Методы очистки газового потока от пыли

Курсовой проект

 

 

Дисциплина: «Экономика природопользования»

 

Тема: «Методы очистки газового потока от пыли»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

 

 

 

 

Введение

В 21 веке происходит стремительное развитие энергетики, науки и промышленности. И одновременно с этим продолжает расти негативное воздействие индустриальной деятельности на окружающую среду.

Выбросы загрязняющих веществ- это различные виды отходов, попадающие в окружающую среду в результате жизнедеятельности человека. Загрязнение окружающей среды, в том числе атмосферы, является на сегодняшней день главной проблемой современного общества.

Наибольшее загрязнение на окружающую среду оказывают промышленные предприятия.

В данной курсовой работе исследуется газовый поток. Выбранное промышленное вещество – промышленная пыль(образующаяся при производстве вторичных металлов).

В работе будут рассмотрены разные виды отчистки и проведена оценка целесообразности введения выбранного метода очистки.

Цель курсовой работы - рассмотреть методы очистки газового потока.

Промышленная пыль- представляет собой мелкие частицы, формирующиеся в процессе производства в виде твердых веществ, которые присутствуют в воздухе во взвешенном состоянии в течении времени.

 

Промышленную пыль подразделяют на четыре  группы:

• механическая пыль; 
• летучая зола;
• возгоны;
• промышленная сажа.

 

Механическая пыль - формируется при размельчении продукта.

Возгоны - происходят при скоплении паров веществ из-за охлаждения газа, пропускаемого через технологический аппарат.

Летучая зола – это огнестойкий остаток топлива, образовывающийся из минеральных примесей при горении.

Промышленная сажа –твердый высокодисперсный углерод, который возникает при неполном сгорании углеводорода или при его термическом разглаживании.

Размер частиц служит основным параметром, квалифицирующим взвешенные частицы. Для человека представляют опасность частицы от 0,5 до 5 мкм.

 

 

 

 

 

Глава 1. Основные понятия и классификация методов очистки газового потока

1. Общие понятия

     Обычно частицы  пыли представлены аэрозолями  или схожими с ними веществами с твердой и жидкой дисперсной фазой ( дымами, пылями, туманами). В специализированной литературе дым и пыли объединяют в один термин «пылеуловители».

                           Основные свойства пыли:

Для процесса пылеулавливания очень важны свойства частиц, такие как дисперсность, плотность, электрические и другие. Для правильного подбора пылеулавливающей аппаратуры нужно знать их дисперсионный состав.

В общем можно выделить следующие фракции пыли:

• очень грубая(более 200 мкм);
• грубая (70-200 мкм);
• средняя (10-70кмк);
• тонкая ( 1-10мкм);
• очень тонкая (менее 1 мкм).

         Фракцией -называют долю частиц ,размеры  которых попадают в интервал  значений, взятых в качестве нижнего  и верхнего предела.

 

2. Классификация методов очистки выбросных газов от пыли

Аппараты обеспыливания можно сгруппировать в четыре группы, которые представлены в таблице 1.

 

Таблица 1. Классификация методов очистки

Способы очистки	Принцип действия	Виды
Сухие пылеуловители	Пыль отделяется под действием инерции, сил тяжести центробежной силы	инерционные пылеуловители; осадительные камеры; циклоны
Мокрые ( гидравлические) аппараты	Твердые частицы улавливаются с помощью жидкости	Скрубберы (полый, насадочный; механический, центробежный, ударно- инерционный, Вентури); инерционные, пенные и конденсационные аппараты
Пористые фильтры	На перегородке задерживаются мельчайшие частицы	Тканевые, волокнистые, зернистые; неподвижный, орошаемый, двигающийся; рукавные, клиновые, каркасные, плоские; однокамерные и многосекционные
Электрофильтры	Осаждение частиц происходит за счет электрической ионизации газа	Мокрые и сухие; одноступенчатые и двухступенчатые; трубные и прямоугольные

 

1.2.1. Сухие пылеуловители

Самые распространенные аппараты для условий города. К сухим пылеуловителям относят: осадительные камеры, инерционные пылеуловители, циклоны.

Осадительные камеры – это весьма не сложные устройства, применяемые чаще всего для предварительной очистки. За счет увеличения сечения воздуха, в них быстро падает скорость пылевого потока, из-за чего под действием сил тяжести частицы пыли выпадают из потока.

Эффективность улавливания зависит от времени пребывания газов в камере и расстояния, проходимого частицами под действием гравитационных сил.

Инерционные пылеуловители и циклоны – в них пылевой поток резко изменяет направление своего движения, что способствует выпадению частиц пыли.

Широкое распространение получили циклоны. В них, под воздействием центробежных сил, частицы пыли движутся вмести с вращающимся газовым потоком и оседают на стенках. Циклоны используются для улавливания частиц при скоростях газового потока от 5 до 20 м/с и размерами около 10  мкм.

Средняя  эффективность  обеспыливания газов в циклонах составляет 0,98, если размер частиц пыли 30-40 мкм, 0,8 при 10 мкм,0,6 при 4-5 мкм.

Производительность циклонов:  от нескольких сотен до десятков тысяч кубических метров в час.

Циклоны обладают следующими преимуществами: небольшие размеры, простота конструкции, отсутствие движущихся частей.

Недостатки циклонов: высокие затраты энергии, сильный абразивный износ частей аппарата пылью.

Кроме циклонов, применяются и другие типы сухих пылеуловителей ( вихревые, радиальные). Однако, принцип действия у них один и тот же, различаются только системами пылеулавливания и способами подачи воздуха.

Преимущества сухих пылеуловителей:

• простота изготовления;
• достаточно широко используются в промышленности.

Недостатки сухих пылеуловителей:

• при большом скоплении пыли недостаточно эффективны, а также , если пыль мелкодисперсная.

 

 

1.2.2. Пористые фильтры

В основе работы пористых фильтров лежит процесс фильтрации газов через пористую перегородку, в результате чего твердые частицы задерживаются, а газ проходит сквозь нее.

Из пористых фильтров наибольшее распространение получили рукавные фильтры, что обусловлено созданием новых температуростойких и устойчивых к воздействию агрессивных газов тканей.

В типичных фильтровальных тканях размер сквозных  пор между нитями составляет 100 – 120 мкм. Остаточная концентрация  пыли после тканевых фильтров составляет 10 – 50 мг/м3. Эффективность таких фильтров достигает 0,99 для частиц размером более 0,5 мкм.

В пористых фильтрах применяются перегородки различных типов:

1) В виде неподвижных  зернистых слоев. Такие фильтры  выделяются низкой стоимостью  и  просты в эксплуатации. Эффективность данных фильтров составляет 0,99.

Перегородки данного типа используют для отчистки от пыли механического происхождения (дробилок, мельниц, грохота).

2)Гибкие пористые перегородки (пенополиуретан, губчатая резина, различные  ткани) используются для тонкой очистки газов от примесей.

Недостатки: относительно низкая термостойкость и малая прочность.

3)Полужесткие пористые (вязанные  сетки, прессованные спирали и  стружка). Изготавливаются из различных  сталей, меди, бронзы, никеля и других металлов. Данные фильтры могут работать при повышенных температурах и агрессивных средах.

4)Жесткие пористые перегородки( пористые металлы, пористая керамика). Используются для очистки жидкостей, кислот, выбросов дыма, горючих газов, туманов и масел. Благодаря материалу из которого они сделаны, жесткие пористые фильтры обладают  высокой жаропрочностью, прочностью, и коррозионной стойкостью ( выдерживают 5000 С).

 

Преимущества пористых фильтров:

• простота использования фильтров;
• легкая установка фильтров.

 

Недостатки пористых фильтров:

• со временем теряют свои характеристики;
• каждый тип фильтра требует особенного хранения.

 

1.2.3. Мокрые пылеуловители

Главная особенность мокрых пылеуловителей - это высокая эффективность очистки от мелкодисперсной ( менее 1 мкм ) пыли. Указанные системы работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхности капель ( или пленки) жидкости под действием сил инерции и броуновского движения.

Большое распространение из-за простой конструкции получили полые форсуночные скрубберы. Но более эффективными мокрыми пылеуловителями являются скрубберы Вентури.

 

Преимущества мокрых пылеуловителей:

• производят очистку от мелкодисперсной пыли;
• невысокая стоимость;
• обладают высокой эффективностью перехватывания взвешенных частиц;
• способны производить очистку газов при высоких температурах и возможности возгорания. 

 

Недостатки мокрых пылеуловителей:

• из-за того что улавливаемая пыль представлена в виде шлака, нужна последующая очистка сточных вод;
• может возникнуть коррозия при очистки определенных газов;
• в заводских трубах подъемная сила ухудшает дальнейшие рассеивание очищенного газа;
• происходит загрязнение отделяемой воды из аппарата вредоносными для водоемов поверхностно активными веществами.

 

1.2.4. Электрофильтры

 

Их работа основана на очистки газов от пыли с помощью электричества.

Основной принцип работы: ударная ионизация газа  в неоднородном электрическом поле, которое создается в зазоре между электродами.

Эффективность очистки газов электрофильтрами находится в интервале 0,9 – 0,99, а производительность до 1 млн.м3/ч.

Электрофильтры обычно совмещаются с другими  пылеулавливающими устройствами, устанавливаемыми на начальных ступенях очистки.

Свойства пыли и газа, скорость запыленного потока в сечение аппарата влияют на эффективность работы электрофильтров.

Электрофильтры способны очистить большой объем газов от пыли с частицами от 0,01 до 100 мкм при температуре газов до 450 0С.

 

Преимущества электрофильтров:

• большая скорость распределения газа;
• высокая производительность аппарата;
• происходит эффективное распределение газа по элементам.

 

Недостатки электрофильтров:

• сложная конструкция фильтра;
• высокие затраты на изготовление фильтра;
• высокие энергетические затраты на эксплуатацию.

 

3. Основные принципы выбора метода и аппаратуры очистки газовых выбросов от твердых частиц

 

Выбор метода и оборудования зависти от большого числа параметров. Основным параметром является эффективность работы системы по отношению к преобладающим в газовом потоке частицам.

На выбор оборудования и материалов для его изготовления влияют:

• химические  свойства загрязнителя;
• физические свойства загрязнителя;
• концентрация загрязнителя в очищаемом газе( т.к.  если значение выше 230 г/м3  , то обычно проводят предварительную очистку);
• температура;
• давление;
• влажность газового потока;
• возможность остановки газоочистительного оборудования для текущего ремонта.

Для оценки возможностей различных пылеуловителей используются параметры общей эффективности и эффективность улавливания (таб. 2).

 

Таблица 2. Зависимость эффективности улавливания от твердых частиц в газовом потоке

Тип оборудо-вания	Общая Эффектив-ность,%	Эффективность улавливания,%
		<5 мкм	5-10 мкм	10-20 мкм	20-40 мкм	>40 мкм
Пылеосади-тельная камера	58,6	7,5	22	43	80	90
Обычный циклон	65,3	12	33	57	82	91
Электро-фильтр	97	72	94,5	97	99,5	100
Скруббер Вентури	99,5	99	99,5	100	100	100
Рукавный фильтр	99,7	99,5	100	100	100	100
Полный скруббер, орошаемый водой	98,5	90	96	98	100	100