний вращается электродвигателем 5 через редуктор 6. Сильно развитая и смоченная маслом поверхность диска 4 задерживает все содержащиеся в газе мелкодисперсные твердые частицы. Удаление твердых частиц с поверхности ситчатого диска, а также смачивание ее маслом происходят при вращении диска. Как видно из схемы, часть поверхности диска, проходя через ванну 7, увлекает своей пористой поверхностью масло. Верхняя часть диска орошается маслом из укрепленных по периметру диска ковшей 8, которые при вращении наполняются маслом в ванне 7. Пройдя диск 4, газ поступает в капле-уловитель 9. Равномерное распределение газа по сечению капле-уловителя обеспечивается отрегулированным отбойником 10.
В каплеуловителе из газа удаляются капельная влага и конденсат, поступившие в пылеуловитель из газопровода, а также капли масла, незначительное количество которых может образовываться при разрыве пузырей масла на выходной стороне диска 4.
Осажденные в каплеуловителе 9 влага, конденсат и масло стекают в ванну 7, а очищенный газ через штуцер 11 выходит из пылеуловителя.
Все твердые частицы, которые поступают в процессе очистки газа в полость ванны 7, попадакп в нижнюю часть грязевика 14,откуда периодически отводятся через штуцер 13 вместе с грязным маслом. Уровень масла в ванне 7 поддерживается постоянным подводом чистого масла через штуцер 12.
Шаровой пылеуловитель состоит из сборных и взаимозаменяемых элементов, позволяющих в процессе его эксплуатации регулировать и заменять отдельные элементы.
Рис.9. Гидравлический пылеуловитель
Секундный объем газа, проходящий через шаровой пылеуловитель:
Vсек = Vсм (tг + 273) / 3600*293 p
где: Vст — стандартный объем газа, т.е. объем при tг =20 о С и давлении p =1,03 кгс/см 2 ;
tг — температура в о С; p — давление в кгс/см 2 .
Скрубберы Вентури.
Для тонкой очистки газов от высокодисперсной пыли применяют струйные турбулентные газопромыватели — скрубберы Вентури. Скруббер Вентури является наиболее распространенным типом мокрого пылеуловителя, обеспечивающим эффективную очистку газов от частиц пыли практически любого дисперсного состава. Помимо пылеулавливания, скруббер Вентури может осуществляться абсорбционные и тепловые процессы.
Скруббер Вентури применяется в различных отраслях промышленности: в черной и цветной металлургии, химической и нефтяной промышленности, промышленности строительных материалов, энергетике и др.
Конструктивно скруббер Вентури представляет собой сочетание орошаемой трубы Вентури и сепаратора. Труба Вентури имеет плавное сужение на входе — конфузор и плавное расширение на выходе — диффузор. Пережим сечения трубы Вентури получил название «горловина». Такая конфигурация трубы Вентури, выполненная с оптимальными с аэродинамической точки зрения соотношениями размеров, положена в основу типо-размерного ряда аппаратов ГВПВ.
В качестве сепаратора наиболее часто используют укороченные циклоны — каплеуловители, положенные в основу типоразмерного ряда КЦТ.
Принцип действия скрубберов Вентури основан на улавливании частиц пыли, абсорбции или охлаждении газов каплями орошающей жидкости, диспергируемой самим газовым потоком в трубе Вентури.
В зависимости от физико-химических свойств улавливаемых пылей, химического состава и температуры газа выбирают режим работы скруббера Вентури. Обычно скорость газа в горловине трубы скруббера — 30-200 м/с, а удельное орошение — 0,1-6,0 л/м 3 . Эффективность очистки газов зависит от гидравлического сопротивления скруббера Вентури и величины удельного орошения.
Рассчитав режим работы скруббера Вентури (скорость газа в горловине трубы и удельное орошение), можно обеспечить любую требуемую концентрацию пыли в очищенном газе.
Источник
