Принцип дії та характеристики циклонів різних видів.

Широке застосування для очищення газових потоків від пилу в різних галузях промисловості знаходять циклони .

Циклони вловлюють пил з розмірами частинок більше 5 мкм і температурою газового потоку до 500 ° С.

Очищення газу від пилу здійснюється наступним чином. Запилений газ рухається всередині циклону по спіралі зверху вниз, і частки пилу відкидаються відцентровою силою до стінки. У конусоподібної частини корпусу циклону діаметр спіралі газу поступово зменшується. Таке зменшення діаметру в певний момент обумовлює різка зміна напрямку газу, який потрапляє в вихлопну трубу і викидається в

атмосферу. Частинки пилу продовжують рух по стінці вниз і потрапляють в мішок. Ступінь очищення газових потоків в циклонах досягає 90%.

Для забезпечення високого ступеня очищення газових потоків від зважених часток застосовуються механічні, електричні і мокрі фільтри різної конструкції.

8. Характеристики фільтрів для очистки газів.

Фізичні способи застосовуються в тих випадках, коли газовий потік містить шкідливі домішки у вигляді пьші (розміри частинок 5-50 мкм), туману й диму (розміри частинок 0,1-5мкм). Ці методи засновані на осадженні твердих часток і дрібних крапель туману на поверхні пиловловлювачів і фільтруючих елементів. З цією метою використовують пиловловлювачі і фільтри різної конструкції.

Фізичні методи очищення газових потоків від шкідливих домішок широко поширені на збагачувальних фабриках, металургійних заводах, теплових електростанціях, що спалюють вугілля і мазут, на підприємствах деревообробки, в шинної промисловості та у виробництві гумових технічних виробів.

Вибір методу очищення газового потоку здійснюється після того, як визначаються основні характеристики зважених часток - пилу або туману. У разі пилу до них відносяться: розміри частинок, злипання, здатність до абразивного зносу поверхні обладнання, змочуваність водою, електрична провідність, здатність до самозаймання та вибуху.
У відповідності з основними характеристиками пилу та його концентрацією в газовому потоці здійснюється вибір устаткування і способу пиловловлювання.

Механічні фільтри.
В основі роботи механічних фільтрів лежить процес фільтрування, в ході якого тверді частинки або туман рідкої речовини затримуються на елементі, що фільтрує, а газовий потік повністю проходить через елемент. У залежності від призначення і величини вхідний і вихідний концентрацій пилу фільтри умовно поділяють на три класи:
- Фільтри тонкого очищення, призначені для уловлювання більше 99% пилу з промислових газів з низькою вхідний концентрацією порядку 1 мг / м ³ та швидкістю фільтрування 10 м / с. Такі фільтри застосовуються для уловлювання особливо токсичних часток, наприклад, радіоактивних, і для ультратонкої очищення повітря. Після одноразового використання вони замінюються новими;
- Повітряні фільтри, які використовуються в системах припливної вентиляції та кондиціонування повітря в приміщеннях. Вони працюють при концентрації пилу не більше 50 мг / м ³ і при швидкості газового потоку 2,5-3,0 м / с. Повітряні фільтри можуть бути регенеровані і регенерується;
- Промислові тканинні, волокнисті та зернисті фільтри, що застосовуються для очищення великих обсягів промислових газових потоків з концентрацією пилу до 60 мг / м ^3. Всі промислові фільтри періодично піддаються регенерації.

Серед промислових фільтрів найбільше застосування знаходять тканинні фільтри, виготовлені у вигляді трубок або рукавів, так звані «рукавні фільтри».
На малюнку 6.7 представлена ​​схема рукавного фільтра.
Запилений газ надходить у корпус 1 фільтра, проходить через тканинні рукави 3 та викидається в атмосферу. Частинки пилу утримуються на внутрішній поверхні рукавів, у міру їх накопичення включається встряхивающее устрій 2. Пил з поверхні тканинних рукавів обсипається вниз, і регенерований фільтр знову включається в роботу.

4.Електрофільтри.
Вони застосовуються в тих випадках, коли електричні властивості зважених частинок дозволяють досягти високого ступеня очищення. Електрофільтри забезпечують виділення з газових потоків найдрібніших частинок пилу і туману. Дія електрофільтрів засноване на іонізації газу між двома електродами з утворенням позитивно і негативно заряджених іонів (рис. 6.8).
Для цього до електродів підводиться постійний електричний струм високої напруги потужністю близько 40-75 кВт. При високій різниці потенціалів газ між електродами іонізується повністю, і відбувається його слабке світіння на зразок корони навколо електрода 1, приєднаного до негативного полюса джерела струму. Такий електрод зазвичай називають коронирующим електродом. Негативно заряджені іони рухаються до протилежно зарядженого електроду 2, який називається осаджувальних електродом.
Якщо газовий потік містить частинки пилу або туману, то негативно заряджені іони адсорбуються на їх поверхні і захоплюють ці частинки до осадительному електроду. На поверхні електрода частинки віддають свій заряд і відділяються від електрода або падають при механічному струшуванні.
Мокрі фільтри являють собою вертикальні порожнисті апарати (скрубери). Вони використовуються в тих випадках, коли частки пилу, що містяться в газовому потоці, добре змочуються водою. У мокрих фільтрах газовий потік надходить знизу апарату і зрошується дрібними краплями води. При цьому частинки пилу добре змочуються водою і поглинаються краплями дощу з газового потоку. Очищений газовий потік викидається в атмосферу.

9. Принцип дії та характеристики електрофільтрів для очистки газів.

В основі роботи механічних фільтрів лежить процес фільтрування, в ході якого тверді частинки або туман рідкої речовини затримуються на елементі, що фільтрує, а газовий потік повністю проходить через елемент. У залежності від призначення і величини вхідний і вихідний концентрацій пилу фільтри умовно поділяють на три класи:

- Фільтри тонкого очищення, призначені для уловлювання більше 99% пилу з промислових газів з низькою вхідний концентрацією порядку 1 мг / м 3 та швидкістю фільтрування 10 м / с. Такі фільтри застосовуються для уловлювання особливо токсичних часток, наприклад, радіоактивних, і для ультратонкої очищення повітря. Після одноразового використання вони замінюються новими;

- Повітряні фільтри, які використовуються в системах припливної вентиляції та кондиціонування повітря в приміщеннях. Вони працюють при концентрації пилу не більше 50 мг / м 3 і при швидкості газового потоку 2,5-3,0 м / с. Повітряні фільтри можуть бути регенеровані і регенерується;

- Промислові тканинні, волокнисті та зернисті фільтри, що застосовуються для очищення великих обсягів промислових газових потоків з концентрацією пилу до 60 мг / м 3. Всі промислові фільтри періодично піддаються регенерації. Серед промислових фільтрів найбільше застосування знаходять тканинні фільтри, виготовлені у вигляді трубок або рукавів, так звані «рукавні фільтри». На малюнку 6.7 представлена схема рукавного фільтра.

Запилений газ надходить у корпус 1 фільтра, проходить через тканинні рукави 3 та викидається в атмосферу. Частинки пилу утримуються на внутрішній поверхні рукавів, у міру їх накопичення включається встряхивающее устрій 2. Пил з поверхні тканинних рукавів обсипається вниз, і регенерований фільтр знову включається в роботу.

4.Електрофільтри. Вони застосовуються в тих випадках, коли електричні властивості зважених частинок дозволяють досягти високого ступеня очищення. Електрофільтри забезпечують виділення з газових потоків найдрібніших частинок пилу і туману. Дія електрофільтрів засноване на іонізації газу між двома електродами з утворенням позитивно і негативно заряджених іонів .

Для цього до електродів підводиться постійний електричний струм високої напруги потужністю близько 40-75 кВт. При високій різниці потенціалів газ між електродами іонізується повністю, і відбувається його слабке світіння на зразок корони навколо електрода 1, приєднаного до негативного полюса джерела струму. Такий електрод зазвичай називають коронирующим електродом. Негативно заряджені іони рухаються до протилежно зарядженого електроду 2, який називається осаджувальних електродом.

Якщо газовий потік містить частинки пилу або туману, то негативно заряджені іони адсорбуються на їх поверхні і захоплюють ці частинки до осадительному електроду. На поверхні електрода частинки віддають свій заряд і відділяються від електрода або падають при механічному струшуванні.

Мокрі фільтри являють собою вертикальні порожнисті апарати (скрубери). Вони використовуються в тих випадках, коли частки пилу, що містяться в газовому потоці, добре змочуються водою. У мокрих фільтрах газовий потік надходить знизу апарату і зрошується дрібними краплями води. При цьому частинки пилу добре змочуються водою і поглинаються краплями дощу з газового потоку. Очищений газовий потік викидається в атмосферу.

10.Характеристики основних промислових адсорбентів.

Адсорбційне очищення газів базується на фізичних властивостях деяких твердих тіл з ультрамікроскопічною структурою селективно вилучати і концентрувати на своїй поверхні окремі компоненти з газової суміші.

Адсорбція дозволяє проводити очищення газів при підвихених температурах, але застосовується для очистки газів з невисоким вмістом газо- і пороподібних домішок. Компонент, який вилучають з газової суміші, називають адсобтивом, цей же компонент в адсорбованому вже стані – адсорбантом. Розрізняють фізичну і хімічну адсобцію.

При фізичній – поглинуті молекули утримуються силами Ван-дер-Ваальсу.

При хімічній адсорбції – хімічними силами.

Пористість матеріалів обумовлює високорозвинуту внутрішню поверхню.

Внутрішня структура адсобентів характеризується наявністю різних розмірів і форм пустот або пор, серед яких розрізняють макро-, мезо- і мікропори.

Основні типи промислових адсорбентів є змішано-пористими тілами.

Пористі адсорбенти характеризуються величинами істинної щільності, уявної, насипної (маса одиниці об’єму їх шару).

Вугілля АГ-2 застосовують для адсорбції газів, СКГ – для уловлення парів органічних речовин, АР, СКТ-3, АРТ – для очистки парів летючих речовин.

До основних типів промислових адсорбентів відносяться: активоване вугілля, силікагель, алюмогелі і активний оксид алюмінію, цеоліти, іоніти.

Активоване вугілля – характеризується гідрофобністю (погано сорбує полярні речовини, наприклад воду). Це обумовлює їх широке використання в практиці рекупераційного і санітарного очищення вихідних газів з різною вологістю.

Використовують марки мікропористі АГ-2, АР – отримують з каменевугільного пилу. СКГ – з торфу шляхом синтезу; СКТ-3, АРТ – з торфу і каменевугільного пилу, при хімічній активації. Виробляють у вигляді циліндричних гранул діаметром 1-6 мм. Недоліки: невисока механічна міцність, горючість.

Нетрадиційні вуглеродні адсорбенти:

- активне вугілля з полімерних матеріалів (регулярна структура);

- молекулярно-ситове вугілля (підвищена міцність, мікропориста структура однорідна);

- активовані вуглеродні волокна (термохімічна стійкість, добрі поглинальні і фільтрувальні властивості).

Силікагель – гідратовані аморфні кремнеземи (SiO2∙nH2O), реакційно здатні сполуки змінного складу, їх перетворення відбувається за механізмом поліконденсації: полікомпенсація призводить до формування структурної сітки сфероподібних частинок, які зберігаються при висушуванні гідрогелю і утворюють жорсткий каркас d = 20∙10-9 - 2∙10-8 м.

Випускають силікагель і вигляді кульок, пігулок, частинок неправильної форми.

Алюмогель (H2O3 ∙ nH2O; 0< n < 0,6) – стримують прокалюванням гідроксидів алюмінію. Вони розрізняються модифікаціями, які залежать від умов обробки, типу вихідного гідроксиду. Має щелеподібні і пляшкоподібні форми пор (γАl2О3 та χАl2О3). Випускають у вигляді циліндричних чи кулькоподібних гранул. Розмір пор – (3-8)∙10-9 м.

Використовують для уловлювання полярних (вода) органічних сполук і осушки. На відміну від силікагелів стійкі до крапельної вологи.

Цеоліти – алюмосилікати, які містять оксиди лужних та лужноземельних металів, характеризуються регулярною структурою пор, розміри яких наближаються до розмірів молекул (тому їх називають молекулярні сита).

Кристалічна структура цеолітів (алюмосилікатний скелет) утворена тетраедрами SiO4 та AlO4. Катіони цеолітів (метали) можуть заміщатися на відповідні катіони, що знаходяться в речовинах, що контактують. З цієї т.д. їх можна розглядати як катіонообмінники.

Адсорбційний процес включає послідовно стадії:

а) дифузії молекул речовини, що поглинається з потоку газу до зовнішньої поверхні адсорбенту (зовнішня дифузія);

б) проникнення молекул, що досягли поверхні адсорбенту, всередину пористої зернини (внутрішня дифузія);

в) безпосередньо сорбція (конденсація) молекул на внутрішній поверхні зерен.