Вспомогательное оборудование систем очистки выбросов
Тягодутьевые машины.Эффективность пылеулавливания в значительной мере зависит от выбора и условий эксплуатации тягодутьевых устройств, обеспечивающих движение пылегазового потока от технологических агрегатов к пылеуловителям и выброс обеспыленного воздуха в атмосферу. Наибольшее применение в процессах очистки технологических и вентиляционных газов нашли вентиляторы, газодувки и дымососы. Однако, при использовании таких машин для транспортирования и рекуперации газовых отходов, имеющих высокие температуры, содержащих значительные количества взвесей, часто химически активных, и требующих высоких напоров, предъявляются особые требования к их конструкции, что ограничивает область применения агрегатов общепромышленного назначения. Обычно применяют центробежные вентиляторы типов ЦП (центробежные, для пылеочистных установок и пневмотранспорта), Ц (для транспортирования газов, содержащих неабразивные включения и липкие вещества до 0,5 кг/кг), ВВД (вентиляторы высокого давления для работы при температуре среды до 100°С, не содержащей липких и длинноволокнистых веществ), ВДН (дутьевые, с направляющим аппаратом на всасывании), ВГДН ( для работы при температуре до 400°С), ВМ (мельничные) и др. Одни из этих машин предназначены для сильно запыленных и загрязненных газов, имеют бронированные лопатки, часто не загнутые радиальные. Центробежное колесо этих машин не имеет переднего диска. Другие (например, ВВД, ВД) высокооборотные и используются при необходимости развития достаточно высокого давления, поэтому часто их снабжают передними дисками для жесткого крепления лопаток и направляющими аппаратами для преобразования кинетической энергии газа в энергию давления. Как обычные вентиляторы работают и дымососы (например, серии Д), используемые в теплоагрегатах технологических установок, однако они отличаются повышенной износостойкостью конструкционных материалов и пригодны для работы в условиях высоких температур.
Установки газоочистки обычно работают по нескольким схемам:
1. Тягодутьевая машина установлена на самом конце тракта газоочистки.
Используется, когда пылевая нагрузка почти полностью отсутствует. Однако, если в схеме есть мокрый аппарат, дающий кислый брызгоунос, тягодутьевая машина должна иметь противокоррозионную защиту из-за опасности коррозионного износа. С точки зрения гидравлики, такое расположение можно считать нормальным для сравнительно простых газоочистных сооружений с недлинным газовым трактом — с относительно небольшим гидравлическим сопротивлением. В сложных системах возможно создание, в последних, по ходу газа больших разряжений. Следствием его являются чрезмерно большие паразитные подсосы наружного воздуха через неплотности аппаратов и пылегазопроводов.
2. Тягодутьевая машина расположена в самом начале газового тракта.
В этом случае тягодутьевая машина подвергается воздействию всех компонентов, имеющихся в выбросе, включая и абразивное действие пыли. Гидравлика системы противоположна описанной выше: первые по ходу газа аппараты оказываются под избыточным давлением, далее по тракту давление падает.
3. Тягодутьевая машина расположена после основного сухого пылеулавливающего аппарата, но перед мокрым аппаратом. В этом случае, тягодутьевая машина защищена от абразивного износа пылью и от коррозионного износа брызгами жидкости.
4. На тракте устанавливаются две тягодутьевых машины последовательно: в начале и конце. Такая схема используется, когда по тем или иным причинам необходимо, чтобы тракт газоочистки работал при минимальном разряжении, что достигается соответствующим подбором и регулированием тягодутьевой машины. Например, тягодутьевая машина устанавливается на входе в крупногабаритный электрофильтр и сразу же после него. В этом случае фильтр находится под давлением, близким нулю, благодаря чему снижаются подсосы воздуха.
Выбор вентилятора или дымососа осуществляется в зависимости от требуемой производительности и полного напора (приведенного к нормальным условиям). Потребная мощность на валу электродвигателя определяется по формуле
, (9.1)
где Нр — полный напор, Па; hв — к.п.д. вентилятора; hп — к.п.д. передачи.
Установленная мощность электродвигателя определяется по формуле
Nу = Kз×N, (9.2)
где Кз — коэффициент запаса мощности (для центробежных вентиляторов при изменении N от 0,5 до 5 кВт и более Кз меняется от 1,5 до 1,1).
Мощность электродвигателя принимают равной расчетной или ближайшей большей по каталогу электродвигателей. Тип электродвигателя выбирают с учетом условий его эксплуатации. При подборе тягодутьевых машин запас на производительность принимают 10% и на требуемое давление 21%.
Если один вентилятор не обеспечивает требуемой производительности, то допускается установка параллельно работающих вентиляторов. Для определения их производительности при заданной характеристике сети строят график их суммарной характеристики и находят точку пересечения ее с характеристикой сети. При неправильном выборе, возможно, что второй вентилятор не увеличит производительности, так как первый вентилятор будет прогонять часть газа через второй вентилятор.
В случае, когда нельзя достигнуть требуемого давления от одного вентилятора, для повышения давления допускается установка двух последовательно работающих вентиляторов. Для определения получаемого эффекта графически находят точку пересечения характеристик сети и суммарной мощности двух вентиляторов.
Технические и аэродинамические характеристики вентиляторов и дымососов приведены в специальной литературе и справочниках.
Газоходы. Предупреждение заполнения газоходов пылью.Эффективность систем газоочистки в значительной мере зависит от проектного и конструктивного решения пылегазовых трактов и условий их эксплуатации.
Газоходы газоочистных сооружений служат для подвода газа к началу тракта газоочистки, соединения последовательно расположенных газоочистных аппаратов и отвода очищенного газа до конца тракта.
В максимальном варианте конструкция газоходов может включать следующие детали:
1. Ствол, изготовленный из труб или обейчаток. Кроме прямых участков к стволу относятся переходы, колена, тройники и т. д.
2. Газо- и пылераспределительные устройства на поворотах и в коллекторах.
3. Специальные устройства для предотвращения образования пылевых отложений и конденсата.
4. Компенсаторы и запорно-регулирующие устройства.
5. Седла, в которые укладывается ствол в местах опоры.
6. Теплоизоляция.
7. Внутреннее противокоррозионное покрытие.
8. Внутренняя футеровка.
9. Люки, патрубки и штуцера для установки контрольно-измерительных приборов
Трассы газоходов надо проектировать, по возможности, кратчайшими, с минимальным числом фланцев, креплений и компенсаторов.
Газоходы бывают круглого и прямоугольного сечения. Первые менее металлоемки и более удобны в изготовлении при сложных конфигурациях. Поэтому газоходы прямоугольного сечения применяют лишь в тех случаях, когда это диктуется компоновочными соображениями.
При компоновке следует избегать резких расширений и поворотов газоходов, особенно резких поворотов подводящих газоходов перед пылеуловителями, так как это приводит к нарушению равномерного распределения пыли по входному сечению пылеуловителя.
Газоходы и воздухопроводы изготовляют из листовой стали толщиной от 0,5 до 5 мм. Фланцы изготовляют из листовой стали при Dу менее 500 мм; при Dу = 500-1400 мм из полосовой и угловой стали. В качестве прокладочного материала между фланцами применяются асбестовый картон или шнур, а также технический картон.
При выборе сечения газоходов руководствуются следующим: во-первых, пыль не должна оседать в газоходах и забивать их. Для поддержания пыли или транспортируемых материалов во взвешенном состоянии и для подъёма осевших частиц при пуске системы, скорость движения газа следует принимать больше скорости трогания частиц транспортируемого материала. Скорость трогания, м/с, находят по формуле Л. С. Клячко
. (9.3)
Во-вторых, гидравлическое сопротивление газоходов должно быть минимальным. Расчёт потери давления в воздухопроводах осуществляют по методу скоростных (динамических) давлений, в котором потери давления в воздухопроводах на трение заменяются эквивалентными потерями давления на местные сопротивления.
При перемещении малозапылённого воздуха с концентрацией массы m < 0,01 кг/кг потери давления, Па, на расчётном участке определяются по формуле
, (9.4)
где Sz — сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчётном участке воздуховода; zэ — приведённый коэффициент трения.
Рекомендуемые скорости после газового потока, которые достаточно полно удовлетворяют обоим условиям, приведены ниже (в м/с):
Газоходы общего назначения 10-20
В газоходах при входе в
Циклоны ЦН-15, ЦР, ЦРк, УЦ, СКЦН-34, ЛИОТ, СИОТ, ВЦНИИОТ 12-15
Батарейные циклоны ПБЦ, БЦ, ПКН 9-10
Группы циклонов ЦН 12-15
Пылеуловители инерционные ПИ-10 14-18
Скрубберы полые СП, насадочные СДК, гидродинамические ГДП и ПГП, пенные аппараты 12-14
Скрубберы Вентури ГВПВ, СВ-Кк, коагуляционные мокрые пылеуловители КМП и КЦМП 14-16
Фильтры рукавные ФРКИ, ФРКДИ, ФР, ФРОС, УРФМ-ПМ, фильтры с зернистыми слоями 12-14
Устройство длинных горизонтальных газоходов, особенно подводящих запыленный газ к пылеуловителям, нецелесообразно. При значительной запыленности газов и необходимости применения длинных газоходов последние выполняют с зигзагообразной конфигурацией в вертикальной плоскости с установкой ловушек в местах возможного выпадения пыли. В этом случае для уменьшения гидравлического сопротивления газоходов скорость газов в них снижают до 9-10 м/с.
При передаче по газоходам влажного газа с температурой, близкой к точке росы, газоходы теплоизолируют. К теплоизоляционным материалам предъявляют следующие требования:
— низкая объемная плотность — выше 650 кг/м3 для стационарных и 250 кг/м3 для нестационарных установок;
— низкий коэффициент теплопроводности;
— высокая температуроустойчивость — материал не должен гореть и поддерживать горение, тлеть после удаления открытого пламени и должен выдерживать температурные пределы его применения;
— механическая прочность, определяющая долговечность изоляции и надежность ее в эксплуатации;
— низкая водопоглощающая способность при погружении в воду и низкая гигроскопичность;
— морозостойкость;
— биостойкость — материал не должен подвергаться гниению;
 Рис. 9.1. Плоский шибер: 1 — рама; 2 — подвижный отсекающий элемент; 3 — круглый пылегазопровод; 4 — направляющие; 5 — патрубок для продувки сжатым воздухом; 6 — тяга; 7 — ребро жесткости; 8 — блок; 9 — трос; 10 — лебедка; 11 — мотор редуктор; 12 — шток с винтовой нарезкой; 13 — маховик ручного управления |
— антикоррозионность — материал не должен вызывать или способствовать коррозии металла;
— отсутствие специфического запаха — материал не должен выделять при эксплуатации и горении ядовитых и вредных газов, кроме оксида и диоксида углерода, и должен быть безвредным при монтаже и эксплуатации;
— воздухо- и газонепроницаемость;
— удобство в монтаже;
— материал должен изготовляться промышленностью.
В наибольшей степени этим требованиям отвечает минеральная вата. Она состоит из тончайших стекловидных волокон, полученных путем распыления жидкого расплава шихты из шлаков, горных пород или иных силикатных материалов. Минеральную вату используют в качестве теплоизоляционного материала, при температуре изолируемых поверхностей до 600 °С. Широкое применение получили минеральные маты, представляющие собой полотнища из минеральной ваты прямоугольной формы и равномерной толщины с обкладкой проволочной сеткой с двух сторон и прошитые отожженной проволокой диаметром 0,8 мм. Маты имеют продольную или поперечную прошивку. Размеры типовых матов следующие: длина 1000, ширина 500, толщина 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 и 100 мм.
Наибольшее распространение в качестве запорно-регулирующих приспособлений находят плоская задвижка (шибер) (рис. 9.1) и дроссельный клапан (9.2).
 Рис. 9.2. Однолопастный дроссельный клапан: 1 — фланец; 2 — обейчатка; 3 — упорное полукольцо; 4 — вал; 5 — лопасть; 6 — ребро жесткости |
Конструкция шиберов может быть самой разнообразной. Она зависит от условий применения: формы сечения пылегазопровода, свойств и характеристик среды, перепада давлений при закрытом положении, технологических требований. Всегда предпочтительно использовать шиберы, выпускаемые серийно промышленностью.
Дроссельные задвижки применяют значительно чаще, нежели плоские задвижки: они проще в изготовлении и надежнее в работе. Существуют две группы: однолопастные (рис. 9.2) и многолопастные. Первые применяются, в основном, для круглых пылегазопроводов, вторые для прямоугольных. Для приведения дроссельных задвижек в действие применяют ручные и электрические механизмы.
Для компенсации температурных удлинений газоходов, работающих при температурах до 400°С, используют компенсаторы. Они подразделяются на линзовые, сальниковые и комбинированные. Наибольшее применение получили линзовые компенсаторы. Линзовые компенсаторы для запыленной среды выполняют с сальниковыми уплотнениями (рис. 9.3), чтобы не допустить отложения пыли в линзах.
 Рис. 9.3. Компенсаторы — двухлинзовый с уплотнением (а) и однолинзовый без уплотнения: 1 — линза; 2 — основной ствол пылегазопровода; 3 — гайка; 4 — стяжной болт; 5 — уплотнение |
По сечению компенсаторы делят на круглые и прямоугольные. Компенсаторы выполняют одно-, двух- и трехлинзовыми. На рис. 9.3 представлены конструкции одно и двухлинзовых компенсаторов.
Величину необходимой компенсации удлинения газохода (в м) определяют по формуле:
, (9.5)
где 12,5×10–6 — коэффициент расширения стали, 1/°С; tст — температура стенки газохода, °С (при наличии теплоизоляции принимается равной температуре газа); L — длина газохода, м.
Если температурное удлинение значительно, то по всей длине газохода устанавливают два и более компенсаторов с общей компенсирующей способностью, равной общему удлинению газохода.
Материалы для изготовления газоходов выбирают в соответствии со СНиП II-В.3-72. В случае работы в агрессивных средах необходимо предусматривать мероприятия по защите от коррозии.
Нормальное газораспределение по сечению является важным как для газоходов, так и газоочистных аппаратов. Степень неравномерности распределения газа неодинаково влияет на эффективность пылеуловителей различных типов. Наибольшее влияние она оказывает на аппараты с малым гидравлическим сопротивлением: электрофильтры (рис. 5.89), пылеосадительные камеры, простейшие инерционные пылеуловители, прямоточные циклоны, полые форсуночные скрубберы и т. д. Менее чувствительны аппараты, у которых гидравлическое сопротивление находится в пределах 400–800 Па. К ним относятся группы циклонов, батарейные циклоны, пенные аппараты, насадочные скрубберы. Эффективность фильтров и высоконапорных труб Вентури еще меньше зависит от степени неравномерности распределения пылегазового потока.
Выравнивание газового потока по сечению может быть достигнуто или при помощи различных направляющих устройств, понижающих сопротивление движению газа, или принудительно путем создания дополнительного сопротивления движению газа, или тем и другим способами одновременно.
Направляющие устройства особенно эффективны в случае расширяющихся газоходов и в изогнутых коленах. Принудительное выравнивание при помощи сеток, решеток и тому подобных устройств эффективно во всех случаях, но не всегда желательно по конструктивным либо эксплуатационным соображениям.
Некоторые примеры конфигурации пылегазопроводов на подходе к аппаратам и встроенных в них газораспределителей, приведены на рис. 9.4.
Предупреждение заполнения пылью газоходов.
Образование пылевых отложений возможно, если транспортируется аэрозоль высокой концентрации с дисперсной фазой средней и грубой дисперсности или скорость газа недостаточна для предотвращения оседания грубых частиц. Кроме того, отложения образуются в случае переменной скорости газового потока. Наибольшая вероятность отложений имеет место в начале тракта. Осевшая пыль удерживается за счет сил адгезии (в первоначальный момент) и аутогезионными силами. При этом обе силы с течением времени увеличиваются, что необходимо учитывать при выборе способов борьбы с заполнением пылью газоходов.
   а б в Рис. 9.4. Подводы газов к некоторым типам газоочистных аппаратов: а — подвод газа к электрофильтру; б — подвод газа к группе циклонов; в — подвод газа в трубу Вентури с регулируемой горловиной; г — подвод газа к батарейному циклону |
Основными способами борьбы с отложением являются:
— скорость потока должна исключить или свести к минимуму возможность оседания пыли (уравнение (9.3)). В зависимости от концентрации, дисперсности и плотности она выбирается в пределах 15–20 м/с;
— на участках транспортировки неочищенного газа следует избегать длинных горизонтальных пылегазопроводов. Часто применяется транспортировка неочищенного газа по газопроводам ломаного профиля, с углами наклона несколько больше естественного откоса пыли;
 Рис. 9.6. Грушевидный пылегазопровод с пылесборным шнеком в нижней ее части |
— оклейка донной части пластмассой (адгезия пыли к пластмассе меньше, чем к металлам);
 Рис. 9.5. Борьба с отложением пыли, использованием обдува: 1 — ствол пылегазопровода; 2 — воздушные сопла; 3 — воздушный коллектор |
— обдувка пылегазопровода в его нижней части концентрированными струями воздуха из простых щелевых сопел (рис. 9.5);
— использование трубопроводов грушевидной формы со шнеком, который во время работы пылегазопровода также непрерывно работает, сгребая осаждающую пыль (рис.9.6);
— предусмотрение в проекте два параллельных пылегазопровода одинакового назначения: рабочий и резервный. Это должно быть технически и экономически обоснованным.
Бункеры.Пыль, осаждаемая в газоочистных аппаратах, собирается в бункерах, откуда осуществляется ее выгрузка. Бункера пылеуловителей могут иметь пирамидальную, коническую или клиновидную форму. Клиновидный бункер с выпускным отверстием щелевой формы (рис. 9.7, а) обеспечивает наилучшие условия для истечения пыли, удобен для наружного обогрева и оборудования побудительных устройств. Однако, в бункерах данного типа невозможно применение затворов — питателей для дозированной выгрузки пыли. Их применение возможно в пирамидальном бункере (рис. 9.7, б). Однако, в углах пирамидального бункера возможны образования застойных зон с отложениями пыли.
 Рис. 9.7. Основные типы бункеров пылеулавливающих устройств: а — щелевой; б — пирамидальный |
Основными геометрическими параметрами бункера, от которых зависит истечение пыли, являются угол наклона стенки и ширина выпускного отверстия. Для надежной выгрузки из бункера, угол наклона стенки должен превышать угол естественного откоса пыли. Обычно угол наклона стенок бункера принимается равным 60°, что значительно превышает угол естественного откоса для большинства пыли.
Ширина выпускного отверстия должна превышать некоторую критическую величину bk, называемую максимальным сводообразующим размером выпускного отверстия. Если ширина отверстия становится меньше величины bk, то при выгрузки пыли под выпускным отверстием образуется свод или труба, которые препятствуют дальнейшему истечению пыли (рис. 9.8). Причина образования свода или трубы заключается в том, что прочность пылевой массы в этой области превышает давление, оказываемое массой самой пыли.
 Рис. 9.8. Виды нарушений работы бункера: а — наросты на стенках; б — образование сводов; в — образование труб |
Величина bk имеет определенное значение для каждой пыли в зависимости от ее свойств и условий пребывания в бункере. Значение bk связано с формой бункера и углом наклона стенок. При увеличении угла наклона стенок величина bk несколько уменьшается, но при этом увеличиваются высота бункера и, соответственно, пылеулавливающего аппарата в целом. Величина bk для щелевых бункеров на 10–20% меньше, чем для пирамидальных и конических.
При выборе угла наклона стенки и ширины выпускного отверстия необходимо учитывать такие свойства пыли, как слипаемость, склонность к схватыванию и слеживанию, повышенное внутреннее трение, малая объемная плотность.
Образование отложений возможно также в результате недостаточной производительности пылевыгрузного оборудования, работы пылеуловителей с периодической выгрузкой пыли и конденсации влаги, содержащейся в пыли. Наиболее опасной влагой является гигроскопичная, т. е. впитанная частицами из окружающей среды, поскольку она может превратить нормальный сухой материал в недосушенный.
Для улучшения условий истечения пыли рекомендуются следующие мероприятия:
 Рис. 9.9. Усовершенствование конструкции бункеров: а — бункер с расширением в области выпускного отверстия; б, в — бункера с вставками над выпускным отверстием |
— конструктивные совершенствования (рис. 9.9) применения в бункере одной или двух вертикальных стенок, создать хорошие условия для вывода пыли. Применение вставок и уступов позволяет снижать степень уплотнения;
— применение антифрикционных и антиадгезионных покрытий для уменьшения величины трения частиц пыли о стенки бункера. В качестве таких покрытий могут использоваться полимерные материалы, стеклянные плитки, лакокрасочные материалы;
— обогрев бункера целиком или в зоне выпускного отверстия. В нагретом состоянии пыль обладает более высокой текучестью, вследствие уменьшения влажности;
— непрерывный режим вывода пыли. Если же это экономически нецелесообразно, следует ограничивать заполнение бункера определенной, оптимальной для данной пыли высотой. Оптимальная высота устанавливается опытным путем;
— применение вибрационных механизмов. При этом вибрационное воздействие может оказываться на стенки бункера или могут использоваться дополнительные вибрирующие элементы: стальные полосы или решетки, помещенные внутрь бункера. Конструкция вибрационного механизма для устранения сводообразования представлена на рис. 9.10.
 Рис. 9.10. Вибрационный сводообрушитель: 1 — корпус; 2 — штанга; 3 — вибратор; 4 — подвижная рама |
   а б в Рис. 9.11. Пылевые затворы периодического действия: а — шаровые; б — шиберные; в — дисковые; 1 — верхняя часть корпуса; 2 — диск заслонка; 3 — нижняя часть корпуса; 4 — рукоятка; 5 — рычаг |
Удаление уловленного продукта.Продукт, уловленный в газоочистных аппаратах, может находиться в трех состояниях:
— в виде жидкости. Образуется при осуществлении абсорбции вредных газообразных веществ или при улавливании тумана;
— в виде шлама. Образуется в мокрых пылеуловителях;
— в виде сухого сыпучего материала. Образуется в сухих пылеуловителях.
Наибольшие сложности возникают в третьем случае, т. е. при удалении пыли в сухом аппарате.
Устройства для сухой выгрузки пыли. Для сухой выгрузки пыли из бункера используются различные виды пылевых затворов. Основным условием надежной работы затворов является обеспечение условия герметичности. Несоблюдение этого условия может привести к резкому снижению эффективности очистки в основном газоочистном оборудовании.
По характеру работы пылевые затворы могут быть периодического или непрерывного действия.
Пылевые затворы первой группы применяются при периодической (один-два раза в сутки) выгрузке пыли в накопительную емкость или непосредственно в пылегрузовой транспорт. К ним относятся шаровые (рис. 9.11, а), шиберные (рис. 9.11, б) и дисковые (рис. 9.11, в) затворы.
Наименьшую герметичность обеспечивают шиберные затворы, которые к тому же часто заклиниваются. Часто их используют в качестве отсекающих устройств перед непрерывно действующими затворами для осуществления ремонта или замены последних.
Пылевые затворы второй группы обеспечивают непрерывный отвод пыли из бункера. К ним относятся: мигалки с плоским (рис. 9.12, б) и конусным клапанами, шлюзовые питатели (рис. 9.12, а) и некоторые виды конвейеров (рис. 9.12, в).
   а б в Рис. 9.12. Пылевые затворы непрерывного действия: а — шлюзовый лопастной; б — плоская мигалка: 1 — стояк; 2 — язык; 3 — ограничитель; 4 — петля; в — винтовой: 1 — винт; 2 — опора; 3 — звездочка; 4 — клапан; 5 — груз |
Наиболее перспективными считаются пылевые затворы без привода — плоские и конусные мигалки. В тот момент, когда статический напор слоя пыли в стояке превысит разность давлений в аппарате и пылеуловителе, язык мигалки открывается и пыль высыпается из стояка. При больших разряжениях (более 1000 Па) устанавливаются две мигалки. Главный недостаток мигалок — низкая герметичность.
Основным недостатком лопастного затвора является опасность заклинивания посторонними включениями, а также необходимостью обеспечения электроприводом.
Винтовые (шнековые) конвейеры одновременно могут обеспечивать транспорт пыли на небольшие расстояния. Основная область применения — клиновидные бункера. Применяются при перепадах давления до 15 кПа.
Устройства для мокрого пылеудаления. Мокрое пылеудаление осуществляется из мокрых пылеудалителей. В этом случае используется гидрозатворы, эрлифты, скребковые механизмы.
 Рис. 9.14. Эрлифтное пылеудаление: 1 — пылеуловитель; 2 — эрлифтное устройство; 3 — шламоотстойник |
 Рис. 9.13. Гидрозатвор в виде петли: а — в виде петли; б — с открытой промежуточной емкостью |
Гидрозатворы изолируют аппарат от внешней среды и обеспечивают в нем необходимый манометрический режим (давление или разряжение). Оптимальная скорость отвода жидкости — 0,2–0,3 м/с, максимально допустимая скорость слива — 0,5–0,6 м/с. На практике применяют два типа гидрозатворов — в виде петли (рис. 9.13, а) или открытой промежуточной емкости (рис. 9.13, б). В затворе первого типа обеспечивается постоянство скорости слива по всей его длине. Второй тип гидрозатвора обеспечивает небольшие колебания уровня жидкости при пуске и остановке. Оба типа применяются при небольших разряжениях и давлениях (до 20 кПа).
В мокрых пылеуловителях с внутренней циркуляцией жидкости возможен периодический отвод шламовой воды, позволяющий уменьшить удельный расход жидкости на орошение аппарата. При этом чаще всего используется скребковый механизм.
Работа эрлифта основана на использовании сжатого воздуха. Этот способ целесообразен при небольшой высоте подъема отводимой жидкости. Эрлифт может использоваться в аппаратах с внутренней циркуляцией жидкости (рис. 9.14).
Средства транспортирования пыли. Средства транспортирования пыли решают задачи, связанные с перемещением уловленной пыли от аппаратов к местам складирования или в отвалы.
Неудовлетворительная работа средств транспортирования пыли приводит к вторичному загрязнению воздуха, а если пыль может быть утилизирована — к потери ценных материалов.
Уловленная пыль может транспортироваться:
— с помощью механических средств;
— с помощью воздуха (пневмотранспорт);
— в суспензированном виде (гидротранспорт).
Пыль с помощью механических устройств может транспортироваться периодически или непрерывно. Периодическая транспортировка пыли осуществляется в герметичных контейнерах (цилиндрической или прямоугольной формы с запорными отверстиями вверху и внизу), в полиэтиленовых или водостойких бумажных мешках. Для непрерывного удаления используют шнековые, цепные или ленточные транспортеры.
Пневмотранспорт включает систему трубопроводов, по которым пыль перемещается с помощью воздуха, а также побудители давления, разгрузители и бункеры. Пневмотранспорт может работать как под давлением, так и под разряжением. Отличается простотой конструктивного оформления, но требует больших энергозатрат по сравнению с механическими устройствами для перемещения пыли. Пневмотранспорт исключается в случае необходимости перемещения слипающихся и влажных материалов. Скорость воздуха должна быть больше скорости трогания материала (уравнение (9.3)).
В пылеулавливании гидротранспорт используют для перемещения пыли от мокрых пылеуловителей. Гидротранспорт пыли может осуществляться как самотеком, так и в напорных трубопроводах. Для самотечного гидротранспорта обычно применяют открытые лотки (желоба). Глубина желобов должна быть больше ширины. Напорный гидротранспорт осуществляется с помощью насосов. Шламовую суспензию рекомендуется перекачивать в сильно разжиженном состоянии. Скорость движения шламовой пульпы составляет обычно 1,5–2,5 м/с.
Обработка уловленного продукта.Проектирование систем очистки выбросов обязательно должно включать вопросы дальнейшей переработки уловленного продукта.
В большинстве случаев первичная обработка уловленной утилизируемой пыли заключается в ее грануляции. Это позволяет исключить вторичное выделение пыли при ее переработке. Для этих целей используются различные грануляторы. Размер получаемых гранул колеблется от 10 до 20 мм.
Не утилизированная пыль обычно вывозится для захоронения. Последнее крайне нерационально и может применяться только при отсутствии технологий по использованию уловленного продукта.
Проблема обработки уловленного мокрого уловленного продукта намного сложней. Как отмечалось в гл. 5.4 и 6.1 именно эта проблема является основным сдерживающим фактором мокрой газоочистки. Существует несколько направлений дальнейшей переработки жидких отходов газоочистки.
Шлам может транспортироваться на шламовое поле, где высыхает и может быть использован, или же пропускается через систему отстойников и фильтров. После фильтрации жидкость возвращается на орошение, а отфильтрованная масса утилизируется.
Жидкость либо направляется в общезаводскую (городскую) систему очистки стоков, либо проходит локальную очистку в пределах газоочистного сооружения и вновь подается на орошение аппарата. Последнее направление, хотя и требует больших капитальных затрат, является более оправданным, поскольку позволяет уменьшить расход жидкости и содержащихся в ней реагентов. Обычно, предусматривается цикличность орошения, т. е. многократное использование одного и того же раствора с постепенным частичным выводом его из цикла и добавкой свежего раствора.
 Рис. 9.15. Схема оборудования для очистки сточных вод мокрой газоочистки: 1 — пылеуловитель; 2 — отстойник; 3 — насос; 4 — градирня; 5 — фильтр для очистки воды |
Важнейшую роль здесь играет предельное состояние раствора, т. е. состояние, достигаемое без подвода добавки свежего. В этом случае, через некоторое время исключается его дальнейшее использование.
Предельное состояние может определяться следующими факторами:
1. Если раствор улавливает дисперсную фазу твердого аэрозоля, то взвесь не должна превышать концентрации, выше которой начинается работа оросителей. Другим критерием предельного состояния, в этом случае, является недопустимое снижение степени пылеулавливания.
2. При накоплении в растворе некоторых компонентов, например малорастворимых карбонатных соединений, при определенных условиях начинается их кристаллизация на внутренней поверхности труб, аппаратов и т. д. Начало кристаллизации означает, что наступило предельное состояние раствора.
3. При абсорбции паров или газов предельным состоянием является такое насыщение раствора, при котором, его дальнейшее использование теряет смысл: между раствором и абсорбируемым компонентом устанавливается равновесие, и абсорбция прекращается.
Схем обработки жидких отходов мокрой газоочистки огромное разнообразие. Всегда есть возможность найти подходящий аналог, и на этой основе спроектировать систему с характеристиками, нужными для конкретного случая. Принципиальная схема для переработки сточных вод мокрой газоочистки представлена на рис. 9.15.
Схема включает в себя осветлитель, в котором помимо очистки воды от взвеси может быть и химическая обработка воды. Иногда химическая обработка осуществляется в отдельном (отдельных) аппаратах. Если в схеме предусмотрено охлаждение газов, и необходимо подавать на орошение относительно холодную воду, осветленная оборотная вода может охлаждаться в вентиляторной градирне, в брызгальном бассейне или в поверхностном теплообменнике. При тонком распыливании устанавливаются специальные фильтры.
Для отделения взвешенных частиц используются радиальные отстойники или специальные пруды. Если взвешенные частицы имеют размер менее 1 мкм, то используют коагулянт (растворы сернокислого железа, хлорного железа и т. д.). Очистка сточных вод в отстойниках является наиболее экономичным способом, однако имеет и недостатки: частичная утечка воды в грунт, ее потери вследствие естественного испарения, а также большая занимаемая площадь.
Шлам из нижней части осветлителя откачивается специальным (шламовым) насосом для дальнейшей переработки. Обезвоживание шламов осуществляется в гидроциклонах, сгустителях, вакуум-фильтрах и центрифугах. Наибольшее распространение нашли напорные и открытые гидроциклоны (рис. 9.16), принцип работы которых аналогичен циклонным пылеуловителям. В некоторых случаях гидроциклоны могут непосредственно использоваться для очистки сточных вод, образующтихся при мокрой очистки газов.
Химическая обработка воды включает нейтрализацию щелочных сточных вод кислотой (лучше всего серной) или нейтрализацию кислых сточных вод добавкой щелочи или известковым молоком (последний способ, вследствие дешевизны, получил наибольшее распостранение).
 |