11012

Табл.3. Характеристика материалов ФП

Рис.2.23. Фильтр ФЯР: 1 – ячейка; 2 – установочная рамка; 3 - защелка

Фильтры могут быть рулонными (маты из стеклянных или синтетических волокон, проклеенные вяжущими веществами.) типа ФРУ.

31

Рис.2.24. Фильтр ФРУ:1 – камера для чистого рулона; 2

– мат; 3 – предохранитель, предотвращающий выход мата из пазов; 4 – блок управления; 5 – двигатель с редуктором; 6 – опорная сетка

Регенерации фильтрующих элементов аппаратов осуществляется, как правило промывкой, либо кассеты заменяются на новые при определенном значении аэродинамического сопротивления.

Преимущества – простота конструкции; высокая степень очистки (97-99%) для частиц менее1мкм.,

Недостатки – используются только на слабозапыленных потоках; необходимость смены или промывки фильтрующего элемента.

Рукавные фильтры

Для очистки технологических газов и аспирационного воздуха (концентрация твердых частиц 20-100г/м3) используют так называемые рукавные фильтры. Название также связано с конструкцией фильтровального элемента – он выполнен в виде цилиндрического или плоского рукава из тканей или нетканых материалов.

Рис.2.25. Рукавный фильтр: 1 – соленоидный клапан; 2 – труба для ввода сжатого воздуха; 3 – сопло; 4 – струя сжатого воздуха; 5 – прибор автоматического управления регенерацией; 6

– рукав; 7 - каркас; 8 – бункер

Рукавные фильтры работают следующим образом. Газы, содержащие твердые частицы, под действием разряжения, создаваемого вентилятором (дымососом), подаются в рукава, из рукавов просасываюстя в межрукавное пространство и выходят в коллектор очищенного газа. При температуре газов до 130С применяются фильтры из лавсана, до

32

250С из стеклоткани. В последние годы в нашей стране появилась новая ткань – углеродные волокна, которая выдерживает значительно более высокие температуры – до

500С.

По методу регенерации фильтрующих элементов аппараты очистки подразделяют на аппараты с вибрационным стряхиванием, пульсирующей (импульсной) продувкой или струйной продувкой.

Преимущества: высокая степень очистки – 97-99% от пыли с размером частиц менее 10 мкм); простота конструкции.

Недостатки: неоходимость стряхивания, повышенное аэродинамическое сопротивление.

Табл. 4. Технические характеристики рукавных фильтров

Зернистые фильтры

Зернистые фильтры бывают насадочные( насыпные) и жесткие пористые. В насыпных фильтрах улавливающими элементами являются кольца Рашига, песок, галька, древесные опилки, шлак и т.п.

Преимущества: малая стоимость, доступность материалов; насадочные фильтры обладают высокой устойчивостью при повышенной температуре и агрессивности фильтруемой среды.

Недостатки: высокое аэродинамическое сопротивление, трудность регенерации, особенно насыпных фильтров.

К жестким зернистым фильтрам относятся керамические, металлопористые, а также фильтры из пористой пластмассы.

Преимущества: выдерживают высокую температуру и механические нагрузки, не боятся коррозии.

33

Недостатки: большая стоимость, высокое аэродинамическое сопротивление, трудность регенерации.

На рис. 2.26 представлен четырехкамерный гравийный фильтр для улавливания пылей с наличием абразивных частиц и агрессивных газов от дробилок, грохотов, сушилок, мельниц, транспортирующих устройств предприятий по производству цемента, извести, гипса, фосфорных удобрений и др. Удельная нагрузка на фильтр – 1750 м3/(м2/ч) сопротивление фильтра — в пределах 0,5-1,5 кПа. Эффективность очистки — до 99,8 %.

Рис. 2.26. Четырехкамерный гравийный фильтр Лурги с вибрационной регенерацией: а – общий вид фильтра; б – разрез фильтра; 1 – входной патрубок; 2 – люк; 3 – шнек; 4 – слой стружки; 5 – пружина; 6 – вибратор; 7 – слой гравия; 8 – электродвигатель; 9 – заслонка для очищенного газа; 10 – патрубок для очищенных газов; 11 – клапан продувочного воздуха

Электростатические золоуловители (электрофильтры)

Электрофильтры являются наиболее совершенными золоуловителей.. Они способны улавливать частицы любых размеров при концентрации их в дымовых газах 50 г/м3 и выше. При небольшом аэродинамическом сопротивлении и расходе электрической энергии они требуют значительных капитальных: затрат и имеют большие габаритные размеры. Применение их в котельных целесообразно при значительных объемах дымовых газов, порядка миллиона .кубических метров в час.

Рис. 2.27. Электрофильтр: 1 – коронирующий электрод; 2

– осадительный электрод; 3 – источник постоянного тока

При правильном монтаже и эксплуатации они могут дать наивысшую степень очистки – 99-99,5 %.

Принципиальное устройство электрофильтра таково: поток газов, движущихся со скоростью не более 1,5 м/с,

34

пронизывается электрическим полем, создаваемым источником постоянного тока или выпрямителем с напряжением до 90 000 В.

У поверхности центрального (коронирующего) электрода происходит ионизация газа, сопровождающаяся возникновением короны.

Пылинки получают свойства электрически заряженного тела и притягиваются к полюсу обратного знака — осадительному электроду (рис. 2.27)

На коронирующий электрод, как правило, подается отрицательное напряжение. Осадительный электрод заземляется.

Электрофильтры выпускаются с двумя, тремя и четырьмя полями, расположенными последовательно (УГ-2, УГ-3 и УГ-4). Осадительные электроды выштампованы из широкополосной ленты, коронирующие электроды представляют собой ленточный или уголковый профиль с отштампованными иголками (рис. 2.28), острия которых направлены внутрь углублений осадительных электродов.

Очистка электрофильтров производится встряхиванием осадительных и коронирующих электродов периодическими ударами опрокидывающихся молотков, подвешенных на вращающихся валах встряхивания (рис. 4.16).

Рис.2.28. Электрофильтр УГ-3: 1 – осадительные электроды; 2 – коронирующие электроды; 3 - газораспределительная решетка

Электрофильтры занимают много места, поэтому их располагают обычно на открытых площадках. Об этом можно судить, например, по габаритным размерам УГ-3: длина - 13,8 м; ширина - 20,5 м; высота 21,6 м.

площадь осаждения в которых колеблется от 420 м2 до 36900 м2.

В настоящее время вместо электрофильтров серии УГ выпускаются электрофильтры серии ЭГА - горизонтальные модификации А. Эта серия по компоновке электродных систем и встряхивающих механизмов мало отличается от серии УГ, но приме-

35

нение ряде усовершенствований улучшает характеристику электрофильтров и повышает надежность их работы.

Электрофильтры типа ЭГА изготовляются 41 типоразмера с площадью осаждения от 634 м2 до 32976 м2 и общей массой от 38,9 до 817,8 т

Номинальная высота электродов имеет ряд 6; 7,5; 9; 12 м. Они предназначены для улавливания золы из дымовых газов в энергетике, а также обеспыливания неагрессивных технологических газов и воздуха с температурой до 330° С в различных других отраслях промышленности.

Вчастности, в энергетике электрофильтры ЭГА используются для электростанций большой и средней мощности.

Для золоулавливания в крупных производственно-отопительных котельных установках могут быть применены электрофильтры типа УВ - унифицированные вертикальные. Их можно использовать также для обеспыливания неагрессивных технологических газов и аспирационного воздуха с температурой до 250° С в промышленности строительных материалов, черной и цветной металлургии и в других отраслях .

Разрежение в электрофильтре равно 3,5 кПа (350 кгс/м2). Концентрация пыли или золы дочищаемых газах должна быть не более 30 г/м2. Скорость газов в активном сечении не должна превышать 1 м/с.

Работа электрофильтров существенно зависит от нагрузки котельного агрегата. При увеличении нагрузки возрастает скорость газов, и степень очистки умень-

шается (сравните с инерционными золоуловителями, когда увеличение нагрузки улучшает степень очистки).

Поэтому наибольший эффект достигается в комбинированных установках, где первой ступенью золоулавливания является батарейный циклон, а второй - электрофильтр.

Вциклоне хорошо улавливается крупная зола, а в электрофильтре - мелкие фракции. При максимальной нагрузке возрастает роль циклона, при сниженной - роль электрофильтра.

Для высокозольного экибастузского угля в качестве цервой ступени очистки применяется даже мокрый скруббер, в котором происходит увлажнение газов и снижение их температуры. Степень очистки в нем равна примерно 85%.

Кондиционированный и частично очищенный газ поступает в электрофильтр. Общая степень очистки достигает 99-99,5%.

Мокрые пыле-золоуловители

Полые скрубберы

Полые скрубберы (рис.2.29) реализуют наиболее примитивную схему мокрой очистки с организацией промывки запыленных потоков газа в газоходах (воздуховодах) или отдельных камерах (емкостях) различной формы. Орошающая жидкость в них подается встречно или поперек газового потока. Чтобы унос жидкости из зоны контакта был незначительным, размер капель должен быть не менее 500 мкм, а скорость газового потока не должна превосходить 1 ...1,2 м/с. Для уменьшения габаритов установки скорость

36

потока увеличивают (иногда до 5 м/с и более) и устанавливают на выходе аппарата каплеуловители.

Рис.2.29. Полый скруббер: 1 – форсунки; 2 – газораспределительная решетка

Орошающую жидкость разбрызгивают чаще всего с помощью центробежных форсунок, поддерживая ее давление в пределах 0,3 ...0,4 МПа. Такие форсунки позволяют работают на оборотной воде, из которой удалена грубая взвесь.

Скрубберы Вентури

Скрубберы Вентури имеют распиливающие элементы в виде орошаемых труб Вентури или аналогичных устройств для ускорения газового потока, соединенные с каплеуловителями. Скорость потока начинает возрастать в конфузоре, и достигает в горловине трубы, куда поступает также промывочная жидкость, 40... 150 м/с. Диспергируясь, жидкость вместе с запыленным потоком поступает в диффузор. Однако приобретенная каплями скорость жидкости оказывается существенно меньшей скорости потока и частиц пыли. Поэтому процесс осаждения частиц пыли на каплях при прохождении потока через горловину и диффузор трубы становится сходным с процессом осаждения в зернистом фильтре с подвижной насадкой.

Более высокая эффективность пылеулавливания по сравнению с полыми газопромывателями достигается в скрубберах Вентури созданием развитой поверхности контакта фаз, что требует и значительно более высоких энергозатрат. Образование тонкодисперсного аэрозоля происходит при этом как за счет механической диспергации промывочной жидкости, так и вследствие интенсивного испарения капель при резком падении давления в горловине. Очевидно, это приводит также к повышению влажности газа и интенсификации капиллярной конденсации влаги на поверхности частиц пыли. Последняя причина может служить объяснением того, что степень очистки пыли в скрубберах Вентури слабо зависит от ее смачиваемости.

37

Рис.2.30. Конструкции трубы Вентури и скруббера Вентури

В диффузоре трубы происходит рост давления и снижение скорости потока, что способствует коагуляций мелких частиц. Из диффузора газовый поток выносит капли жидкости с осевшими на них частицами пыли в каплеуловитель, где происходит сепарация взвешенных частиц.

По величине гидродинамического сопротивления труб Вентури различают низконапорные и высоконапорные скрубберы. Низконапорные скрубберы с сопротивлением распылителя до 5 кПа применяются для улавливания пыли с размерами частиц более 20 мкм.

Эффективное улавливание мелких частиц требует более высоких энергозатрат. Скрубберы с высоконапорными трубами Вентури могут осаждать частицы размером 0,5 мкм и выше. Скорость потока в высоконапорных трубах приближается к скорости звука, а их сопротивление достигает нескольких десятков кПа.

Следует отметить, что в распылительных трубах с оптимальным соотношением размеров подведенная энергия преимущественно расходуется на обеспечение контакта между газовой и жидкой фазами, и в конечном итоге - на очистку выбросов. Для труб Вентури оптимальными считаются следующие геометрические характеристики (см. рис.2.30, а): угол сужения конфузора α1 = 15°-28°, длина горловины L= 0,15 D, угол раскрытия диффузора α2 = 6° - 8°. На практике указанные соотношения не всегда выдерживаются, что приводит к увеличению и без того высоких затрат.

Скрубберы Вентури могут различаться устройством каплеуловителей, конструкциями и способами установки труб, способами подвода жидкости. Каплеуловители могут быть выносными (рис.2.30,6) или размещаться в одном корпусе с трубой (рис.2.30,в). Трубы могут иметь круглое, кольцевое или прямоугольное (щелевое) сечение горловины. Трубы с круглым сечением применяют для небольших расходов, а трубы со щеле-

38

вым или регулируемым кольцевым сечением - для больших. При необходимости трубы компонуются в группы и батареи.

Вода в горловину трубы может подаваться через форсунки различных конструкций, установленные центрально или периферийно, или стекать в виде пленки по стенкам конфузора (рис.2.30,г,д,е). Худшие показатели по дроблению капель и, следовательно, по степени очистки имеют бесфорсуночные трубы Вентури (рис.2.31,ж). В то же время они допускают использование оборотной неочищенной жидкости, что может быть важным при совместном улавливании газообразных и дисперсных примесей (например, при нейтрализации кислых газов известковым молоком).

Для использования в промышленности на базе оптимальной конфигурации Трубы Вентури (рис 2.30,а) разработан типоразмерный ряд высоконапорных скрубберов Вентури ГВПВ. В качестве каплеуловителей для них используются малогабаритные прямоточные циклоны. Орошение производится через цельнофакельные форсунки, устанавливаемых над конфузором под углом к оси трубы 60°. Аппараты предназначены для очистки газов с температурой до 400° С и начальной запыленностью до 30 г/м3. Содержание взвеси в жидкости, подаваемой на орошение, не должно превышать 500 мг/л.

Ударно-инерционные аппараты

В газоочистных аппаратах инерционного типа используется принцип выпадения твердых частиц из газового потока при резком изменении направления его движения над поверхностью жидкости.

Рис.2.31. Ударно-инерционный пылеуловитель

В простейшем случае мокрый ударно-инерционный пылеуловитель представляет собой вертикальную колонну, в нижней части которой находится слой жидкости. Газы движутся сверху вниз со скоростью до 20 м/с. При изменении направления движения потока на 180° взвешенные частицы осаждаются в воде под влиянием силы инерции. Такой пылеуловитель хорошо работает , если частицы пыли имеют размере 20 мкм.

Ротоклон (рис.2.31) является более совершенным аппаратом ударноинерционного типа для улавливания пыли. В нем установлены изогнутые щелевые каналы (импеллеры), нижняя часть которых затоплена жидкостью. Газовый поток захватывает жидкость; в верхней части каналов она переливается сплошной завесой, через которую проходит поток газов.

39

Рис. 2.32. Ротоклон (тип N): 1 – ввод газов; 2 – щелевые каналы (импеллеры) 3 – каплеотбойник; 4 – выход газов в вентилятор

Ротоклоны имеют производительность от 2500 до 90000 м3/ч.

Большим достоинством их является сохранение высокой эффективности при снижении производительности. Важным для сохранения высокой эффективности является поддержание постоянного уровня жидкости.

ЦНИИпромзданий разработал вариант ротоклона с маркой ПВМ (пылеуловитель вентиляционный мокрый) с более простым по конфигурации каналом (рис.2.33).

Рис. 2.33. Пылеуловитель ПВМ: 1 – вентилятор; 2 – каплеуловитель; 3 – верхняя перегородка; 4 – нижняя перегородка; 5 – устройство для поддержания постоянного уровня воды

Эти аппараты разработаны на производительность 3; 5; 10; 20 и 40 тыс. м3/ч очищаемого воздуха и оборудованы серийно выпускаемыми вентиляторами. Они предназначены для очистки вентиляционных выбросов от несли-

пающихся и нецементирующихся пылей.

Центробежные скрубберы

Центробежные скрубберы применяются для парогенераторов паропроизводительностью не более 100т/ч. Их можно устанавливать для очистки дымовых газов, получающихся при сжигании топлив с приведенной сернистостью не более 0,3% / МДж /кг, с содержанием свободной щелочности в золе не более 20% и с комплексом АрЩ / Sр не более 30*103. Жесткость допускается не более 15мг-экв/кг.

40