RU1776425C - Способ очистки газа от аэрозол , содержащего высокодисперсные твердые частицы с магнитной компонентой - Google Patents

Abstract

Использование: очистка газа от аэрозол , содержащего высокодисперсные твердые частицы с магнитной компонентой. Сущность изобретени : очищаемый газ пропускают через зону магнитной коагул ции, осуществл емой в слое гранул, помещенном на непровэльной решетке и приведенном в состо ние псевдоожижени  потоком очищаемого газа. Слой гранул ограничивают дополнительно верхней непровальной решеткой. Процесс коагул ции многократно чередуют с процессом регенерации, причем состо ние псевдоожижени  при коагул ции создают заторможенным, поддержива  скорость потока очищаемого газа не менее скорости начала пневмотранспорта сло  гранул с нижней решетки и его прижати  к верхней решетке, а процесс регенерации осуществл ют при кратковременном снижении скорости подачи очищаемого газа до величины менее скорости спокойного псевдоожижени . 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к области магнитного осаждени  аэрозол , содержащего высокодисперсные твердые частицы с магнитной компонентой, из газовой среды.

Оно может быть использовано в химической , металлургической и теплоэнергетической промышленности и может найти наибольшее применение при очистке вентил ционных выбросов от сварочных аэрозолей ,

Известен способ очистки газа от аэрозол , содержащего высокодисперсные твердые частицы с магнитной компонентой. По известному способу запыленный газ непрерывно пропускают через зону.с магнит- ным полем. создаваемую в электромагнитном коагул торе, в которой коагулируют частицы аэрозол  и осаждают

их под действием центробежных сил в циклоне .

Однако, известный способ не позвол ет высокопроизводительно и эффективно вести очистку газа от высокодисперсных частиц аэрозол  и одновременно снизить затраты на магнитную коагул цию. Это обсто тельство св зано с тем, что дл  повышени  производительности процесса очистки газа без снижени  при этом эффективности улавливани , в известном способе требуетс  значительно повышать напр женность магнитного пол  в зоне коагул ции, что осуществл ют с помощью внешнего источника магнитного пол  и ведет к значительному росту энергозатрат, а также к росту металлоемкости аппаратуры, в которой осуществл етс  известный способ. Поэтому

S

Ј.

NX

сл

известный способ малоэффективен при улавливании высокодисперсного аэрозол  с частицами 0,1...1,0 мкм.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предла- гаемому изобретению  вл етс  способ очистки газа от аэрозол , содержащего высокодисперсные твердые частицы с магнитной компонентой.

Известный способ заключаетс  в том, что запыленный поток газа непрерывно пропускают через зону магнитной коагул ции . А сам процесс магнитной коагул ции осуществл ют в слое гранул, дл  чего помещают слой гранул на горизонтальную не- провальную решетку и привод т в состо ние спокойного псевдоожижени  потоком очищаемого газа. При этом скорость начала псевдоожиженил гранул определ ют по достижению гидравлическим сопро- тивлением сло  максимального значени , а скорость потока газа устанавливают в пределах 1,0...1,1 от скорости начала псевдоожижени .

По мере выноса скоагулированных частиц аэрозол  из псевдоожиженного сло  гранул (чем осуществл ют регенерацию сло  гранул), осаждают скоагулированные частицы аэрозол  под действием центробежных сил в циклоне.

Известный способ не позвол ет пооы- сить производительность процесса очистки газа от высокодисперсных частиц аэрозол  при сохранении высокой степени очистки. Это св зано с тем обсто тельством, что с ростом скорости потока очищаемого газа свыше указанных скоростей начала псевдоожижени , начинаетс  режим развитого псевдоожиженного сло , который характеризуетс  образованием в псевдоожижен- ном слое большого количества газовых пузырей и поршней частиц. Такой режим псевдоожиженного сло  гранул ведет к проскоку очищаемого газа и уменьшению степени очистки газа от 94 ..99% до степени очистки равной 55.,.65% и ниже

Целью изобретени   вл етс  повышение производительности процесса очистки газа от высокодисперсных частиц аэрозол  при сохранении высокой степени очистки.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе очистки газа от аэрозол , содержащего высокодисперсные твердые частицы с магнитной компонентой, пропускают газ через зону магнитной коагул ции так, что процесс магнитной коагул ции осущест- вл ют в слое гранул, который помещают на горизонтальной непровальной решетке и привод т в состо ние псевдоожижени  потоком очищаемого газа, а затем осаждают

скоагулированные частицы под действием центробежных сил, при этом согласно изобретению , слой гранул дополнительно ограничивают верхней непровальной горизонтальной решеткой и многократно чередуют процесс коагул ции с процессом регенерации, причем состо ние псевдоожижени  при коагул ции создают заторможенным , поддержива  скорость потока очищаемого газа не менее скорости начала пневмотранспорта сло  гранул с нижней решетки и его прижати  к верхней решетке, а процесс регенерации осуществл ют при кратковременном снижении скорости подачи очищаемого газа до величины менее скорости спокойного псевдоожижени .

Такое циклическое ведение процесса очистки газа от частиц высокодисперсного аэрозол , когда процесс магнитной коагул ции ведут в заторможенном псевдоожижен- ном слое, а регенерацию ведут кратковременно путем разрушени  заторможенного псевдоожиженного сло , позвол ет повысить производительность процесса очистки по сравнению с известным способом и обеспечить при этом высокую степень очистки. Это становитс  возможным благодар  тому, что этап регенерации по сравнению с этапом коагул ции ведут кратковременно так, что средн   за цикл степень очистки газа остаетс  высокой величиной, ее величина практически не опускаетс  в предлагаемом способе ниже 90%. А повышение производительности процесса очистки газа в предлагаемом способе происходит без ограничений по технологическим параметрам существовани  режима заторможенного псевдоожиженного сло , ибо может быть осуществлен при скорости подачи очищаемого газа равной или выше скорости начала пневмотранспорта сло  гранул с нижней непровальной решетки.

Предлагаемый способ очистки газа от аэрозол  реализуетс  с помощью устройства , содержащего аппарат псевдоожиженного сло , обладающий двум  горизонтальными непровальными решетками , верхней и нижней, и размещенным между ними слоем гранул, а также циклон, установленный на выходе из аппарата псевдоожиженного сло .

На фиг.1 представлена обща  схема устройства , в которой реализуетс  предлагаемый способ очистки газа от аэрозол , где Н - высота зоны между решетками, Нсл - высота псевдоожиженного сло  гранул.

На фиг.2 дана зависимость степени очи- газа от скорости подачи очищаемого газа в слой гранул и организации при этом разных режимов существовани  псевдоожиженного сло , полученную при работе по предлагаемому способу.

Согласно предлагаемого способа очистку газа от аэрозол , содержащего высокодисперсные твердые частицы с магнитной компонентой, ведут следующим образом.

Газ, содержащий аэрозоль, подают (см. фиг.1) в аппарат псевдоожиженного сло  1 под нижнюю непровальную газораспределительную решетку 2, на которую помещают слой гранул 3.

Слой гранул 3 дополнительно ограничивают верхней непровальной горизонтальной решеткой 4. Многократно чередуют процесс коагул ции с процессом регенерации . Осуществл ют это следующим образом . Под действием динамических сил очищаемого газового потока слой гранул 3 переводитс  в состо ние заторможенного псевдоожиженного сло . Режим заторможенного псевдоожиженного сло  определ ют , например, визуально через смотровое окно аппарата псевдоожиженного сло  (на фиг.1 не показано) по прижатию сло  гранул к верхней непровальной решетке 4. Унос сло  гранул с нижней с непровальной решетки 2 возможен лишь при достижении скоростью подачи очищаемого газа величины скорости равной или превышающей скорость начала пневмотранспортировани . В этот момент весь слой гранул переходит во взвешенное состо ние и под действием динамических сил газового потока прижимаетс  к верхней непровальной решетке 4. Состо ние заторможенного псевдоожиженного сло  можно также определить по величине гидравлического сопротивлени  соответствующего режиму создани  заторможенного псевдоожиженного сло .

Удерживают режим заторможенного псевдоожиженного сло  тем, что скорость подачи газа оставл ют посто нной и соответствующей скорости начала пневмотранспортировани  сло  гранул или превышающей ее (см. фиг.2).

Очистку газа от частиц высокодисперсного аэрозол , содержащего магнитную компоненту, ведут следующим образом. Дл  этого создают по всему объему заторможенного псевдоожиженного сло  в зазорах между гранулами зоны высокой локальной напр женности магнитного пол  путем осаждени  на поверхность гранул сло  из улавливаемых магнитных частиц. Созданный на поверхности гранул тонкий слой первичной магнитной фильтрующей ткани - магнитный ворс  вл етс  фильтром в свою очередь дл  слабомагнитных и немагнитных частиц аэрозол .

Укрупн ют улавливаемые частицы аэрозол  при их осаждении на поверхность магнитного ворса в зонах высокой локальной напр женности магнитного пол , которую достигают за счет суперпозиции магнитных

полей каждой отдельной гранулы, окружающей зазор, через который следует частица аэрозол .

Наиболее сложный вопрос в магнитном пылеулавливании это регенераци  активной фильтрующей зоны, то есть в нашем случае заторможенного псевдоожиженного сло  гранул при его насыщении частицами аэрозол . В предлагаемом способе регенерацию заторможенного псевдоожиженного

сло  гранул от скоагулированных частиц ведут путем разрушени  заторможенного псевдоожиженного сло  под действием силы т жести. Дл  этого кратковременно (обычно врем  регенерации -тр составл ет

1 ...3 с) уменьшают скорость подачи очищаемого газа до величины скорости менее скорости спокойного псевдоожижени . Скорость подачи очищаемого газа регулируют либо путем изменени  числа оборотов

газодувки, либо путем установки на входе в аппарат псевдоожиженного сло  автоматически регулируемой заслонки (на чертеже не показана). За указанное выше врем  ре ге- нерации -Гр обеспечиваетс  достижение

гранулами в свободном падении нижней непровальной решетки 2. Это достигаетс  также еще и тем, что соотношение Н/НСп обычно не превышает 1.1...3. А абсолютное значение НСл лежите диапазоне 10.,.100 мм.

После достижени  гранулами нижней решетки 2 увеличивают скорость подачи газа в слой гранул до величины скорости не менее скорости начала пневмотранспорта, вновь создают заторможенный псевдоожиженный слой. Указанный цикл повтор ют многократно в течение процесса очистки газа от аэрозол  и, таким образом, многократ- но чередуют процесс коагул ции с процессом регенерации.

Регенераци  и очистка заторможенного псевдоожиженного сло  от скоагулированных частиц аэрозол  осуществл етс  в предлагаемом способе в этапе падени  и подъема сло  гранул. В эти периоды непрерывно вынос тс  с поверхности и объема разрушаемого или вновь создаваемого заторможенного псевдоожиженного сло  вос- ход щим потоком очищаемого газа укрупненные частицы, образовавшиес  при

очищении поверхности гранул от избыточного сло  осажденных укрупненных частиц аэрозол  за счет взаимных столкновений.

перемешивани  и удара гранул о нижнюю непровальную решетку 2.

Вынесенные из сло  укрупненные частицы аэрозол  осаждают под действием центробежных сил в циклоне 5.

Высокой степени очистки газа в предлагаемом способе способствует /о обсто тельство , что соотношение ериодов времени между этапами коагул ции - Гк и регенерации - гр составл ет диапазон Гк/Гр 4...300 при гр 1...3с,

Такое соотношение rk/Гр способствует тому, что этап регенерации по сравнению с этапом коагул ции происходит кратковременно , так как он менее этапа коагул ции в 4,..300 раз и поэтому средн   за цикл степень очистки - /ц будет оставатьс  высокой величиной. Это подтверждаетс  примером расчета средней за цикл степени очистки при минимальном соотношении 7к/Тр 4. В этом случае гк 4с ; гр 1с /к - средн   степень очистки на этапе коагул ции равна 97% (на фиг.2 режим на этом этапе соответствует заторможенному псевдоожи- женному слою); rjp - средн   степень очистки на этапе регенерации равна 60% (на фиг.2 режим на этом этапе соответствует состо нию развитого псевдоожиженного сло );

т/ц- среднюю степень очистки за цикл можно определить из выражени :

Из выражени  средней за цикл степени очистки следует, что она тем выше, чем выше соотношение тк/тр и по абсолютному значению т}ц приближаетс  к значению Цц 97% , при условии, что тк/тр 300,

Соотношение Н/Нсл 1,1...3,0 способствует повышению степени очистки газа, что объ сн етс  следующими обсто тельствами .

Во-первых, в этом случае псевдоожи- женный слой гранул располагаетс  в зоне воздействи  газораспределительной ре- -шетки. Особенностью этого режима  вл етс  то, что над нижней непровальной решеткой 2 образуетс  зона воздушной подушки , приподнимающа  весь слой гранул от нижней непровальной решетки после начала режима развитого псевдоожижени . Наличие воздушной подушки ведет в услови х создаваемого заторможенного псевдо- ожиженного сло  к уменьшению

абсолютной величины скорости начала пневмотранспорта гранул, что способствует снижению энергозатрат на создание таким образом организованного заторможенного

псевдоожиженного сло .

Во-вторых, на этапе регенерации при разрушении (создании) заторможенного псевдоожиженного сло  гранулы, двигаютс  в виде поршн , состо щего из твердых

0 частиц, в котором зазоры между гранулами мен ютс  незначительно. При Н/НСл 3 форма из гранул в виде поршн  разрушает- .с  и гранулы выпадают на нижнюю непровальную решетку в виде дожд  из твердых

5 частиц, В этом случае зазоры между гранулами столь велики, что газ с частицами аэрозол  свободно проходит через эти зазоры на этапе регенерации и потому процесс магнитной коагул ции нарушаетс , а степень

0 очистки в этом случае уменьшаетс  и стремитс  к нулю, в то врем  как при движении гранул в виде поршн  (см. фиг.2 режим развитого псевдоожижени ) степень очистки достигает величины 55...65%, что способст5 вует увеличению средней за цикл степени очистки.

Производительность процесса очистки газа в предлагаемом способе превышает производительность процесса очистки газа

0 в известном способе. Это объ сн етс  тем обсто тельством, что в известном способе указанный процесс ведут при величине скорости подачи очищаемого газа равной 1,0...1,1 скорости спокойного псевдоожиже5 ни  сло  гранул.

В предлагаемом способе процесс очистки газа ведут при величине скорости подачи очищаемого газа, превышающей величину скорости спокойного псевдоожижени  сло 

0 гранул, а именно: при величине скорости подачи очищаемого газа не менее величины скорости начала пневмотранспорта гранул с нижней непровальной решетки 2. Эта величина скорости обычно в 1,5...3 раза в за5 висимости от вида материала гранул, превышает скорость их спокойного псевдоожижени . Как видно из кривой зависимости степени очистки газа от скорости подачи очищаемого газа в слой гранул и организа0 ции при этом различных режимов существовани  псевдоожиженного сло  представленной на фиг.2, режим заторможенного псевдоожиженного сло  по абсолютной величине скорости подачи

5 очищаемого газа превышает все остальные режимы существовани  псевдоожиженного сло , в том числе и режим спокойного псевдоожижени . Технологических ограничений роста величины скорости подачи очищаемого газа при организации режима заторможенного псевдоожиженного сло , как показывает практика применени  предлагаемого способа, не имеетс .

Верхн   граница существовани  режима заторможенного псевдоожиженного сло  св зана только с техническими параметрами существующего т годутьевого оборудовани , создаваемым им напором и производительностью.

Однако, производительность процесса очистки газа в предлагаемом способе зависит также от величины времени этапа регенерации заторможенного псевдоожиженного сло , но благодар  кратковременности этого этапа, что обусловлено соотношением гк/Гр 4 ..300 , и, как показывают наши расчеты, производительность процесса очистки газа превышает производительность известного способа даже при минимальном соотношении тк/гр 4.

В качестве гранул в предлагаемом способе используютс  частицы песка.

Пример. Осуществление предлагаемого способа может быть продемонстрировано на примере очистки воздуха от твердых частиц сварочного аэрозол , образующегос  при производстве сварочных работ .

Способ осуществл етс  с помощью аппарата псевдоожиженного сло , выполненного из стекла, диаметром 20 мм. В аппарате установлены две горизонтальные непровальные решетки: нижн   и верхн   с живым сечением 48%, размер  чейки в свету 0,45 мм. Размер рассто ни  - Н между решетками, может измен тьс  от 15 мм до 300 мм. Высота сло  гранул - НСл составл ла 15 мм. В качестве гранул дл  создани  заторможенного сло  псевдоожиженного сло  использовались неметаллические гранулы - зерна песка узкой фракции 0,50...1,0 мм.

Дл  улавливани  укрупненных частиц аэрозол  использовалс  циклон типа ЦН-15 с диаметром корпуса 40 мм. В качестве га- зодувки использовалс  промышленный пылесос КУ-01, число оборотов двигател  которого регулируют с помощью ЛАТР а. Входной патрубок аппарата псевдоожиженного сло  был соединен с газопроводом, отвод щий воздух со сварочным аэрозолем от сварочного поста. Выходной патрубок циклона был соединен с тканевым фильтром . На тканевый фильтр велось улавлива- ние частиц сварочного аэрозол , прошедших через псевдоожиженный слой и циклон. Улавливание велось на ткань Петр - нова типа ФППД-4. Эффективность улавливани  частиц аэрозол  оценивалась

весовым методом на аналитических весах ВЛА-200 М. Производительность по отсосу составл ла 0.5...10 м /ч.

Сварочный аэрозоль создавалс  в процессе сварки с помощью электрода УОНИ. Содержание магнитной компоненты составл ло 60%. Основна  масса - 98% частиц аэрозол  имела размер 0,1...1.0 мкм.

Ниже приведены результаты наиболее

характерных опытов, подтверждающих предлагаемый способ очистки газа от высокодисперсных частиц аэрозол , содержащего магнитную компоненту.

При движении очищаемого газа через

слой гранул песка создавались различные режимы: 1) режим фильтрации без псевдоожижени ; 2) режим спокойного псевдоожи- жени ; 3) режим развитого псевдоожиженного сло ; 4) режим заторможенного псевдоожиженного сло . Нел 15 мм; Н 25 мм; Н/НСл 25/15 1,7. Врем  регенерации - гр 1с , регенераци  осуществл етс  кратковременным отключением (на 1 с) скорости подачи очищаемого газа

путем отключени  газодувки - пылесоса КУ- 01 с помощью ЛАТР а и обрушени  при этом заторможенного псевдоожиженного сло  на нижнюю непровальную решетку. Врем  коагул ции составило 60 секунд. тк/тр - 60 .

В процессе очистки газа от частиц аэрозол  на различных вышеуказанных режимах существовани  сло  гранул были получены следующие результаты (см. фиг.2).

В режиме неподвижного фильтрующего

сло  гранул. Скорость подачи газа - W составл ла 0,25 м/с, гидравлическое сопротивление на слое Ар 150 Па; степень очистки г; 99%.

В режиме спокойного псевдоожижени .

Скорость подачи газа - W составл ла 0,35...0,4 м/с, гидравлическое сопротивление на слое составило Др 180-220 Па , - степень очистки ..,98%.

В режиме развитого псевдоожижени .

Скорость подачи газа - W составл ла 0,50...0,75 м/с, гидравлическое сопротивление на слое составило - Др 250...380 Па . степень очистки 55...65% .

В режиме заторможенного псевдоожиженного сло . Скорость подачи газа - W. соответствующа  скорости начала пневмотранспорта сло  гранул с нижней непровальной решетки, составила 1,0 м/с, гидравлическое сопротивление на слое составило - Ар 650 Па , степень очистки

г 94%,

При превышении скорости подачи газа выше скорости начала пневмотранспорта до величин W 1,5 м/с: W 2,0 м/с; W 2,5

м/с. гидравлическое сопротивление на слое составило соответственно: 2500 Па; 3650 Па; 5025 Па; а степень очистки газа от аэрозол  составила соответственно rf 95,5% ; 97,5; 99,5%.

Сравнение результатов опытов показывает , что наиболее высокой производительностью процесса очистки газа от аэрозол  при сохранении высокой эффективности очистки обладает режим заторможенного псевдоожиженного сло .

Высока  степень очистки, до 99,5% при повышении скорости прокачки очищаемого газа, через заторможенный псевдоожижен- ный слой (фиг.2) объ сн етс  следующим обсто тельством.

Аэродинамические силы газового потока прижимают слой гранул к верхней бес- провальной решетке. Порозность сло  уменьшаетс  с ростом скорости, при этом уменьшаютс  зазоры между гранулами сло  с магнитным ворсом на поверхности гранул, создаваемого из улавливаемой пыли с магнитной компонентой, что ведет к увеличению магнитной напр женности в зазорах. А это увеличивает коагул цию частиц пыли за счет образовани  микровихрей в зазорах, а также тем, что, как известно, магнитные частицы создают объемно-пространственную решетку с  вно выраженной тенденцией к сжатию. Все сказанное в конечном итоге ведет к увеличению степени очистки. Аналогичный результат роста степени очистки наблюдаетс  и в режиме фильтрации неподвижного сло  гранул, а также в режиме спокойного псевдоожижени ,

В этих случа х сила т жести прижимает слой гранул к нижней решетке, уменьша  порозность сло , и зазоры между гранулами . Однако, в этих случа х зависимость по- розиости сло  от скорости обратна  вышеприведенной, а именно; с уменьшением скорости уменьшаютс  зазоры между гранулами. Поэтому высока  степень очистки газа достигаетс  в этих случа х при низких скорост х прокачки очищаемого газа и, следовательно, при низких величинах производительности процесса очистки.

Таким образом, предлагаемый способ

очистки газа позвол ет производительно и эффективно очищать воздух, содержащий частицы сварочных аэрозолей.

Кроме того, предлагаемый способ очистки газа обладает дополнительным преимуществом; при его использовании уменьшаютс  габариты примен емого дл  осуществлени  способа оборудовани  дл  коагул ции, что ведет к снижению его металлоемкости .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ очистки газа от аэрозол , содержащего высокодисперсные твердые частицы с магнитной компонентой, включающий

   пропускание газа через зону магнитной коагул ции , осуществл емой в слое гранул, который помещают на непровальной горизонтальной решетке и привод т в состо ние псевдоожижени  потоком очищаемого газа, осаждение скоагулированных частиц под действием центробежных сил, регенерацию сло  гранул, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  производительности процесса при сохранении высокой степени очистки, слой гранул дополнительно ограничивают верхней непровальной горизонтальной решеткой и многократно чередуют процесс коагул ции с процессом регенерации, причем состо ние псевдоожижени  при коагул ции создают заторможенным, поддержива  скорость потока очищаемого газа не менее скорости начала пневмотранспорта сло  гранул с нижней решетки и его прижати  к верхней

   решетке, а процесс регенерации осуществл ют при кратковременном снижении скорости подачи очищаемого газа до величины менее скорости спокойного псевдоожижени .

   s

   92179Ш

   О. к Ј

   О

   г%