Разделение газовых систем

Очистка отходящих промышленных газов является одной из важных технологических задач многих производств. Различают следующие способы очистки газов:

1) осаждение под действием сил тяжести (гравитационная очистка);

2) осаждение под действием инерционных, в частности центробежных сил;

3) фильтрование;

4) мокрая очистка;

5) осаждение под действием электростатических сил (электрическая очистка).

При очистке фильтрованием газы, содержащие взвешенные твердые частицы, проходят пористые перегородки, пропускающие газ и задерживающие на своей поверхности твердые частицы.

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) или пузырьков газа (барботажные пылеуловители).

Электрическая очистка основана на ионизации молекул газа электрическим разрядом. Если газ поместить в электрическом поле, образованной двумя электродами, к которым подключен постоянный электрический ток высокого напряжения, то молекулы газа ионизируются, т.е. расщепляются на положительно заряженные ионы и электроны, которые начинают перемещаться по направлению силовых линий. Направление движения заряженных частиц будет определяться их знаком, а скорость – напряженностью электрического поля. Соприкасаясь со встречными пылинками и капельками находящимися в газе положительные и отрицательные ионы и электроны сообщают им свой заряд и увлекают их к соответствующему электроду: положительному или отрицательному.

На практике нужная степень очистки газа не всегда может быть достигнута в одном аппарате. Поэтому часто применяют двухступенчатые и многоступенчатые установки, включающие аппараты одного и того же или разных типов. Степень очистки (в %) газа hопределяется следующим образом:

h = (G₁ – G₂/G₁)×100% = (V₁X₁ – V₂X₂/V₁X₁)×100%

где G₁ и G₂ – масса взвешенных частиц в загрязненном и очищенном газе; V₁, V₂ – объемный расход загрязненного и очищенного газа, X₁,X₂ – концентрация взвешенным частиц в запыленном и очищенном газе.

При выборе аппаратов для очистки газа надо учитывать технико-экономические показатели их работы, при определении которых надо принимать во внимание степень очистки газа, гидравлическое сопротивление аппарата, расход электроэнергии, пара и воды на очистку, стоимость аппарата и стоимость очистки газа.

При этом должны быть приняты во внимание факторы, от которых зависит эффективность очистки: влажность газа и содержание в нем пыли, температура газа и его химическая агрессивность, свойства пыли (сухая, липкая, волокнистая, гигроскопическая и т.д.), размеры частиц пыли и ее фракционный состав и пр.

Гидравлическая классификация осуществляется в горизонтальных, восходящих и вращающихся потоках воды, движущейся в классификаторе с такой скоростью, что зерна меньше определенного размера, не успевая оседать, уносятся с нею в слив, зерна же большего размера оседают в классификаторе.

Высокая производительность и эффективность классификации достигаются в центробежных классификаторах, в качестве которых используют гидроциклоны и отстойные центрифуги со шнековой выгрузкой.

В воздушных сепараторах, работающих в замкнутом или открытом циклах с мельницами сухого помола, классификация материала происходит благодаря тому, что твердые частицы различной массы имеют различные скорости в воздухе в поле действия центробежных сил или сил тяжести.