Разработка установки очистки для отходящих газов обжига известняка

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).

Достоинства мокрых пылеуловителей, с аппаратами сухого типа:

– более высокая эффективность улавливания взвешенных частиц;

– использования для очистки газов от частиц размер крупнее 0,1 мкм;

–очистки газов при высокой температуре и повышенной влажности, при опасности возгораний и взрывов очищенных газов и уловленной пыли;

– возможность наряду с пылью одновременно улавливать парообразные и газообразные компоненты.

недостатки– выделение уловленной пыли в виде шлама, что связано с необходимостью обработки сточных вод, т. е. с удорожанием процесса;возможность уноса капель жидкости и осаждения их с пылью в газоходах и дымососах; в случае очистки агрессивных газов необходимость защищать аппаратуру и коммуникации антикоррозионными материалами скоростные газопромыватели (скрубберы Вентури, эжекторные ).

Полые газопромыватели

В полых газопромывателях запыленные газы пропускаются через завесу распыленной жидкости. При этом частицы пыли захватываются каплями жидкости и осаждаются в, а очищенные газы удаляются .

Рис. 2.14. Орошаемый газоход

Наиболее простым полым газопромывателем является орошаемый газоход. Ряд форсунок или брызгал встраивается в газоход или дымовую трубу для создания водяных завес на пути запыленного газового потока. Во избежание значительного брызгоуноса скорость газов в орошаемом газоходе принимают не более 3м/с. Расход воды принимают в пределах от 0,1 до 0,3 л/м3. Улавливаются частицы крупнее 20 мкм. Коэффициент очистки 50-60 %.

Рис 2.15. Промывная камера

Промывные камеры сооружаются из металла, железобетона или кирпича. Внутри камеры в несколько рядов, размещают форсунки.

Для повышения эффективности очистки иногда на пути движения газов устанавливают отбойные пластины, перфорированные листы или сетки. Размеры промывных камер выбирают так, чтобы скорость движения в них составляла 1,5-2,5м/с, а время пребывания газов в камере было не менее 3с. Расход воды на промывку газов составляет от 0,2 до 1,0л/м3.Улавливаются частицы крупнее 10мкм.

Полый форсуночный скруббер

Представляет колонну круглого или прямоугольного сечения, где контакт между очищаемыми газами и каплями жидкости распыливаемой форсунками. Диаметр скруббера достигает 6-8 м, а высота 20-30 м.

Рис. 2.16. Полый скруббер 1- корпус; 2- форсунки

Полые скрубберы делятся на прямоточные, противоточные и с поперечным подводом жидкости. В противоточном скруббере капли из форсунок должны быть достаточно крупными, чтобы не быть унесенными газовым потоком, скорость которого составляет 0,6-1,2м/с. Коэффициент очистки не более 50%. Улавливаются частицы крупнее 10мкм.

Насадочные газопромыватели

Насадочные газопромыватели представляют собой колонны, заполненные телами различной формы засыпаемыми в колонну на опорную решетку в беспорядке или укладываемыми правильными рядами (регулярная насадка).

Рис. 2.17. Противоточный насадочный скруббер

Из-за частого забивания при обработке запыленных газов насадочные скрубберы в настоящее время мало применяются для очистки газов от пыли. Они применяются для улавливания хорошо растворимой пыли, а также используются при совместном протекании процессов пылеулавливания, охлаждения газов и абсорбции.

Скорость газов в отверстиях насадки 0,8-1,25м/с. Сопротивление 30- 80мм.в.ст. Расход орошающей жидкости в противоточных насадочных скрубберах принимают в пределах 0,15-0,5 л/м3. Применяются следующие типы насадок: кольцо Рашига, кольцо с перегородками, кольцо с крестообразной перегородкой . Степень очистки превышает 90%.

Пенные аппараты

В пенном аппарате с дырчатыми тарелками устанавливаются тарелки с диаметром отверстий 3 - 8мм и свободным сечением от 0,15 до 0,25м.кв/м.кв.

Рис. 2.18. Мокрый пылеуловитель с провальной тарелкой

При прохождении газа через отверстия решетки со скоростью 5 -12м/с образуется слой пены. При слое воды 20 - 50мм слой пены 100 - 200мм. На решетке образуется три слоя (жидкость, пена, брызги). Оптимальная скорость газа до и после решетки 2-2,5м/с.

Газопромыватели ударно-инерционного действия

К аппаратам ударно-инерционного действия относится большая группа пылеуловителей, в которых контакт газов с жидкостью осуществляется за счет удара газового потока о поверхность жидкости.

В результате такого взаимодействия образуются капли диаметром 300 - 400 мкм. Затем газожидкостная взвесь пропускается через отверстия различной конфигурации или непосредственно отводится в сепаратор жидкой фазы.

Рис. 2.19. Мокрый пылеуловитель ударно-инерционного действия

Запыленные газы по газопроводу (обычно круглого сечения или в виде трубы Вентури) с большой скоростью ~20 м/с направляют на поверхность жидкости. При резком повороте газового потока на 180° происходит осаждение частиц пыли в жидкости. Шлам из аппарата может удаляться через гидрозатвор периодически или непрерывно. Для удаления уплотненного осадка со дна применяют смывные сопла. Эффективен для хорошо смачиваемой пыли размером более 20мкм.

Газопромыватели центробежного действия

Наибольшее распространение получили центробежные скрубберы. По конструктивному признаку их можно разделить на два вида: аппараты, в которых закрутка газового потока осуществляется с помощью центрального лопастного закручивающего устройства, и аппараты с боковым тангенциальным или улиточным подводом газов.

Орошение аппаратов второго типа может осуществляться в центральной части аппарата или вдоль его стенок с кинжальным направлением факелов распыла. Жидкость в виде пленки стекает по внутренней стенке. Большинство отечественных конструкций центробежных скрубберов имеют тангенциальный подвод газов и пленочное орошение. Центробежный скруббер ВТИ разработан для очистки дымовых газов от золы за котлами паропроизводительностью менее 100т/ч. Степень очистки h = 0,82 - 0,90.

Скорость газа рекомендуется выбирать от 2,5 до 5,5м/с, чтобы не было брызгоуноса. Удельный расход воды на орошение - 0,12 - 0,3 л/м3.

Рис. 2.20. Центробежный скруббер ВТИ

Скоростные газопромыватели

Скоростные газопромыватели (скрубберы Вентури) включают в себя большую группу аппаратов. Общим у них является наличие трубы распылителя и установленного за ней каплеуловителя.

Запыленный газ входит в конфузор и его скорость увеличивается. В конфузор с помощью форсунки подают воду. Газ в горловине трубы приобретает высокую скорость (40 - 150 м/с). Вода в турбулентном потоке газа дробится на мельчайшие капли. Капельки воды перемешиваются в потоке газа, сталкиваются с частицами пыли и укрупняют их.

 Чтобы капельки воды  не испарялись температура газа не должна превышать 250°С. В диффузоре газ теряет скорость и происходит дальнейшая коагуляция пыли. В циклоне - каплеуловителе газ освобождается от шлама.

Рис. 2.21. Скруббер Вентури с выносным каплеуловителем

Они имеют высокое гидравлическое сопротивление 20-30 кПа. Низконапорные используются для подготовки (кондиционирования) газов перед другими пылеулавливающими аппаратами и для очистки воздуха и газа от частиц пыли крупнее 3 мкм. Их сопротивление не превышает 3-5 кПа.

Механические газопромыватели

Характерной особенностью механических газопромывателей является наличие вращающегося устройства (ротора, диска и т. п.), которое обеспечивает разбрызгивание и перемешивание жидкости или вращение газового потока.

В зависимости от способа подвода механической энергии аппараты этого типа подразделяются на две группы:

– механические скрубберы – газопромыватели, в которых очищаемые газы приводятся в соприкосновение с жидкостью, разбрызгиваемой с помощью вращающегося тела (вала с , диска, перфорированного барабана );

– динамические газопромыватели (ДГ)– аппараты, в которых подводимая механическим устройством энергия используется для вращения газового по.

Недостаток – значительный дополнительный расход энергии на вращение разбрызгивающих устройств. Не вся энергия вращения является полезной: большая часть ее теряется в приводных устройствах и расходуется на трение движущихся частей.

Аппараты фильтрующей очистки газов

Процесс очистки газов от твердых или жидких частиц с помощью пористых сред называется фильтрацией.

Частицы, взвешенные в газовом потоке, осаждаются на поверхности или в объеме пористых сред за счет броуновской диффузии, эффекта касания (зацепления), инерционных, электростатических и гравитационных сил.

Броуновская диффузия, или тепловое движение частиц, вызванное их столкновениями с газовыми молекулами, является преобладающим механизмом осаждения частиц диаметром менее 0,5мкм.

Эффект касания (зацепления) проявляется, если траектории движения частиц проходят над поверхностью волокон, зерен или других элементов, образующих пористую перегородку, на расстоянии равном радиусу частицы или меньшем его. Если размеры пор фильтра меньше диаметра частиц, то происходит обычное отсеивание. Ситовой эффект является частным случаем эффекта касания.

Наибольшей проникающей способностью обладают частицы размерами от 0,05 до 0,5мкм. Твердые частицы, уловленные в объеме фильтрующего материала, становятся элементом фильтрующей среды и повышают эффективность очистки газов. По мере накопления частиц газопроницаемость фильтрующего материала уменьшается. Со временем возникает необходимость разрушения и удаления пылевого осадка.

Тканевые фильтры

В тканевых-фильтрах применяются материалы двух типов: обычные ткани, изготавливаемые на ткацких станках, и войлоки (фетры). Осаждение частиц пыли в начальный период работы фильтра за счет механизмов касания, инерции, диффузии и электростатического взаимодействия происходит на волокнах, расположенных на поверхности нитей, в ворсе.

В тканевых фильтрах ткань выполняет роль несущей поверхности, т.е. служит основой для формирования и удержания фильтрующего слоя.В тканевых фильтрах целесообразно использовать небольшие скорости фильтрации 0,5 - 2см/с. При повышении скорости фильтрации наблюдается нарушение первоначального слоя пыли, которое сопровождается вторичным уносом пыли.

При использовании в качестве фильтрующего материала войлоков эффективность улавливания частиц выше. Равномерное распределение волокон по всей поверхности и в толщине фильтра, а так же отсутствие сквозных отверстий обеспечивают равномерное участие волокон в процессе осаждения частиц. Процесс фильтрации протекает в объеме материала..

Используются следующие материалы: хлопчатобумажная ткань, нитроновая ткань, лавсановая ткань, ткани из синтетических материалов, стеклоткани, фетры, стекловолокно (до 300 °С), металлоткани (от 500 до 1000 °С).

Рис 2.22 Каркасный рукавный фильтр с импульсной продувкой

Зернистые фильтры

Для очистки газов фильтрующие слои, состоящие из зерен сферической или другой формы, применяются реже, чем волокнистые материалы. Преимуществами зернистых фильтров являются возможность их работы при температурах 500 - 800 °С и в условиях агрессивной среды, способность выдерживать большие механические нагрузки и перепады давлений, а также резкие изменения температуры..

В жестких пористых фильтрах зерна прочно связаны друг с другом в результате спекания, прессования или склеивания и образуют прочную неподвижную систему. В этих фильтрах используется пористая керамика, пористые металлы, пористые пластмассы. Недостатками таких фильтров являются: высокая стоимость, большое гидравлическое сопротивление, трудность регенерации.

Электрофильтры

Широкое применение электрофильтров для улавливания твердых частиц обусловлено их универсальностью и высокой степенью очистки газов при низких энергозатратах. Установки электрической очистки газов работают с эффективностью до 99%. Они улавливают частицы любых размеров, включая и субмикронные, при концентрация частиц в газе до 50 г/мл и выше.

Электрофильтры отличаются относительно низкими эксплуатационными затратами. Аэродинамическое сопротивление электрофильтра не превышает 100 - 150Па. Оно является минимальным по сравнению с другими газоочистными аппаратами. Затраты электроэнергии составляют 0,1- 0,5 кВт×ч на 1000м3 газа.

Капитальные затраты на установку электрофильтров высоки, т.к. аппараты металлоемки и занимают большую площадь, снабжаются специальными повысительно-выпрямительными агрегатами для электропитания.

Преимущественной областью применения электрофильтров является очистка больших объемов газов, отходящих от современных агрегатов большой мощности. ной производительности по газу свыше 1000000 м3/ч.

К недостаткам электрофильтров следует отнести высокую чувствительность процесса электрической очистки газов к отклонениям от заданного технологического режима, к незначительным механическим дефектам внутреннего оборудования. В ряде случаев электрофильтры не могут быть применены. Например, в случаях, когда удельное электрическое сопротивление пыли чрезмерно велико. Электрофильтры не применяются, если очищаемый газ представляет собой взрывоопасную смесь.

 Сущность процесса электрической очистки газа заключается в следующем. Газ, содержащий взвешенные частицы, проходит через систему, состоящую из заземленных осадительных электродов и размещенных на некотором расстоянии (называемом межэлектродным промежутком) коронирующих электродов, к которым подводится выпрямленный электрический ток высокого напряжения (до 100000 вольт).