«Совершенствование системы грубой очистки водород содержащего газа»

К преимуществам акустических газоочистителей принято относить компактность, что даёт свободу в выборе места установки газоочистителя и простоту конструкции. Простота конструкции акустических газоочистителей позволяет экономит время и ресурсы на проведение технического обслуживания, включающего в себя визуальный осмотр, проверку компонентов системы и работоспособность системы в целом.

1.1.2 Батарейные циклоны

Батарейные ре циклоны, или ре мультициклоны - это ре пылеуловители, состоящие из ре десятков и сотен ре параллельно соединенных ре между собой ре циклонов маленького ре диаметра типа 4 ре БЦШ, У21-ББЦ, ре 2УЦ, 3УЦ, ре 4УЦ, 2х3УЦ, ре 2х4УЦ, БЦ 2, БЦ 259, БЦ 512. ре В отличие от ре групповых они ре объединены в ре одном корпусе, ре имеют общую ре пылевую камеру и ре общую систему ре подвода и ре отвода газа.

Подвод ре загрязненного водород ре содержащего газа ре осуществляется тремя ре способами: тангенциально, ре спирально или ре может иметь ре осевой ввод. ре Элементы батарейных ре циклонов должны ре иметь одинаковое ре направление закручивания ре газового потока. Они ре могут быть ре либо возвратно-поточного, ре поточного или ре прямоточного типа.

Исходя ре из данных ре исследований, более ре надежными и ре эффективными считаются ре батарейные циклоны со ре спиральными закручиваниями ре вихревого потока ре газа. Прямоточные ре батарейные циклоны ре имеют все ре недостатки одиночных ре конструкций прямоточного ре типа и ре используются реже ре возвратно-поточных.

В ре отечественных батарейных ре циклонах подвод ре загрязненных газов ре происходит через завихрители ре типа "винт" и ре "розетка", тангенциально через ре укороченные ре улитки или четырехзаходный ре улиточный вход.

Розеточные ре завихрители ре газа, по ре сравнению с винтовыми, ре дают лучшую ре очистку водород ре содержащего газа, но в ре большей степени ре забиваются пылью ре разного размера. Тип ре "розетка" не ре рекомендуется для ре очистки газов от ре пыли третьей ре группы, а ре газы, содержащие ре пыль четвертой ре группы вообще ре нежелательно очищать в ре батарейных циклонах.

Элементы ре батарейного циклона не ре должны иметь ре диаметр менее 250 мм. В ре противном случае ре возникает опасность перетока ре газа между ре отдельными циклонами ре через общий ре бункер, что ре значительно снижает ре эффективность пылеулавливания.

При ре эксплуатации батарейных ре циклонов нужно ре учитывать работу и ре наполняемость пылевого ре бункера, так как он аэродинамически ре связан с ре процессом пылеулавливания. ре Переполнение или ре изменение конструкции ре пылевого бункера ре может привести к ре захвату частиц ре вихревым потоком из ре пылеприемника и ре снизить эффективность ре работы батарейной ре установки.

Недостатком ре работы батарейных ре циклонов является то, что ре из-за малых ре размеров отдельных ре элементов батареи они ре быстро изнашиваются.

Сфера применения

Батарейные ре циклоны применяются для ре очистки высокотемпературных ре газов (до ре +400 °C) от ре золы, пыли ре известняка, цемента, ре доломита, шамота, ре продуктов сгорания котлоагрегатов ре от крупной ре золы, а ре также для ре очистки невоспламеняющихся ре аэрозолей с ре температурой до 150 °C. ре Рекомендуется их ре применять для ре улавливания слабо- ре и среднеслипающихся ре пылей

1.1.3 Рукавные ре фильтры

Рукавный ре фильтр – ре один из ре эффективнейших видов ре очистки сильнозапыленного ре воздуха. Чаще ре всего они ре используются в ре оборудовании для ре пылеудаления с ре тяжелыми условиями ре работы.

Для ре изготовления рукавных ре фильтров применяются ре материалы на ре основе полиэстера, ре полипропилена, полиамида, полиакрилнитрила, ре поливинилсульфида, ре арамида. ре Фильтры могут ре быть изготовлены с ре внутренней и ре наружной рабочей ре поверхностью.

Рукавные ре фильтры предназначены для ре очистки пылегазовоздушных ре потоков с ре температурой до ре +260 оС ре и исходной ре запыленностью до 100 ре г/м3. Запыленность на ре выходе после ре процесса фильтрации ре составляет не ре более 10 ре мг/м3, а ре чистота воздуха ре после очистки ре более 99%.

Рукавные ре фильтры относятся к ре пылеулавливающему оборудованию «сухого» ре типа. Они ре имеют более ре высокую эффективность ре очистки газов по ре сравнению с ре любыми видами ре электрофильтров и ре аппаратами мокрой ре очистки газов.

В ре качестве фильтрующих ре элементов в ре рукавных фильтрах ре используются рукава ре пошитые из ре нетканого иглопробивного ре материала.

Применяются ре фильтрующие рукава ре двух конструкций:

круглой ре конструкции (Ø135 мм) для ре фильтров с ре вертикальным расположением ре рукавов;

эллипсной ре конструкции, используются как для ре фильтров с горизонтальным, ре так и с ре вертикальным размещение ре фильтрующих рукавов.

Срок ре службы фильтрующих ре рукавов в ре рукавных фильтрах в ре среднем составляет 2-3 ре года, а в ре отдельных случаях ре может достигнуть ре 6-ти и ре более лет ре эффективной работы.

Автономность ре работы и ре работоспособность рукавных ре фильтров обеспечивает ре система регенерации ре фильтрующих элементов. ре Наиболее надёжной и ре эффективной системой ре регенерации фильтрующих ре элементов является ре импульсная регенерация.

Импульсная ре регенерация производится ре сжатым воздухом, ре предварительно осушенным и ре очищенным от ре масла, влаги и ре пыли, давлением ре 0,35-0,6 МПа. ре Расход сжатого ре воздуха подаваемого на ре регенерацию фильтроэлементов ре обычно не ре превышает 0,1% от ре объёма очищаемого ре газа. Регенерация ре фильтрующих элементов ре производится автоматически, без ре остановки рабочего ре цикла.В зависимости от ре условий эксплуатации ре рукавный фильтр ре может быть ре изготовлен в ре одном из ре двух режимов ре системы регенерации:

Импульсная ре регенерация может ре выставляться как по дифманометру ре (по перепаду ре давления), так и по ре таймеру.

Принцип ре работы рукавного ре фильтра

Рисунок 1.1 - Рукавный фильтр

Рукавный ре фильтр состоит из ре корпуса прямоугольной или ре круглой формы, ре бункера, фильтровальных ре рукавов, которые ре подвешены внутри ре корпуса, специальных ре клапанов и ре устройства управления ре регенерации. Регенерацию ре рукавов проводят ре после предельного ре накопления величины ре пыли на ре фильтровальной поверхности ре рукава.

Рукавный ре фильтр универсален ре тем, что его ре конфигурация и ре габаритные размеры ре могут быть ре различны, с ре учетом размера ре рабочего места под ре рукавный фильтр.

Области ре применения:

Рукавные ре фильтры предназначены как для ре очистки дымовых ре газов, так и ре аспирационных выбросов ре предприятий различных ре отраслей промышленности:

черной ре металлургии;

цветной ре металлургии;

производства ре строительных материалов;

машиностроения;

литейного ре производства;

металлообработки;

стекольной ре промышленности;

химической ре промышленности;

пищевой ре промышленности.

1.1.4 Трубчатые ре и пластинчатые ре электрофильтры

В ре зависимости от ре формы электродов ре выделяют электрофильтры ре трубчатые и ре пластинчатые. Кроме ре того, по ре виду удаляемых ре частиц аппараты ре делятся на ре мокрые и ре сухие. В ре мокрых электрофильтрах из ре газа удаляется ре влажная пыль, а ре также осаждаются ре взвешенные в ре газе капли ре жидкости.

Схема ре трубчатого электрофильтра изображена ре на рисунке А. В ре аппарате установлены ре осадительные ре электроды, представляющие ре собой трубы ре диаметром 0,15-0,3 м и ре длиной 3-4 м. ре Коронирующие электроды, ре выполненные в ре виде проволок ре диаметром 1,5-2 мм, ре расположены по оси ре труб и ре подвешены к ре раме. В ре свою очередь ре рама опирается на ре изоляторы.

В ре нижней части ре корпуса электрофильтра ре находится штуцер, ре через который ре поступает исходный газ и ре проходит внутри ре труб. Частицы ре пыли оседают на ре стенках труб, а ре очищенный газ ре удаляется из ре корпуса через ре верхний штуцер.

Для ре удаления осевшей ре пыли в ре сухих электрофильтрах ре предусмотрено специальное ре устройство, которое ре периодически встряхивает ре электроды. В ре мокрых электрофильтрах для ре удаления пыли ре внутренние поверхности ре электродов периодически или ре непрерывно промываются ре водой.

Когда ре разность потенциалов ре составит около ре нескольких десятков кВ, ре ионы и ре электроны будут ре иметь достаточно ре кинетической ре энергии и ре скорости, чтобы, ре сталкиваясь с ре молекулами газа, ре расщеплять их на ре ионы и ре свободные электроны. В ре свою очередь ре вновь образовавшиеся ре заряды также ре будут сталкиваться с ре нейтральными молекулами ре и ионизировать их. ре Таким образом ре будет происходить ре ионизация газа до тех ре пор, пока не ре останется нейтральных ре газовых молекул. ре Такое явление ре называют ударной ре ионизацией.

Если ре напряженность поля ре будет увеличиваться, это ре может привести к ре электрическому пробою и ре короткому замыканию ре электродов. Поэтому в ре очистных аппаратах ре один электрод ре представляет собой ре проволоку, второй – ре пластину, расположенную ре около проволоки или ре трубу, которая ре охватывает эту ре проволоку. Это ре позволяет создать ре неоднородное электрическое ре поле.

При ре этом у ре проволоки напряженность ре поля максимальная и ре убывает по ре направлению к ре трубе или ре пластине. В ре этом месте ре напряженности уже ре недостаточно для ре электрического пробоя.

Между ре электродами, создающими ре напряженность поля для ре полной ионизации ре газа, возникает ре коронный разряд, о чем ре свидетельствует появление ре светящейся «короны» у ре проволоки. Благодаря ре этому эффекту ре проволоку называют ре коронирующим электродом. ре Другой электрод, ре имеющий вид ре трубы или ре пластины, называют осадительным.

Установленные ре в аппаратах ре коронирующие электроды ре подсоединены к ре отрицательному источнику ре полюсу источника ре электрического тока. Осадительные ре электроды соединяются с ре положительным полюсом. В ре подобных условиях ре есть возможность ре создать более ре высокое напряжение ре поля без ре риска появления ре пробоя.

Коронирующий ре электрод притягивает к ре себе положительно ре заряженные ионы и ре нейтрализует их. Осадительный ре электрод притягивает ре отрицательные ионы и ре свободные электроны и ре также нейтрализует их. При ре этом на ре пути к осадительному ре электроду ионы ре сталкиваются с ре частичками пыли и ре жидкости, находящиеся в газовзвеси, ре сообщают им ре отрицательный заряд и ре увлекают за ре собой. Таким ре образом, частицы ре пыли осаждаются на ре пластине или ре трубе. Небольшая ре часть твердой ре фазы сталкивается с ре положительными ионами, ре заряжается от них и ре устремляется к ре коронирующему электроду, а ре затем осаждается на его ре поверхности.

При ре очистке газов в ре электрофильтре эффективность ре процесса зависит ре преимущественно от ре электропроводности частиц ре пыли и их ре адгезионной способности. При ре высокой электропроводности и ре низкой адгезии ре частицы, попадая на ре электрод, отдают ему ре свой заряд и ре получают заряд ре электрода, после ре чего снова ре попадают в ре поток запыленного ре газа. Тем ре самым снижают ре степень очистки.

Если ре частицы обладают ре низкой электропроводностью и ре высокой адгезией, они ре создают на ре электроде достаточно ре большой слой ре отрицательных ионов, ре который противодействует ре электрическому полю. ре Увеличение толщины ре этого слоя ре приводит к ре повышению напряжения в его ре порах до ре критического, вследствие ре чего происходит коронирование ре газа рядом с осадительным ре электродом с ре образованием так ре называемой «обратной короны». В ре данном случае это ре также снижает ре эффективность очистки ре газа. Чтобы ре предотвратить появление коронирования ре газа необходимо ре своевременно очищать ре электроды от ре осевшей пыли.

Высокая ре концентрация частиц ре пыли может ре способствовать снижению ре силы тока ре вплоть до ре нуля. Такое ре явление называют ре «запиранием короны». ре Причины его ре появления в ре том, что в ре данных условиях ток ре переносится только ре заряженными частицами ре пыли, которые ре движутся намного ре медленнее, чем ре ионы. Поэтому для сильнозапыленных ре газов применяют ре предварительную очистку ре другими способами, ре чтобы снизить ре концентрацию твердой ре фазы, или ре уменьшают скорость ре поступающего газа в ре электрофильтр для ре снижения нагрузки на ре него.

При ре работе электрофильтра в ре обычных условиях ре эффективность очистки ре газа зависит от ре многих факторов. Среди ре них: свойства ре газа (его ре химический состав, ре температура, влажность); ре свойства пыли (ее ре состав, электрические ре свойства, дисперсность); ре концентрация пыли; ре скорость газа; ре конфигурация электрофильтра и ре другое.

Учесть ре все факторы при ре расчетах не ре представляется возможным. ре Поэтому эффективность ре очистки газа ре определяется экспериментально.

1.2 Мокрая ре очистка газа

1.2.1 ре Описание мокрой ре очистки газа

Мокрую ре очистку применяют в ре основном для ре очистки газов от ре частиц пыли или же ре тумана. Обычно ре промывной жидкостью ре является вода, ре однако иногда ре используют водные ре растворы серной ре кислоты, соды или ре иных веществ.

Газ ре и жидкость ре могут контактировать ре между собой ре поверхностью капель ре (скрубберы Вентури, ре полые скрубберы), ре поверхностью стекающей ре жидкой пленки ре (центробежные и ре насадочные скрубберы) и ре пузырьков газа ( барботажные ре или по-другому, ре пенные пылеуловители).

Дисперсионные ре частицы соприкасаются с ре поверхностью жидкости под ре действием сил ре тяжести, инерции, ре ударов молекул и ре турбулентной пульсации, ре которые движут эти ре самые частицы.

Газ ре при мокром ре улавливании (кроме ре процесса очистки в ре скрубберах Вентури) ре эффективно очищается от ре частиц, размер ре которых составляет не ре менее 3-5 ре микрон. Более ре мелкие частицы ре улавливаются довольно ре плохо в ре силу двух ре основных причин. ре Во-первых, мельчайшие ре частицы, двигаясь ре вместе с ре потоком газа, огибают ре поверхность жидкости ре даже с ней не ре соприкасаясь. ре Во-вторых, рядом с ре мокрой поверхностью ре есть газовый ре пограничный слой, ре который мизерная ре частица часто ре попросту не ре может преодолеть. В ре таких установках, как ре скрубберы Вентури, ре где поток ре газа движется с ре большой скоростью, ре мелкие частицы в ре состоянии преодолеть ре этот ламинарный ре пограничный слой за ре счет сил ре инерции, которые ре возникают при ре разрушении вихрей. ре Поэтому такие ре устройства способны ре улавливать твердые ре частицы размером 1 – 2 ре микрон, а так же ре капли тумана, ре диаметр которых ре составляет 0,2 ре микрон.

Если ре частицы обладают ре таким свойством, как ре гидрофобность (способность не ре смачиваться жидкостью), то для ре эффективного их ре улавливания, у ре таких частиц ре должен быть ре дополнительный запас ре кинетической энергии, ре который позволит преодалеть ре им силы ре поверхностного натяжения.

Ранее, ре когда требовалась ре очистка от ре гидрофобных частиц, для ре того, чтобы ре несколько улучшить их смачиваемость, ре в жидкость ре вводили специальные ре поверхностно-активные вещества. ре Однако при ре применении данного ре способа сточные ре воды, образующиеся при ре мокрой очистке, ре загрязнялись органическими ре веществами. Сегодня ре такой метод не ре отвечает установленным ре экологическим требованиям.

Стоит ре отметить, что ре мокрая очистка ре запыленных газов ре наиболее эффективна ре только тогда, ре когда увлажнение и ре охлаждение очищаемого от ре пыли газа ре вполне допустимы, а ре твердые частицы, ре которые требуется ре отделить, не ре представляют особой ре ценности. Охлаждение ре очищаемого газа до ре температуры, которая ре ниже темпеатуры ре конденсации паров ре жидкости, содержащихся в ре этом газе, ре несколько увеличивает ре массу частиц, ре служащих всоего ре рода центрами ре конденсации, что в ре значительной степени ре облегчает их ре улавливание. Помимо ре этого, водяные ре пары способны ре конденсироваться еще и ре поверхности холодных ре капелек. При ре этом возникает ре движение молекул ре пара, которое ре помогает частицам ре пыли перемещаться к ре каплям. Мокрую ре очистку во ре многих случаях ре используют для ре того, чтобы ре выделить из ре газа частицы, ре которые имеют ре большую ценность.

При ре мокрой очистке ре газов образуется ре некоторое количество ре сточных вод, ре которые содержат ре дисперсионные частицы, ре уловленные из ре газа. Если эти ре частицы могут ре привести к ре загрязнению окружающей ре среды, то ре предусматривают их ре отделение от ре сточных вод в ре специальных отстойниках, ре либо же ре устройствах циклонного ре типа. После ре этого осветленная ре жидкость может ре опять использоваться для ре проведения мокрой ре очистки. Все это ре позволяет защищать ре окружающую среду от ре загрязнений и ре одновременно экономно ре использовать свежую ре воду, которой ре требуется для потпитки ре лишь то ре количество, что ре потерялось со ре шламами. Повторное ре применение осветленной ре жидкости делает ре рациональным отделение от ре жидкости дисперсионных ре частиц даже и в тех ре случаях, когда эти ре частицы для ре окружающей среды ре абсолютно безвредны.

Если ре при очищении ре газа допустимо его ре охлаждение и ре увлажнение, а ре твердые частицы, ре которые взвешены ре в газе не ре представляют ре значительной ценности, то ре может использоваться ре мокрая очистка ре газа. Такая ре очистка производится ре путем промывки ре газа водой или ре другой жидкостью.

При ре мокрой очистке ре газов их ре приводят в ре тесный контакт с ре жидкостью, которую ре распределяют в ре виде тонкой ре пленки, которая ре стекает, или же ре разбрызгивают. Фильтры, ре которые используются для ре мокрой очистки, ре работают на ре основе инертных ре сил. Это ре значит, что при ре ударе газов о ре стенки, которые ре смочены жидкостью, она ре поглощает частицы, ре которые взвешены в ре газе.

При ре воздействии инертных, а ре также центробежных сил ре взвешенные частицы, ре которые взвешены в ре газе, практически ре полностью извлекаются из ре газа, который при ре этом насыщается ре парами жидкости и ре охлаждается. Когда газ ре охлаждается ниже ре температуры конденсации ре паров жидкости, ре которые в нем ре находятся, то ре мельчайшие твердые ре частицы удаляются из ре газа максимально ре полно. Твердые ре частицы при ре этом играют ре роль центров ре конденсации.

Газоочистное ре оборудование для ре мокрой очистки ре газов

Гидравлические ре пылеуловители, которые ре используются для ре мокрой очистки ре газов, могут ре иметь различные ре конструкции.

Гидравлические ре пылеуловители можно ре разделить на ре такие типы:

• Динамические.

• Статические ре (как правило, это ре скрубберы).

• Пенные ре пылеуловители.

• Установки, ре которые имеют ре смоченную поверхность.

Самыми ре распространенными фильтрами для ре мокрой очистки ре газов являются ре скрубберы. Работа ре таких установок ре основана на ре разбрызгивании жидкостей в ре пространстве, которое ре заполнено газом.

Работа ре такого фильтра ре основана на ре прохождении газа ре через полый ре скруббер снизу ре вверх, и при ре этом орошается ре жидкостью, которая ре разбрызгивается через ре форсунки. Для ре того чтобы ре более качественно ре отмыть пыли, ре используются насадочные ре скрубберы, которые, как ре правило, заполнены ре хордовой насадкой и ре орошаются из ре брызгал или ре других видов ре специальных распределительных ре устройств.

Полые ре скрубберы позволяют ре очистить газ до ре 60-75%. Насадочные ре скрубберы при ре этом способны ре повысить чистоту ре газа до ре 75-85%, причем ре запыленность промывного ре газа может ре быть не ре более 1-2 ре г/нм3.

1.2.2 ре Барботажные ре фильтры и ре установки

Такие ре установки, как барботажные ре уловители, применяют в ре основном для ре очистки тех ре газов, которые ре очень сильно ре запылены. В ре данных фильтрах ре контактирующая с ре газом жидкость ре доводится до ре такого состояния, что она ре превращается в ре подвижную пену, ре обеспечивая тем ре самым большую ре поверхность контакта ре фаз.

Барботажный ре (пенный) пылеуловитель ре состоит из ре прямоугольного или ре цилиндрического корпуса, в ре верхней части ре которого имеется ре перфорированная тарелка. ре Промывная жидкость ре подается на эту ре тарелку посредством ре штуцера. В ре нижней части ре установки есть ре входной патрубок, ре через который в ре пенный уловитель ре подается запыленный ре газ. Газ, ре проходя через ре предусмотренные в ре тарелке отверстия, барботирует, ре то есть ре перемешивает жидкость, ре превращая ее тем ре самым в ре подвижную пену. В ре слоях этой ре пены частицы ре пыли поглощаются ре промывочной жидкостью, ре некоторая часть ре которой удаляется из ре пылеуловителя посредством переточного ре порога, а ре оставшаяся часть ре жидкости проходит ре через отверстия в ре тарелке, тем ре самым их ре промывая и ре заодно улавливая ре крупные частицы ре пыли, которые ре находятся в ре пространстве под ре тарелкой. Полученная ре суспензия далее ре просто выводится из ре устройства.

При ре очень большом ре загрязнении газа и в тех ре случаях, когда ре требуется высокое ре качество очистки ре запыленного газа, ре используют уловители с ре двумя или ре тремя (иногда и ре больше) тарелками.

В ре барботажных ре (пенных) уловителях ре расход жидкости, как ре правило, составляет 0,2 – 0,3 ре кубометра на ре тысячу кубических ре метров газа. ре Установки с ре одной тарелкой ре имеют гидравлическое ре сопротивление от 500 до ре 1000 Па.

Частицы ре пыли больших ре размеров (от 20 ре микрон и ре более) улавливаются ре пенными аппаратами ре почти что ре полностью. Что ре касается более ре мелких частиц (5 ре микрон), то они ре улавливаются лишь на 8 - 90 ре процентов. Самые ре мельчайшие частички ре улавливаются устройством ре довольно плохо, ре особенно если они гидрофобны.

В ре процессе работы барботажных ре установок не ре допускается значительное ре колебание расхода ре газа, так как это ре может нарушить ре пенный режим, а так же ре загрязнить отверстия ре тарелки.

Современным ре видом мокрой ре очистки газов ре является пенный, ре который широко ре применяется в ре промышленности. В ре таких аппаратах ре жидкость взаимодействует с ре газом и ре приводится, таким ре образом, в ре состояние подвижной ре пены. Следовательно, ре образуется достаточно ре большая поверхность ре контакта между ре газом и ре жидкостью. Такие ре фильтры обеспечивают ре наивысшую степень ре очистки газа от ре тумана, пыли и ре дыма.