title-icon
Яндекс.Метрика
» » Очистка газа под действием центробежной силы

Очистка газа под действием центробежной силы

В центробежных пылеосадительных аппаратах — циклонах — центробежная сила, развиваемая газовым потоком, используется для увеличения скорости осаждения взвешенных в газе частиц.
В циклонах поток газа вращается по окружности, а взвешенные частицы вследствие значительной инерции летят далеко по прямому пути и таким образом отделяются от газового потока.
Определим условия, способствующие осаждению частиц для двух случаев.
1. Осаждение частиц подчиняется закону Ньютона. Если принять, что вращение газа со взвешенными в нем частицами происходит слоями, то силу сопротивления, возникающую от трения газа о частицы, можно выразить формулой:
Очистка газа под действием центробежной силы

Это сопротивление должно быть преодолено центробежной силой массы частицы.
Тогда

где m — масса частицы;
w — скорость вращения газового потока;
r — радиус вращения газового потока.
Подставляя вместо массы ее значение m = 6d3y1/3g, а вместо поверхности сопротивления F выражение пd2/4 получим следующее уравнение для скорости осаждения W0:

Таким образом, скорость осаждения будет тем большей, чем выше скорость газового потока, чем больше диаметр и удельный вес осаждающихся частиц и чем меньше коэффициент сопротивления, удельный вес газа и радиус вращения газового потока.
2. Осаждение частиц подчиняется закону Стокса. Сопротивление среды, исходя из закона Стокса, может быть выражено следующим образом:

Тогда для того, чтобы взвешенные частицы могли преодолеть силу сопротивления газовой среды в результате действия центробежной силы [m*w2/r] должно быть соблюдено условие:

откуда, подставляя значение массы m = пd3y1/6g, получаем уравнение для скорости осаждения w0

Из формулы (11) следует, что скорость осаждения прямо пропорциональна квадрату диаметра частиц, их удельному весу, квадрату скорости газового потока и обратно пропорциональна вязкости газа и радиусу вращения газового потока.
Таким образом, для улучшения условий осаждения частиц пыли в циклонах необходимо увеличивать скорость движения газового потока и уменьшать радиус его вращения.
Схема устройства циклона второго пылеуловителя, применяемого в доменных цехах, показана на рис. 257.

Он представляет собой цилиндр значительно меньшего диаметра (6 м), чем первый пылеуловитель; внутри цилиндра примерно до половины высоты опущена труба такого же диаметра, как и газопровод. Газ подводится к пылеуловителю в верхней части пылеуловителя не радиально, а по касательной тангенциально. Так как сечение, остающееся свободным для прохода газа, невелико, скорость газового потока сильно возрастает. Труба для отвода газа располагается ниже, чем труба для подвода газа; газовый поток, двигаясь по спирали, опускается вниз и уходит в цилиндрическую трубу.
Ввиду того что газовый поток движется по спирали и при том со сравнительно большой скоростью, частицы пыли, содержащиеся в нем, приобретают центробежное ускорение и отбрасываются к стенкам циклона. К стенкам циклона вертикально, на некотором расстоянии один от другого, прикреплены уголки. Частицы пыли, двигаясь вдоль стенок, ударяются об эти уголки, отделяются от газового потока, оседают вниз и собираются в нижней, конической части второго пылеуловителя.
Для того чтобы газовый поток, уходящий в центральную трубу со сравнительно большой скоростью, не увлекал за собой уже осевших частиц, в нижней части пылеуловителя устанавливается щит в виде конуса, прикрепленного к стенкам пылеуловителя. Отделившиеся от газового потока частички пыли ссыпаются в, щель между стенками пылеуловителя и щитом.
Снизу коническая часть пылеуловителей (первого и второго) имеет так называемый пылевой затвор (рис. 258), представляющий собой конус, укрепленный на рычаге с противовесом. Рычаг может вращаться вокруг точки опоры. Конус сидит на коротком плече, на длинном плече укреплен противовес. При подъеме противовеса конус опускается, колошниковая пыль высыпается из пылеуловителя и по телескопической трубе направляется в вагон, находящийся под пылеуловителем.

В последнее время, в целях борьбы с пылеобразованием, неизбежным, когда применяется вышеописанная конструкция, устанавливают пылевой затвор со шнеками-увлажнителями.
В первичных пылеуловителях оседает до 80% всего количества пыли, но наиболее тонкие частицы не улавливаются.
Пройдя первичную газоочистку, газ поступает в статический мокрый газоочиститель, называемый скруббером (рис. 259).
Скруббер — высокая цилиндрическая башня, внутри которой имеется несколько ярусов деревянных насадок.
Над каждой из насадок установлено большое количество брызгал. Газ подается радиально в нижнюю часть скруббера и, поднимаясь вверх, проходит сквозь завесу из мелких капелек воды, которые смачивают пылинки газа, увлекают их за собой и стекают вниз скруббера. Для спуска из скруббера грязной воды имеется специальный затвор.

В скрубберах осуществляется полутонкая очистка газа. После скрубберов содержание пыли в газе доходит до 0,8—0,5 г/м3.
Тонкая очистка в современных условиях осуществляется чаще всего в так называемых дезинтеграторах. В этих устройствах газ очищается в результате того, что тщательно перемешивается с водяным туманом; мельчайшие частицы пыли смачиваются капельками воды и отделяются от газового потока. Вместе с тем дезинтегратор выполняет также функции вентилятора, засасывая газ из скруббера и проталкивая его вперед.
Устройство дезинтегратора показано на рис. 260. В корпусе дезинтегратора в подшипниках лежит вал 2, служащий продолжением вала электромотора. На валу мотора сидит диск 4, несущий лопасти 9; вращаясь, лопасти захватывают газ из двух боковых подводов 10 и проталкивают его в среднюю камеру 14. Несколько ниже лопасти 9 к диску 4 прикреплены бичи 6' (три ряда); между верхним бичом и лопастью 9 к диску 4 прикреплены также направляющие промывные лопасти 8.

Между подвижными бичами 6 располагаются неподвижные бичи 5 (три ряда), прикрепленные к стенкам корпуса 1. Эти бичи разбрызгивают воду. Благодаря быстрому вращению диска 4 и закрепленных на нем бичей 6 вода раздробляется на мельчайшие капельки, образующие водяной туман.
Вода подается с обеих боковых сторон корпуса по трубкам 11 и поступает в дырчатый распределительный конус 3, также прикрепленный к диску 4.
Газ, засасываемый из боковых камер 10, протягивается в среднюю камеру 14, проходит через подвижный и неподвижный бичи и смешивается по пути с водой, которая разбрызгивается дырчатым конусом 3 и бичами 5 и 6.
Значительная часть водяного тумана отбрасывается в сборный канал 12, откуда грязная вода отводится по трубам 13. Газ вместе с частью воды проталкивается лопатами 9 вентилятора в выходное отверстие средней камеры 14, где вода центробежной силой отбрасывается на стенку, стекает вниз и отводится по сливной трубе.
При производительности дезинтегратора 80 000 м3 газа в час содержание пыли в нем доводится до 0,15—0,1 г/м3 при расходе воды 0,55—0,6 л на 1 м3 газа; если производительность уменьшается до 60 000 м3, а расход воды увеличивается до 0,7—0,8 л на 1 м3 газа, содержание пыли в газе может быть снижено до 0,015—0,02 г/м3.

Газ, выходящий из дезинтегратора, несет с собой много воды в виде мельчайших капель. Чтобы предотвратить оседание воды в газопроводах, а также увеличить теплотворную способность газа, применяют специальные устройства для выделения воды из газа — водоотделители, непосредственно за дезинтегратором.
На рис. 261 показано устройство водоотделителя, имеющего сравнительно широкое распространение на наших заводах. Это — железная башня цилиндрической формы, имеющая перегородку из деревянных решеток, внутри которых насыпаны кольца из тонкого железа. Чтобы нижние кольца не смялись под действием веса лежащих сверху, внутри перегородок устанавливают наклонные полочки из решетчатых железных листов. Газ подается в нижнюю правую часть цилиндра снизу и, пройдя через перегородку, попадает в левую часть цилиндра, откуда уходит в газопровод чистого газа.
Проходя через перегородку, газ соприкасается с большой поверхностью металла, что способствует конденсации паров воды. Если требуется удалить из газа не только капли воды, но и часть водяных паров, кольца поливают водой и, охлаждая газ, способствуют конденсации паров воды.
Недостаток дезинтеграторов — большой расход воды, потребность в которой на металлургических заводах и без того велика.
В связи с этим в настоящее время начинает распространяться очистка газа в электрофильтрах, требующая меньшего расхода воды.

Для выяснения принципа действия электрофильтра рассмотрим электрическую цепь (рис. 262). Две параллельные пластины 2 разделены слоем воздуха, вследствие чего тока в цепи не будет, потому что воздух, как и другие газы, электричества не проводит. Если же подвести к пластинам достаточную разность потенциалов, то в цепи появится электрический ток вследствие ионизации воздуха между пластинами. Ионизацией газа называется процесс распада электрически нейтральной молекулы на положительно и отрицательно заряженные частицы, называемые ионами, движение которых обусловливает прохождение через газ тока.
При увеличении разности потенциалов между пластинами до некоторой критической величины или так называемого пробивного напряжения для воздуха, воздушный слой будет пробит и сила тока резко возрастает, между пластинами возникает искра.
При ионизации электрофильтров необходимо, чтобы пробивание газового слоя происходило только на некоторой части расстояния между электродами. Часть газового слоя должна остаться непробитой и служить как бы изоляцией, предохраняющей от короткого замыкания электродов через искру или дугу.
Такую газовую прослойку практически создают путем подбора формы электродов и расстояния между ними, таким образом, чтобы обеспечить образование неоднородного поля.
В электрофильтрах, служащих для очистки доменного газа, применяются электроды в виде двух концентрических цилиндров — провода и трубы.
Видимым признаком наступления ионного разряда служит появление вокруг поверхности проволоки слабого свечения (короны), отличающего зону образования ионов обоих знаков. Это явление носит название коронного разряда. Электрод, вокруг которого наблюдается свечение, называется коронирующим электродом. В зависимости от полюса, с которым соединен провод, корона может быть положительной или отрицательной.
При электрической очистке газов применяют только отрицательную корону.
Механизм осаждения пыли в электрофильтре является практически весьма сложным.
Лишь ничтожная часть пыли или тумана, попадая в область короны, оседает на коронирующем проводе. Основная масса взвешенных в газе частиц, получив некоторый электрический заряд, будет двигаться по направлению к осадительным электродам и отдавать им свой заряд.
Для очистки доменного газа обычно применяются трубчатые электрофильтры, схема устройства которых дана на рис. 263. В трубчатых электрофильтрах в качестве осадительных электродов применяют круглые или шестигранные трубы; коронирующими электродами служат натянутые по оси труб проволоки. Трубы имеют диаметр 150—300 мм и длину 3000—4000 мм.

Газ, подлежащий очистке, поступает по газопроводу 1 и снизу вверх проходит через электрическое поле в трубчатый осадительных электродах 2 и выходит по газопроводу 3. Расположенные по оси труб коронирующие электроды 4 из проволоки 1,5—2 мм подвешены на общей раме 5, опирающейся на изоляторы 6, которые вынесены во избежание загрязнения в боковые коробки 7. Осаждающаяся на внутренних стенках труб пыль стряхивается ударным приспособлением 8 и падает в коническое днище 9.
Для успешной работы электрофильтра требуется определенная влажность газа (50—60 г/м3) и постоянный ток высокого напряжения (60000—100000 в).
На рис. 264 показана электрогазоочистка конструкции треста «Газоочистка», применяющаяся на некоторых наших заводах.
В цилиндрической железной башне совмещены обычный скруббер и две секции электрофильтров. Скруббер имеет четыре зоны деревянных насадок с брызгалами. После прохождения скруббера газ попадает последовательно в первую и вторую секции электрофильтров, состоящие из труб с коронирующими электродами, по устройству своему принципиально сходными с описанными выше элементами электростатической газоочистки.
Пыль удаляется с электродов путем периодического смывания ее водой. Очищенный газ уходит в газопровод, расположенный в верхней части башни. Вода от орошения электродов и насадок стекает в нижнюю, коническую часть башни, откуда удаляется через сифонную трубу. Густая грязь может выпускаться через затвор.
Один агрегат электрогазоочистки описанной конструкции при производительности 40000 м3/час доводит содержание пыли п очищенном газе до 0,07—0,19 г/м3 при расходе воды 4—3,5 м3 и электроэнергии 0,55 квт*ч на 1000 м3 газа.

title-icon Подобные новости