Пылевые камеры

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Тема: Пылевые камеры

Санкт-Петербург

2015

Оглавление

Введение

1. Пылевые камеры и инерционные пылеуловители

1.1 Общие сведения

1.2 Различные типы установок

Заключение

Список источников

Введение

Практически во всех промышленных процессах (например: металлургия) происходит вынос мелких частиц материала из реакционной зоны установки. Такие запыленные газы (содержащие до 100-200 г/м3 пыли) [1] требуют очистки для того, чтобы, во-первых, не загрязнять окружающую среду; во-вторых, без затруднений использовать газ в дальнейшем процессе, например, при сжигании в горелках печей: в-третьих, утилизировать уносимые газом полезные вещества.

Применяемые в настоящее время способы очистки газов от пыли основаны на следующих принципах:

а) использование силы тяжести и инерции (осадительные камеры);

б) использование центробежной силы (циклоны, мультициклоны);

в) мокрая очистка (скрубберы, трубы Вентури, пенные фильтры);

г) электростатическая очистка (электрофильтры);

д) фильтрация газа через ткань (рукавные фильтры).

В данном реферате описан способ очистки газов, основанный на использовании силы тяжести и инерции.

1. Пылевые камеры и инерционные пылеуловители

1.1 Общие сведения

Пылевые камеры и инерционные пылеуловители относятся к простейшим устройствам для улавливания крупных сырьевых частиц или пыли. Они действуют по принципу осаждения частиц при медленном движении пылегазового потока через рабочую камеру, поэтому основными размерами камеры являются ее высота и длина (рис. 1) [2]. Геометрические размеры определяют время пребывания пылегазового потока в камере.

Даже самые совершенные по конструкции пылеосадительные камеры занимают много места, а поэтому в качестве самостоятельных элементов пылеулавливающей системы находят ограниченное применение.

Однако упрощенные пылевые камеры и инерционные пылеуловители применяются в качестве элементов основного технологического оборудования. Так, холодные головки вращающихся печей и сушильных барабанов снабжаются пылевыми камерами, позволяющими улавливать грубые частицы, что предотвращает осаждение этих частиц в соединительных газоходах и разгружает высокоэффективные пылеуловители - рукавные фильтры, электрофильтры.

Рис. 1. Пылеосадительная камера.

1 - корпус; 2 - пылеотводящий бункер.

Пылевые камеры изготавливают из кирпича, железобетона или стали. Расчет пылевой камеры сводится к определению площади осаждения, т. е. площади днища камеры и ее стенок.

При этом принимают ряд допущений

пыль равномерно распределяется по сечению камеры как по концентрации, так и по дисперсности;

она состоит из шаровых частиц и полностью подчиняется закону Стокса;

скорость газа по сечению камеры принимается равномерной;

результат действия конвекционных токов и турбулентности газового потока на частицы пыли равен нулю;

осевшая пыль не уносится из камеры.

Для частиц размерами < 80 мкм удовлетворительное значение конечной скорости оседания можно получить по закону Стокса (скорость оседания прямо пропорциональна ускорению гравитационного поля Земли, разности плотностей частиц и окружающей среды, квадрату радиуса оседающих сферических частиц и обратно пропорциональна вязкости среды). Ниже приведены скорости оседания сферических частиц, рассчитанные по этому закону. [3]

Таблица 1. Скорости оседания сферических частиц.

Как следует из приведенных данных, закон Стокса дает хорошее совпадение с экспериментом вплоть до диаметра частиц, равного 100 мкм.

При проектировании пылевых камер и инерционных пылеуловителей необходимо также иметь в виду возможность вторичного уноса. Требуется, чтобы скорость газового потока была не более 3 м/с. Ниже приведены рекомендации по выбору максимально допустимой скорости газов в осадительных камерах. [3]

Таблица 2. Рекомендации по выбору максимально допустимой скорости газов в осадительных камерах

Ясно, что при выборе скорости необходимо учитывать свойства материала. Например, крахмал или сажа подхватываются при очень маленьких скоростях (до 0,8 м/с), тогда как для агрегированных частиц (цемент, кокс) допустимы более высокие скорости. Так, газы вращающейся печи для обжига доломита, проходя через пылевую камеру объемом 3200 м³ (длина 29,8, ширина 18, высота 6 м) со скоростью 1,4 м/с и находясь в камере около 20 с, очищались от пыли на 40 %.

Размеры пылевых камер и инерционных пылеуловителей определяют, исходя из заданного расхода газа L и минимального седиментационного диаметра частиц пыли d_s, которые вместе с более крупными частицами должны выпасть из потока. Соотношение длины l и высоты Н камеры находят из соотношения скорости газа vr и скорости осаждения частицы v_s:

v_s/v_r = H/l. (1)

Ширину камеры b определяют, исходя из принятых в расчете скорости газа vr, высоты камеры Н и заданного расхода газа L:

b = L/Hv_r. (2)

Из соотношения (1) видно, что чем меньше скорость потока и высота камеры, тем меньше скорость осаждения частиц. Заметное снижение скорости осаждения можно получить в полочной камере, отличительной особенностью которой является наличие в активной зоне наклонных полок; по оси камеры располагается шнек для выгрузки осевшей пыли. Для повышения эффективности регенерации полок от пыли применяют вибраторы или другие встряхивающие устройства. [1]

Эффективность работы пылевых камер и инерционных пылеуловителей в значительной степени зависит от того, насколько равномерна раздача потока. Для этой цели камеры оборудуют газораспределительными решетками или применяют диффузоры с рассечками.

1.2 Различные типы установок

В вертикальных пылеосадительных камерах улавливаются частицы со скоростью оседания выше скорости пылегазового потока. Эти аппараты применяются для улавливания крупных частиц из газов небольших вагранок (рис. 2, а) [2]; более сложными являются камеры рефлекторного типа, в которых пыль собирается в кольцевом коллекторе, окружающем дымовую трубу (рис 2).

Рис.2. Вертикальные пылеосадительные камеры.

а - без отвода пыли; б и в - с отводом пыли; 1 - газоход; 2 - отражательный диск; 3 - огнеупорное покрытие; 4 - отражательные конусы; 5 - наклонная плита.

Пылевые камеры и инерционные пылеуловители. Эффективность обеспыливания в простой пылеосадительной камере может быть увеличена, а габариты не уменьшены, если к эффекту гравитационного осаждения частиц придать дополнительный момент движения вниз. Этот принцип положен в основу многих конструкций пылеуловителей.

Типичным представителем этого класса пылеуловителей являются «пылевые мешки» (рис. 3, а) [2], которые нашли применение в металлургии. В таком аппарате входная цилиндрическая труба придает частицам дополнительно к гравитационной силе момент. Например, такой пылеуловитель, установленный за доменной печью, обеспечивает степень улавливания частиц > 30 мкм до 65-80 %.

Рис. 3. Инерционные пылеуловители.

а - камера с перегородкой; б - камера с плавным поворотом газового потока; в - камера с расширяющимся конусом; г - камера с заглубленным бункером.

Инерционный пылеуловитель, показанный на рис. 3, б, встраивается в газоходы диаметром > 2 м. Выпадение крупных частиц в бункер происходит вследствие отклонения потока от прямолинейного движения.

В современных конструкциях инерционных пылеуловителей механизм осаждения частиц основан на изменении направления движения. Пылегазовый поток проходит вертикально вниз по цилиндрическому газоходу, затем изменяет направление движения на 180° и проходит срез кольцевой зазор уловленная пыль ссыпается в бункер.

Эффект пылеулавливания в значительной степени зависит от правильно подобранного кольцевого зазора.

С целью повышения эффективности этих аппаратов предложены различные конструкции узлов (рис. 4). [2] В одной конструкции в кольцевой зазор подается воздух (с вращательным моментом движения) со скоростью, в два раза большей, чем осевая скорость основного потока

.

Рис. 4. Схема и кривые фракционной эффективности инерционных пылеуловителей.

а - при входной скорости 14 м/с; б - при 7 м/с.

Дополнительно подаваемый воздух в пылевые камеры и инерционные пылеуловители, вступая в контакт с основным потоком, придает последнему вращательное движение. Выходной газоход служит для отвода очищенного потока. В нем часть кинетической энергии переходит в энергию давления.

В другой, менее эффективной, но более простой конструкции часть отходящих газов отсасывается через щели в кольцевой муфте без дополнительной подачи воздуха. Как видно из рис. 4, [2] фракционная эффективность этих пылеуловителей позволяет применять их в качестве самостоятельных аппаратов вместо, например, циклонов.
На рис. 5 [2] показан пылеуловитель этого класса сложной конструкции. Здесь пылегазовый поток проходит через каналы 1, имеющие форму труб Вентури. Эти каналы образуются вследствие установки в газовом тракте V-образных перегородок 2. Возрастание скорости в горловине труб Вентури приводит к концентрации частиц у стенок перегородок, установленных на выходе из каналов.

Рис. 5. Инерционный пылеуловитель с К-образными отражательными перегородкам.

а - вид сверху; б - вид спереди; 1 - каналы; 2 - перегородки; 3 - щелевое отверстие; 4 - бункер; 5 - заслонка.

Часть газов с высокой концентрацией пыли проходит через щелевые отверстия 3 и затем удаляется вверх через каналы, образованные двумя V-образными перегородками. Пыль осаждается в бункере 4. Обычно устанавливается от 6 до 12 рядов перегородок; заслонки 5 регулируют количество газов, отводимых через образованные перегородками каналы, выполняя роль клапанов. На рис. 6 [2] показан другой тип экранного инерционного пылеуловителя.

Рис. 6. Экранный инерционный пылеуловитель.

газ пылевой инерционный очистка

Основным элементом аппарата является V-образный профиль, где струи пылегазового потока, образованные в промежутках между этими профилями, сталкиваются с подложкой V-образного элемента. Поток либо отталкивается от подложки, либо движется по кругу вдоль кривой, составляющей элемент. При столкновении и круговом движении пыль отделяется от потока и попадает в бункер. Характерной особенностью этого аппарата является возможность его использования при высоких рабочих температурах и агрессивных средах.

Заключение

Каждый из представленных в работе типов установок газоочистки рассмотрен достаточно детально, с описанием принципа работы и конструкции. Так же описание представлено в виде схем и рисунков для большей наглядности.

После изучения этих методов можно сделать вывод, что наибольшим плюсом данного класса методов газоочистки является низкая стоимость установки и эксплуатации установок. Эффективность же данного метода невысокая. Имеется необходимость доочистки газов более сложными методами, т.к. пылевые камеры не улавливают частицы крупной дисперсности. Как правило, пылеосадительные камеры используют в комбинации с другими методами, что является достаточно эффективным решением, т.к. газы очищаются от частиц разных размеров, а не только улавливаемых каким-либо одним методом очистки. Еще можно говорить о предохранении сложных и более дорогостоящих аппаратов из-за того, что крупные и тяжелые частицы не доходят до них в очистной цепочке, осаждаясь в пылевых камерах. В целом, работа отвечает поставленной задаче - раскрытию и описанию способа очистки газов путем использования сил тяжести и инерции.

Список источников

Друцкий А.В., Смольский М.В.. Система двухэтапной очистки газовых пылевых выбросов. / Экология и промышленность России, № 3, 2003 г., с. 12-13.

http://www.air-protection.ru/uog/1_su.htm

http://www.ngpedia.ru/id074287p2.html (Большая энциклопедия нефти и газа)

Размещено на Allbest.ru