Интенсификация мокрой газоочистки

Предварительная электрическая зарядка частиц и капель орошающей жидкости.Этот метод позволяет существенно увеличить эффектив­ность мокрых аппаратов при улавливании частиц размером меньше 2–3 мкм. Наилучшие результаты, при использовании метода электри­зации в мокром пылеулавливании, достигаются при разноименной зарядке частиц и капель орошающей жидкости. В этом случае (при ма­лых значениях относительной скорости частиц и капель) механизм осаждения частиц за счет электрических сил превосходит инерцион­ный механизм (параметр осаждения К_Е превосходит параметр инерционного осаждения St). По данным применение предварительной электризации в эжекторном скруббере позволило достигнуть эффективность улавливания частиц размером 0,1–0,8 мкм до 96–98%.

Использование эффекта конденсации.Повышение эффективности мокрых пылеуловителей может быть достигнуто за счет использова­ния эффекта конденсации, наблюдающегося при охлаждении газов, предварительно насыщенных водяными парами. В этом случае, имеет место явление диффузиофореза, описанное в гл. 4.1.

Подготовка газов перед подачей их в мокрый пылеуловитель, ра­ботающий в конденсационном режиме, чаще всего осуществляется предварительным испарительным охлаждением запыленного газо­вого потока. На орошение пылеуловителя, работающего в конденса­ционном режиме, необходимо подавать воду с возможно более низ­кой температурой.

Эффективность пылеулавливания в мокром пылеуловителе, за счет эффекта конденсации может быть рассчитана двумя способами:

1) Используя энергетический метод (формула (5.7)). В этом случае константы В и c должны быть определены на основании экспериментальных данных. Энергетические затраты могут быть определены по формуле

, (7.1)

где K_{ч —} энергетические затраты механического происхождения, определяемые по формуле (5.6); Di — разность энтальпий водяного пара на входе и выходе из аппарата, кДж/1000 м³ газов.

2) По формуле

, (7.2)

где h¢ — эффективность мокрого пылеуловителя без учета эффекта конденсации (за счет инерционного механизма); h_к — эффективность пылеуловителя за счет эффекта конденсации, определяемая по формуле

, (7.3)

где Dх — изменение влагосодержания газов в скруббере в резуль­тате конденсации паров, кДж/кг сухого газа.

Применение поверхностно-активных веществ. Применение поверхностно-активных веществ может быть эффективно при улавливании крупных частиц. Поэтому, применение смачивателей возможно в низконапорных мокрых пылеуловителях, поскольку в высоконапорных высокая эффективность может быть достигнута и без их применения.

Рис. 7.1. Схема подогрева очищенных в скрубберах газов: 1 — очищенный газ; 2 — горячий неочищенный газ; 3 — теплообменник; 4 — мокрый пылеуловитель; 5 — атмосферный воздух

Подогрев очищенных газов перед выводом в атмосферу. После мокрых газоочистителей газы насыщены влагой и чаще всего содержат некоторое остаточное коли­чество пыли, а возможно и газовых примесей. В ре­зультате конденсации водяных паров это может привести к образова­нию отложений на лопастях дымососов, устанавливаемых за аппа­ратами мокрой очистки газов; к коррозии, вызывающей разрушение дымососов, стенок газоходов и дымовых труб; к образованию тумана на выходе из дымовых труб, являющегося причиной выпадения кис­лотных дождей. Для предотвращения конденсации желательно подогревать газы перед очисткой на 15–30°С. Наиболее перспективными схемами подогрева являются те, в которых используется теплота неочищенного газа (рис. 7.1)

Кроме того, подогрев газов улучшает рассеивание вредных веществ, что снижает приземную концентрацию этих вредных веществ (см. гл. 2.1).

Интенсификация электрической очистки газов.Интенсификация очистки газов в электрофильтре может быть достигнута за счет следующих способов.

1) Выбор большего значения активной длины электрофильтра, уменьшение скорости газового потока в активной зоне аппарата и сокращение разрядного расстояния. Эти направления вытекают из анализа формулы Дейча (5.89). Увеличение активной длины ап­парата может быть достигнуто либо введением дополнительного электрического поля, либо удлинением существующих полей. В обоих случаях требуются дополнительные производственная площадь и оборудование. Уменьшение скорости газа в активной зоне связано со снижением объема газа проходящего через электрофильтр, т. е. снижением производительности аппарата. Реализация этого спо­соба повышения степени очистки сопряжена с установкой парал­лельно работающего аппарата, что также требует дополнительной производственной площади. Другой способ уменьшения величины скорости газа заключается в максимальном снижении подсосов газа в аппарате и на всем тракте газоочистки. Этот прием хотя и менее эффективный, но значительно более дешевый. Сокращение разрядного расстояния усложняет центровку электродов.

2) Увеличение скорости дрейфа частиц у осадительного электро­да. Этот способ также вытекает из формулы Дейча, однако по сравнению с предыдущим методом является более предпочтитель­ным.

Ско­рость дрейфа частиц у осадительного электрода, в наибольшей степени, зависит от напряженности поля коронного разряда у осади­тельного электрода, а также от размера частиц и динамической вяз­кости среды. Следовательно, для интенсификации процесса электро­осаждения необходимо добиваться максимальных значений напря­женности поля короны у осадительного электрода. Эта задача решается в первую очередь обеспечением максимальных значений рабочего напряжения в активной зоне электрофильтра путем выбора электрод­ной системы, обеспечивающей наибольшую электрическую прочность разрядного промежутка, а также путем выбора и поддержания опти­мального режима питания электрофильтра, обеспечивающего наи­большие средние значения напряжения в режиме оптимального числа искрений.

Максимальные пробивные напряжения для данного разрядного расстояния получаются при использовании коронирующих электродов с фиксирован­ными точками ионизации, т. е. игольчатых. Учитывая трудоемкость изготовления, жесткость элементов, их технологич­ность разработаны ленточно-игольчатые электроды. В этих электродах иглы представляют собой выштампованные шипы высотой 6 либо 12 мм. Шаг между иглами составляет 40 мм.

Оптимальный режим питания электрофильтров обеспечивается при использовании совре­менных автоматизированных агрегатов питания АТФ и АУФ.

3) Установка дополнительных электрических полей при очистке сильно запыленного газа с преобладанием мелкодисперсной пыли. Эта мера позволяет бороться с явлением «запи­ранием короны», суть которого состоит в том, что при очистке сильно запыленного газа ионов, испускаемых с коронирующего чехла, не хватает для предельной зарядки, а то и просто зарядки всех частиц пыли в потоке. В результате этого пыль оказывается недозаряженной и скорость ее дрейфа к осадительному электроду в среднем снижа­ется. К тому же резко падает ток коронного разряда: все ионы осели на частицы, а скорость движения пылинок к осадительному электроду значительно меньше (~ в 1000 раз), чем скорость потока ионов.

4) Применение направленного импульс­ного и знакопеременного питания аппаратов, применение электро­фильтров с чередованием зон зарядки и осаждения частиц. Эти способы позволяют осуществлять очистку от высокоомной пыли (с высоким значением удельного электрического сопротивления пыли). Основная проблема при очистке этого вида пыли — образование «обратной короны», т. е. внедрения положительных ионов с осадительного электрода в разрядный про­межуток.

Необходимо отметить, что реализация этих методов на практике не дала ощу­тимых результатов. Видимо, при улавливании высокоомных пылей экономически целесообразно отказаться от использования электро­фильтров.