Основные понятия и определения процесса пылеулавливания и физико-химические свойства пыли

2. Основные понятия и определения процесса пылеулавливания и физико-химические свойства пыли

Понятия и определения

Пыль представляет собой дисперсную систему с газообразной дисперсионной средой и твердой дисперсной фазой, состоящей из частиц от квазимолекулярного до макроскопического размеров, обладающих свойством находится во взвешенном состоянии более или менее продолжительное время.

Аэрозоли также представляют собой дисперсные системы с газообразной (воздушной) дисперсной средой и твердой или жидкой дисперсной фазой. Скорость оседания частиц аэрозоля очень мала, и они могут, неопределенно долгое время находится во взвешенном состоянии. Наиболее тонкие частицы аэрозоля по размерам приближаются к наиболее крупным молекулам, а наиболее крупные достигают 1 мкм.

Под термином пыль подразумевается не аэродисперсная система, а только ее твердая фаза, т. е. твердые частицы.

Уловленные частицы аэрозоля, представляющие собой очень тонкий порошок, согласно терминологии коллоидной химии иногда называют аэрогелем. Его частицы чаще всего являются продуктами конденсации, но в ряде случаев могут образовываться при тонком измельчении твердых материалов.

Пыли аэрозоли и порошки обычно полидисперсны, т. е. частицы их дисперсной фазы имеют неодинаковый размер. В природе и технике монодисперсные пыли, и аэрозоли встречаются крайне редко. Лишь у не многочисленных порошков состав приближается к монодисперсному. В технике монодисперсные порошки изготавливают в очень небольших количествах для специальных целей, в частности для градуировки приборов дисперсного анализа.

Масса частиц, содержащаяся в единице объема газа или воздуха, называется концентрацией пыли, пылесодержанием или запыленностью и обозначается С. Число частиц n в единице объема газа или воздуха представляет собой концентрацию пыли по числу частиц и обозначается Сn.

Седиметационной скоростью vs называется постоянная скорость оседания частиц, которую она приобретает в спокойной среде под влиянием силы тяжести. Она зависит от размера, формы, плотности вещества частицы, а так же от плотности и вязкости среды.

Скорость витания (парения) частицы представляют собой скорость вертикально восходящего потока, численно равную седиментационной скорости.

Размер частицы д, определяющий ее крупность, может быть охарактеризован длиной стороны частицы, размерами ее проекции, шириной ячейки сита. Диаметр точно характеризует размер только шарообразных частиц.

Эквивалентный диаметр дэ применяется для характеристики размера частиц, отличающихся по своей форме от шара. Существуют следующие понятия эквивалентного диаметра: диаметр шара, оббьем которого равен объему частицы; диаметр круга, площадь которого равна проекции частицы , определяемой путем микроскопирования.

Седиментационный диаметр дs частицы равен диаметру шара, скорость оседания и плотность которого соответственно равны скорости оседания и плотности частицы любой формы. Когда анализ пыли производится седиментометрическим или инерционным методами, под диаметром частиц всегда подразумевается и их седиментационный диаметр.

2.1 Классификация пылеуловителей

По назначению устройства для очистки газа (воздуха) от пыли подразделяются на пылеуловители и воздушные фильтры. Первые служат для санитарной очистки газов и воздуха перед их выбросом в атмосферу и для технологической очистки с целью улавливания и возврата ценных пылевидных продуктов или полуфабрикатов, а второе - для очистки приточного воздуха, подаваемого вентиляционного установками в производные и общественные здания.

В соответствии с терминологией газовой техники АН СССР (132), пылеуловители делятся на две категории: аппараты без применения жидкости и с ее применением. Такое деление принято и в ГОСТ 12.2.043-80 «Оборудование пылеулавливающее. Классификация».

Сухие пылеуловители по сущности происходящих в них физических явлений делятся на гравитационные, инерционные, фильтрационные и электрические.

По некоторым особенностям принципа их действия или основному конструкционному признаку группы пылеуловителей делятся на подгруппы и далее, в зависимости от специфики конструктивного оформления, на типы аппаратов.

Гравитационные пылеуловители представляют собой пылеосадочные камеры, в которых выпадение частиц из газового потока происходит под действием силы тяжести. Существует два типа таких камер: полые и полочные. Полки в камерах устанавливают с целью осаждения более тонких частиц или чтобы иметь возможность увеличить скорость и, соответственно, расход газа в сечении камеры без снижения степени очистки.

В инерционных пылеуловителях выделение частиц из газового потока происходит под действием сил инерции, возникающих вследствие изменения направления или скорости движения газа. Они делятся на три подгруппы: жалюзийные (пластинчатые или конические), волокнистые (рукавные, панельные, ячейковые), зернистые (насыпные, жесткие), сетчатые (ячейковые, барабанные).

Электрофильтры действуют на основе сообщения частицам в поле коронного разряда электрического заряда с последующим их осаждением на осадительных электродах. Электрофильтры делятся на две группы: однозонные и двухзонные с осадительными электродами пластинчатыми и трубчатыми, подвижными и неподвижными.

Пылеулавливающие средства с применением жидкости можно объединить в три группы: инерционные, фильтрационные и электрические.

В группу инерционных мокрых пылеуловителей входят циклоны с водяной плёнкой. Ротационные, скрубберы и ударные аппараты.

К циклонам с водяной плёнкой относятся циклоны типа ЦВП, центробежные скрубберы ВТИ, скоростные промыватели СИОТ. К ротационным - вентиляторные мокрые пылеуловители ВМП - ЛИОТ, ТбИОТ и НИИ углеобогащения, а также различного типа дезинтеграторы.

К подгруппе скрубберов следует отнести различной формы камеры с форсунками, полые, либо заполненные слоями насадки из кусков неправильной формы или реек, дисков, колец, либо с лопастями и другими деталями и конструкциями правильной геометрической формы. Кроме того, в эту подгруппу входят скрубберы с трубой Вентури, известные в технической литературе также под названием турбулентных промывателей, коагуляционных мокрых пылеуловителей и эжекторных скрубберов.

В подгруппу ударных инерционных мокрых аппаратов входит простейший пылеуловитель, типа полой башни или ямы, в нижней части которых налита вода. Запыленный газ, выходящий из вертикально расположенного патрубка, ударяется о зеркало воды. В эту подгруппу входят различного типа аппараты с импеллерами (направляющими лопастями) и самооборотом орошаемой воды: ротоклон Гипротяжмаша, пылеуловители типа ПМВК ВЦНИИОТ и ПВМ ЦНИИП промзданий.

К группе мокрых фильтрационных аппаратов, предназначенных для очистки пылевых выбросов, относятся различные пенные пылеуловители. В эту группу входят ценные пылеуловители с переливной и провальной решет-кой (ПГС и ПГМ ЛТИ), струйно-пенные НИГМИ, ударно-пенные, циклоно-пенные и пеновихревые аппараты. К этой же группе можно отнести барботажные пылеуловители без решетки и с подачей запыленного воздуха под утопленную в воде решетку.

Мокрые электрофильтры классифицируются так же, как и сухие, и отличаются от последних только применением воды в виде стекающей плёнки на осадительных электродах. При отделении жидкой дисперсной фазы (например, тумана) уловленная жидкость стекает по электродам без применения воды.