RU2674967C1 - Method of purifying high-temperature aerosols - Google Patents

Method of purifying high-temperature aerosols Download PDF

Info

Publication number
RU2674967C1
RU2674967C1 RU2017129892A RU2017129892A RU2674967C1 RU 2674967 C1 RU2674967 C1 RU 2674967C1 RU 2017129892 A RU2017129892 A RU 2017129892A RU 2017129892 A RU2017129892 A RU 2017129892A RU 2674967 C1 RU2674967 C1 RU 2674967C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aerosol
cleaning
temperature
stage
aerosols
Prior art date
Application number
RU2017129892A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Рамиль Равильевич Суюнов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "ЦТК-Евро"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "ЦТК-Евро" filed Critical Закрытое акционерное общество "ЦТК-Евро"
Priority to RU2017129892A priority Critical patent/RU2674967C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2674967C1 publication Critical patent/RU2674967C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention relates to the purification of high-temperature aerosols from emissions of harmful substances (including solid particles and substances hazardous to the environment and humans) of industrial production. In the method of cleaning high-temperature aerosols from harmful substances in industrial emissions, carry out a multi-stage cleaning of high-temperature aerosols, at which produce at least one stage of purification of coarse aerosol from the dispersed phase with simultaneous controlled withdrawal of precipitated solid particles from the area of their separation, heat recuperation or recovery and coordinated single-stage or multi-stage reduction of the high temperature of the aerosol to the operating temperature for changing at the subsequent stages the chemical composition of the aerosol and the proportions of the content in the aerosol of its components in different state of aggregation and for the mechanical cleaning of the aerosols from the dispersed phase.EFFECT: invention is aimed at improving the efficiency of the method and the quality of cleaning aerosols by achieving a deep degree of purification due to the agreement between the stages of purification of temperature regimes, volume and size of solid particles between the stages, which leads to a decrease in the cost of cleaning, reduction of dispersed phases in the atmosphere and their collection, as well as the continuity of cleaning and creating the necessary conditions for the effective cleaning of the aerosol from harmful chemical compounds.13 cl, 23 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к очистке высокотемпературных аэрозолей от вредных веществ промышленных производств, например, в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, в частности, в процессах очистки высокотемпературных аэрозолей, образующихся в каталитических процессах, и может быть использован в любых других технологических процессах, в которых необходимо очистить от вредных веществ и дисперсных фаз высокотемпературные аэрозоли.The invention relates to the cleaning of high-temperature aerosols from harmful substances of industrial production, for example, in the petrochemical and oil refining industries, in particular, in the cleaning processes of high-temperature aerosols generated in catalytic processes, and can be used in any other technological processes in which it is necessary to clean from harmful substances and dispersed phases high-temperature aerosols.

Промышленные предприятия выбрасывают в атмосферу большое количество вредных веществ. Примеси атмосферного воздуха, поступающие в окружающую среду с промышленными выбросами, неблагоприятно действуют на организм человека, растений, животных и биогеоценозы в целом. Поэтому необходимо ограничивать поступление вредных веществ в биосферу. Эта задача решается в условиях производства за счет совершенствования технологических процессов, внедрения систем пылегазоочистки, то есть устройств, реализующих те или иные способы очистки от дисперсных фаз, содержащихся в аэрозолях.Industrial enterprises emit a large amount of harmful substances into the atmosphere. Impurities of atmospheric air entering the environment with industrial emissions adversely affect the human body, plants, animals and biogeocenoses in general. Therefore, it is necessary to limit the entry of harmful substances into the biosphere. This problem is solved under production conditions by improving technological processes, introducing dust and gas cleaning systems, that is, devices that implement certain methods of cleaning from dispersed phases contained in aerosols.

Отходящие газы промышленности, содержащие взвешенные твердые или жидкие частицы, представляют собой двухфазные системы. Сплошной фазой в этих системах являются газы, а дисперсной - твердые частицы или капельки жидкости.Industrial waste gases containing suspended solid or liquid particles are two-phase systems. The continuous phase in these systems is gases, while the dispersed phase is solid particles or liquid droplets.

Такие аэродисперсные системы называются аэрозолями. Аэрозоли разделяют на пыли, дымы и туманы. Пыли содержат твердые частицы размером от 5 до 50 мкм, а дымы - от 0,1 до 5 мкм. Туманы состоят из капелек жидкости размером 0,3-5 мкм и образуются в результате конденсации паров или при распылении жидкости в газе.Such aerodispersion systems are called aerosols. Aerosols are divided into dust, fumes and mists. Dusts contain solid particles ranging in size from 5 to 50 microns, and fumes from 0.1 to 5 microns. Fogs consist of droplets of liquid with a size of 0.3-5 microns and are formed as a result of vapor condensation or by spraying a liquid in a gas.

Аэрозоли, дисперсная фаза которых состоит из твердых частиц, если они не выпадают в осадок, говорят о дымах (свободнодисперсных аэрозолях), либо о пыли (грубодисперсном аэрозоле).Aerosols, the dispersed phase of which consists of solid particles, if they do not precipitate, speak of smoke (free-dispersed aerosols) or dust (coarse-dispersed aerosol).

Размеры частиц в аэрозолях изменяются от долей микрометров до нескольких миллиметров.The sizes of particles in aerosols vary from fractions of micrometers to several millimeters.

Наиболее существенные затруднения возникают в случае, когда требуется очистка от твердых частиц высокотемпературных аэрозолей, состоящих по крайней мере из свободнодисперсного и грубодисперсного аэрозолей, одновременно выбрасываемых в атмосферу.The most significant difficulties arise when it is necessary to remove solid particles of high-temperature aerosols consisting of at least free-dispersed and coarse-dispersed aerosols that are simultaneously released into the atmosphere.

Эти трудности обусловлены тем, что:These difficulties are due to the fact that:

• Аэрозоль имеет высокую температуру.• Aerosol is hot.

• Аэрозоль состоит из смеси свободнодисперсного и грубодисперсного аэрозолей (то есть имеют существенно неоднородный состав по размерам твердых частиц, содержащихся в газовой среде (воздухе)).• An aerosol consists of a mixture of free-dispersed and coarse-dispersed aerosols (that is, they have a substantially heterogeneous composition in terms of the size of the solid particles contained in the gaseous medium (air)).

• Высокий расход количества аэрозоля в единицу времени Различные варианты данного способа отличаются использованием конкретных сил, под действием которых осуществляют осаждение твердых частиц.• High consumption of the amount of aerosol per unit time. Various variants of this method differ in the use of specific forces, under the action of which the deposition of solid particles is carried out.

Известно, что используют:It is known that they use:

• Гравитационные силы• Gravity forces

• Силы инерции• Inertia forces

• Силу Кориолиса• Coriolis Force

• Центробежные силы• Centrifugal forces

• Электростатические силы• Electrostatic forces

• Силы механического сдерживания• Mechanical containment forces

Разделение двухфазных систем обычно связана с увеличением (или регулированием) относительной скорости движения фаз и может осуществляться одним из трех основных способов или их сочетанием:The separation of two-phase systems is usually associated with an increase (or regulation) of the relative velocity of the phases and can be carried out in one of three main ways or in combination:

- увеличение относительной скорости движения фаз в консервативных полях (например, потенциальных) - наиболее часто используются гравитационные (седиментация) и центробежные поля (центрифугирование, осаждение в циклонах и прямоточных центробежных сепараторах);- an increase in the relative velocity of phases in conservative fields (for example, potential) - gravity (sedimentation) and centrifugal fields (centrifugation, deposition in cyclones and direct-flow centrifugal separators) are most often used;

- уменьшение скорости движения дисперсной фазы до нуля при сохранении скорости сплошной фазы (фильтрация);- reducing the speed of the dispersed phase to zero while maintaining the speed of the continuous phase (filtering);

- сепарация при соударении частиц, орошении или абсорбции, при этом скорость частиц дисперсной фазы приводится к скорости укрупненных частиц, выделить которые менее сложно.- separation during particle collision, irrigation or absorption, while the velocity of the particles of the dispersed phase is reduced to the velocity of the coarsened particles, which are less difficult to isolate.

Аппараты, использующие только один из механизмов сепарации (пылеосадительные камеры, ротационные пылеотделители, циклоны, насадочные, пенные и полые скрубберы), применяются в основном для улавливания сравнительно крупных частиц. Для улавливания тонкокодисперсной пыли (или золы) обычно используются электростатические, тканевые, волокнистые и бумажные фильтры, а также скоростные промыватели.Devices that use only one of the separation mechanisms (dust collectors, rotary dust separators, cyclones, nozzle, foam and hollow scrubbers) are mainly used to capture relatively large particles. To collect fine dust (or ash), electrostatic, fabric, fiber and paper filters, as well as high-speed washers are usually used.

Процесс осаждения - это удаление из газа пыли и других частиц, которые в нем находятся. Коэффициент пылеулавливания η - мера качества удаления частиц из газа. Данный параметр определяется как снижение концентрации частиц в газе и исходной концентрации этих частиц.The deposition process is the removal of dust and other particles from the gas from the gas. Dust collection coefficient η is a measure of the quality of particle removal from a gas. This parameter is defined as a decrease in the concentration of particles in the gas and the initial concentration of these particles.

Степень улавливания:Degree of capture:

η=[(с0-с1)/с0]-100%η = [(с0-с1) / с0] -100%

ОбеспыливаниеDedusting

С0 → Пылеосадитель →C1, гдеC 0 → Dust collector → C 1 , where

С0 - концентрация до обеспыливания;С 0 - concentration before dust removal;

C1 - концентрация после обеспыливания.C 1 - concentration after dedusting.

Чем меньше размер пыли, тем хуже происходит процесс ее осаждения. Следовательно, при осаждении крупнозернистой пыли пылеулавливание имеет более высокие коэффициенты. В то же время для тонкой пыли данные показатели всегда ниже.The smaller the size of the dust, the worse the process of its deposition. Therefore, during the deposition of coarse dust, dust collection has higher coefficients. At the same time, for fine dust these indicators are always lower.

Диапазон очистки аэрозолей от содержащихся в нем твердых частиц (пыли) (так называемый диапазон обеспыливания) не зависит от способа очистки, а определяется конструктивными особенностями устройств, реализующих способы очистки аэрозолей от содержащихся в них твердых частиц.The range of cleaning aerosols from the solid particles (dust) contained in it (the so-called dedusting range) does not depend on the cleaning method, but is determined by the design features of devices that implement methods for cleaning aerosols from the solid particles contained in them.

Диапазон очистки для различных устройств, реализующих механический способ очистки аэрозолей от содержащихся в нем твердых частиц (пыли)The cleaning range for various devices that implement a mechanical method for cleaning aerosols from solid particles (dust) contained in it

Figure 00000001
Figure 00000001

Предположим, что твердые частицы в аэрозоле имеют размер от 0,01 мкм до 1000 мкм. В этом случае многостадийная очистка такого аэрозоля может быть осуществлена последовательностью устройств: Циклон диаметром 1-2 м (уменьшает на выходе самую крупную фракцию до 20 мкм) - Волокнистый фильтр (уменьшает на выходе самую крупную фракцию до 0,05 мкм) - Электрофильтр (уменьшает на выходе самую крупную фракцию до 0,01 мкм).Assume that the solids in the aerosol have a size of from 0.01 μm to 1000 μm. In this case, a multi-stage cleaning of such an aerosol can be carried out by a sequence of devices: Cyclone with a diameter of 1-2 m (reduces the largest fraction to 20 microns in the output) - Fiber filter (reduces the largest fraction to 0.05 microns in the output) - Electrofilter (reduces at the output, the largest fraction is up to 0.01 μm).

Каждая предыдущая стадия очищает входной аэрозоль от твердых частиц таким образом, что аэрозоль на выходе является допустимым по размеру самой крупной фракции для реализации следующей стадии.Each previous stage cleans the inlet aerosol of solid particles in such a way that the aerosol at the exit is admissible in size of the largest fraction for the implementation of the next stage.

Частицы промышленной пыли, содержащиеся в аэрозолях, имеют различную форму (шарики, палочки, пластинки, иглы, чешуйки, волокна и т.д.). Частицы пыли могут коагулироваться и объединяться в агломераты, поэтому понятие размера частицы условно. При очистке аэрозолей от содержащихся в ней твердых частиц принято характеризовать размер частицы величиной, определяющей скорость ее осаждения. Такой величиной служит так называемый седиментационный диаметр - диаметр шара, скорость осаждения и плотность которого равны скорости осаждения и плотности частицы. При этом сама частица может иметь произвольную форму. Пылевые частицы различной формы при одной и той же массе оседают с разной скоростью. Чем ближе их форма к сферической, тем быстрее они оседают.Particles of industrial dust contained in aerosols have various shapes (balls, sticks, plates, needles, flakes, fibers, etc.). Dust particles can coagulate and combine into agglomerates, so the concept of particle size is arbitrary. When cleaning aerosols from the solid particles contained in it, it is customary to characterize the particle size by a value that determines its deposition rate. This value is the so-called sedimentation diameter - the diameter of the ball, the deposition rate and density of which are equal to the deposition rate and particle density. In this case, the particle itself can have an arbitrary shape. Dust particles of various shapes with the same mass settle at different speeds. The closer their shape is to spherical, the faster they settle.

Наибольший и наименьший размеры частиц характеризуют диапазон дисперсности данной пыли. Для характеристики дисперсного состава пыли разбивают всю массу пылинок на некоторые фракции, ограниченные частицами определенного размера, с указанием, какую долю в процентах по массе (или по числу частиц) они составляют.The largest and smallest particle sizes characterize the dispersion range of a given dust. To characterize the dispersed composition of dust, the entire mass of dust particles is divided into some fractions limited by particles of a certain size, indicating what percentage of the mass (or number of particles) they comprise.

Дисперсный состав пыли изображается в виде интегральных кривых. Большинство промышленной пыли подчиняется нормально-логарифмическому закону распределения частиц по размерам.The dispersed composition of dust is shown in the form of integral curves. Most industrial dust obeys the normal logarithmic law of particle size distribution.

При широкой дисперсности твердых частиц, содержащихся в аэрозоле техническая реализация одностадийного способа механической очистки аэрозолей становится либо затруднительной, либо неоправданно дорогой, либо вообще невозможной.With the wide dispersion of solid particles contained in the aerosol, the technical implementation of the one-stage method for the mechanical cleaning of aerosols becomes either difficult, or unreasonably expensive, or even impossible.

В таких условиях используют способ многостадийной очистки аэрозолей от содержащихся в ней твердых частиц. Стадии очистки реализуют последовательно. Каждая стадия реализуется своим техническим устройством.In such conditions, use the method of multi-stage cleaning of aerosols from the solid particles contained in it. The purification steps are carried out sequentially. Each stage is implemented by its technical device.

При многостадийной очистке принципиальным является последовательность стадий и устройств, реализующих каждую стадию. Как правило, сначала осуществляют очистку от более крупных фракций, а затем мелкие фракции.In multi-stage cleaning, the sequence of stages and devices implementing each stage is fundamental. As a rule, first they are purified from larger fractions, and then fine fractions.

Рассмотрим способ очистки грубодисперсных аэрозолей, состоящий в осаждении твердых частиц под действием силы тяжести (гравитационное осаждение), который основан на следующем:Consider the method of cleaning coarse aerosols, consisting in the deposition of solid particles under the influence of gravity (gravitational deposition), which is based on the following:

На твердые частицы, которые находятся в газе, действуют такие силы, как выталкивающая сила FA, а также сила тяжести FG. А в процессе оседания частицы возникает еще и сила сопротивления потока, которая обозначается как FW. Когда образовывается результирующая сила Fr, то между тремя этими силами возникает равновесие. Результирующая сила имеет направление действия вниз и приводит к тому, что пыль оседает со скоростью VA, гравитационное осаждение отражено на фиг. 1: действующие силы - 1; частицы пыли - 2; скорость оседания частиц - VA.Solid particles that are in the gas are affected by forces such as buoyancy force F A and gravity F G. And in the process of settling of a particle, a flow resistance force also arises, which is denoted as F W. When the resulting force Fr is formed, equilibrium arises between these three forces. The resulting force has a downward direction of action and causes the dust to settle at a speed of V A , gravitational deposition is reflected in FIG. 1: acting forces - 1; dust particles - 2; particle settling rate - V A.

Скорость частиц осаждения частиц прямо пропорциональна их размеру. К тому же частицы, размер которых меньше 0,1 мкм не осаждаются вовсе из-за того, что в таких частицах тепловое движение преобладает над силой тяжести.The particle velocity of particle deposition is directly proportional to their size. In addition, particles whose size is less than 0.1 μm do not precipitate at all due to the fact that in such particles the thermal motion prevails over gravity.

В том случае, если для осаждения частиц необходимо использовать силу тяжести, то есть следует выбирать такой режим подачи аэрозоля, чтобы у частиц было достаточное время на осаждение. Данный процесс достигается в очистном газовом канале. Газовый канал представляет собой резервуар довольно большого размера, в который направляют аэрозоль.In the event that it is necessary to use gravity to precipitate particles, that is, an aerosol supply mode should be chosen so that the particles have sufficient time for deposition. This process is achieved in a gas treatment channel. The gas channel is a fairly large tank into which an aerosol is directed.

В этот момент скорость течения потока уменьшается, а поперечное сечение потока, напротив, увеличивается, потому что газ определенное время находится в газоходе.At this moment, the flow velocity decreases, and the cross section of the flow, on the contrary, increases, because the gas is in the gas duct for a certain time.

При этом некоторая часть частиц опускается в пылесборник, из которого пыль удаляется по мере накопления. Те частицы, которые не ушли с траектории течения и опустились вниз, не осаждаются вовсе.In this case, some of the particles are lowered into the dust collector, from which dust is removed as it accumulates. Those particles that did not leave the flow path and descend do not precipitate at all.

На фиг. 2 отражено гравитационное осаждение в газовом канале, где под позицией 3 обозначен направляющий щиток.In FIG. 2 shows gravitational deposition in a gas channel, where a guide plate is indicated under 3.

Размеры частиц, которые поддаются осаждению, называются крупностью разделения. Чем меньше скорость течения потока и высока траектория течения, тем меньше крупность разделения.Particle sizes that are susceptible to precipitation are called separation size. The lower the flow velocity and the higher the flow path, the smaller the separation size.

В пылеулавливающем кармане можно заметить самые низкие траектории течения. В кармане поперечное сечение потока разделяется при помощи горизонтальных хордовых насадок.In the dust collection pocket, you can see the lowest flow paths. In the pocket, the cross section of the flow is separated using horizontal chord nozzles.

Таким образом, скорость оседания частиц пыли совсем небольшая. Частицы попадают на хордовые насадки и образуют крупные хлопья. А благодаря вибратору хлопья спускают по наклоненным поверхностям в цилиндрический сборник (см. фиг. 3 с принятыми обозначениями позиций: 4 - ходовые насадки; 5 - движение газа в камере; 6 - пылесборник; 7 - вибратор).Thus, the sedimentation rate of dust particles is very small. Particles fall onto chord attachments and form large flakes. And thanks to the vibrator, the flakes are lowered along inclined surfaces into a cylindrical collector (see Fig. 3 with the accepted position designations: 4 — travel nozzles; 5 — gas movement in the chamber; 6 — dust collector; 7 — vibrator).

Заметим, что гравитационное осаждение в газовом канале подходит исключительно для удаления частиц пыли размером около 100 мкм. А для удаления мелкой пыли применяется поток газа-носителя.Note that gravitational deposition in a gas channel is only suitable for removing dust particles about 100 microns in size. And to remove fine dust, a carrier gas stream is used.

Аналогично работают другие механические способы очистки аэрозолей, состоящие в осаждении твердых частиц под действием иных сил.Other mechanical methods for cleaning aerosols, consisting in the deposition of solid particles under the action of other forces, work similarly.

Эти способы реализуются так называемыми сухими пылеуловителями, которые разделяются на типы в зависимости от используемой силы, под воздействием которой происходит осаждение частиц:These methods are implemented by the so-called dry dust collectors, which are divided into types depending on the force used, under the influence of which particles are deposited:

• гравитационные;• gravitational;

• инерционные;• inertial;

• центробежные;• centrifugal;

Механический способ выделения твердых частиц из аэрозолей (в первую очередь грубодисперсных аэрозолей), состоящий в том, что механическое выделение твердых частиц из аэрозолей осуществляют путем осаждения твердых частиц под действием центробежных сил реализуют так называемые центробежные пылеуловители. В различных модификациях этого способа и устройств, его реализующих, использует дополнительные действия, увеличивающие эффективность выделения твердых частиц из аэрозолей. В частности:The mechanical method of separating solid particles from aerosols (primarily coarse aerosols), which consists in the fact that the mechanical separation of solid particles from aerosols is carried out by the deposition of solid particles under the action of centrifugal forces, the so-called centrifugal dust collectors are implemented. In various modifications of this method and devices that implement it, it uses additional actions that increase the efficiency of separation of solid particles from aerosols. In particular:

• орошают жидкостью (водой)• irrigate with liquid (water)

• закручивают в вихри• twist into vortices

• используют действие инециальных сил• use the action of other forces

• создают используют силу Кориолиса• create use Coriolis force

Устройством, реализующим способ очистки аэрозолей путем механического выделения твердых частиц из аэрозоля на основе действия центробежной силы, является так называемый центробежный пылеуловитель - самый распространенный вид механических пылеуловителей, который применяется в пищевой, химической, горнодобывающей и многих других отраслях промышленности.A device that implements a method of cleaning aerosols by mechanically extracting solid particles from an aerosol based on the action of centrifugal force is the so-called centrifugal dust collector - the most common type of mechanical dust collector, which is used in food, chemical, mining and many other industries.

Основным преимуществом таких пылеуловителей является их дешевизна, высокая производительность, простата механизма, а также достаточно простая и не затратная эксплуатация.The main advantage of such dust collectors is their low cost, high performance, prostate mechanism, and also quite simple and not expensive operation.

Если сравнивать центробежные пылеуловители с другими типами, то они обладают такими преимуществами, как надежная работа при высокой температуре и давлении, отсутствие частей, которые двигаются, простота ремонта и изготовления, а также возможность использования для улавливания абразивных частиц, содержащихся в аэрозолях.When comparing centrifugal dust collectors with other types, they have such advantages as reliable operation at high temperature and pressure, the absence of parts that move, ease of repair and manufacturing, and the ability to use abrasive particles contained in aerosols to trap.

Самыми популярными центробежными пылеуловителями являются циклоны с мокрой пленкой. В таких аппаратах осаждения частиц происходит при помощи действия центробежного сил и инерциальных сил.The most popular centrifugal dust collectors are wet-film cyclones. In such apparatuses, particle deposition occurs by the action of centrifugal forces and inertial forces.

Следовательно, эффективность таких аппаратов намного выше, чем циклонов, потому что благодаря наличию мокрой пленки не происходит вторичный унос твердых частиц. К тому же такие аппараты эффективнее скрубберов за счет того, что скорость капель и потока газа в них намного выше благодаря центробежной силе.Therefore, the efficiency of such devices is much higher than that of cyclones, because due to the presence of a wet film there is no secondary entrainment of solid particles. In addition, such devices are more efficient than scrubbers due to the fact that the speed of the droplets and gas flow in them is much higher due to centrifugal force.

В мокрых циклонах используют орошение жидкостью.In wet cyclones, liquid irrigation is used.

В мокрые циклоны жидкость подводится вдоль внутренних стенок аппарата и в приосевую его зону.In wet cyclones, liquid is supplied along the internal walls of the apparatus and into its axial zone.

Самым эффективным мокрым пылеуловителем является скруббер Вентури (см. фиг. 4), который относится к скоростным аппаратам: 8 - корпус; 9 - конфузор; 10 - диффузор; 11 - распределительное устройство; 12 - тангенциальный вход; 13 - смеситель; 14 - отстойник. Такие установки можно разделить по области использования на:The most effective wet dust collector is a Venturi scrubber (see Fig. 4), which refers to high-speed devices: 8 - housing; 9 - confuser; 10 - diffuser; 11 - switchgear; 12 - tangential entrance; 13 - mixer; 14 - sump. Such settings can be divided by area of use into:

• Низконапорные, используемые для концентрирования и очищения аэрозоля (аспирационного воздуха). Гидравлическое сопротивление таких аппаратов находится в пределах от 3000 до 500 Па.• Low pressure, used for concentration and purification of aerosol (aspiration air). The hydraulic resistance of such devices is in the range from 3000 to 500 Pa.

• Высоконапорные аппараты используются для очищения аэрозолей от субмикронной и микронной пыли. Их сопротивление достигает 20000-30000 Па.• High-pressure apparatuses are used to clean aerosols from submicron and micron dust. Their resistance reaches 20000-30000 Pa.

Работа таких аппаратов основана на движении аэрозоля с высокой скоростью (газовом потоке высокой скорости), который выполняет интенсивное дробление жидкости, которая его орошает. А благодаря турбулентности газового потока, а также достаточно большой разницы между скоростью каплями жидкости и частицами, происходит осаждения частиц пыли на каплях жидкости, которая ее орошает.The work of such devices is based on the movement of aerosol at high speed (high-velocity gas stream), which performs intensive crushing of the liquid that irrigates it. And due to the turbulence of the gas stream, as well as a sufficiently large difference between the speed of liquid droplets and particles, dust particles are deposited on the liquid droplets that irrigate it.

Для того чтобы снизить гидравлическое сопротивление, основная часть скруббера изготавливается в виде трубы Вентури, которая плавно сужается на входе аэрозольного потока и расширяется на их выходе. Вход и выход аэрозольных потоков соединяются при помощи сопла.In order to reduce hydraulic resistance, the main part of the scrubber is made in the form of a Venturi pipe, which gradually narrows at the inlet of the aerosol stream and expands at their exit. The inlet and outlet of aerosol streams are connected using a nozzle.

Для стабильной работы аппарата очень важно, чтобы было полное и равномерное орошение сечения горловины жидкости. Именно поэтому выбор способа орошения является очень важным и влияет на конструкцию аппарата.For stable operation of the apparatus, it is very important that there is a complete and uniform irrigation of the cross section of the neck of the liquid. That is why the choice of irrigation method is very important and affects the design of the apparatus.

Чаще всего используется три способа орошения горловины:Most often, three ways of irrigation of the neck are used:

1. Периферийное. При таком способе орошения форсунки или сопла монтируются по периметру горловины или конфузора.1. Peripheral. With this method of irrigation, nozzles or nozzles are mounted around the perimeter of the neck or confuser.

2. Центральное. Орошающая жидкость попадает на горловину из форсунок, которые установлены в конфузоре или перед ним.2. Central. Irrigating liquid enters the neck of the nozzles that are installed in the confuser or in front of it.

3. Пленочное. Используется чаще всего для того, чтобы предотвратить образование на стенках отложений.3. Film. It is used most often in order to prevent the formation of deposits on the walls.

Еще одним устройством, реализующим способ очистки аэрозолей путем механического выделения твердых частиц из аэрозоля на основе действия центробежной силы является так называемые циклоны.Another device that implements a method of cleaning aerosols by mechanical separation of solid particles from an aerosol based on the action of centrifugal force is the so-called cyclones.

В циклонах в качестве дополнительных действий используют закручивание вихрейIn cyclones, vortex swirling is used as additional action

Аэрозоль (загрязненный газ), как правило, на скорости от 20 до 25 м/сек поступает в корпус циклона. Поток газа движется по касательной, в результате чего приобретает вращательное движение. Частицы пыли откидываются центробежной силой и попадают в крайние слои загрязненного газа, которые перемещаются по спирали вниз вдоль стенок циклона.Aerosol (contaminated gas), as a rule, at a speed of 20 to 25 m / s enters the cyclone body. The gas flow moves tangentially, resulting in a rotational motion. Dust particles recline by centrifugal force and fall into the extreme layers of contaminated gas, which move in a spiral downward along the walls of the cyclone.

Взвешенные твердые частицы, содержащиеся в аэрозоли, выводятся из установки через специальный отводящий патрубок. Аэрозоль вращается и поднимается вверх, в результате чего образуется вихрь. Данный вихрь двигается по направлению оси установки к выхлопной трубе и захватывает с собой часть аэрозоля, из внутренних слоев, перемещающихся вниз. Данный слой аэрозоля характеризуются невысоким содержанием твердых частиц. Он перемещается по конической части корпуса до нижнего края выхлопной трубы. По достижении нижнего края выхлопной трубы, поток разворачивается к оси циклона.Suspended solids contained in aerosols are discharged from the installation through a special outlet pipe. The aerosol rotates and rises, resulting in a vortex. This vortex moves in the direction of the installation axis toward the exhaust pipe and captures with it a part of the aerosol from the inner layers moving down. This aerosol layer is characterized by a low solids content. It moves along the conical part of the body to the lower edge of the exhaust pipe. Upon reaching the lower edge of the exhaust pipe, the flow unfolds towards the axis of the cyclone.

Все чаще в промышленности используются вихревые пылеуловители (см. фиг. 5 с принятыми обозначениями позиций: 8 - корпус; 15 - обтекатель; 16 - улиточный вход верхнего потока газа; 17 - аксиально-лопаточные завихрители; 18 - отбойная шайба; 19 - вход нижнего потока газа). Такой аппарат напоминает циклон, однако его особенностью является наличие в нем дополнительного закручивающего газового потока. В мире выпускаются различные модели таких пылеуловителей, имеющие производительность 300-40000 м3/час. Производительность вихревых пылеуловителей увеличивается при уменьшении диаметра.Increasingly, vortex dust collectors are used in industry (see Fig. 5 with the accepted designations of the positions: 8 - housing; 15 - cowling; 16 - snail inlet of the upper gas flow; 17 - axial-blade swirls; 18 - breaker washer; 19 - entrance of the lower gas flow). Such an apparatus resembles a cyclone, but its feature is the presence in it of an additional swirling gas flow. Various models of such dust collectors are produced in the world, having a productivity of 300-40000 m3 / hour. The productivity of vortex dust collectors increases with decreasing diameter.

В вихревых пылеуловителях атмосферный воздух, аэрозоли (запыленные газы), а также периферийная часть потока чистого газа применяются как вторичный газ.In vortex dust collectors, atmospheric air, aerosols (dusty gases), and also the peripheral part of the clean gas stream are used as secondary gas.

Если сравнивать вихревые пылеуловители с противоточными циклонами, то первые имеют такие преимущества, как работа с газами высокой температуры, хорошая степень очистки, регулировка процесса очищения газа от пыли за счет регулировки расхода вторичного воздуха.If we compare vortex dust collectors with counterflow cyclones, the former have such advantages as working with high-temperature gases, a good degree of purification, and adjustment of the process of gas purification from dust by adjusting the flow rate of secondary air.

Среди недостатков вихревых пылеуловителей следует выделить высокое гидравлическое сопротивление, необходимость в мощном тягодутьевом устройстве, а также сложную эксплуатацию и установку.Among the disadvantages of vortex dust collectors, high hydraulic resistance, the need for a powerful draft device, as well as complex operation and installation, should be highlighted.

В таком аппарате аэрозоль (неочищенный поток газа) попадает в аппарат через патрубки, закручивается, а после этого поступает в рабочую зону вихревого пылеуловителя. Под воздействием центробежной силы частицы пыли из газа направляются к стенкам аппарата. А под воздействием силы тяжести они направляются вниз. После этого они попадают в специальный бункер. При этом очищенный воздух удается через выхлопной патрубок.In such an apparatus, an aerosol (untreated gas stream) enters the apparatus through the nozzles, swirls, and then enters the working area of the vortex dust collector. Under the influence of centrifugal force, dust particles from the gas are directed to the walls of the apparatus. And under the influence of gravity they go down. After that, they fall into a special bunker. At the same time, the purified air is managed through the exhaust pipe.

Еще одним видом устройств, реализующих механический способ очистки аэрозолей, являются так называемые динамические пылеуловители (см. фиг. 6 с принятыми обозначениями позиций: 20 динамический пылеуловитель; 21 - циклон).Another type of device that implements the mechanical method of aerosol cleaning is the so-called dynamic dust collectors (see Fig. 6 with the accepted position designations: 20 dynamic dust collector; 21 - cyclone).

Особенностью динамических пылеуловителей является то, что в таких аппаратах очищение газов от пыли происходит не только при помощи центробежной силы, но и за счет силы Кориолиса, которая возникает в процессе вращения рабочего колеса. В таких пылеуловителях кроме осаждения частиц выполняется еще и функция тягодутьевого устройства.A feature of dynamic dust collectors is that in such devices the gas is cleaned from dust not only by centrifugal force, but also due to the Coriolis force that occurs during the rotation of the impeller. In such dust collectors, in addition to particle deposition, the function of a draft device is also performed.

Пылеуловитель такого типа использует большее количество электроэнергии, чем вентилятор при таком же напоре и производительности. Однако этот расход энергии все равно меньше, чем необходимый расход при раздельном функционировании центробежного пылеуловителя и вентилятора.This type of dust collector uses more electricity than a fan with the same pressure and performance. However, this energy consumption is still less than the required consumption when the centrifugal dust collector and fan are separately functioning.

Конструкция простейших динамических пылеуловителей состоит из кожуха и рабочего колеса. При этом рабочее колесо приводит в движение аэрозоль (неочищенный газ). А под воздействием силы Кориолиса и центробежной силы из аэрозоля выделяются частицы пыли.The design of the simplest dynamic dust collectors consists of a casing and an impeller. The impeller drives an aerosol (raw gas). And under the influence of the Coriolis force and centrifugal force, dust particles are released from the aerosol.

Динамические пылеуловители делятся на две группы. Аппараты первой группы работают так, что газовый поток с пылью подается на центральную часть колеса, а частицы пыли, которые отделяются в процессе очищения, двигаются в направлении подачи аэрозоля. Пылеуловители второй группы частицы пыли перемещаются в направлении, обратном движению аэрозоля. При этом аэрозоль (неочищенный газ) всасывается в отверстия барабанов, которые находятся на его боковой поверхности.Dynamic dust collectors are divided into two groups. The devices of the first group operate in such a way that a gas stream with dust is supplied to the central part of the wheel, and the dust particles that are separated during the cleaning process move in the direction of the aerosol supply. Dust collectors of the second group of dust particles move in the opposite direction to the movement of the aerosol. In this case, an aerosol (crude gas) is sucked into the holes of the drums, which are located on its side surface.

Самыми популярными динамическими пылеуловителями являются дымосос-пылеуловители. Такие аппараты используются для первоначального очищения газов для асфальтобетонных заводов, линейного производства. Такие динамические пылеуловители способны задерживать частицы пыли, размер которых не меньше 15 мкм. Рабочее колесо на валу создает разность давления, с помощью которой и выполняется перемещение газов. А под воздействием центробежных сил частицы пыли отбрасываются в периферии, а после этого выводятся из аппарата с некоторым количеством газа.The most popular dynamic dust collectors are smoke exhausters. Such devices are used for the initial purification of gases for asphalt plants, linear production. Such dynamic dust collectors are capable of retaining dust particles whose size is not less than 15 microns. The impeller on the shaft creates a pressure difference, with the help of which the movement of gases is performed. And under the influence of centrifugal forces, dust particles are discarded in the periphery, and after that they are removed from the apparatus with a certain amount of gas.

Механический способ выделения твердых частиц из аэрозолей (в первую очередь грубодисперсных аэрозолей), состоящий в том, что механическое выделение твердых частиц из аэрозолей осуществляют путем осаждения твердых частиц под действием гравитационных и инерционных сил реализуют так называемые пылеосадители.The mechanical method of separating solid particles from aerosols (primarily coarse aerosols), which consists in the fact that the mechanical separation of solid particles from aerosols is carried out by the deposition of solid particles under the influence of gravitational and inertial forces realize the so-called dust precipitators.

Принцип действия данных аппаратов заключается в том, что твердые частицы, содержащиеся в аэрозоле, удаляются из аэрозоля под действием инерционных сил. В таких установках аэрозоль резко изменяет направление движения и одновременно теряет скорость перемещения, в результате чего, взвешенные частицы, стремясь сохранить уровень своей скорости, выделяются из аэрозоля.The principle of operation of these devices is that the solid particles contained in the aerosol are removed from the aerosol under the action of inertial forces. In such installations, the aerosol sharply changes the direction of motion and at the same time loses its speed of movement, as a result of which suspended particles, trying to maintain their speed level, are released from the aerosol.

Одним из видов данных установок является жалюзийный золоуловитель. Конструктивно такой аппарат представляет собой трубу, оснащенную решеткой из наклонных перегородок. Функцией перегородок является своего рода фильтрация твердых частиц. Так, взвешенные частицы золы проходят по трубе с потоком газа и ударяются о перегородки. Такой контакт частиц с поверхностью решеток отбрасывает их в противоположную сторону движения общего газового потока.One of the types of these installations is a louvered ash collector. Structurally, such an apparatus is a pipe equipped with a lattice of inclined partitions. The function of the partitions is a kind of filtering of solid particles. So, suspended ash particles pass through the pipe with a gas stream and hit the partitions. Such contact of the particles with the surface of the gratings casts them in the opposite direction of the motion of the general gas flow.

Таким образом, с одной стороны решетки скапливается аэрозоль с большим содержанием в нем в нем твердых частиц (примерно 10% от общего потока), а по другую аэрозоль с малым содержанием в нем в нем твердых частиц (очищенный аэрозоль).Thus, an aerosol with a high solids content in it (about 10% of the total flow) is accumulated on one side of the grate, and an aerosol with a low solids content in it (purified aerosol) on the other side.

Обычно аэрозоль выводится в золоуловители, а затем подвергается дополнительной очистке в циклонах. Это так называемая последовательная очистка аэрозоля.Typically, the aerosol is discharged into ash collectors and then subjected to further purification in cyclones. This is the so-called sequential aerosol cleaning.

Гравитационные и инерциальные пылеуловители позволяют очищать газовые потоки от крупных и тяжелых частиц, минимальные размеры которых составляют 50 мкм. Такие установки используются только для предварительной очистки аэрозолей, в том числе имеющих высокую концентрацию твердых частиц (пыли).Gravity and inertial dust collectors allow you to clean the gas flows from large and heavy particles, the minimum size of which is 50 microns. Such plants are used only for preliminary cleaning of aerosols, including those having a high concentration of solid particles (dust).

Наиболее простой по конструкции является пылевая (осадительная) камера. Осаждение твердых частиц в камере происходит при медленном движении потока аэрозоля (запыленного газа).The simplest in design is a dust (precipitation) chamber. The deposition of solid particles in the chamber occurs when the aerosol (dusty gas) flow is slow.

Пылевые камеры отличаются большими размерами и низкой эффективностью работы. Тем не менее, они находят широкое применение в таких областях промышленности, как химическая, горнообогатительная и металлургическая. Достоинства этих устройств в том, что они просты и надежны в эксплуатации, обладают низким гидравлическим сопротивлением.Dust chambers are large and low efficiency. Nevertheless, they are widely used in such industries as chemical, mining and metallurgical. The advantages of these devices are that they are simple and reliable in operation, have low hydraulic resistance.

На фиг. 7 изображена пылевая камера. Учитывая огромные размеры камеры, наиболее часто для ее изготовления применяют кирпич или бетон. Осаждение частиц происходит при ламинарном движении воздушного потока, скорость которого должна составлять до 1-2 м/с. При более высокой скорости возможен вторичный унос частиц.In FIG. 7 shows a dust chamber. Given the enormous size of the chamber, most often brick or concrete is used for its manufacture. Particle deposition occurs during laminar motion of the air flow, the speed of which should be up to 1-2 m / s. At a higher speed, secondary entrainment of particles is possible.

Эффективность работы пылевой камеры возрастает с увеличением ее площади и уменьшением высоты. Поэтому для большей производительности камеру оснащают горизонтальными или наклонными полками на расстоянии 100-300 мм друг от друга по вертикали. Таким образом, при установке n полок эффективность пылевой камеры возрастает в n раз.The efficiency of the dust chamber increases with an increase in its area and a decrease in height. Therefore, for greater performance, the camera is equipped with horizontal or inclined shelves at a distance of 100-300 mm from each other vertically. Thus, when installing n shelves, the efficiency of the dust chamber increases n times.

Многополочная осадительная камера с горизонтальными полками (осадительными полками 22) показана на фиг. 8, а многополочная осадительная камера с наклонными полками 23 - на фиг. 9.A multi-shelf precipitation chamber with horizontal shelves (precipitation shelves 22) is shown in FIG. 8, and a multi-shelf settling chamber with inclined shelves 23 is shown in FIG. 9.

В пылевых камерах осаждение твердых частиц из аэрозолей возможно не только из горизонтальных потоков, но также и вертикальных.In dust chambers, the deposition of solid particles from aerosols is possible not only from horizontal flows, but also vertical ones.

Для работы с вертикально движущимся аэрозолем применяются устройства рефлекторного типа (или отражатели). Их основным компонентом является кольцевой коллектор, установленный на дымовую трубу, в котором осаждаются частицы.To work with a vertically moving aerosol, reflex type devices (or reflectors) are used. Their main component is an annular collector mounted on a chimney in which particles are deposited.

Чтобы повысить эффективность очистки в пылевой камере и уменьшить ее размеры, гравитационное осаждение совмещают с инерционным.To increase the cleaning efficiency in a dust chamber and reduce its size, gravitational deposition is combined with inertial one.

В частности, проектируют такую конструкцию, в которой резко меняется направление движения аэрозоля. При этом на твердые частицы, находящиеся в аэрозоле начинают действовать инерционные силы, заставляющие их стремиться двигаться в прежнем направлении. В результате твердые частицы легко отделяются от газового потока (выделяются из аэрозоля). По такому принципу работают многие инерционные пылеуловители. В качестве примера можно привести конструкцию «пылевых мешков», которые являются типичными в этом классе.In particular, they design such a structure in which the direction of movement of the aerosol sharply changes. In this case, inertial forces begin to act on solid particles in the aerosol, causing them to strive to move in the same direction. As a result, solid particles are easily separated from the gas stream (released from the aerosol). According to this principle, many inertial dust collectors work. An example is the design of “dust bags” that are typical in this class.

Для снижения вторичного уноса конструкция инерционных пылеуловителей предусматривает более глубокий бункер и цилиндрическую часть корпуса.To reduce secondary ablation, the inertial dust collector design provides a deeper hopper and a cylindrical part of the housing.

Механический способ выделения твердых частиц из аэрозолей (в первую очередь грубодисперсных аэрозолей), состоящий в том, что механическое выделение твердых частиц из аэрозолей осуществляют путем осаждения твердых частиц под действием гравитационных реализуют так называемые пылеосадительные камеры (фиг. 10 с принятыми обозначениями позиций: 24 - камера; 25 - внутренние перегородки).The mechanical method of separating solid particles from aerosols (primarily coarse dispersed aerosols), which consists in the fact that the mechanical separation of solid particles from aerosols is carried out by deposition of solid particles under the influence of gravitational so-called dust precipitation chambers (Fig. 10 with the accepted position designations: 24 - chamber; 25 - internal partitions).

Принцип действия пылеосадительной камеры заключается в том, что внутри данной установки газ движется настолько медленно, что загрязняющие частицы успевают осесть в результате действия силы тяжести. Чем меньше высота камеры, тем быстрее осаждаются частицы.The principle of operation of the dust precipitation chamber is that inside the unit the gas moves so slowly that the polluting particles have time to settle as a result of the action of gravity. The lower the height of the chamber, the faster the particles settle.

По этой причине, внутри таких камер устанавливаются горизонтальные перегородки (параллельные или наклонные). Расстояние между перегородками находится в диапазоне от 400 до 1000 мм. Таким образом, поверхность осаждения увеличивается, а газ распределяется более равномерно по ширине камеры. Данный тип аппаратов характеризуется невысокой эффективностью и большими габаритами.For this reason, horizontal partitions (parallel or inclined) are installed inside such chambers. The distance between the partitions is in the range from 400 to 1000 mm. Thus, the deposition surface increases, and the gas is distributed more evenly across the width of the chamber. This type of apparatus is characterized by low efficiency and large dimensions.

Такие установки используют только для первичной грубой очистки газов.Such installations are used only for primary rough cleaning of gases.

Камера имеет следующее устройство. Корпус оснащен горизонтальными полками. Полки расположены на расстоянии 100-300 мм друг от друга и образуют при этом каналы. Поступая в корпус камеры, запыленный газ проходит между полок, а твердые частицы осаждаются на их поверхности. В корпусе также установлена вертикальная отражательная перегородка, которая обеспечивает равномерное распределение газа по каналам. После того, как газ пройдет полки, он огибает эту перегородку и выводится из камеры. Когда газ огибает перегородку, из него удаляется часть пыли под действием силы инерции. Удаление твердой фазы из камеры осуществляется через люки при помощи скребков или смывается водой.The camera has the following device. The case is equipped with horizontal shelves. The shelves are located at a distance of 100-300 mm from each other and form channels. Entering the chamber body, dusty gas passes between the shelves, and solid particles are deposited on their surface. A vertical reflective partition is also installed in the casing, which ensures uniform distribution of gas through the channels. After the gas passes the shelves, it goes around this partition and is removed from the chamber. When the gas goes around the partition, part of the dust is removed from it under the influence of inertia. The removal of the solid phase from the chamber is carried out through the hatches using scrapers or washed off with water.

Пылеосадительные камеры позволяют устанавливать большое число полок, тем самым увеличивая площадь поверхности для осаждения пыли. Однако, несмотря на это, они способны сделать газ чище не более чем на 30-40%. При этом осаждаются только крупные частицы размером более 5 мкм. По этой причине пылеосадительные камеры применяются для грубой очистки грубодисперсных аэрозолей (сильно запыленных газов), в которых имеются относительно крупные твердые частицы.Dust collecting chambers allow you to install a large number of shelves, thereby increasing the surface area for dust deposition. However, despite this, they are able to make gas cleaner by no more than 30-40%. Only large particles larger than 5 microns are deposited. For this reason, dust precipitation chambers are used for rough cleaning of coarse aerosols (highly dusty gases) in which there are relatively large solid particles.

Разновидность инерционной установки - жалюзийный пылеуловитель. В его конструкции предусмотрена решетка из наклонных пластин, которая меняет направление движения газового потока. Жалюзийный пылеуловитель позволяет выделять частицы размером более 20 мкм и применяется в тех случаях, когда необходима предварительная очистка газов. После чего газ проходит дальнейшую очистку в циклонах или рукавных фильтрах.A variation of the inertial installation is a louver dust collector. Its design provides a lattice of inclined plates, which changes the direction of gas flow. The louvred dust collector allows you to select particles larger than 20 microns and is used in cases where preliminary gas treatment is necessary. After which the gas undergoes further purification in cyclones or bag filters.

Еще одним видом устройств, реализующих механический способ очистки аэрозолей, являются так называемые жалюзийные золоуловители (см. фиг. 11 с принятыми обозначениями позиций: 21 - циклон; 26 - наклонные перегородки).Another type of device that implements a mechanical method of aerosol cleaning is the so-called louvered ash collectors (see Fig. 11 with the accepted position designations: 21 - cyclone; 26 - inclined partitions).

В инерционном пылеуловителе конического типа (фиг. 12) с фильтрующей решеткой 27 аэрозоль движется сверху вниз, сквозь решетку. Решетка представлена набором перекрывающих друг друга колец, которые расположены на расстоянии 2-3 мм. Пыль и часть исходного аэрозоля (запыленного воздуха) отбрасывается к оси пылеуловителя. Очищенный аэрозоль проходит сквозь решетку и удаляется из кожуха. Запыленный воздух выходит через узкое нижнее отверстие аппарата.In a conical type inertial dust collector (FIG. 12) with a filter grate 27, the aerosol moves from top to bottom through the grate. The lattice is represented by a set of overlapping rings that are located at a distance of 2-3 mm. Dust and part of the original aerosol (dusty air) are thrown to the axis of the dust collector. The cleaned aerosol passes through the grate and is removed from the casing. Dusty air escapes through the narrow lower opening of the apparatus.

К достоинствам инерционных пылеуловителей принято относить небольшие габариты и простоту конструкции (в том числе отсутствие подвижных частей).The advantages of inertial dust collectors are usually small dimensions and simplicity of design (including the absence of moving parts).

Рассмотрим также, так называемые Ротационные пылеуловители.Consider also the so-called Rotary dust collectors.

Механические вращающиеся пылеуловители (ротационные) представляют собой установки, которые одновременно перемещают и очищают воздух. Типичная схема ротационной пылеулавливающей установки представлена на фиг. 13, имеющая следующие обозначения позиций: 28 - кольцевой приемник; 29 - рабочее колесо; 30 - пылеприемник; 31 - бункер для сбора пыли.Mechanical rotating dust collectors (rotary) are installations that simultaneously move and clean the air. A typical scheme of a rotary dust collector is shown in FIG. 13, having the following position designations: 28 - ring receiver; 29 - the impeller; 30 - dust collector; 31 - hopper for collecting dust.

Вращающееся колесо выполнено в форме вогнутого диска, на котором размещены лопатки. Данная конструкция помещена в улиткообразный корпус. Загрязненный газ подается посредством патрубка по оси колеса. В результате действия инерционных сил, газ заполняет пространство в узких каналах между лопатками колеса. Твердые пылевые частицы, обладая большим весом, по сравнению с газом, подвержены воздействию центробежных сил. Пыль прижимается к диску и лопаткам, скользит по ним от центра к периферии и попадает в пространство между кожухом и диском. После чего частицы выводятся в пылеприемник. Из пылеприемника газовая смесь, содержащая до 5% газа, поступает в бункер, где она оседает. Чистый газ выводится посредством выходного патрубка.The rotating wheel is made in the form of a concave disk on which the blades are placed. This design is placed in a cochlea-shaped case. Contaminated gas is supplied through a pipe along the axis of the wheel. As a result of inertial forces, gas fills the space in the narrow channels between the blades of the wheel. Solid dust particles, having a greater weight than gas, are subject to centrifugal forces. Dust is pressed against the disk and the blades, slides along them from the center to the periphery and enters the space between the casing and the disk. After which the particles are removed to the dust collector. From the dust collector, a gas mixture containing up to 5% of gas enters the hopper, where it settles. Pure gas is discharged through the outlet pipe.

К преимуществам данных установок принято относить: высокую производительность, небольшие габариты, несложность в эксплуатации, качественную очистку от мелких пылевых частиц.The advantages of these plants are usually attributed to: high performance, small dimensions, ease of operation, high-quality cleaning of fine dust particles.

Рассмотрим теперь пористые фильтрыNow consider porous filters

Пористые фильтры реализуют способ механической очистки аэрозолей при котором твердые частицы механически выделяют из аэрозолей в несколько последовательных стадий путем осаждения твердых частиц под действием инерционных и электростатических силPorous filters implement a method of mechanical cleaning of aerosols in which solid particles are mechanically separated from aerosols in several successive stages by deposition of solid particles under the action of inertial and electrostatic forces

В основе работы пористых фильтров всех видов лежит процесс фильтрации аэрозоля через пористую перегородку, в ходе которого твердые частицы задерживаются, а газ полностью проходит сквозь нее.The work of all types of porous filters is based on the process of aerosol filtration through a porous septum, during which solid particles are retained and gas passes completely through it.

Фильтрующие перегородки весьма разнообразны по своей структуре, но в основном они состоят из волокнистых или зернистых элементов и условно подразделяются на следующие типы:Filtering partitions are very diverse in their structure, but they mainly consist of fibrous or granular elements and are conditionally divided into the following types:

• гибкие пористые перегородки - тканевые материалы из природных, синтетических или минеральных волокон; нетканые волокнистые материалы (войлоки, клеенные и иглопробивные материалы, бумага, картон, волокнистые маты); ячеистые листы (губчатая резина, пенополиуретан, мембранные фильтры);• flexible porous partitions - fabric materials from natural, synthetic or mineral fibers; non-woven fibrous materials (felts, glued and needle-punched materials, paper, cardboard, fibrous mats); cellular sheets (sponge rubber, polyurethane foam, membrane filters);

• полужесткие пористые материалы - слои волокон, стружка, вязанные сетки, расположенные на упорных устройствах или зажатые между ними;• semi-rigid porous materials - layers of fibers, shavings, knitted nets located on thrust devices or sandwiched between them;

• жесткие пористые перегородки - зернистые материалы (пористая керамика или пластмасса, спеченые или спресованные порошки металлов, пористые стекла, углеграфитовые материалы и др.); волокнистые материалы (сформированные слои из стеклянных и металлических волокон); металлические сетки и перфорированные листы.• rigid porous partitions - granular materials (porous ceramics or plastic, sintered or pressed metal powders, porous glass, carbon-graphite materials, etc.); fibrous materials (formed layers of glass and metal fibers); metal mesh and perforated sheets.

В процессе очистки аэрозоля частицы приближаются к волокнам или к поверхности зерен материала, сталкиваются с ними и осаждаются главным образом в результате сил инерции и электростатического притяжения. Проходя через фильтрующую перегородку, поток разделяется на тонкие непрерывно разъединяющиеся и смыкающиеся струйки. Частицы, обладая инерцией, стремятся перемещаться прямолинейно, сталкиваются с волокнами, зернами и удерживаются ими.In the process of aerosol cleaning, particles approach the fibers or the surface of the grains of the material, collide with them and precipitate mainly as a result of inertia and electrostatic attraction. Passing through the filtering baffle, the flow is divided into thin continuously disconnecting and closing trickles. Particles, possessing inertia, tend to move in a straight line, collide with fibers, grains and are held by them.

Такой механизм характерен для захвата крупных частиц и проявляется сильнее при увеличении скорости фильтрации. Электростатический механизм захвата пылинок проявляется в том случае, когда волокна несут заряды или поляризованы внешним электрическим полем.Such a mechanism is characteristic for the capture of large particles and manifests itself more strongly with increasing filtration rate. The electrostatic mechanism of dust capture is manifested when the fibers carry charges or are polarized by an external electric field.

В фильтрах уловленные частицы накапливаются в порах или образуют пылевой слой на поверхности перегородки, и таким образом сами становятся для вновь поступающих пылинок частью фильтрующей среды. По мере накопления пыли пористость перегородки уменьшается, а сопротивление возрастает.In the filters, trapped particles accumulate in the pores or form a dust layer on the surface of the septum, and thus become a part of the filtering medium for newly arriving dust particles. As dust accumulates, the porosity of the septum decreases, and the resistance increases.

Поэтому возникает необходимость удаления пыли и регенерации фильтра.Therefore, there is a need for dust removal and filter regeneration.

В зависимости от назначения и величины входной и выходной концентрации фильтры условно разделяют на три класса:Depending on the purpose and magnitude of the input and output concentration, the filters are conventionally divided into three classes:

• фильтры тонкой очистки (высокоэффективные или абсолютные фильтры) - предназначены для улавливания с очень высокой эффективностью (>99%) в основном субмикронных частиц из промышленных газов с низкой входной концентрацией (<1 мг/м3) и скоростью фильтрования <10 см/с. Фильтры применяют для улавливания особо токсичных частиц, а также для ультратонкой очистки воздуха при проведении некоторых технологических процессов, не допускающих присутствия пыли. Фильтры тонкой очистки не подвергаются регенерации;• fine filters (high-performance or absolute filters) - are designed to capture with very high efficiency (> 99%) mainly submicron particles from industrial gases with a low input concentration (<1 mg / m3) and a filtering speed <10 cm / s. Filters are used to capture particularly toxic particles, as well as for ultra-fine air purification during certain technological processes that prevent the presence of dust. Fine filters are not regenerated;

• воздушные фильтры - используют в системах приточной вентиляции и кондиционирования воздуха. Работают при концентрации пыли менее 50 мг/м3, при высокой скорости фильтрации - до 2,5-3,0 м/с. Фильтры могут быть нерегенерируемые и регенерируемые;• air filters - used in systems of forced ventilation and air conditioning. They work at a dust concentration of less than 50 mg / m3, with a high filtration rate - up to 2.5-3.0 m / s. Filters can be non-regenerable and regenerable;

• промышленные фильтры (тканевые, зернистые, грубоволокнистые) применяются для очистки промышленных газов с концентрацией пыли до 60 г/м3.• industrial filters (fabric, granular, coarse fiber) are used to purify industrial gases with a dust concentration of up to 60 g / m3.

Фильтры регенерируются.Filters are regenerated.

Отдельно остановимся на тканевых фильтрахLet's dwell on fabric filters.

Тканевые фильтры имеют наибольшее распространение. Возможности их использования расширяются в связи с созданием новых температуростойких и устойчивых к воздействию агрессивных газов тканей.Fabric filters are the most common. The possibilities of their use are expanding in connection with the creation of new heat-resistant and resistant to aggressive gases tissues.

Наибольшее распространение имеют рукавные фильтры.Bag filters are most common.

Корпус фильтра представляет собой металлический шкаф, разделенный вертикальными перегородками на секции, в каждой из которых размещена группа фильтрующих рукавов. Верхние концы рукавов заглушены и подвешены к раме, соединенной со встряхивающим механизмом. Внизу имеется бункер для пыли со шнеком для ее выгрузки. Встряхивание рукавов в каждой из секций производится поочередно.The filter housing is a metal cabinet divided by vertical partitions into sections, each of which contains a group of filter bags. The upper ends of the sleeves are muffled and suspended from a frame connected to a shaking mechanism. At the bottom there is a dust bin with a screw for unloading. Shaking the sleeves in each of the sections is performed alternately.

В тканевых фильтрах применяют фильтрующие материалы двух типов: обычные ткани, изготавливаемые на ткацких станках и войлоки, получаемые путем свойлачивания или механического перепутывания волокон иглопробивным методом. В типичных фильтровальных тканях размер сквозных пор между нитями достигает 100-200 мкм.Two types of filtering materials are used in fabric filters: ordinary fabrics made on looms and felts obtained by lapping or mechanical entangling of fibers using the needle-punched method. In typical filter tissues, the size of the through pores between the threads reaches 100-200 microns.

К тканям предъявляются следующие требования:The following requirements are imposed on fabrics:

• высокая пылеемкость при фильтровании и способность удерживать после регенерации такое количество пыли, которое достаточно для обеспечения высокой эффективности очистки газов от тонкодисперсных твердых частиц;• high dust capacity during filtration and the ability to hold after regeneration such an amount of dust that is sufficient to ensure high efficiency of gas purification from fine particulate matter;

• сохранение оптимально высокой воздухопроницаемости в равновесно запыленном состоянии;• preservation of optimally high air permeability in an equilibrium dusty state;

• высокая механическая прочность и стойкость к истиранию при многократных изгибах, стабильность размеров и свойств при повышенной температуре и агрессивном воздействии химических примесей, находящихся в сухих и насыщенных влагой газах;• high mechanical strength and resistance to abrasion during repeated bending, dimensional stability and properties at elevated temperatures and aggressive exposure to chemical impurities in dry and saturated with moisture gases;

• способность к легкому удалению накопленной пыли;• ability to easily remove accumulated dust;

• низкая стоимость.• low cost.

Существующие ткани обладают не всеми указанными свойствами и их выбирают в зависимости от конкретных условий очистки. Например, хлопчатобумажные ткани обладают хорошими фильтрующими свойствами и имеют низкую стоимость, но обладают недостаточной химической и термической стойкостью, высокой горючестью и влагоемкостью.Existing fabrics do not have all of these properties and are selected depending on the specific cleaning conditions. For example, cotton fabrics have good filtering properties and have a low cost, but have insufficient chemical and thermal resistance, high combustibility and moisture capacity.

Шерстяные ткани характеризуются высокой воздухопроницаемостью, обеспечивают надежную очистку и регенерацию, но стойкость к кислым газам, особенно к SO2 и туману серной кислоты, низкая. Стоимость их выше, чем хлопчатобумажных. При длительном воздействии высокой температуры волокна становятся хрупкими. Работают при температуре газов до 90°С.Woolen fabrics are characterized by high breathability, provide reliable cleaning and regeneration, but resistance to acid gases, especially to SO 2 and fog of sulfuric acid, is low. Their cost is higher than cotton. With prolonged exposure to high temperature, the fibers become brittle. Work at a temperature of gases to 90 ° C.

Синтетические материалы вытесняют материалы из хлопка и шерсти благодаря более высокой прочности, стойкости к повышенным температурам и агрессивным воздействиям, более низкой стоимости. Среди них нитроновые ткани, которые используют при температуре 120-130°С в химической промышленности и цветной металлургии. Лавсановые ткани используются для очистки горячих сухих газов в цементной, металлургической и химической промышленности.Synthetic materials displace materials from cotton and wool due to higher strength, resistance to high temperatures and aggressive influences, lower cost. Among them are nitron fabrics, which are used at a temperature of 120-130 ° C in the chemical industry and non-ferrous metallurgy. Lavsan fabrics are used to clean hot dry gases in the cement, metallurgical and chemical industries.

В кислых средах стойкость их высокая, в щелочных - резко снижается.In acidic environments, their resistance is high, in alkaline environments it decreases sharply.

Стеклянные ткани стойки при 150-350°С. Их изготовляют из алюмоборосиликатного бесщелочного или магнезиального стекла.Glass fabric racks at 150-350 ° C. They are made from aluminoborosilicate alkali-free or magnesian glass.

Аэродинамические свойства чистых фильтровальных тканей характеризуются воздухопроницаемостью - расходом воздуха при определенном перепаде давления. Сопротивление незапыленных тканей при нагрузках 0,3-2,0 м3/(м2⋅мин) обычно составляет 5-40 Па. По мере запыления аэродинамическое сопротивление ткани возрастает, а расход газа через фильтр уменьшается.The aerodynamic properties of clean filter fabrics are characterized by breathability - air flow at a certain pressure drop. The resistance of non-dusted fabrics at loads of 0.3-2.0 m3 / (m2⋅min) is usually 5-40 Pa. With dusting, the aerodynamic drag of the fabric increases, and the gas flow through the filter decreases.

Ткань регенерируют путем продувки в обратном направлении, механического встряхивания или другими методами.The fabric is regenerated by blowing in the opposite direction, mechanical shaking or other methods.

После нескольких циклов фильтрации-регенерации остаточное количество пыли в ткани стабилизируется; оно соответствует так называемому равновесному пылесодержанию ткани и остаточному сопротивлению равновесно запыленной ткани. Значения этих величин зависят от типа фильтрующего материала, размеров и свойств пылевых частиц, относительной влажности газов, метода регенерации и других факторов.After several cycles of filtration-regeneration, the residual amount of dust in the fabric stabilizes; it corresponds to the so-called equilibrium dust content of the fabric and the residual resistance of the equilibrium dusty fabric. The values of these values depend on the type of filter material, the size and properties of dust particles, the relative humidity of the gases, the regeneration method and other factors.

Наибольшее распространение получили так называемые рукавные фильтры.The most widely used are the so-called bag filters.

Рукавные фильтры используют для полного осаждения тонкодисперсной пыли. Степень очистки запыленного воздуха рукавными фильтрами составляет 98…99,6% - Аэродинамическое сопротивление фильтров находится в пределах 0,6…1,2 кПа. Эффективными являются рукавные фильтры с импульсной продувкой типа ФРКИ. Эти аппараты имеют низкий удельный расход сжатого воздуха на очистку рукавов в период их продувки, надежны в эксплуатации и удобны при обслуживании.Bag filters are used for the complete deposition of fine dust. The degree of purification of dusty air with bag filters is 98 ... 99.6% - The aerodynamic resistance of the filters is in the range of 0.6 ... 1.2 kPa. Bag filters with impulse purge of the FRKI type are effective. These devices have a low specific consumption of compressed air for cleaning the hoses during their purging, reliable in operation and convenient for maintenance.

Рукавный фильтр (фиг. 14) состоит из металлического корпуса 32, снабженного входным 33 и выходным патрубками, смотровыми люками 36, бункером 31 для сбора пыли и крышками 37, фильтровальных рукавов 38, камерой 24, трубопроводом сжатого воздуха 43, диффузором 10, и устройства для импульсной продувки рукавов в период их очистки от слоя пыли.The bag filter (Fig. 14) consists of a metal housing 32 provided with an inlet 33 and an outlet, inspection hatches 36, a dust collecting bin 31 and covers 37, filter bags 38, a chamber 24, a compressed air pipe 43, a diffuser 10, and a device for pulsed purging of hoses during their cleaning from a layer of dust.

Рукава снабжены жесткими каркасами, закрыты снизу, а сверху соединены с диффузорами 10. Устройство для импульсной продувки рукавов включает воздухораспределительные трубы 40 с соплами 39, клапанные секции 41 с мембранными электромагнитными клапанами 42 и программатор электрических импульсов, управляющий клапанами 42.The sleeves are equipped with rigid frames, are closed at the bottom and connected to diffusers at the top 10. The device for pulsed purging of the sleeves includes air distribution pipes 40 with nozzles 39, valve sections 41 with membrane solenoid valves 42, and an electric pulse programmer controlling the valves 42.

Рукавный фильтр работает следующим образом. Аэрозоль (запыленный воздух) через патрубок 33 поступает в камеру 24 под действием разрежения, создаваемого вентилятором. Пройдя фильтровальные рукава 38, аэрозоль очищается от пыли и через отверстия (диффузоры 10) в верхней части рукавов поступает в камеру 24. Очищенный аэрозоль (очищенный воздух) удаляется из рукавного фильтра через выходной патрубок 34 и выбрасывается вентилятором в атмосферу.Bag filter works as follows. Aerosol (dusty air) through the nozzle 33 enters the chamber 24 under the influence of the vacuum created by the fan. Having passed the filter bags 38, the aerosol is cleaned of dust and through the holes (diffusers 10) in the upper part of the bags enters the chamber 24. The purified aerosol (purified air) is removed from the bag filter through the outlet pipe 34 and is discharged into the atmosphere by the fan.

По мере накопления пыли на поверхности рукавов увеличивается аэродинамическое сопротивление фильтра. Очистка (регенерация) рукавов от пыли осуществляется без отключения аппарата раздельно для каждого ряда рукавов и длится в течение 0,2…0,3 с путем подачи импульса сжатого воздуха через сопла 39 в диффузорную часть каждого рукава. Поступая в рукав через диффузор 10, струя воздуха засасывает (инжектирует) из камеры 24 очищенный воздух и создает в рукаве повышенное давление. При этом рукав раздувается, разрушая пылевой слой, который отделяется от ткани обратным импульсным потоком воздуха и ссыпается в бункер 31. Из бункера пыль периодически выгружается через шлюзовой затвор винтовым конвейером.As dust accumulates on the surface of the sleeves, the aerodynamic drag of the filter increases. Cleaning (regeneration) of the sleeves from dust is carried out without turning off the apparatus separately for each row of sleeves and lasts for 0.2 ... 0.3 s by applying a pulse of compressed air through the nozzle 39 to the diffuser part of each sleeve. Entering the sleeve through the diffuser 10, a stream of air draws in (injects) purified air from the chamber 24 and creates increased pressure in the sleeve. In this case, the sleeve inflates, destroying the dust layer, which is separated from the fabric by the reverse pulse air flow and is poured into the hopper 31. Dust is periodically unloaded from the hopper through the lock gate by a screw conveyor.

Подача импульсов сжатого воздуха осуществляется путем кратковременного открытия мембранного электромагнитного клапана 42, разделяющего трубопровод 43 с воздухом, находящимся под давлением 0,3…0,4 МПа, и воздухораспределительные трубки 40. Клапан 42 открывается при поступлении электрических импульсов от программатора. Программатор снабжен ручками настройки, с помощью которых можно изменять как продолжительность импульсов, так и время между импульсами. Это позволяет выбрать необходимый режим регенерации рукавов фильтра в зависимости от свойств пыли и тина применяемого фильтровального материала.The supply of pulses of compressed air is carried out by briefly opening the membrane solenoid valve 42, separating the pipe 43 with the air under pressure 0.3 ... 0.4 MPa, and the air distribution tubes 40. The valve 42 opens upon receipt of electrical pulses from the programmer. The programmer is equipped with knobs, with which you can change both the duration of the pulses and the time between pulses. This allows you to select the desired regeneration mode of the filter bags, depending on the properties of dust and tin used filter material.

Техническая характеристика рукавного фильтра типа ФРКИ - 60: количество рукавов 72 шт.; размеры рукавов: диаметр 135 мм, длина 2 м; фильтрующая поверхность 60 м2; максимальная температура воздуха 130°С; максимальная запыленность воздуха 50 г/м3; расход сжатого воздуха на 1000 м3 запыленного воздуха 1…2 м3. В качестве материала рукавов используется лавсан, войлок и др.Technical characteristics of the bag filter type FRKI - 60: number of sleeves 72 pcs .; sleeve sizes: diameter 135 mm, length 2 m; filter surface 60 m2; maximum air temperature 130 ° C; maximum dust content of air 50 g / m3; compressed air consumption per 1000 m3 of dusty air 1 ... 2 m3. As the material of the sleeves, lavsan, felt, etc. are used.

Многостадийная очистка реализуется, как правило, как последовательность устройств, каждое из которых выполняет одностадийную очистку аэрозолей от содержащихся в нем твердых частиц (пыли). Например, на фиг. 15 показана многостадийная очистка при производстве фосфорной муки (каскадная пылеочистка), гдеMulti-stage cleaning is implemented, as a rule, as a sequence of devices, each of which performs a single-stage cleaning of aerosols from the solid particles (dust) contained in it. For example, in FIG. 15 shows multi-stage cleaning in the production of phosphoric flour (cascade dust cleaning), where

44 - печь; 45- пылеосадительная камера; 46 - электрофильтр; 47 - дымосос; 48 - пенный аппарат.44 - oven; 45 - dust precipitation chamber; 46 - electrostatic precipitator; 47 - smoke exhaust; 48 - foam apparatus.

Стадии очистки выполняются последовательно. При этом стадии могут быть согласованными или не согласованными.The cleaning steps are performed sequentially. In this case, the stages may be agreed upon or not agreed upon.

Например, согласованными стадии будут тогда, когда каждая предыдущая стадия очищает входной аэрозоль от твердых частиц таким образом, что аэрозоль на выходе является допустимым по размеру самой крупной фракции для реализации следующей стадии.For example, the agreed stages will be when each previous stage cleans the inlet aerosol of solid particles so that the outlet aerosol is admissible in size of the largest fraction for the implementation of the next stage.

Многостадийная очистка аэрозолей от содержащихся в нем твердых частиц (пыли) может быть реализована, как последовательность устройств, каждое из которых выполняет одностадийную очистку аэрозолей от содержащихся в нем твердых частиц (пыли), так и одним техническим устройством.Multi-stage cleaning of aerosols from the solid particles (dust) contained in it can be implemented as a series of devices, each of which performs a single-stage cleaning of aerosols from the solid particles (dust) contained in it, and one technical device.

На фиг. 16 показан пылеуловитель-классификатор и обозначено:In FIG. 16 shows a dust collector-classifier and is indicated by:

53 - I, II, III - три ступени очистки газа; 8 - корпус; 33 - входной патрубок; 49 - патрубок отвода крупной фракции пыли; 50 - наклонное днище; 51 - патрубок отвода средней фракции пыли; 52 - приемный цилиндр второй ступени очистки газа; 54 - экран; 55 - приемный цилиндр третьей ступени очистки газа; 56 - неподвижные лопасти; 34 - выходной патрубок; 57 - коническое днище; 58 - патрубок отвода мелкой фракции пыли53 - I, II, III - three stages of gas purification; 8 - case; 33 - inlet pipe; 49 - pipe branch of a large fraction of dust; 50 - inclined bottom; 51 - pipe outlet of the middle fraction of dust; 52 - receiving cylinder of the second stage of gas purification; 54 - screen; 55 - receiving cylinder of the third stage of gas purification; 56 - motionless blades; 34 - output pipe; 57 - conical bottom; 58 - branch pipe removal of fine dust

В пылеуловителе-классификаторе очистка газа осуществляется на нескольких ступенях, в которых осаждение осуществляется за счет силы инерции и центробежной силы.In the dust collector-classifier, gas is cleaned at several stages, in which deposition is carried out due to inertia and centrifugal force.

Данное устройство предназначено для использования, когда требуется решить несколько задач: эффективно выделить пыль из аэрозоля, а также классифицировать ее по фракциям, так как частицы определенного размера являются целевым продуктом.This device is intended for use when it is necessary to solve several problems: to efficiently separate dust from an aerosol, and also to classify it by fractions, since particles of a certain size are the target product.

Остановимся на электрофильтрах.Let us dwell on electrostatic precipitators.

Электрофильтры являются эффективными аппаратами, предназначенными для очистки аэрозолей от пылевых частиц.Electrofilters are efficient devices designed to clean aerosols from dust particles.

Электрофильтры широко применяются почти во всех отраслях промышленности: теплоэнергетике, черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, в строительной индустрии, при производстве удобрений и утилизации бытовых отходов.Electrofilters are widely used in almost all industries: thermal power, ferrous and non-ferrous metallurgy, chemical and petrochemical industries, in the construction industry, in the production of fertilizers and the disposal of household waste.

Сущность процесса механической очистки, при которой осаждение твердых частиц (пыли) осуществляется на основе электростатических сил заключается в следующем.The essence of the mechanical cleaning process, in which the deposition of solid particles (dust) is carried out on the basis of electrostatic forces, is as follows.

Аэрозоль, содержащий твердые частицы, проходит через систему, состоящую из заземленных осадительных электродов и размещенных на некотором расстоянии (называемом межэлектродным промежутком) коронирующих электродов, к которым подводится постоянный электрический ток высокого напряжения. При достаточно большом напряжении, приложенном к межэлектродному промежутку у поверхности коронирующего электрода, происходит интенсивная ударная ионизация газа, сопровождающаяся возникновением коронного разряда (короны), который на весь межэлектродный промежуток не распространяется и затухает о мере уменьшения напряженности электрического поля в направлении осадительного электрода.An aerosol containing solid particles passes through a system consisting of grounded precipitation electrodes and corona electrodes placed at some distance (called the interelectrode gap), to which a high-voltage direct current is applied. At a sufficiently high voltage applied to the interelectrode gap at the surface of the corona electrode, intense shock ionization of the gas occurs, accompanied by the appearance of a corona discharge (corona), which does not propagate throughout the interelectrode gap and attenuates as the electric field decreases in the direction of the precipitation electrode.

На фиг. 17 отражен механизм зарядки и осаждения в электрофильтре и обозначено: 59 - коронирующий электрод; 60 - электроны; 61 - ионы; 62 - твердые частицы (частицы пыли); 63 - осадительный электрод;In FIG. 17 shows the charging and deposition mechanism in the electrostatic precipitator and is indicated: 59 - corona electrode; 60 - electrons; 61 - ions; 62 - solid particles (dust particles); 63 - precipitation electrode;

Газовые ионы различной полярности, образующиеся в зоне короны под действием сил электрического поля, движутся к разноименным электродам, вследствие чего в межэлектродном промежутке возникает электрический ток, называемый током короны.Gas ions of different polarity, formed in the corona zone under the action of electric field forces, move to opposite electrodes, as a result of which an electric current arises in the interelectrode gap, called the corona current.

Улавливаемые частицы из-за адсорбции на их поверхности ионов приобретают в межэлектродном промежутке электрический заряд и под влиянием сил электрического поля движутся к электродам, осаждаясь на них.Due to adsorption of ions on their surface, the trapped particles acquire an electric charge in the interelectrode gap and, under the influence of electric field forces, move to the electrodes, deposited on them.

Основное количество частиц осаждается на развитой поверхности осадительных электродов, меньшая их часть попадает на коронирующие электроды. По мере накопления на электродах осажденные частицы удаляются встряхиванием или промывкой электродов.The main amount of particles is deposited on the developed surface of the precipitation electrodes, a smaller part of them falls on the corona electrodes. As they accumulate on the electrodes, the deposited particles are removed by shaking or washing the electrodes.

На фиг. 18, 19 отражен электрофильтр, где под позициями обозначено:In FIG. 18, 19 reflect the electrostatic precipitator, where under the positions indicated:

64 - выпрямитель; 65 - распределительная решетка;66 - система электроснабжения фильтра.64 - rectifier; 65 - distribution grid; 66 - filter power supply system.

Основными загрязняющими веществами, содержание которых в атмосфере регламентируется стандартами качества воздуха, являются диоксид серы SO2, оксиды азота NO и NO2, монооксид углерода СО и газообразные углеводороды НС и твердые частицы [1]. Среди других загрязнений, выбрасываемых в атмосферу, обычно контролируется содержание триоксида серы SO3, соединений восстановленной серы (сероводорода H2S и сероуглерода CS2), аммиака NH3, бензола С6Н6.The main pollutants, the content of which in the atmosphere is regulated by air quality standards, are sulfur dioxide SO 2 , nitrogen oxides NO and NO 2 , carbon monoxide CO and gaseous hydrocarbons HC and particulate matter [1]. Among other pollutants emitted into the atmosphere, the content of sulfur trioxide SO 3 , reduced sulfur compounds (hydrogen sulfide H 2 S and carbon disulfide CS 2 ), ammonia NH 3 , benzene C 6 H 6 is usually controlled.

Оксиды азота. Экологическая опасность NO2 в несколько раз превосходит NO. Это газ красно-бурого цвета с удушливым и резким, раздражающим запахом, хорошо растворяется в воде образуя красно-бурую жидкость, которая при температуре -10,2°С твердеет и образует бесцветные кристаллы. Диоксид азота отрицательно влияет на здоровье людей, поражается дыхательная система, легкие. Крайне опасным для жизни может оказаться даже временное вдыхание воздуха с концентрацией диоксида азота 200-500 мг/м3. Большую опасность для живых организмов представляет образование еще более вредных, канцерогенных веществ в реакциях с участием NO. Например: проверенной, надежной и высокоэффективной технологией выделения вредных соединений азота из газов - является селективное каталитическое восстановление (СКВ) NOx с аммиаком в качестве реагента.Nitrogen oxides. The environmental hazard of NO 2 is several times greater than NO. It is a reddish-brown gas with a suffocating and pungent, annoying odor, it dissolves well in water, forming a reddish-brown liquid, which hardens at -10.2 ° C and forms colorless crystals. Nitrogen dioxide adversely affects people's health, affects the respiratory system, lungs. Even temporary inhalation of air with a concentration of nitrogen dioxide of 200-500 mg / m 3 may turn out to be extremely life-threatening. A greater danger to living organisms is the formation of even more harmful, carcinogenic substances in reactions involving NO. For example: a proven, reliable and highly efficient technology for the separation of harmful nitrogen compounds from gases is selective catalytic reduction (SCR) of NOx with ammonia as a reagent.

Одной из наиболее острых проблем в современном мире является сокращение влияния на окружающую среду выбросов в пересчете на диоксид углерода.One of the most acute problems in the modern world is the reduction of the environmental impact of emissions in terms of carbon dioxide.

Поскольку полнота сжигания органических веществ характеризуется содержанием диоксида углерода и воды (в большей степени), то наиболее актуально рассмотреть методы очистки газов в том числе и от диоксида углерода. Кратко, основные методы очистки аэрозолей от диоксида представлены ниже:Since the completeness of burning of organic substances is characterized by the content of carbon dioxide and water (to a greater extent), it is most important to consider methods for cleaning gases, including carbon dioxide. Briefly, the main methods for cleaning aerosols from dioxide are presented below:

- Абсорбция водой. Способ прост и дешев, однако эффективность очистки мала, так как максимальная поглотительная способность воды низкая.- Water absorption. The method is simple and cheap, however, the cleaning efficiency is small, since the maximum absorption capacity of water is low.

- Поглощение растворами этаноламинов: в качестве поглотителя обычно применяют моноэтаноламин, хотя триэтаноламин обладает большей реакционной способностью, с последующей регенерацией абсорбента при различном давлении и дальнейшего компремирования углекислоты.- Absorption by solutions of ethanolamines: monoethanolamine is usually used as an absorber, although triethanolamine is more reactive, followed by regeneration of the absorbent at different pressures and further compression of carbon dioxide.

- Холодный метанол является хорошим поглотителем СО2 при 35°с.- The cold methanol is a good absorber of CO 2 at 35 ° c.

- Очистка цеолитами типа СаА. Молекулы СО2 очень малы: 3,1А, поэтому для извлечения СО2 из газа используются молекулярные сита.- Purification by CaA type zeolites. The CO 2 molecules are very small: 3.1A, therefore molecular sieves are used to extract CO 2 from the gas.

Анализ используемых методов очистки отходящих промышленных газов от вредных химических соединений, основными из которых являются абсорбционный, адсорбционный, каталитический и термический, показывает, что для очистки промышленных газов от вредных химических соединений наиболее приемлем абсорбционный («мокрый») способ очистки. Использование мокрой очистки требует минимальной предварительной подготовки газа и использования дорогостоящих катализаторов или абсорбентов, позволяет одновременно проводить очистку от газообразных и механических компонентов при мягком температурном режиме.An analysis of the methods used for cleaning industrial exhaust gases from harmful chemical compounds, the main of which are absorption, adsorption, catalytic and thermal, shows that the absorption ("wet") cleaning method is most acceptable for industrial gases cleaning from harmful chemical compounds. The use of wet cleaning requires minimal preliminary preparation of gas and the use of expensive catalysts or absorbents; it allows simultaneous cleaning of gaseous and mechanical components under mild temperature conditions.

Известны различные способы многостадийной очистки от твердых частиц аэрозолей, состоящей в том, что в несколько стадий осуществляют механическое выделение твердых частиц из аэрозоля путем осаждения твердых частиц под действием одной или нескольких сил - гравитационных, сил инерции, силы Кориолиса, центробежных сил, электростатических сил, прилагаемых к осаждаемым частицам одновременно или последовательно, причем каждая предыдущая стадия очищает входной аэрозоль от твердых частиц таким образом, что аэрозоль на выходе является допустимым по размеру самой крупной фракции для реализации следующей стадии.There are various methods of multi-stage cleaning of aerosol particulate matter, which consists in the fact that in several stages the mechanical separation of particulate matter from an aerosol is carried out by deposition of particulate matter under the action of one or more forces - gravitational, inertial forces, Coriolis forces, centrifugal forces, electrostatic forces, applied to the deposited particles simultaneously or sequentially, and each previous stage cleans the inlet aerosol of solid particles so that the aerosol at the exit is acceptable th largest size fraction for the implementation of the next step.

Недостатком данных способов является то, что их реализация для высокотемпературных аэрозолей, состоящих по крайней мере из свободнодисперсного и грубодисперсного аэрозолей, одновременно выбрасываемых в атмосферу не обеспечивает согласование по температуре с последующей стадией, либо крайне технически затруднена, либо необоснованно дорогая, либо невозможна.The disadvantage of these methods is that their implementation for high-temperature aerosols, consisting of at least free-dispersed and coarse-dispersed aerosols, simultaneously emitted into the atmosphere does not provide temperature matching with the subsequent stage, or it is extremely technically difficult or unreasonably expensive or impossible.

Из уровня техники известны способы и устройства мокрой очистки и охлаждения газа (US 6042636, 28.03.2000; SU 1638482, 30.03.1991; SU 1533740, 07.01.1990; JPH 06212174, 02.08.1994; US 9504951, 29.11.2016) и способы и устройства сухой очистки газов с охлаждением потока газа и отводом осадка (AT 412533, 25.04.2005; WO 2016/182441, 17.11.2016; US 4305909, 15.12.1981; WO 2009/108983, 11.09.2009; CN 1033508, 28.06.1989).The prior art methods and devices for wet cleaning and cooling gas (US 6042636, 03/28/1991; SU 1638482, 03/30/1991; SU 1533740, 01/07/1990; JPH 06212174, 02/08/1994; US 9504951, 11/29/2016) and methods and dry gas cleaning devices with gas flow cooling and sediment removal (AT 412533, 04/25/2005; WO 2016/182441, 11/17/2016; US 4305909, 12/15/1981; WO 2009/108983, 09/11/2009; CN 1033508, 28.06. 1989).

Однако в указанных источниках не раскрывается многостадийная очистка от дисперсных фаз высокотемпературных аэрозолей, в которой очистка происходит не только механическая, но и химическая, при этом для каждой последующей стадии очистки согласуется температурный режим и размер частиц дисперсных фаз, в связи с чем не достигается должная очистка высокотемпературных аэрозолей.However, the indicated sources do not disclose multistage purification of the dispersed phases of high-temperature aerosols, in which the purification is not only mechanical, but also chemical, while for each subsequent purification step the temperature regime and particle size of the dispersed phases are consistent, and therefore proper purification is not achieved high temperature aerosols.

Техническая проблема, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в расширении арсенала способов очистки от дисперсных фаз высокотемпературных аэрозолей, параметры, характеристики которых обеспечивают высокую очистку высокотемпературных аэрозолей при снижении затрат на очистку, уменьшении выбросов дисперсных фаз в атмосферу, их контролируемый сбор и вывод, при этом непрерывность процесса очистки не нарушается.The technical problem to be solved by the proposed invention is to expand the arsenal of methods for cleaning dispersed phases of high-temperature aerosols, parameters whose characteristics provide high cleaning of high-temperature aerosols while reducing cleaning costs, reducing emissions of dispersed phases into the atmosphere, their controlled collection and removal, however, the continuity of the cleaning process is not violated.

Технический результат, достигаемый при практической реализации данного изобретения, заключается в повышении эффективности способа и качества очистки аэрозолей путем достижения глубокой степени очистки за счет согласования между стадиями очистки температурных режимов, объема и размера твердых частиц между стадиями, что приводит к снижению затрат на очистку, уменьшению выбросов дисперсных фаз в атмосферу и их сбора, а также непрерывности очистки и создании необходимых условий для осуществления эффективной очистки аэрозоля от вредных химических соединений.The technical result achieved by the practical implementation of this invention is to increase the efficiency of the method and the quality of aerosol cleaning by achieving a deep degree of cleaning due to the coordination between the stages of cleaning temperature conditions, the volume and size of solid particles between stages, which leads to lower cleaning costs, reduce emissions of dispersed phases into the atmosphere and their collection, as well as the continuity of cleaning and creating the necessary conditions for the effective cleaning of aerosol from harmful chemical compounds.

Указанный технический результат достигается в способе очистки высокотемпературных аэрозолей от вредных веществ (в т.ч. твердых частиц и веществ опасных для окружающей среды и человека) в выбросах промышленных производств, при котором осуществляют многостадийную очистку высокотемпературных аэрозолей, при которой производят, по меньшей мере, одну стадию очистки грубодисперсного аэрозоля от дисперсной фазы с одновременным контролируемым выводом осажденных твердых частиц из области их выделения, рекуперацией или утилизацией тепла и согласованным одностадийным или многостадийным понижением высокой температуры аэрозоля до рабочей температуры для изменения на последующих стадиях химического состава аэрозоля и пропорций содержания в аэрозоле его компонентов в различном агрегатном состоянии, и для механической очистки аэрозолей от дисперсной фазы.The specified technical result is achieved in a method for cleaning high-temperature aerosols from harmful substances (including solid particles and substances hazardous to the environment and humans) in industrial emissions, in which a multi-stage purification of high-temperature aerosols is carried out, in which at least one stage of purification of the coarse-dispersed aerosol from the dispersed phase with the simultaneous controlled removal of the deposited solid particles from the area of their selection, recovery or utilization of heat and lasovannym one-stage or multi-stage lowering of the high temperature of the aerosol to the operating temperature to change the chemical composition of the aerosol and the proportions of the content of its components in the aerosol in different aggregate state at subsequent stages, and for mechanical cleaning of the aerosols from the dispersed phase.

Высокотемпературные аэрозоли состоят по крайней мере из свободнодисперсного и грубодисперсного аэрозолей.High temperature aerosols consist of at least free and coarse aerosols.

Производят понижение высокой температуры аэрозоля до рабочей температуры последующей стадии.The aerosol high temperature is lowered to the working temperature of the next stage.

Стадию очистки грубодисперсного аэрозоля, рекуперации или утилизации тепла аэрозоля согласованное понижение высокой температуры аэрозоля, для последующей стадии проводят посредством аппарата тепло-массообменного принципа действия.The stage of purification of coarse aerosol, the recovery or utilization of aerosol heat, the coordinated lowering of the high temperature of the aerosol, for the next stage is carried out using the apparatus of the heat-mass transfer principle.

Стадию очистки грубодисперсного аэрозоля, согласованное понижение высокой температуры аэрозоля, для последующей стадии проводят посредством аппарата с функциями одновременной: фильтрации аэрозоля, охлаждения аэрозоля, теплоотведения и золо-шлакоотведения.The stage of purification of coarse aerosol, the coordinated lowering of the high temperature of the aerosol, for the next stage is carried out by means of an apparatus with the functions of simultaneous: aerosol filtration, aerosol cooling, heat removal and ash and slag removal.

Охлаждение и рекуперацию тепла высокотемпературного аэрозоля на первой стадии проводят посредством аппарата тепло-массообменного принципа действия аппарата с функциями одновременной: фильтрации аэрозоля, охлаждения аэрозоля, теплоотведения и золо-шлакоотведения.The cooling and heat recovery of the high-temperature aerosol in the first stage is carried out using the apparatus of the heat-mass transfer principle of the apparatus with the functions of the following: aerosol filtration, aerosol cooling, heat removal and ash and slag removal.

На каждой стадии используют по меньшей мере одно устройство очистки, а согласование по результату работы одного устройства очистки согласовывают по меньшей мере с несколькими стадиями.At each stage, at least one cleaning device is used, and coordination according to the result of the operation of one cleaning device is coordinated with at least several stages.

Понижение высокой температуры аэрозоля производят до температуры ниже точки росы, в этом случае из аэрозоля выделяют вредные вещества, находящиеся по меньшей мере в жидкой фазе и состоящие по меньшей мере из твердых частиц.Lowering the high temperature of the aerosol is carried out to a temperature below the dew point, in this case harmful substances are emitted from the aerosol, which are at least in the liquid phase and consisting of at least solid particles.

Вывод выделенных вредных веществ осуществляют контролируемым перемещением за пределы зоны, в которой осуществляется выделение вредных веществ из аэрозоля для последующего хранения, или утилизации, или переработки.The removal of harmful substances is carried out by controlled movement outside the zone in which the harmful substances are released from the aerosol for subsequent storage, disposal or processing.

На предыдущей стадии объемное количество выводимой фракции крупного диаметра выше, чем на последующей стадии. При заявленном способе очистки происходит (из-за сочетания различных устройств) ступенчатое отсеивание наиболее крупных фракций относительно частиц на последующих стадиях. Самые крупные частицы оседают на первой стадии интенсивно. На второй стадии можно регулировать очистку до конкретного диаметра частиц, например, используя рукавный фильтр с определенным диаметром ячеек больше которого частица не проскочит. При мокрой очистке доля проскакиваемых частиц совсем мала или сводится к нулю, таким образом на каждой предыдущей стадии выше доля частиц большего диаметра и массы, чем на последующей стадии.At the previous stage, the volumetric amount of the large fraction output fraction is higher than at the next stage. With the claimed purification method, (due to a combination of various devices) step-by-step screening of the largest fractions relative to particles occurs in subsequent stages. The largest particles settle intensively in the first stage. In the second stage, you can adjust the cleaning to a specific particle diameter, for example, using a bag filter with a specific cell diameter larger than which the particle will not slip. With wet cleaning, the fraction of particles slipping through is very small or reduced to zero, thus at each previous stage the proportion of particles with a larger diameter and mass is higher than in the subsequent stage.

Производят дополнительную утилизацию тепла уловленной горячей дисперсной фазы.Additional heat recovery of the captured hot dispersed phase is carried out.

Так же, посредством аппарата тепло-массообменного принципа действия осуществляют согласованное понижение высокой температуры аэрозоля для последующей стадии, диапазон допустимых размеров дисперсной фазы, объемов дисперсной фазы в аэрозоле, температуру аэрозоля и поток аэрозоля задают на этапе проектирования технологической схемы и оборудования.Also, by means of the apparatus of the heat-mass transfer principle of action, a coordinated decrease in the high temperature of the aerosol is carried out for the next stage, the range of permissible sizes of the dispersed phase, volumes of the dispersed phase in the aerosol, aerosol temperature and aerosol flow are set at the stage of designing the technological scheme and equipment.

Стадию очистки грубодисперсного аэрозоля, согласованное понижение высокой температуры аэрозоля, для последующей стадии проводят посредством аппаратов, например: осадительной камеры с теплоотводящими поверхностями, котла-утилизатора, кожухотрубчатого теплообменного аппарата.The stage of cleaning coarse aerosol, the coordinated lowering of the high temperature of the aerosol, for the next stage is carried out by means of apparatuses, for example: a precipitation chamber with heat sink surfaces, a waste heat boiler, a shell-and-tube heat exchanger.

Охлаждение и использование тепла высокотемпературного аэрозоля на первой стадии проводят посредством аппарата тепломассообменного принципа действия или группы аппаратов: осадительной камеры с теплоотводящими поверхностями, котла-утилизатора, кожухотрубчатого теплообменного аппарата.The cooling and use of heat of a high-temperature aerosol in the first stage is carried out by means of a heat and mass transfer apparatus or a group of apparatuses: a precipitation chamber with heat-removing surfaces, a waste heat boiler, and a shell-and-tube heat exchanger.

Вывод осажденных твердых частиц с первой и последующих стадий осуществляют контролируемым перемещением за пределы зоны, в которой осуществляется выделение твердых частиц из аэрозоля для последующего хранения, или утилизации, или переработки. Вывод осажденных твердых частиц осуществляют, например, ручной выгрузкой из бункера-накопителя, посредством пневмотранспортной системы, посредством шнекового транспортера или системы вакуумного отсоса.The precipitation of solid particles from the first and subsequent stages is carried out by controlled movement outside the zone in which the separation of solid particles from the aerosol is carried out for subsequent storage, or disposal, or processing. The output of the deposited solid particles is carried out, for example, by manual discharge from the storage hopper, by means of a pneumatic conveying system, by means of a screw conveyor or by a vacuum suction system.

Механическую очистку высокотемпературных аэрозолей от дисперсной фазы осуществляют одновременно с очисткой аэрозоля от вредных веществ, вступающих в химическую реакцию с водным конденсатом, образованным за счет снижения температуры аэрозоля, в результате чего получают смесь из осажденных твердых частиц и веществ, образующихся в результате химической реакции с последующим отводом образовавшейся смеси.The mechanical cleaning of high-temperature aerosols from the dispersed phase is carried out simultaneously with the cleaning of the aerosol from harmful substances that enter into a chemical reaction with water condensate formed by lowering the temperature of the aerosol, resulting in a mixture of precipitated solid particles and substances resulting from a chemical reaction followed by removal of the resulting mixture.

Изменение химического состава аэрозоля и пропорций содержания в аэрозоле его компонентов в различном агрегатном состоянии осуществляют за счет снижения доли вредных веществ в аэрозоле, а также за счет снижения температуры аэрозоля до температуры образования конденсата.Changing the chemical composition of the aerosol and the proportions of the content of its components in the aerosol in a different state of aggregation is carried out by reducing the proportion of harmful substances in the aerosol, as well as by reducing the temperature of the aerosol to the temperature of condensation.

КПД способа может быть увеличен, для этого применяют рекуперацию тепла уловленной высокотемпературной дисперсной фазы, а выделенное тепло используют с целью удешевления Способа или в иных целях. При этом величина на которую увеличивается КПД напрямую зависит от температуры уловленной дисперсной фазы и количества уловленной дисперсной фазы.The efficiency of the method can be increased, for this, heat recovery of the captured high-temperature dispersed phase is used, and the generated heat is used to reduce the cost of the Method or for other purposes. The value by which the efficiency increases directly depends on the temperature of the trapped dispersed phase and the amount of trapped dispersed phase.

Согласованность по размеру фракций твердых частиц, допустимому объему твердых частиц в аэрозоле на каждой стадии, температуре потока аэрозоля на каждой стадии и степени очистки аэрозоля в целом осуществляют на этапе проектирования устройства, реализующего Способ.The consistency in the size of the fractions of solid particles, the permissible volume of solid particles in the aerosol at each stage, the temperature of the aerosol stream at each stage, and the degree of purification of the aerosol as a whole are carried out at the stage of designing a device that implements the Method.

При химической очистке аэрозоля не исключают использование дополнительных устройств, реагентов и/или катализаторы.When chemical cleaning of an aerosol does not exclude the use of additional devices, reagents and / or catalysts.

Создают необходимые рабочие условия для выделения вредных химических веществ.Create the necessary working conditions for the release of harmful chemicals.

Производят утилизацию тепла уловленной дисперсной фазы и понижение высокой температуры аэрозоля до температуры ниже точки росы.The heat of the captured dispersed phase is recovered and the aerosol temperature is lowered to a temperature below the dew point.

Контроль объема дисперсных фаз, а также вредных химических соединений осуществляют, к примеру, приборами периодического действия по точечным замерам в определенной зоне технологической схемы, но наиболее предпочтительнее использовать стационарные системы «он-лайн» мониторинга состава аэрозолей после каждой стадии или на выходе из дымовой трубы.The control of the volume of dispersed phases, as well as harmful chemical compounds, is carried out, for example, with periodic measuring devices for spot measurements in a certain area of the technological scheme, but it is most preferable to use stationary on-line aerosol monitoring systems after each stage or at the exit from the chimney .

Реализация для высокотемпературных аэрозолей, состоящих, по крайней мере из свободнодисперсного и грубодисперсного аэрозолей, одновременно выбрасываемых в атмосферу либо крайне технически затруднена, либо необоснованно дорогая, либо невозможна. Такие аэрозоли характерны, например, для нефтехимических или нефтеперерабатывающих производств, в частности в каталитических процессах. Для таких аэрозолей согласование стадий очистки, когда каждая предыдущая стадия очищает входной аэрозоль от твердых частиц таким образом, что аэрозоль на выходе является допустимым по размеру самой крупной фракции для реализации следующей стадии, является недостаточной именно ввиду того, что аэрозоль высокотемпературный и не каждый способ очистки, имеющий ограничение по рабочей температуре, подойдет.Implementation for high-temperature aerosols, consisting of at least free-dispersed and coarse-dispersed aerosols, simultaneously emitted into the atmosphere is either extremely technically difficult, unreasonably expensive, or impossible. Such aerosols are characteristic, for example, for petrochemical or oil refining industries, in particular in catalytic processes. For such aerosols, the coordination of the cleaning stages, when each previous stage cleans the inlet aerosol of solid particles in such a way that the aerosol at the exit is admissible by the size of the largest fraction for the implementation of the next stage, is insufficient precisely because the aerosol is high-temperature and not every cleaning method having a limitation in operating temperature is suitable.

Реализация очистки высокотемпературных аэрозолей тем дороже и ресурсоемка, чем выше температура аэрозоля. Поэтому, в данном случае, для устранения отмеченного недостатка необходимо снизить температуру аэрозоля до допустимых значений. В технологическом процессе каталитических производств температура аэрозоля снижается с помощью, например, радиационных воздухоподогревателей, поверхностных (газовых) холодильников (кулерах), котла-утилизатора основная функция которых состоит в утилизации избыточного тепла нагреванием теплоносителя в интересах его использования в других технологических процессах. Тем самым снижается себестоимость готовой продукции.The implementation of cleaning high-temperature aerosols is the more expensive and resource-intensive, the higher the temperature of the aerosol. Therefore, in this case, to eliminate the noted drawback, it is necessary to reduce the temperature of the aerosol to acceptable values. In the technological process of catalytic production, the temperature of the aerosol is reduced using, for example, radiation air heaters, surface (gas) refrigerators (coolers), a waste heat boiler whose main function is to utilize excess heat by heating the coolant in the interest of its use in other technological processes. This reduces the cost of finished products.

Вышеописанные способы охлаждения аэрозолей обладают ограничениями, например, в классическом котле-утилизаторе в качестве побочного эффекта (по отношению к основной его функции утилизации избыточного тепла) образуется слой осажденных твердых частиц, содержащихся в исходном (горячем) аэрозоле, которые скапливаются на его нагревательных поверхностях и в донной части, достигая критических объемов, которые препятствуют его дальнейшей эффективной работе впоследствии. В результате с определенного момента времени осажденные частицы вновь уносятся с потоком проходящего аэрозоля, если не предусмотрена функция очистки внутренней поверхности и функция контролируемого вывода осажденных частиц. В результате, на последующих стадиях механической очистке подвергается аэрозоль с пониженной температурой, но по-прежнему содержащий частицы крупной фракции, что может быть неприемлемо для данной последующей стадии.The above methods for cooling aerosols have limitations, for example, in a classic recovery boiler, as a side effect (with respect to its main function of utilizing excess heat), a layer of deposited solid particles contained in the initial (hot) aerosol are accumulated, which accumulate on its heating surfaces and in the bottom, reaching critical volumes, which impede its further effective work subsequently. As a result, from a certain point in time, the deposited particles are again carried away with the flow of the passing aerosol, if the function of cleaning the inner surface and the function of controlled removal of the deposited particles are not provided. As a result, in subsequent stages, aerosol is subjected to mechanical cleaning at a lower temperature, but still containing coarse particles, which may be unacceptable for this subsequent stage.

Заявляемый способ отличается тем, что для уменьшения выбросов дисперсных фаз в атмосферу и их сбора, а также непрерывности отчистки на первом этапе очистки дисперсную фазу, в т.ч. твердые частицы выделяют из грубодисперсного аэрозоля одновременно с понижением температуры аэрозоля, рекуперацией или утилизацией тепла аэрозоля, и выводом уловленной дисперсной фазы за пределы рабочей зоны аппарата, выделенные из аэрозоля твердые частицы на каждой стадии контролируемо собирают и перемещают за пределы зоны, в которой выделяют твердые частицы из аэрозоля и создают необходимые условия для последующей очистки от вредных химических веществ, при которой производят механическую очистку высокотемпературных аэрозолей от мелкодисперсной фазы с одновременной очисткой аэрозоля от вредных веществ, вступающих в химическую реакцию с водным конденсатом, образованным за счет снижения температуры аэрозоля, в результате чего получают смесь из осажденных твердых частиц и веществ, образующихся в результате химической реакции с последующим отводом образовавшейся смеси, то есть на данной стадии очистки происходит связывание веществ, которые необходимо удалить из аэрозоля, посредством той или иной химической реакции (далее химической очистки). Традиционно для химической очистки используются вещества, которые до этого этапа очистки в аэрозоле не присутствовали. Отличительная особенность заявляемого способа очистки состоит в том, что при снижении температуры аэрозоля ниже точки росы каких-либо дополнительных веществ для химической очистки не требуется. Химическая очистка аэрозоля осуществляется за счет и благодаря появлению конденсата при охлаждении аэрозоля. Конденсат формируется с момента достижения точки росы. Возникший конденсат вступает в химическую реакцию с вредными веществами (вредные (реагирующие) вещества находятся в одном и том же объеме (перемешаны, то есть происходит перемешивание вредных веществ, находящихся в газообразном состоянии, и водного конденсата). Результат данной реакции выводится из зоны реакции. Все реагенты содержатся в самом аэрозоле, а химическая реакция начинается с момента достижения точки росы, из-за которой изменяется агрегатное состояние аэрозоля и получают газ с примесями и водный конденсат (жидкость). Вступая в химическую реакцию с водным конденсатом, вредное вещество «связывается» и становится частью нового вещества (в жидком состоянии). Вывод этого нового вещества (безотносительно от его полезности или вредности) означает вывод из исходного аэрозоля вредного вещества, ранее содержащегося в исходном аэрозоле в газообразном состоянии. Таким образом конкретный состав аэрозоля не имеет значения, так как принципиально для заявленного способа то, что в аэрозоле есть твердые частицы, которые удаляются механически, и химические соединения, которые удаляются по результатам химической реакции с участием конденсата и этих примесей. Достигается это путем согласования стадий очистки по размеру частиц и по температуре.The inventive method is characterized in that to reduce emissions of dispersed phases into the atmosphere and their collection, as well as the continuity of the cleaning at the first stage of cleaning the dispersed phase, including solid particles are separated from the coarse aerosol simultaneously with lowering the temperature of the aerosol, recovery or utilization of the heat of the aerosol, and the removal of the trapped dispersed phase outside the working area of the apparatus; solid particles extracted from the aerosol at each stage are controlled and collected outside the zone in which the solid particles are released from aerosol and create the necessary conditions for subsequent purification from harmful chemicals, in which the mechanical cleaning of high-temperature aerosols from fine phase with simultaneous cleaning of the aerosol from harmful substances that enter into a chemical reaction with water condensate formed by lowering the temperature of the aerosol, resulting in a mixture of precipitated solid particles and substances resulting from a chemical reaction with subsequent removal of the resulting mixture, i.e. at this stage of purification, the binding of substances that must be removed from the aerosol occurs through a particular chemical reaction (hereinafter chemical purification). Traditionally, chemical cleaning uses substances that were not present in the aerosol prior to this cleaning step. A distinctive feature of the proposed cleaning method is that when the temperature of the aerosol is lower than the dew point, no additional substances are required for chemical cleaning. Chemical cleaning of the aerosol is carried out due to and due to the appearance of condensate during cooling of the aerosol. Condensation forms from the moment the dew point is reached. The resulting condensate enters into a chemical reaction with harmful substances (harmful (reacting) substances are in the same volume (mixed, that is, mixing of harmful substances in a gaseous state and water condensate is mixed). The result of this reaction is removed from the reaction zone. All reagents are contained in the aerosol itself, and the chemical reaction begins when the dew point is reached, due to which the aggregate state of the aerosol changes and gas with impurities and water condensate (liquid) are obtained. chemical reaction with water condensate, the harmful substance “binds” and becomes part of the new substance (in liquid state). The withdrawal of this new substance (regardless of its usefulness or harmfulness) means the removal of the harmful substance that was previously contained in the initial aerosol in the gaseous state from the initial aerosol Thus, the specific composition of the aerosol does not matter, since it is important for the claimed method that there are solid particles in the aerosol that are removed mechanically, and chemical compounds that are removed by a chemical reaction involving condensate and these impurities. This is achieved by coordinating the stages of cleaning according to particle size and temperature.

По причине согласованности рабочих условий между стадиями удешевляется процесс очистки исходного аэрозоля и выходной аэрозоль содержит существенно меньший объем дисперсных фаз.Due to the consistency of working conditions between the stages, the process of cleaning the initial aerosol is cheaper and the output aerosol contains a significantly smaller volume of dispersed phases.

Сущность изобретения поясняется примерами осуществления заявленного способа очистки от твердых частиц высокотемпературных аэрозолей и чертежами, где на фиг. 1-19 отражен предшествующий уровень техники: фиг. 1 - гравитационное осаждение; фиг. 2 - гравитационное осаждение в газовом канале; фиг. 3 - гравитационное осаждение в цилиндрический сборник; фиг. 4 - скруббер Вентури; фиг. 5 - вихревой пылеуловитель; фиг. 6 - динамический пылеуловитель; фиг. 7-9 - пылевая камера; фиг. 10 - пылеосадительная камера; фиг. 11 - жалюзийный золоуловитель; фиг. 12 - инерционный пылеуловитель конического типа; фиг. 13 - ротационная пылеулавливающая установка; фиг. 14 - рукавный фильтр; фиг. 15 - установка многостадийной очистки; фиг. 16 - пылеуловитель-классификатор; фиг. 17 - механизм зарядки и осаждения в электрофильтре; фиг. 18, 19 - электрофильтр, а на фиг. 20-23 - сущность заявленного изобретения: фиг. 20 - типы методов, применяемых в зависимости от размера дисперсной фазы аэрозоля; фиг. 21 - котел-утилизатор для гибкого ведения технологического процесса; фиг. 22 - котел-утилизатор с пароперегревателем; фиг. 23 - принципиальная схема рукавного фильтра.The invention is illustrated by examples of the implementation of the claimed method of purification from solid particles of high-temperature aerosols and drawings, where in FIG. 1-19 illustrates the prior art: FIG. 1 - gravitational deposition; FIG. 2 - gravitational deposition in a gas channel; FIG. 3 - gravitational deposition in a cylindrical collector; FIG. 4 - venturi scrubber; FIG. 5 - vortex dust collector; FIG. 6 - dynamic dust collector; FIG. 7-9 - dust chamber; FIG. 10 - dust precipitation chamber; FIG. 11 - louvered ash collector; FIG. 12 - inertial dust collector conical type; FIG. 13 - rotary dust collecting unit; FIG. 14 - bag filter; FIG. 15 - installation of multi-stage cleaning; FIG. 16 - dust collector-classifier; FIG. 17 - charging and deposition mechanism in the electrostatic precipitator; FIG. 18, 19 is an electrostatic precipitator, and in FIG. 20-23 - the essence of the claimed invention: FIG. 20 - types of methods used depending on the size of the dispersed phase of the aerosol; FIG. 21 - a waste heat boiler for flexible process management; FIG. 22 - a waste heat boiler with a superheater; FIG. 23 is a schematic diagram of a bag filter.

Указанные на фиг. 20 методы позволяют достигнуть необходимой степени очистки аэрозоля от твердых частиц, но они могут иметь ограничения по рабочей температуре, т.е. требуется согласование данной стадии очистки по температуре аэрозоля. Для обеспечения необходимой температуры перед данной стадией, выбирают метод снижения температуры путем установки аппарата с функцией охлаждения аэрозоля сухого или мокрого типа, прямого, контактного типа или через промежуточную поверхность. Вышеперечисленным путем производится согласование стадий по необходимым условиям для корректного выполнения своих функций на каждой стадии.Referring to FIG. 20 methods allow achieving the necessary degree of aerosol purification from solid particles, but they may have limitations on the operating temperature, i.e. coordination of this stage of cleaning by aerosol temperature is required. To ensure the required temperature before this stage, choose a method of lowering the temperature by installing an apparatus with the function of cooling the dry or wet type aerosol, direct, contact type or through an intermediate surface. The above-mentioned way is the coordination of the stages according to the necessary conditions for the correct performance of their functions at each stage.

Ниже, в таблице 1, указаны примеры различных методов для использования при разных значениях температуры аэрозоля на конкретной стадии. Приведены примеры реализации способа путем компоновки методов очистки, охлаждения высокотемпературных аэрозолей, утилизации и рекуперации тепла аэрозолей и вывода уловленных веществ за пределы зоны очистки. При этом для каждой стадии выбирают как одно, так и несколько устройств; а согласование по результату работы одного устройства происходит как с одной, так и с несколькими стадиями.Table 1 below shows examples of different methods for use at different aerosol temperatures at a particular stage. Examples of implementing the method by compiling cleaning methods, cooling high-temperature aerosols, utilizing and recovering heat from aerosols, and removing captured substances outside the treatment zone are given. Moreover, for each stage, choose one or several devices; and coordination on the result of the operation of one device occurs both with one and with several stages.

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

В описанных ниже примерах, не рассматривается стадия финальной осушки от влаги охлажденного и очищенного аэрозоля перед выбросом в атмосферу поскольку данная стадия не является целью данной работы и может быть реализована в зависимости от потребностей любым способом.In the examples described below, the stage of the final moisture drying of the cooled and purified aerosol before being discharged into the atmosphere is not considered, since this stage is not the goal of this work and can be implemented depending on the needs in any way.

Пример 1. Исходные данные: Исходный аэрозоль может быть образован в результате сгорания горючих веществ, например, жидкого топлива; кокса в регенераторе каталитических процессов, металлургических печах; или в процессах обжига и сушки в цементном производстве, а также иных высокотемпературных процессах.Example 1. Initial data: The initial aerosol can be formed as a result of the combustion of combustible substances, for example, liquid fuel; coke in the regenerator of catalytic processes, metallurgical furnaces; or in firing and drying processes in cement production, as well as other high-temperature processes.

Для определенности рассмотрим случай, когда аэрозоль образуется, в результате горения продуктов коксования на поверхности отработанных катализаторов в регенераторе каталитического процесса. Аэрозоль состоит из грубодисперсного и тонкодисперсного аэрозолей с содержанием твердых частиц до 1100 мг/нм3. Температура исходного аэрозоля достигает 650°С на выходе из регенератора.For definiteness, we consider the case when an aerosol is formed as a result of combustion of coking products on the surface of spent catalysts in the regenerator of the catalytic process. The aerosol consists of coarse and fine aerosols with a solids content of up to 1100 mg / nm3. The temperature of the initial aerosol reaches 650 ° C at the outlet of the regenerator.

Требуется охладить аэрозоль до температуры 220-2500 С, утилизировать тепло охлажденного аэрозоля и снизить содержание твердых частиц до значения не более 10 мг/нм3.It is required to cool the aerosol to a temperature of 220-2500 C, to utilize the heat of the cooled aerosol and reduce the solids content to a value of not more than 10 mg / nm3.

Для решения поставленных задач:To solve the tasks:

на первой стадии используют два, параллельно стоящих котла-утилизатора для гибкого ведения технологического процесса, см. Фиг. 21. Они содержат тепло-обменную поверхность 67, отбойные пластины 68 и камеру воздухоразбавление 69 и выполняют функцию: тепло-массообменных аппаратов для охлаждения аэрозоля с 650 до 250-220°С; функцию утилизации тепла аэрозоля и выработки пара; функцию выделения грубодисперсных частиц и отвода уловленных частиц из зоны выделения. Характеристики котлов-утилизаторов рассчитывают в соответствии с известными методиками расчета (к примеру, воспользуемся методикой из издания «Тепловой расчет котлов» (нормативный метод) изд. 3 переработанное, дополненное. АО ВТИ и АО НПО ЦКТИ им. Ползунова., Санкт-Петербург 1998 г.).in the first stage, two heat recovery boilers are used in parallel for flexible process control, see FIG. 21. They contain a heat-exchange surface 67, baffle plates 68 and an air dilution chamber 69 and perform the function of: heat-mass transfer apparatus for cooling the aerosol from 650 to 250-220 ° C; aerosol heat recovery and steam generation function; the function of separating coarse particles and removing captured particles from the selection zone. The characteristics of waste heat boilers are calculated in accordance with well-known calculation methods (for example, we will use the methodology from the publication “Thermal Calculation of Boilers” (normative method), edition 3 revised, supplemented by JSC VTI and JSC NPT TsKTI named after Polzunov., St. Petersburg 1998 g.).

На первой стадии, помимо охлаждения аэрозоля, происходит интенсивное осаждение наиболее крупных дисперсных частиц, в т.ч. фрагментов отработанных катализаторов с продуктами неполного сгорания кокса со сложным химическим составом.In the first stage, in addition to cooling the aerosol, intense precipitation of the largest dispersed particles occurs, including fragments of spent catalysts with products of incomplete combustion of coke with a complex chemical composition.

На последующей стадии (механической очистки высокотемпературных аэрозолей от мелкодисперсной фазы) применяют устройство тонкой очистки аэрозоля в виде рукавных фильтров с функциями: очистки аэрозоля от твердых частиц с 1100 до 10 мг/нм3; вывода уловленных частиц с зоны очистки. Рабочая температура рукавных фильтров ограничена не более 270°С. Характеристики рукавного фильтра выбираются и рассчитываются по известным методикам (к примеру, воспользуемся методикой из издания «Методы и системы очистки газов», Баркан М.Ш., Пашкевич М.А., Домпальм Е.И., Бурмистрова М.М., Изд-во: Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова, 2006 г.).At the next stage (mechanical cleaning of high-temperature aerosols from the finely dispersed phase), an aerosol fine filter is used in the form of bag filters with the functions of: cleaning the aerosol from solid particles from 1100 to 10 mg / nm3; removal of trapped particles from the cleaning zone. The working temperature of bag filters is limited to no more than 270 ° C. The characteristics of the bag filter are selected and calculated according to well-known methods (for example, we use the method from the publication “Methods and systems for gas purification”, Barkan M.Sh., Pashkevich MA, Dompalm E.I., Burmistrova M.M., Publishing House -to: St. Petersburg State Mining Institute named after G.V. Plekhanov, 2006).

Все уловленные частицы выводятся из зоны очистки, тем самым минимизируется повторный унос осажденных частиц, при этом температуру аэрозоля не понижают ниже точки росы. Твердые частицы выводят за пределы зоны очистки посредством пневмотранспортной системы, характеристики которой рассчитываются, согласно известным методикам (к примеру, воспользуемся методикой Волошина А.И. «Механика пневмотранспортирования сыпучих материалов», НАУКОВА ДУМКА, 2001 г.).All trapped particles are removed from the cleaning zone, thereby re-entrainment of the deposited particles is minimized, while the temperature of the aerosol is not lowered below the dew point. Particulate matter is removed outside the purification zone by means of a pneumatic conveying system, the characteristics of which are calculated according to well-known methods (for example, we will use the method of AI Voloshin, “Mechanics of pneumatic conveying of bulk materials,” NAUKOVA DUMKA, 2001).

После двух стадий в аэрозоле изменяется соотношение твердых и газообразных-компонентов, т.е. компонентов с разным агрегатным состоянием и химическим составом.After two stages in the aerosol, the ratio of solid to gaseous components changes, i.e. components with different state of aggregation and chemical composition.

Охлажденный и очищенный аэрозоль поступает в дымовую трубу с температурой 220°С и содержанием твердых частиц до 10 мг/нм3.The cooled and purified aerosol enters the chimney with a temperature of 220 ° C and a solids content of up to 10 mg / nm3.

Пример 2 Исходные данные: Исходный аэрозоль образуется, например, в процессе регенерации катализатора в регенераторе установки каталитического крекинга. В результате, аэрозоль состоит из продуктов неполного сгорания отложений, в числе которых присутствуют вредные оксиды серы, а также дисперсную фазу из твердых частиц с размерами от долей микрометра до 160 мкм и количеством до 600 мг/нм3. Температура аэрозоля 700°С.Example 2 Initial data: The initial aerosol is formed, for example, during the regeneration of the catalyst in the regenerator of the catalytic cracking unit. As a result, the aerosol consists of products of incomplete combustion of deposits, among which harmful sulfur oxides are present, as well as a dispersed phase of solid particles with sizes from fractions of a micrometer to 160 microns and quantities up to 600 mg / nm3. Aerosol temperature 700 ° C.

Требуется снизить содержание дисперсной фазы до значения ниже 5 мг/нм3. Кроме того, требуется снизить температуру ниже температуры точки росы и преобразовать полученную энергию в пар, помимо этого требуется уловить и вывести за пределы зоны очистки аэрозоля коррозионноактивные оксиды серы.It is required to reduce the content of the dispersed phase to below 5 mg / nm3. In addition, it is necessary to lower the temperature below the dew point temperature and convert the resulting energy into steam; in addition, it is necessary to capture and remove corrosive sulfur oxides from the aerosol cleaning zone.

Для решения поставленных задач:To solve the tasks:

на первой стадии будем использовать котел-утилизатор, см. Фиг. 21. Он выполняет функцию тепло-массообменного аппарата для снижения температуры аэрозоля и получения высокоэнергетического пара. Кроме этого, котел-утилизатор выполняет функцию очистки аэрозоля от твердых частиц при помощи входящих в его состав отбойных устройств, которые интенсифицируют отбивание твердых частиц. Эти устройства имеют вид пластин, установленных внутри котла-утилизатора. К примеру, известна плотность частиц, пористость и пр. характеристики, то можем рассчитать, что частицы менее 30 микрон имеют низкую массу, низкую скорость гравитационного оседания и способны проскакивать с потоком аэрозоля на следующую стадию, а частицы более 100 микрон имеют массу в несколько раз больше и этого достаточно для их осаждения под действием силы тяжести и силы инерции которая создается в процессе инерционного отскока от внутренних поверхностей котла-утилизатора. Тем самым, зная процент фракций с диаметром более 100 микрон, можно рассчитать степень очистки аэрозоля в котле-утилизаторе от грубодисперсной фракции. Кроме того, для повышения эффективности осаждения твердых частиц из аэрозоля может использоваться дополнительная поверхность в виде ошиповки и оребрения на теплообменной поверхности, что дополнительно увеличивает эффективность теплосъема. При этом, очистку осажденных частиц с внутренних поверхностей производят газоимпульсной системой очистки путем периодического встряхивания. Характеристики котла-утилизатора рассчитываются в соответствии с известными методиками расчета (к примеру, воспользуемся методикой из издания «Тепловой расчет котлов» (нормативный метод) изд. 3 переработанное, дополненное. АО ВТИ и АО НПО ЦКТИ им. Ползунова., Санкт-Петербург 1998 г.). Снижение температуры до рабочего значения для последующей стадии очистки, в нашем случае, до 200°С, обеспечивают либо в самом котле-утилизаторе, либо в отдельном котле-утилизаторе, который реализует отдельную стадию очистки. Выполняя вышеперечисленные пункты, мы обеспечиваем согласование с последующей стадией по температуре аэрозоля. При этом, указанная методика позволяет рассчитать оба варианта. Выберем наиболее экономически более выгодный вариант. Объем твердых частиц в донной части котла-утилизатора контролируют уровнемером. Грубодисперсная фракция, с большой массой и размерами частиц, достаточными для естественного осаждения под действием сил тяжести и инерции отбиваются от отбойных поверхностей и падают в донную часть котла-утилизатора.in the first stage we will use a recovery boiler, see FIG. 21. It performs the function of a heat and mass transfer apparatus to lower the temperature of the aerosol and produce high-energy steam. In addition, the waste heat boiler performs the function of cleaning the aerosol from solid particles with the aid of the fenders included in its composition, which intensify the beating of solid particles. These devices are in the form of plates installed inside the recovery boiler. For example, the particle density, porosity and other characteristics are known, we can calculate that particles of less than 30 microns have a low mass, low gravitational sedimentation rate and are able to slip through the aerosol stream to the next stage, and particles more than 100 microns have several times the mass more and this is enough for their deposition under the action of gravity and inertia which is created in the process of inertial bounce from the internal surfaces of the waste heat boiler. Thus, knowing the percentage of fractions with a diameter of more than 100 microns, it is possible to calculate the degree of aerosol purification in the waste heat boiler from the coarse fraction. In addition, to increase the efficiency of deposition of solid particles from the aerosol, an additional surface in the form of studding and fins on the heat exchange surface can be used, which further increases the efficiency of heat removal. In this case, the cleaning of the deposited particles from the internal surfaces is carried out by a gas-pulse cleaning system by periodically shaking. The characteristics of the recovery boiler are calculated in accordance with well-known calculation methods (for example, we use the methodology from the publication “Thermal Calculation of Boilers” (normative method), edition 3 revised, supplemented by JSC VTI and JSC NPT TsKTI named after Polzunov., St. Petersburg 1998 g.). Lowering the temperature to the operating value for the subsequent cleaning stage, in our case, to 200 ° C, is provided either in the recovery boiler itself or in a separate recovery boiler, which implements a separate cleaning stage. By fulfilling the above items, we ensure coordination with the subsequent stage in terms of aerosol temperature. Moreover, this technique allows you to calculate both options. We will choose the most economically more profitable option. The volume of solid particles in the bottom of the recovery boiler is controlled by a level gauge. The coarse fraction, with a large mass and particle size sufficient for natural deposition under the action of gravity and inertia, is beaten off the baffle surfaces and fall into the bottom of the recovery boiler.

Тепло осажденных твердых веществ в донной части котла-утилизатора рекуперируют за счет установки, например, дополнительной теплообменной поверхности, см. Фиг. 21, в виде полой пластинчатой или трубчатой конструкции, которая соприкасается внешней поверхностью с твердыми частицами, а по внутреннему пространству течет теплагент, снимающий тепло от твердых частиц.The heat of deposited solids in the bottom of the recovery boiler is recovered by installing, for example, an additional heat exchange surface, see FIG. 21, in the form of a hollow lamellar or tubular structure, which is in contact with the external surface with solid particles, and a heat transfer fluid flows through the internal space, which removes heat from solid particles.

Осажденные твердые частицы выводят за пределы котла-утилизатора посредством пневмотранспортной системы, характеристики которой рассчитываются, согласно известным методикам (к примеру, воспользуемся методикой Волошина А.И. «Механика пневмотранспортирования сыпучих материалов», НАУКОВА ДУМКА, 2001 г.). Выполняя вышеперечисленные пункты, мы обеспечиваем согласование с последующей стадией по размеру частиц и объему грубодисперсной фракции;Precipitated solid particles are removed outside the waste heat boiler through a pneumatic conveying system, the characteristics of which are calculated according to well-known methods (for example, we will use the method of AI Voloshin, “Mechanics of pneumatic conveying of bulk materials,” NAUKOVA DUMKA, 2001). Fulfilling the above points, we ensure coordination with the subsequent stage in terms of particle size and volume of coarse fraction;

На второй стадии будем использовать 2 устройства: электрофильтр для очистки аэрозоля и секцию экономайзера для охлаждения аэрозоля. Принцип электрической очистки газов основан на ионизации газа, пропускаемого в электродном пространстве с неоднородным электрическим полем высокой напряженности, вызывающим ионизацию газовой среды. Находясь в ионизированном пространстве, частицы пыли (тумана) приобретают электрический заряд (как правило, избыточный отрицательный) и осаждаются на электроде противоположного знака. Характеристики электрофильтров рассчитываются по известным методикам (к примеру, воспользуемся методикой из издания «Расчет систем золоулавливания и шлакозолоулавливания», Виленский Т.В., Изд-во: ЭНЕРГИЯ, 1964 г.). Степень очистки аэрозоля после электрофильтра достигает до 90%. Для согласования со следующей стадией по температуре используем секцию экономайзера выполненную в виде трубных пучков, внутри которых пускают теплагент в виде воды, которая охлаждает аэрозоль, вся конструкция исполнена в стальном корпусе. При этом, секция экономайзера связана с котлом утилизатором и выполняет функцию первичного подогрева котловой воды. Характеристики экономайзера рассчитываются, используя аналогичные методики для расчета котлов-утилизаторов, ссылки на которые приведены в данном примере. При этом температура аэрозоля на выходе данной стадии составляет ниже 150°С;At the second stage, we will use 2 devices: an electrostatic precipitator for aerosol cleaning and an economizer section for aerosol cooling. The principle of electric gas purification is based on the ionization of gas passing in the electrode space with a non-uniform electric field of high tension, causing ionization of the gas medium. Being in the ionized space, dust particles (fog) acquire an electric charge (usually an excess negative) and are deposited on an electrode of the opposite sign. The characteristics of electrostatic precipitators are calculated according to well-known methods (for example, we use the methodology from the publication “Calculation of ash collection and slag ash collection systems”, Vilensky TV, Publishing House: ENERGY, 1964). The degree of aerosol purification after the electrostatic precipitator reaches up to 90%. To coordinate with the next stage in temperature, we use the economizer section made in the form of tube bundles, inside of which a heat agent is let in the form of water, which cools the aerosol, the whole structure is made in a steel case. At the same time, the economizer section is connected to the recovery boiler and performs the function of primary heating of boiler water. The economizer characteristics are calculated using similar methods for calculating waste heat boilers, the links to which are given in this example. The temperature of the aerosol at the exit of this stage is below 150 ° C;

На третьей стадии используем конденсационное оборудование, выполненное в виде теплообменника моно- или многоблочного типа с функцией вывода шлама за пределы теплообменника. При конденсации пары жидкости обволакивают и захватывают с собой наиболее маленькие дисперсные частицы. При этом дисперсные частицы пыли, покрытые пленкой конденсата, обладают хорошей адгезивной способностью, благодаря чему повышается эффективность коагуляции таких частиц между собой. Контактная теплообменная поверхность может быть выполнена в виде полых пластин, внутри которых движется хладагент, снимающий тепло аэрозоля, а снаружи теплообменных пластин происходит конденсация вредных веществ при температуре ниже точки росы. Характеристики конденсационного теплообменника рассчитываются по известным методикам (к примеру, воспользуемся методикой из издания «Теплообменные аппараты и конденсационные устройства», Берман С.С, Изд-во: МАШГИЗ, 1959 г.). Кроме того, поверхность контакта пластин с аэрозолем покрывается защитными покрытиями для защиты от агрессивной среды. В качестве защитных покрытий используются покрытия на основе оксидов кремния, толщиной до 100 микрон, произведенные по золь-гель технологии, которые образуют прочную и относительно, эластичную матрицу которая выдерживает температурные расширения в широких температурных диапазонах и имеют хорошую теплопроводность, а в качестве дисперсной фазы применяют оксиды металлов. Покрытия образуют прочный, газонепроницаемый слой на теплообменной поверхности. При температурах ниже, чем 150°С парообразная вода и оксиды серы вступают в реакцию с конденсацией кислот. Кислый конденсат собирается и выводится в отдельную приемную емкость для повторного орошения в рециркуляционном контуре, а излишки выводятся в транспортную магистраль для отвода кислого шлама. Для улавливания капель после конденсационного оборудования используют каплеуловители. Характеристики транспортных систем для вывода шлама (т.е. смеси из сыпучих и жидких компонентов) рассчитываются по известным методикам (к примеру, воспользуемся методикой из издания «Расчет систем золоулавливания и шлакозолоулавливания», Виленский Т.В., Изд-во: ЭНЕРГИЯ, 1964 г.).In the third stage, we use condensation equipment made in the form of a mono- or multiblock type heat exchanger with the function of removing sludge from the heat exchanger. During condensation, liquid vapors envelop and capture the smallest dispersed particles with them. At the same time, dispersed dust particles coated with a condensate film have good adhesive ability, thereby increasing the efficiency of coagulation of such particles with each other. The contact heat exchange surface can be made in the form of hollow plates, inside which a refrigerant moves, which removes the heat of the aerosol, and outside the heat transfer plates, condensation of harmful substances occurs at a temperature below the dew point. The characteristics of the condensation heat exchanger are calculated according to well-known methods (for example, we will use the method from the publication “Heat Exchangers and Condensing Devices”, S. Berman, Publishing House: MASHGIZ, 1959). In addition, the contact surface of the plates with the aerosol is coated with protective coatings to protect against aggressive environments. As protective coatings, coatings based on silicon oxides, up to 100 microns thick, produced by sol-gel technology, which form a strong and relatively elastic matrix that withstands thermal expansion in wide temperature ranges and have good thermal conductivity, are used, and they are used as a dispersed phase. metal oxides. The coatings form a durable, gas-tight layer on the heat exchange surface. At temperatures lower than 150 ° C, vaporous water and sulfur oxides react with acid condensation. Acidic condensate is collected and discharged into a separate receiving tank for re-irrigation in the recirculation loop, and excess is discharged into the transport line to drain acidic sludge. Drop traps are used to trap drops after condensation equipment. The characteristics of the transport systems for removing sludge (i.e. mixtures of bulk and liquid components) are calculated according to well-known methods (for example, we use the method from the publication "Calculation of ash collection and slag ash collection systems", Vilensky TV, Publishing House: ENERGY, 1964).

При этом, аэрозоль охлаждается до температуры ниже 100°С, например, до 40°С, в зависимости от требований. Таким образом, на каждой стадии достигается согласование по рабочей температуре, размеру фракций и объему дисперсной фазы в аэрозоле.At the same time, the aerosol is cooled to a temperature below 100 ° C, for example, to 40 ° C, depending on the requirements. Thus, at each stage, agreement is reached on the operating temperature, size of the fractions, and volume of the dispersed phase in the aerosol.

Пример 3. Исходные данные: Исходный аэрозоль может быть образован в результате процесса возгонки элементов шихты и металла, и механического уноса капель расплава и твердых частиц шихты в мартеновских печах металлургической промышленности. Состав аэрозоля: вредные химические вещества, например, SOx, NOx, СОх, а также дисперсная фаза из твердых частиц, на 85% из оксидов железа, с размерами частиц от долей микрометра до конгломератов с размерами до 100 мкм и общим количеством пыли до 10000 мг/нм3. Температура аэрозоля 600°С в борове печи перед очисткой.Example 3. Initial data: The initial aerosol can be formed as a result of the process of sublimation of charge and metal elements, and mechanical entrainment of melt drops and solid charge particles in open-hearth furnaces of the metallurgical industry. Aerosol composition: harmful chemicals, for example, SOx, NOx, COx, as well as the dispersed phase of solid particles, 85% of iron oxides, with particle sizes from fractions of a micrometer to conglomerates with sizes up to 100 microns and a total amount of dust up to 10000 mg / nm 3 . Aerosol temperature 600 ° С in the furnace hog before cleaning.

Требуется снизить температуру аэрозоля до 100-80°С, утилизировать тепло аэрозоля, снизить содержание дисперсной фазы до значения не выше 10 мг/нм3, при этом требуется выделить из аэрозоля вредные и коррозионноактивные соединения.It is required to reduce the temperature of the aerosol to 100-80 ° C, to utilize the heat of the aerosol, to reduce the content of the dispersed phase to a value no higher than 10 mg / nm 3 , while it is necessary to isolate harmful and corrosive compounds from the aerosol.

Для решения поставленных задач: на первой стадии будем использовать котел-утилизатор, см. Фиг.22. Он содержит теплообменную поверхность 67, отбойные пластины 68 и камеру воздухоразбавление 69 и выполняет функцию тепло-массообменного аппарата для снижения температуры аэрозоля и получения высокоэнергетического пара. Кроме этого, котел-утилизатор выполняет функцию очистки аэрозоля от твердых частиц. Функцию очистки грубодисперсных твердых частиц на входе в котле-утилизаторе реализуем установкой, по ходу движения аэрозоля, вертикальной отбойной секции, в которой проходные отверстия расположены в шахматном порядке за счет чего происходит интенсивное отбивание твердых частиц в процессе турбулизации потока аэрозоля и многократного изменения движения потоков аэрозоля, что приводит к интенсивному инерционному отскоку частиц и их осаждению. За счет установки отбойной секции перед теплообменными трубами количество осажденных частиц на трубах сокращается и паровыработка котла-утилизатора происходит эффективнее продлевается срок службы труб, т.к. снижается эрозионное воздействие твердыми частицами на трубы. При этом, очистку осажденных частиц с внутренних поверхностей производят газоимпульсной системой очистки путем периодического встряхивания. Характеристики котла-утилизатора рассчитываются в соответствии с известными методиками расчета, с учетом установленных отбойных устройств (к примеру, воспользуемся методикой из издания «Теплоэнергетическое оборудование и теплоснабжение» Методические указания. Сост. Герасименко Т.Е., изд-во «ТЕРЕК», 2014 г.). Снижение температуры до рабочего значения для последующей стадии очистки, в нашем случае, до 240°С, обеспечивают в самом котле-утилизаторе. Выполняя вышеперечисленные пункты, мы обеспечиваем согласование с последующей стадией по температуре аэрозоля. Грубодисперсная фракция, с относительно большой массой и размерами частиц, достаточными для естественного осаждения под действием сил тяжести и инерции падает в донную часть котла-утилизатора.To solve the tasks: at the first stage we will use a waste heat boiler, see Fig.22. It contains a heat exchange surface 67, baffle plates 68 and an air dilution chamber 69 and functions as a heat and mass transfer apparatus to lower the temperature of the aerosol and produce high-energy steam. In addition, the recovery boiler performs the function of cleaning the aerosol from solid particles. We carry out the function of cleaning coarse particulate matter at the inlet of the waste heat boiler by installing, along the direction of the aerosol, a vertical baffle section in which the passage openings are staggered due to which the particles are intensively beaten off during turbulization of the aerosol stream and multiple changes in the movement of aerosol flows , which leads to intense inertial rebound of particles and their deposition. Due to the installation of the baffle section in front of the heat exchange pipes, the amount of deposited particles on the pipes is reduced and the steam production of the recovery boiler is more efficient and the pipe service life is extended, because reduced erosion by solid particles on pipes. In this case, the cleaning of the deposited particles from the internal surfaces is carried out by a gas-pulse cleaning system by periodically shaking. The characteristics of the recovery boiler are calculated in accordance with well-known calculation methods, taking into account the installed fenders (for example, we will use the methodology from the publication “Heat and Power Equipment and Heat Supply” Methodological Instructions. Compiled by T. Gerasimenko, TEREK Publishing House, 2014 g.). Lowering the temperature to the operating value for the subsequent cleaning stage, in our case, up to 240 ° C, is provided in the recovery boiler itself. By fulfilling the above items, we ensure coordination with the subsequent stage in terms of aerosol temperature. A coarse fraction, with a relatively large mass and particle size sufficient for natural deposition under the action of gravity and inertia, falls into the bottom of the recovery boiler.

Тепло осажденных твердых веществ в донной части котла-утилизатора рекуперируют за счет установки, например, дополнительной теплообменной поверхности, см. Фиг. 21, в виде полой пластинчатой или трубчатой конструкции, которая соприкасается внешней поверхностью с твердыми частицами, а по внутреннему пространству течет теплагент, снимающий тепло от твердых частиц.The heat of deposited solids in the bottom of the recovery boiler is recovered by installing, for example, an additional heat exchange surface, see FIG. 21, in the form of a hollow lamellar or tubular structure, which is in contact with the external surface with solid particles, and a heat transfer fluid flows through the internal space, which removes heat from solid particles.

Осажденные твердые частицы выводят за пределы котла-утилизатора посредством пневмотранспортной системы, характеристики которой рассчитываются, согласно известным методикам (к примеру, воспользуемся методикой Волошина А.И. «Механика пневмотранспортирования сыпучих материалов», НАУКОВА ДУМКА, 2001 г.). Выполняя вышеперечисленные пункты, мы обеспечиваем согласование с последующей стадией по размеру частиц и объему грубодисперсной фракции;Precipitated solid particles are removed outside the waste heat boiler through a pneumatic conveying system, the characteristics of which are calculated according to well-known methods (for example, we will use the method of AI Voloshin, “Mechanics of pneumatic conveying of bulk materials,” NAUKOVA DUMKA, 2001). Fulfilling the above points, we ensure coordination with the subsequent stage in terms of particle size and volume of coarse fraction;

На второй стадии будем использовать 2 устройства. Циклон для пылеулавливания и секцию экономайзера для охлаждения аэрозоля и рекуперации тепла. Циклон, аппарат, улавливающий пыль под действием центробежных сил, возникающих во вращающемся потоке запыленных газов. Относительно крупные пылевые частицы отбрасываются потоком к стенке циклона, затормаживают свое движение за счет сил трения и постепенно осаждаются в нижнюю часть аппарата. Конструктивной особенностью циклона является поступление в него газа по касательной к цилиндру; вращение газов происходит сверху вниз (в цилиндрической части), а в конической части циклона образуется внешний вращающийся вихрь. Степень очистки в циклоне достигает до 90%. Характеристики циклона рассчитываются в соответствии с известными методиками расчета (к примеру, воспользуемся методикой из издания Методические указания «Пылеулавливающие аппараты для очистки выбросов в атмосферу. Расчет циклонов» по дисциплине «Основы экологии» для студентов всех специальностей дневной и заочной форм обучения / Сост. В.В. Севриков, А.А. Никитин. - Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2008.). Характеристики экономайзера рассчитываются, используя аналогичные методики для расчета котлов-утилизаторов, ссылки на которые приведены в данном примере. При этом температура аэрозоля на выходе данной стадии составляет ниже 140°С.In the second stage we will use 2 devices. Dust collection cyclone and economizer section for aerosol cooling and heat recovery. A cyclone, an apparatus that collects dust under the action of centrifugal forces arising in a rotating stream of dusty gases. Relatively large dust particles are thrown away by the stream to the cyclone wall, inhibit their motion due to friction and are gradually deposited in the lower part of the apparatus. The design feature of the cyclone is the flow of gas into it tangentially to the cylinder; the rotation of gases occurs from top to bottom (in the cylindrical part), and in the conical part of the cyclone an external rotating vortex is formed. The degree of purification in the cyclone reaches up to 90%. The characteristics of the cyclone are calculated in accordance with well-known calculation methods (for example, we will use the methodology from the publication Methodological Instructions "Dust Collectors for Purifying Air Emissions. Calculation of Cyclones" in the discipline "Fundamentals of Ecology" for students of all specialties of full-time and extramural studies / Comp. B .V. Sevrikov, A.A. Nikitin. - Sevastopol: Publishing House of SevNTU, 2008.). The economizer characteristics are calculated using similar methods for calculating waste heat boilers, the links to which are given in this example. The temperature of the aerosol at the exit of this stage is below 140 ° C.

Выполняя условия 2 стадии, мы обеспечиваем согласование с последующей стадией по размеру твердых частиц, объему дисперсной фракции и температуре аэрозоля;Fulfilling the conditions of stage 2, we ensure coordination with the subsequent stage in terms of particle size, volume of the dispersed fraction and aerosol temperature;

На третьей стадии используем высоконапорный скруббер Вентури. Это один из наиболее эффективных устройств для мокрой очистки аэрозоля от твердых частиц и абсорбции газообразных примесей при пониженных температурах. Поскольку на данной стадии температура аэрозоля ниже точки росы, то исполнение внутренних элементов конструкции должно быть в защищенном от воздействия химических агрессивных сред виде. Скруббер Вентури оснащается каплеулавливающим устройством. Характеристики скруббера Вентури рассчитываются в соответствии с известными методиками расчета (к примеру, воспользуемся методикой из издания «Проектирование аппаратов пылегазоочистки. / Зиганшин М.Г., Колесник А.А, Посохин В.Н. / М.: "Экопресс - 3М", 1998 - 505 с.) Степень очистки от твердых частиц после всех стадий составляет до 99%.In the third stage, we use a high-pressure venturi scrubber. This is one of the most effective devices for wet cleaning of aerosol from solid particles and absorption of gaseous impurities at low temperatures. Since at this stage the temperature of the aerosol is below the dew point, the execution of the internal structural elements must be protected from the effects of chemical aggressive environments. The venturi scrubber is equipped with a drop catcher. The characteristics of the Venturi scrubber are calculated in accordance with well-known calculation methods (for example, we will use the method from the publication “Designing of dust and gas cleaning devices. / Ziganshin MG, Kolesnik A.A., Posokhin V.N./M .:“ Ecopress - 3M ”, 1998 - 505 s.) The degree of purification from solid particles after all stages is up to 99%.

Таким образом, на каждой стадии достигается согласование по основным необходимым рабочим условиям, таким как температуре, размеру фракций и объему дисперсной фазы в аэрозоле для реализации последующей стадии и достижении наилучшего результата.Thus, at each stage, agreement is achieved on the basic necessary working conditions, such as temperature, size of fractions and volume of the dispersed phase in the aerosol, for the implementation of the next stage and the achievement of the best result.

Пример 4. Исходные данные: Аэрозоль образуется в результате кислородной продувки чугуна конвертерного производства. В результате, пыль аэрозоля преимущественно состоит из окислов железа, кремния, алюминия, марганца, с размерами от долей микрометра до 5 мкм и количеством до 250 мг/нм3. Кроме того, аэрозоль состоит из оксидов углерода и серы, сероводорода и фтора с хлором. Температура аэрозоля перед очисткой составляет 1300°С.Example 4. Initial data: Aerosol is formed as a result of oxygen purge of cast iron of converter production. As a result, dust predominantly aerosol consists of oxides of iron, silicon, aluminum, manganese, with sizes ranging from fractions of a micron to 5 microns and the amount of up to 250 mg / Nm3. In addition, the aerosol consists of carbon oxides and sulfur, hydrogen sulfide and fluorine with chlorine. The temperature of the aerosol before cleaning is 1300 ° C.

Требуется снизить содержание дисперсной фазы до значения ниже 5 мг/нм3. Кроме того, требуется снизить температуру ниже температуры точки росы и преобразовать полученную энергию в пар. Так же требуется уловить и вывести за пределы зоны очистки аэрозоля коррозионноактивные оксиды серы, снизить содержание, например, NOx до 95%.It is required to reduce the content of the dispersed phase to below 5 mg / nm 3 . In addition, it is necessary to lower the temperature below the dew point temperature and convert the resulting energy into steam. It is also required to catch and remove corrosive sulfur oxides outside the aerosol cleaning zone, and reduce, for example, NOx content to 95%.

Для решения поставленных задач: на первой стадии будем использовать предустановленный пароперегреватель для выработки острого пара и котел-утилизатор, см. Фиг. 22. и описание приведено на 1 стадии, в примере 3, см. выше. Снижение температуры до рабочего значения для последующей стадии очистки, в нашем случае, до 300°С, обеспечивают 2-мя устройствами. Характеристики котла-утилизатора рассчитываются в соответствии с известными методиками расчета, с учетом установленных отбойных устройств (к примеру, воспользуемся методикой из издания «Тепловой расчет котлов» (нормативный метод) изд. 3 переработанное, дополненное. АО ВТИ и АО НПО ЦКТИ им. Ползунова., Санкт-Петербург 1998 г.). Выполняя вышеперечисленные пункты, мы обеспечиваем согласование с последующей стадией по температуре аэрозоля. Объем твердых частиц в донной части котла-утилизатора контролируют уровнемером. Грубодисперсная фракция, с большой массой и размерами частиц, достаточными для естественного осаждения под действием сил тяжести и инерции падает в донную часть котла-утилизатора.To solve the tasks: in the first stage we will use a pre-installed superheater for generating hot steam and a waste heat boiler, see Fig. 22. and the description is given in stage 1, in example 3, see above. Lowering the temperature to the operating value for the subsequent stage of cleaning, in our case, up to 300 ° C, is provided by 2 devices. The characteristics of the recovery boiler are calculated in accordance with well-known calculation methods, taking into account the installed fenders (for example, we will use the methodology from the publication “Thermal calculation of boilers” (standard method), edition 3 revised, supplemented by JSC VTI and JSC NPT TsKTI named after Polzunov ., St. Petersburg 1998). By fulfilling the above items, we ensure coordination with the subsequent stage in terms of aerosol temperature. The volume of solid particles in the bottom of the recovery boiler is controlled by a level gauge. A coarse fraction with a large mass and particle size sufficient for natural deposition by gravity and inertia falls into the bottom of the recovery boiler.

Тепло осажденных твердых веществ в донной части котла-утилизатора рекуперируют за счет установки, например, дополнительной теплообменной поверхности, см. Фиг. 21, в виде полой пластинчатой или трубчатой конструкции, которая соприкасается внешней поверхностью с твердыми частицами, а по внутреннему пространству течет теплагент, снимающий тепло от твердых частиц. Осажденные твердые частицы выводят за пределы котла-утилизатора посредством пневмотранспортной системы, характеристики которой рассчитываются, согласно известным методикам (к примеру, воспользуемся методикой Волошина А.И. «Механика пневмотранспортирования сыпучих материалов», НАУКОВА ДУМКА, 2001 г.)., Выполняя вышеперечисленные пункты, мы обеспечиваем согласование с последующей стадией по размеру частиц и объему грубодисперсной фракции;The heat of deposited solids in the bottom of the recovery boiler is recovered by installing, for example, an additional heat exchange surface, see FIG. 21, in the form of a hollow lamellar or tubular structure, which is in contact with the external surface with solid particles, and a heat transfer fluid flows through the internal space, which removes heat from solid particles. Precipitated solid particles are removed outside the waste heat boiler through a pneumatic conveying system, the characteristics of which are calculated according to well-known methods (for example, we will use the method of AI Voloshin, “Mechanics of pneumatic conveying of bulk materials,” NAUKOVA DUMKA, 2001)., Performing the above items , we ensure coordination with the subsequent stage in terms of particle size and volume of the coarse fraction;

На второй стадии будем использовать 2 устройства: устройство комплексной очистки от вредных веществ и экономайзер для охлаждения аэрозоля., Устройство по технологии комплексной очистки аэрозоля от твердых частиц и NOx, в нашем случае, по технологии CERCAT® фирмы Maguin (Официальный сайт компании http://maquin.com/en/activities/environment/cercat-filter/; подробное описание технологии представлено по ссылке https://tri-mer.com/pdf-files/ceramic-filter-systems.pdf). Данная конструкция имеет ограничения по рабочей температуре для эффективной очистки. Рабочие значения температуры составляют в пределах от 230 до 370°С. Вся установка очистки аэрозоля на данной стадии может быть выполнена в стандартной конструкции для рукавных фильтров, где в качестве фильтр-элементов используют насадки из пористой проницаемой высокотемпературной керамики с нанесенным слоем катализатора для восстановления оксидов азота из аэрозоля, принципиальная схема представлена на фиг. 23, на которой под позицией 70 отражен рукавный фильтр, под 71 - бункер с добавками; под 72 - золо-шлакотранспортная магистраль.In the second stage we will use 2 devices: a complex purification device from harmful substances and an economizer for cooling the aerosol., A device using the technology of complex purification of aerosol from particulate matter and NOx, in our case, using CERCAT® technology from Maguin (Official website of the company http: / /maquin.com/en/activities/environment/cercat-filter/; a detailed description of the technology is available at https://tri-mer.com/pdf-files/ceramic-filter-systems.pdf). This design has operating temperature limits for effective cleaning. Operating temperature values range from 230 to 370 ° C. The entire aerosol purification installation at this stage can be performed in a standard design for bag filters, where nozzles of porous permeable high-temperature ceramics with a deposited catalyst layer for the reduction of nitrogen oxides from aerosol are used as filter elements, a schematic diagram is shown in FIG. 23, in which under the position 70 the bag filter is reflected, under 71, a hopper with additives; under 72 - ash and slag transport line.

Для осуществления реакции восстановления оксидов азота в поток аэрозоля до фильтра инжектируют реагенты в определенном количестве, которые перемешиваются с аэрозолем и в виде смеси проходят сквозь керамические фильтр-элементы. В присутствии катализатора на фильтр-элементах происходит реакция восстановления до N2. При этом, содержащиеся твердые частицы в аэрозоле задерживаются на поверхности фильтр-элементов, а стряхивание пыли с поверхности производится газо-импульсной установкой. Таким образом на данной стадии реализуется очистка аэрозоля от вредных примесей NOx в аэрозоле на 98% и от твердых частиц до значения ниже 10 мг/нм3.To carry out the reduction reaction of nitrogen oxides, a certain amount of reagents is injected into the aerosol stream to the filter, which are mixed with the aerosol and pass through the ceramic filter elements as a mixture. In the presence of a catalyst on the filter elements, a reduction reaction to N 2 occurs. In this case, the contained solid particles in the aerosol are retained on the surface of the filter elements, and dust is shaken off the surface by a gas-pulse installation. Thus, at this stage, the aerosol is cleaned from harmful NOx impurities in the aerosol by 98% and from solid particles to a value below 10 mg / nm3.

Характеристики экономайзера рассчитываются, используя аналогичные методики для расчета котлов-утилизаторов, ссылки на которые приведены в данном примере. При этом температура аэрозоля на выходе данной стадии составляет ниже 140°С.The economizer characteristics are calculated using similar methods for calculating waste heat boilers, the links to which are given in this example. The temperature of the aerosol at the exit of this stage is below 140 ° C.

Температура аэрозоля на выходе стадии превышает температуру точки росы и соответствует рабочему значению для последующей стадии; На третьей стадии используем конденсационное оборудование, выполненное в виде теплообменника моно- или многоблочного типа с функцией вывода шлама за пределы теплообменника. При конденсации пары жидкости обволакивают и захватывают с собой наиболее маленькие дисперсные частицы. При этом дисперсные частицы пыли, покрытые пленкой конденсата, обладают хорошей адгезивной способностью, благодаря чему повышается эффективность коагуляции таких частиц между собой. Контактная теплообменная поверхность может быть выполнена в виде полых пластин, внутри которых движется хладагент, снимающий тепло аэрозоля, а снаружи теплообменных пластин происходит конденсация вредных веществ при температуре ниже точки росы. Характеристики конденсационного теплообменника рассчитываются по известным методикам (к примеру, воспользуемся методикой из издания «Теплообменные аппараты и конденсационные устройства», Берман С.С, Изд-во: МАШГИ3.1959 г.). Кроме того, поверхность контакта пластин с аэрозолем покрывается защитными покрытиями для защиты от агрессивной среды. В качестве защитных покрытий используются покрытия на основе оксидов кремния, толщиной до 100 микрон, произведенные по золь-гель технологии, которые образуют прочную и относительно, эластичную матрицу которая выдерживает температурные расширения в широких температурных диапазонах и имеют хорошую теплопроводность, а в качестве дисперсной фазы применяют оксиды металлов. Покрытия образуют прочный, газонепроницаемый слой на тепло-обменной поверхности. При температурах ниже, чем 150°С парообразная вода и оксиды серы вступают в реакцию с конденсацией кислот. Кислый конденсат собирается и выводится в отдельную приемную емкость для повторного орошения в рециркуляционном контуре, а излишки выводятся в транспортную магистраль для отвода кислого шлама. Для улавливания капель после конденсационного оборудования используют каплеуловители. Характеристики транспортных систем для вывода шлама (т.е. смеси из сыпучих и жидких компонентов) рассчитываются по известным методикам (к примеру, воспользуемся методикой из издания «Расчет систем золоулавливания и шлакозолоулавливания», Виленский Т.В., Изд-во: ЭНЕРГИЯ, 1964 г.).The temperature of the aerosol at the outlet of the stage exceeds the temperature of the dew point and corresponds to the operating value for the subsequent stage; In the third stage, we use condensation equipment made in the form of a mono- or multiblock type heat exchanger with the function of removing sludge from the heat exchanger. During condensation, liquid vapors envelop and capture the smallest dispersed particles with them. At the same time, dispersed dust particles coated with a condensate film have good adhesive ability, thereby increasing the efficiency of coagulation of such particles with each other. The contact heat exchange surface can be made in the form of hollow plates, inside which a refrigerant moves, which removes the heat of the aerosol, and outside the heat transfer plates, condensation of harmful substances occurs at a temperature below the dew point. The characteristics of the condensing heat exchanger are calculated according to well-known methods (for example, we will use the method from the publication “Heat Exchangers and Condensing Devices”, Berman S.S., Publishing House: MASHGI 3.1959). In addition, the contact surface of the plates with the aerosol is coated with protective coatings to protect against aggressive environments. As protective coatings, coatings based on silicon oxides, up to 100 microns thick, produced by sol-gel technology, which form a strong and relatively elastic matrix that withstands thermal expansion in wide temperature ranges and have good thermal conductivity, are used, and they are used as a dispersed phase. metal oxides. Coatings form a durable, gas-tight layer on a heat-exchange surface. At temperatures lower than 150 ° C, vaporous water and sulfur oxides react with acid condensation. Acidic condensate is collected and discharged into a separate receiving tank for re-irrigation in the recirculation loop, and excess is discharged into the transport line to drain acidic sludge. Drop traps are used to trap drops after condensation equipment. The characteristics of the transport systems for removing sludge (i.e. mixtures of bulk and liquid components) are calculated according to well-known methods (for example, we use the method from the publication "Calculation of ash collection and slag ash collection systems", Vilensky TV, Publishing House: ENERGY, 1964).

При этом, аэрозоль охлаждается до температуры ниже 100°С, например, до 40°С, в зависимости от требований. Степень очистки аэрозоля после всех стадий составляет более 99%.At the same time, the aerosol is cooled to a temperature below 100 ° C, for example, to 40 ° C, depending on the requirements. The degree of aerosol purification after all stages is more than 99%.

Таким образом, на каждой стадии достигается согласование по рабочей температуре, размеру фракций и объему дисперсной фазы в аэрозоле.Thus, at each stage, agreement is reached on the operating temperature, size of the fractions, and volume of the dispersed phase in the aerosol.

Claims (13)

1. Способ очистки высокотемпературных аэрозолей от вредных веществ в выбросах промышленных производств, характеризующийся тем, что осуществляют многостадийную очистку высокотемпературных аэрозолей, при которой производят, по меньшей мере, одну стадию очистки грубодисперсного аэрозоля от дисперсной фазы с одновременным контролируемым выводом осажденных твердых частиц из области их выделения, рекуперацией или утилизацией тепла и согласованным одностадийным или многостадийным понижением высокой температуры аэрозоля до температуры образования водного конденсата для изменения на последующих стадиях химического состава аэрозоля и пропорций содержания в аэрозоле его компонентов в различном агрегатном состоянии посредством вступления в химическую реакцию вредных веществ с водным конденсатом и для механической очистки аэрозолей от дисперсной фазы, при этом механическую очистку высокотемпературных аэрозолей от дисперсной фазы осуществляют одновременно с очисткой аэрозоля от вредных веществ, вступающих в химическую реакцию с водным конденсатом, причем стадию очистки грубодисперсного аэрозоля, согласованное понижение высокой температуры аэрозоля для последующей стадии проводят посредством аппарата с функциями одновременной: фильтрации аэрозоля, охлаждения аэрозоля, теплоотведения и золошлакоотведения.1. A method of cleaning high-temperature aerosols from harmful substances in industrial emissions, characterized in that a multi-stage cleaning of high-temperature aerosols is carried out, in which at least one stage of cleaning the coarse-dispersed aerosol from the dispersed phase is carried out with the simultaneous controlled removal of the deposited solid particles from their area heat generation and recovery or utilization and a coordinated one-stage or multi-stage reduction of the aerosol high temperature to a temperature of water condensate formation for changing at the subsequent stages the aerosol chemical composition and proportions of the content of its components in the aerosol in a different aggregate state by entering into a chemical reaction of harmful substances with water condensate and for mechanical cleaning of aerosols from the dispersed phase, while mechanical cleaning of high-temperature aerosols from the dispersed phase carried out simultaneously with the cleaning of the aerosol from harmful substances that enter into a chemical reaction with water condensate, and the stage of purification ki coarsely dispersed aerosol coordinated lowering high temperature aerosol for subsequent step performed by the device with simultaneous functions: filtering an aerosol spray cooling, and teplootvedeniya zoloshlakootvedeniya. 2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что высокотемпературные аэрозоли состоят по крайней мере из свободнодисперсного и грубодисперсного аэрозолей.2. The method according to p. 1, characterized in that the high-temperature aerosols consist of at least free-dispersed and coarse-dispersed aerosols. 3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что производят понижение высокой температуры аэрозоля до рабочей температуры последующей стадии.3. The method according to p. 1, characterized in that they produce a decrease in the high temperature of the aerosol to the working temperature of the next stage. 4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что стадию очистки грубодисперсного аэрозоля, рекуперации или утилизации тепла аэрозоля, согласованное понижение высокой температуры аэрозоля для последующей стадии проводят посредством аппарата тепломассообменного принципа действия.4. The method according to p. 1, characterized in that the stage of cleaning coarse aerosol, recovery or utilization of heat of the aerosol, the coordinated lowering of the high temperature of the aerosol for the next stage is carried out by means of a heat and mass transfer principle of operation. 5. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что охлаждение и рекуперацию тепла высокотемпературного аэрозоля на первой стадии проводят посредством аппарата тепломассообменного принципа действия с функциями одновременной: фильтрации аэрозоля, охлаждения аэрозоля, теплоотведения и золошлакоотведения.5. The method according to p. 1, characterized in that the cooling and heat recovery of the high-temperature aerosol in the first stage is carried out by means of a heat and mass transfer apparatus with simultaneous functions: aerosol filtration, aerosol cooling, heat removal and ash and slag removal. 6. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что на каждой стадии используют по меньшей мере одно устройство, а согласование по результату работы одного устройства согласовывают по меньшей мере с несколькими стадиями.6. The method according to claim 1, characterized in that at each stage at least one device is used, and coordination according to the result of the operation of one device is coordinated with at least several stages. 7. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что понижение высокой температуры аэрозоля производят до температуры ниже точки росы.7. The method according to p. 1, characterized in that the lowering of the high temperature of the aerosol is produced to a temperature below the dew point. 8. Способ по п. 7, характеризующийся тем, что при понижении высокой температуры аэрозоля до температуры ниже точки росы из аэрозоля выделяют вредные вещества, находящиеся по меньшей мере в жидкой фазе.8. The method according to p. 7, characterized in that when lowering the high temperature of the aerosol to a temperature below the dew point of the aerosol emit harmful substances that are at least in the liquid phase. 9. Способ по п. 8, характеризующийся тем, что вредные вещества, выделенные из аэрозоля, состоят по меньшей мере из твердых частиц.9. The method according to p. 8, characterized in that the harmful substances released from the aerosol consist of at least solid particles. 10. Способ по п. 9, характеризующийся тем, что вывод выделенных вредных веществ осуществляют контролируемым перемещением за пределы зоны, в которой осуществляется выделение вредных веществ из аэрозоля для последующего хранения, или утилизации, или переработки.10. The method according to p. 9, characterized in that the output of the selected harmful substances is carried out by controlled movement outside the zone in which the harmful substances are released from the aerosol for subsequent storage, or disposal, or processing. 11. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что на предыдущей стадии объемное количество выводимой фракции крупного диаметра выше, чем на последующей стадии.11. The method according to p. 1, characterized in that at the previous stage, the volumetric amount of the output fraction of large diameter is higher than at the next stage. 12. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что производят дополнительную утилизацию тепла уловленной горячей дисперсной фазы.12. The method according to p. 1, characterized in that they produce additional heat recovery of the captured hot dispersed phase. 13. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что изменение химического состава аэрозоля и пропорций содержания в аэрозоле его компонентов в различном агрегатном состоянии осуществляют за счет снижения доли вредных веществ, содержащихся в аэрозоле.13. The method according to p. 1, characterized in that the change in the chemical composition of the aerosol and the proportions of the content of its components in the aerosol in a different state of aggregation is carried out by reducing the proportion of harmful substances contained in the aerosol.
RU2017129892A 2017-08-24 2017-08-24 Method of purifying high-temperature aerosols RU2674967C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017129892A RU2674967C1 (en) 2017-08-24 2017-08-24 Method of purifying high-temperature aerosols

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017129892A RU2674967C1 (en) 2017-08-24 2017-08-24 Method of purifying high-temperature aerosols

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2674967C1 true RU2674967C1 (en) 2018-12-13

Family

ID=64753339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017129892A RU2674967C1 (en) 2017-08-24 2017-08-24 Method of purifying high-temperature aerosols

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2674967C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2748332C1 (en) * 2020-08-28 2021-05-24 Вячеслав Аркадьевич Безруков Device and methods for cooling and cleaning heated exhaust gases
CN113634587A (en) * 2021-08-25 2021-11-12 昆明理工大学 Resource utilization method for desulfurization and sulfur by using magnesite
CN114425209A (en) * 2020-09-17 2022-05-03 中国石油化工股份有限公司 Scale pan and device for trapping solid matter in gas
RU211784U1 (en) * 2022-05-18 2022-06-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" AIR CENTRIFUGAL CLASSIFIER WITH SEPARATION GRATE

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1473808A2 (en) * 1987-02-24 1989-04-23 Научно-исследовательский и проектный институт по газоочистным сооружениям, технике безопасности и охране труда в промышленности строительных материалов Method of dust collection control
US6042636A (en) * 1997-03-27 2000-03-28 Ohkawara Kakohki Co., Ltd. Method and apparatus of treating incinerator exhaust gas
WO2016182441A1 (en) * 2015-05-11 2016-11-17 Dahlman Renewable Technology B.V. Method and systems for treating synthesis gas
RU179145U1 (en) * 2018-02-15 2018-04-28 Валентин Юрьевич Цыпкин Electrostatic air filter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1473808A2 (en) * 1987-02-24 1989-04-23 Научно-исследовательский и проектный институт по газоочистным сооружениям, технике безопасности и охране труда в промышленности строительных материалов Method of dust collection control
US6042636A (en) * 1997-03-27 2000-03-28 Ohkawara Kakohki Co., Ltd. Method and apparatus of treating incinerator exhaust gas
WO2016182441A1 (en) * 2015-05-11 2016-11-17 Dahlman Renewable Technology B.V. Method and systems for treating synthesis gas
RU179145U1 (en) * 2018-02-15 2018-04-28 Валентин Юрьевич Цыпкин Electrostatic air filter

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2748332C1 (en) * 2020-08-28 2021-05-24 Вячеслав Аркадьевич Безруков Device and methods for cooling and cleaning heated exhaust gases
CN114425209A (en) * 2020-09-17 2022-05-03 中国石油化工股份有限公司 Scale pan and device for trapping solid matter in gas
CN114425209B (en) * 2020-09-17 2023-07-04 中国石油化工股份有限公司 Plate for scale and device for trapping solid matter in gas
CN113634587A (en) * 2021-08-25 2021-11-12 昆明理工大学 Resource utilization method for desulfurization and sulfur by using magnesite
CN113634587B (en) * 2021-08-25 2023-01-31 昆明理工大学 Resource utilization method for desulfurization and sulfur by using magnesite
RU211784U1 (en) * 2022-05-18 2022-06-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" AIR CENTRIFUGAL CLASSIFIER WITH SEPARATION GRATE
RU2799487C1 (en) * 2022-09-13 2023-07-05 Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Surveillance camera protective cover

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5626651A (en) Method and apparatus for removing suspended fine particles from gases and liquids
US5599508A (en) Flue gas conditioning for the removal of acid gases, air toxics and trace metals
RU2674967C1 (en) Method of purifying high-temperature aerosols
CN101112669A (en) Multilevel purifier for disacidifying using dry and wet method and for removing dust by using cloth bag
CA2129966C (en) Method and apparatus for removing suspended fine particles from gases and liquids
Bhargava Wet scrubbers–design of spray tower to control air pollutants
CN102512901B (en) Composite dust-removing and collaborative desulfurization and denitration device capable of wetting flue gas
US5707426A (en) Key advanced linear kinetic absorber method using a particulate arresting device
Diao et al. Gas-cleaning technology
GB2101497A (en) Combined scrubber and cyclone
Jumah et al. Dryer emission control systems
CN205461734U (en) Desulfurization and prevent scale deposit integration system
CN209423334U (en) A kind of low temperature SCR denitration dust removal integrated plant
CN202427313U (en) Smoke humidification composite type dust-removing and synergistic desulfurization and denitration device
RU96025U1 (en) MODULE OF DRAWING DUST-AND-GAS-ASO-DUST COLLECTION FROM SMOKE AND AGGRESSIVE GASES
CN109381991A (en) A kind of low temperature SCR denitration dust removal integrated plant
RU2816389C1 (en) Method for purifying waste gases from alumina production kilns
Maalmi Dust removal and collection techniques
RU139353U1 (en) SMOKE GAS CLEANING PLANT
CN208990488U (en) A kind of flue gas purification system and smoke processing system
RU2792383C1 (en) Method for cleaning flue gases
Miller Advanced flue gas dedusting systems and filters for ash and particulate emissions control in power plants
CN210035556U (en) Three-stage dust removal and desulfurization device for smoke of graphitizing furnace
Jayasinghe Performance comparisons on post combustion flue gas control systems in locally available power plants
Cheilytko et al. Research of cyclone characteristics for dry cleaning of gases from dust

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner