Расчет схемы очистки пылей, образующихся на свинцовом производстве (стр. 3 из 6)
Эффективность очистки в циклоне определяется крупностью улавливаемых частиц, т.е. дисперсным составом пыли, и их плотностью, а также вязкостью очищаемого газа; кроме того, она зависит от диаметра циклона и скорости газа в нем.
Существуют три типа цилиндрических циклонов конструкции НИИОгаза основной серии ЦН, различающиеся между собой углом наклона входного патрубка к горизонту:
а) ЦН-15 с углом наклона 15°, нормальный и укороченный (ЦН-15у);
б) ЦН-11 с углом наклона 11°, с повышенной эффективностью при большем гидравлическом сопротивлении;
в) ЦН-24 с углом наклона 24°, с повышенной пропускной способностью при меньшей эффективности и сниженном гидравлическом сопротивлении.
Наибольшее распространение получили циклоны типа ЦН-15, которые обеспечивают достаточно высокую эффективность при умеренном гидравлическом сопротивлении. Они предназначены для сухой очистки газов, выделяющихся при некоторых технологических процессах (сушка, обжиг, агломерация, сжигание топлива и т.д.), а также очистки аспирационного воздуха. Применяются на предприятиях черной и цветной металлургии, химической, нефтяной и машиностроительной промышленности, промышленности строительных материалов, в энергетике и т.д. Применение циклонов типа ЦН-15 недопустимо в условиях взрывоопасных сред; не рекомендуется их применять также для улавливания сильнослипающихся пылей, особенно при малых диаметрах циклонов.
В зависимости от производительности по газу и условий применения циклоны изготовляют одиночного исполнения (внутренний диаметр от 300 до 1400 мм) или группового исполнения - из двух, четырех, шести и восьми циклонов одинакового внутреннего диаметра (от 300 до 1000 мм).
Циклоны группового исполнения изготовляют с "левым" и "правым" вращением газового потока, одиночные - только с "правым" вращением.
В зависимости от компоновки групповые циклоны могут быть с камерой очищенного газа в виде "улитки" или в виде сборника, а одиночные - только с "улиткой".
Рис.2.1 Циклон типа ЦН - 15 х 1УП.
1 - коническая часть циклона; 2 - цилиндрическая часть циклона; 3 - винтообразная крышка; 4 - камера очищенного газа; 5 - патрубок входа запыленного газа; 6 - выхлопная труба; 7 - бункер; 8 - люк; 9 - опорный пояс; 10 - патрубок выхода пыли.
Бункеры циклонов - пирамидальной формы. При работе циклонов должна быть обеспечена непрерывная выгрузка пыли. При этом уровень пыли в бункерах должен быть не выше плоскости, расположенной от крышки бункера на 0,5 диаметра циклона.
В технической характеристике приведены значения производительности, отнесенные к скорости в цилиндрической части циклона w= 2,5 и 3,5 м/с. В обычных условиях оптимальной считается скорость 3,5 м/с. Скорость 2,5 м/с рекомендуется принимать при работе с абразивной пылью.
В зависимости от температуры окружающей среды циклоны изготовляют из углеродистой стали (при температуре до - 40° С):и низколегированной стали (при температуре ниже - 40° С).
Изготовление и поставка - по ОСТ 26-14-1268-75.
Основные параметры:
Массовая концентрация пыли в очищаемом газе, г/м3:
для слабослипающихся пылей не более 1000
для среднеслипающихся пылей 250
Температура очищаемого газа, ºС не более 400
Давление (разрежение), кПа (кгс/м2) не более 5 (500)
Коэффициент гидравлического сопротивления циклонов:
для одиночного исполнения 147
для группового исполнения:
с "улиткой" 175
со сборником 182
Оборудование для тонкой очистки газов
Дальнейшая очистка газов от пыли производится в аппаратах тонкой очистки, которые по способу осаждения пыли делятся на мокрые и сухие.
Аппараты мокрого пылеулавливания. Применение мокрого способа для очистки газов свинцовых заводов ограничено недостаточной эффективностью улавливания тонкодисперсных пылей и высокими расходами на эксплуатацию оборудования. Последнее обусловлено следующими трудностями:
наличие в газах агрессивных компонентов вызывает необходимость антикоррозионной защиты оборудования;
нейтрализация кислой среды значительно усложняет и удорожает процесс очистки газов;
газоходы и внутренние поверхности аппаратов постепенно зарастают отложениями влажных пылей, выделившихся из газового потока;
для получения шлама из пульпы мокрых пылеуловителей необходимо дополнительное громоздкое оборудование (отстойники, насосы, фильтр-прессы, транспорт шлама и сушка его);
выброс в атмосферу низкотемпературных, кислых и влажных газов требует дополнительных мероприятий по эффективному их рассеиванию в атмосфере;
при фильтрации пульпы образуются сливы, которые увеличивают общее количество сточных вод на заводах.
В связи с необеспечением из-за перечисленных недостатков необходимой полноты очистки газов от пыли на свинцовых заводах мокрые пылеуловители применяются лишь в случаях, когда сухая очистка газов трудноосуществима. Мокрые пылеуловители используются на стадии доочистки и подготовки газов перед утилизацией из них серы, а также на переделах, где образуются газы с высоким влагосодержанием, сильнослипающимися пылями и взрывоопасные.
В мировой практике производства свинца и цинка из известных мокрых пылеуловителей используются различные типы скрубберов - полые, насадочныё, ударно-инерционные (Дойля), турбулентно-скоростные (Вентури) и мокрые электрофильтры.
Полые и насадочные скрубберы применяются преимущественно для охлаждения, увлажнения и предварительной очистки газов: частицы размером более 5 мкм улавливаются на 70 % в полом и 80-90 % в насадочном. Скрубберы Дойля и Вентури с мокрым циклоном за ним обеспечивают улавливание тонкодисперсных возгонов на 90-98 %. Однако существенным недостатком скоростных мокрых пылеуловителей (труб Вентури) являются высокое гидравлическое сопротивление (4,0-8,0 кПа) и невысокая допустимая входная запыленность газового потока (до 20 г/нм3).
Мокрые электрофильтры (трубчатые, сотовые или пластинчатые вертикального типа) являются высокоэффективными аппаратами, однако вышеуказанные недостатки мокрого пылеулавливания также ограничивают их применение в производстве свинца. В сочетании с предварительно установленными скрубберами или комбинированные скруббер-электрофильтры применяются практически на всех свинцовых и цинковых заводах, где серосодержащие газы используются для производства серной кислоты, а также в качестве аппаратов для доочистки газов от пыли и улавливания селена, фтора и тумана серкой кислоты, соединений мышьяка.
Сухие пылеуловители. Специфичность свойств аэрозолей, выделяющихся при получении свинца и цинка существующими методами, предопределило главным образом применение сухих аппаратов для тонкого, пылеулавливания - электрофильтров и тканевых рукавных фильтров.
Очистка газов от пыли электрофильтрами.
Электрофильтры в настоящее время становятся неотъемлемой частью основного технологического оборудования цветной металлургии. Они хорошо улавливают как крупные, так и тонкие частицы. При электроочистке газов можно получить любую желаемую степень улавливания, целесообразность которой определяется только экономическими показателями.
В ряде случаев злектроочистка является единственно возможным способом. Электрофильтр может работать при давлениях как выше атмосферного, так и ниже. Температура газов может достигать 500°С. Процесс электроочистки поддается полной автоматизации. С помощью электрофильтров можно очищать большие объемы газов. Эксплуатационные затраты обычно ниже, чем при других способах достижения аналогичной эффективности.
Электрофильтры в качестве второй ступени установлены в основном для очистки богатых по сернистому ангидриду газов агломерации с дутьем снизу свинцовых шихт.
Производство свинца по сравнению с другими отраслями имеет ряд характерных особенностей, усложняющих эксплуатацию электрофильтров. Так, тонкий фракционный состав улавливаемых пылей (1-3 мкм) приводит к снижению скорости электроосаждения пыли и интенсивному загрязнению коронирующих и осадительных электродов. Обеспечение КПД электрофильтров более 99 % требует значительного уменьшения скорости газов в них (до 0,2-0,6 при допустимой 1-1,6 м/с для других производств). Большое удельное электрическое сопротивление пылей, обусловливающее явление обратной короны, дополнительно затрудняет электрическую очистку газов.
Высокие значения точки росы очищаемых газов предъявляют особые требования к конструктивным материалам электрофильтров.
При значительных концентрациях пыли (более 100 г/нм3) возникает "запирание короны", когда электрическая очистка газов вообще становится нерациональной, если не предусматривать специальных конструктивных и аппаратурных решений.
Очистка газов в рукавных фильтрах.
Широкое распространение для тонкой очистки газов рукавных фильтров обусловлено надежностью их работы при обеспечении высокой, близкой к 100 % степени улавливания пыли, простотой обслуживания, высокой степенью автоматизации управления их работой.
Таблица 2.1.
Эксплуатационные показатели установок рукавных фильтров в цветной металлургии.