К особенностям состава отходящих газов в производствах: минеральных удобрений относится их запыленность, иногда: весьма значительная. Осаждение пыли в коммуникациях и на поверхностях технологической аппаратуры приводит к образо -

ванию плотных осадков, что нарушает нормальную эксплуата­цию установок. Кроме того, пылеунос — это прямые потери сырья и готовой продукции.

Для очистки запыленных газов используют различные аппа­раты {315, 316]: 1) сухие, или механические пылеуловители, в которых взвешенные частицы отделяются от газов за счет сил тяжести, инерции или центробежных (пылеосадительные камеры, циклоны и т. п.); 2) мокрые пылеуловители, в кото­рых частицы пыли отделяются от газов путем промывки их жидкостью (промывные камеры, полые форсуночные скруббе­ры, механические скрубберы, барботажные и пенные пылеуло­вители, скрубберы Дойля, трубы Вентури и т. п.); 3) фильтры - пылеуловители (волокнистые, тканевые, зернистые); 4) элект­рофильтры, в которых взвешенные частицы отделяются от га­зов под действием электрических сил.

Приведенная классификация пылеуловителей достаточно ус­ловна, так как для очистки запыленных газов на практике час­то применяют комбинированные аппараты, сочетающие в себе два или несколько принципов пылеулавливания. Ниже рассмот­рены некоторые характеристики наиболее часто применяемых аппаратов.

Пылеосадительные и пылеотстойные камеры применяют для грубой очистки сильно запыленных газов (кон­центрация твердых частиц в газе до 100—400 г/м3). В этих аппаратах улавливаются частицы размером более 50 мкм, поэтому их используют для предварительной очистки до про­ведения основной очистки в более эффективных аппаратах.

Сухие циклоны широко используют для санитарно-тех­нической и технологической очистки газов. Они отличаются на­дежностью и сравнительно высокой эффективностью очистки при относительно низком гидравлическом сопротивлении. Для нормальной эксплуатации циклонов необходимо обеспечить их герметичность и своевременное удаление из циклона уловлен­ной пыли. Различают циклоны нескольких типов: одиночные, батарейные, мультициклоны. В производстве минеральных удобрений наибольшее распространение получили циклоны кон­струкции НИИОгаза [317].

Надежными в эксплуатации зарекомендовали себя циклоны большого диаметра и батареи, составленные из них. Если такие циклоны применяют для улавливания пыли, обладающей повышенной склонностью к адгезии, то их внутреннюю поверхность покрывают антиадгезионными пленкой или футеров­кой. Эффективность работы циклона прямо пропорциональна скорости газа в нем и обратно пропорциональна его диаметру. С учетом этих особенностей предложено много конструкций мультициклонов, состоящих из большого чис­ла параллельно включенных маленьких циклонов (диаметр каждого элемента не превышает 280 мм), объединенных в одном корпусе и имеющих общий под­вод и отвод газа и общий бункер. Однако при большом числе элементов в од­ном аппарате проявляются следующие недостатки мультициклонов: неравно­мерность распределения газового и пылевого потоков по элементам; частые

Таблица 8,3. Сравнение эффективности (в %) пылеулавливающих аппаратов различных типов Аппараты 50 Диаметр частиц, мкм 1 8 1 Циклоны: средней эффективности 94 27 8 высокоэффективные 96 73 27 батарейные 100 89 40 с орошением 100 87 42 Скрубберы: полые с орошением 100 94 46 с плавающей насадкой 99 98 58 Электрофильтры 99 99 86 Скруббер Вентури 100 99 97 Рукавные фильтры 100 99 99 забивки элементов пылью, что приводит к ненадежной их эксплуатации и удо­рожанию очистки большого числа элементов.

В фильтрационных аппаратах выделение частиц, пыли из газового потока осуществляется при прохождении era через слой пористого материала. В основе работы электро­фильтров лежит осаждение заряженных частиц на осади­тельных электродах. Несмотря на высокую эффективность ап­паратов этих типов, они не получили такого широкого распро­странения, как циклонные аппараты. Это объясняется дешевиз­ной, простотой устройства и обслуживания, сравнительно не­большим сопротивлением и высокой производительностью цик­лонов. Однако, как показывает практика, эффективность улав­ливания пыли в циклонах не всегда обеспечивает требования, по степени очистки газов. Поэтому при повышенной адгезион-': ной активности улавливаемой пыли появляется необходимость - проведения очистки в две или более стадий.

Как правило, для очистки газов от пыли отдают предпочте­ние сухим способам; при этом исключается применение воды и упрощается утилизация уловленного продукта. Однако в ря­де случаев мокрое пылеулавливание может оказаться более - эффективным [305].

Аппараты мокрого пылеулавливания просты по конструкции, обладают высокой эффективностью, характер­ной для наиболее сложных сухих пылеуловителей (табл. 8,3).. Мокрые пылеуловители, как правило, не нуждаются в сложных механизмах, в то время как для сухих пылеуловителей требу­ются вспомогательные устройства (например, для встряхивания рукавов в рукавных фильтрах). Поэтому системы мокрой пы - леочистки обладают большей эксплуатационной надежностью..

На практике широко распространены двухстадийные сис­темы очистки запыленных газов: на первой стадии осуществля­ется сухая очистка, на второй — мокрая. При этом мокрое пылеулавливание, как правило, сочетается с абсорбцией газо­образных продуктов (фтористых соединений, аммиака). Двух­стадийная очистка запыленных газов характерна для произ­водств простого и двойного суперфосфатов, аммофоса и неко­торых других удобрений. В качестве мокрых пылеуловителей применяют абсорберы, описанные ранее.

Мокрые пылеуловители обычно подразделяют на капельные, пленочные, барботажные, пенные — в зависимости от способа образования поверхности контакта фаз. По принципу действия и аппаратурному оформлению различают полые газопромывате­ли, насадочные скрубберы, тарельчатые газопромыватели (бар­ботажные или пенные), газопромыватели с подвижной насад­кой, аппараты ударно-инерционного действия (ротоклоны), аппараты центробежного действия (гидроциклоны), механиче­ские газопромыватели и скоростные аппараты (скрубберы Вен­тури, эжекторы) [305, 317].

При выборе мокрого пылеуловителя обычно учитывают сле­дующие факторы: сопротивление прохождению газа, эффектив­ность улавливания пыли, надежность в эксплуатации. Наи­меньшее сопротивление имеют полые скрубберы и механичес­кие абсорберы, но в них создается относительно небольшая поверхность контакта газа и жидкости, поэтому в качестве пы­леуловителей они малоэффективны. Чтобы повысить их эффек­тивность, вынуждены прибегать к увеличению количества оро­шающей жидкости.

Скоростные аппараты (Вентури) весьма эффективны, но требуют большего расхода энергии вследствие более значитель­ного сопротивления прохождению газа. Расход энергии тем больше, чем меньше размер частиц (улавливаемых) и выше необходимая степень очистки запыленных газов.

Для сравнения на рис. 8-7 (а, б) приведены некоторые характеристики (эффективность улавливания и размеры частиц пыли) работы скруббера Вен­тури и сухих циклонов средней и высокой эффективности.

Скрубберы с насадкой при небольшой запыленности газов и достаточном орошении применяют для очистки больших газовых потоков. Их главным недостатком является забивка насадки, что приводит к необходимости ее ча­стой замены.

Барботажные аппараты применяют обычно для очистки небольших коли­честв газа, они отличаются повышенным сопротивлением.

Аппараты пенного типа более эффективны, чем барботажные, и имеют меньшее сопротивление.

В отличие от сухих методов очистки, когда уловленная пыль не требует дополнительной переработки, применение мок­рой очистки запыленных газов оправдано только в тех случа­ях, когда в технологическом процессе есть возможность утили­зации растворов орошения, в которых содержатся ценные про­дукты.

Теоретические представления о мокром пылеулавливании в| последнее время получили большое развитие, в особенности! применительно к аппаратам пенного типа [305]. Общая степень] улавливания в них пыли rjn в первую очередь определяется] стабильностью пенного слоя, которая зависит от структуры пе-| ны, скорости газа, концентрации пыли в газе и других факто­ров. При увеличении высоты пенного слоя в аппарате ПАСС| наблюдается закономерное увеличение г|п-

При расчете пылеуловителей в качестве основного комплекса, определяю­щего степень пылеулавливания, применяют число Стокса:

Stk= prdT2ur/([xd0). (8.50)

Для определения эффективности улавливания пыли в пенном аппарате] предложена следующая формула [305]:

г)п= 100[1 — 3,5(16 — dT)/(#>.2yro,25)]. (8.51) ,

В уравнениях (8.50) и (8.51): dT—диаметр твердых частиц, мкм; vr—■ I скорость газа в полном сечении аппарата, м/с; (хг, рг— динамическая вязкость] газа, Па-с; плотность газа, кг/м3; d0— диаметр отверстий в решетке, мм; Н—■ высота слоя пены, м.

Уравнение (8.51) рекомендуется в следующих пределах изменения пара-] метров: ог=1,0—2,0 м/с; т=0,4—1,2 л/м3 (удельное орошение); do=3—7 мм;| So=0,14—0,2 м2/м2 (свободное сечение решетки).

На рис. 8-8, а приведена зависимость эффективности пыле-| улавливания от плотности орошения. В изученном диапазоне плотностей орошения [2—10 м3/(м2-ч)] начальная запылен­ность практически не влияет на эффективность пылеулавлива­ния. Это имеет важное значение, так как в производственных! условиях запыленность газового потока может изменяться в| достаточно широких пределах.

Установлено также [305], что при увеличении свободного! сечения решетки аппарата наблюдается снижение эффективно-! сти пылеулавливания, что объясняется уменьшением количе­ства удерживаемой на решетке жидкости. Эти данные свиде-

РИС. 8-7. Характеристики работы Г| (а) циклонов средней (1) и высокой (2) производительности; (б) скруббера Вентури (d4 — размер частиц пыли)

тельствуют о том, что плотность орошения и параметры решет - ки влияют на эффективность пылеулавливания, поскольку они определяют структуру и параметры создаваемого в аппарате пенного слоя.

Эффективность улавливания отдельных фракций пылевид­ных частиц в зависимости от высоты пенного слоя в аппарате показана на рис. 8-8, б. Как видно из рисунка, зависимости ви­да г| = /(#п) близки к прямолинейным и могут быть описаны уравнением [305]:

rj= ЮО — 0,62(490 — #n)/dT'.3. (8.52)

Выбор аппарата для очистки запыленных газов во многом зависит от свойств улавливаемой пыли, из которых основными являются дисперсность, плотность, склонность к адгезии, сыпу­честь, абразивность, смачиваемость, гигроскопичность, раство­римость и т. д. Хорошая растворимость и смачиваемость пыле­видных частиц способствуют их эффективному улавливанию в аппаратах, орошаемых жидкостью. Повышенная склонность частиц пыли к адгезии ограничивает применение многих как сухих, так и мокрых пылеуловителей. Абразивность улавливае­мой пыли должна учитываться при выборе скорости запылен­ного потока в аппарате, толщины стенок аппаратов и коммуни­каций.

Основным параметром улавливаемой пыли является ее дис­персный состав, который можно представить в виде распреде­ления содержания (по числу или по массе) частиц различных фракций.

Большинство составов пыли подчиняется логарифмическому нормальному (лог-нормальному) закону распределения частиц по размерам. В этом случае интегральная кривая распределения на логарифмически вероятностной коор­

динатной сетке изображается прямой линией и аналитически выражается! [305] как

100 с (

°№=Ф(Х)= J exp(--2-Jdx’

где D(d)—функция распределения частиц по размерам; х— (^d—lgdm (dm — медианный диаметр частиц, lg о — стандартное отклонение lg d).

Интеграл Ф(х) табулирован, и его величину, соответствующему каждому! значению х, находят по таблицам [317]. Величину дисперсии с достаточной, точностью можно определить по формуле [305]

0= d84/dm=dm/di6, (8.54)

где d84, die — диаметры частиц с содержанием фракций менее 16 и 84%.

Общую степень очистки можно приближенно определить как сумму произ - ведений парциальных степеней очистки (в %) на соответствующие доли массы фракций Дф(/100 [317]:

Принято считать, что для пыли, дисперсный состав которой подчиняется; лог-нормальному закону распределения, функции фракционных степеней очи­стки также подчиняются лог-нормальному закону. Исходя из этого, общую степень очистки можно определить [318] по уравнению, аналогичному (8.53):

(8.56)

где *1= (lgdm—lgd5o)/Vlg204—lg2Oti (dso — размер частиц, улавливаемых на 50%, мкм; Оч, оч— среднее квадратичное отклонение по размерам частиц а фракционных коэффициентов очистки).

Путем обобщения данных по эффективности мокрых пылеуловителей раз - ; личных типов получена следующая эмпирическая зависимость [319]:

dso= 188,Зйч-0’65, (8.57)

где кч — удельная энергия соприкосновения, Дж/м3.

Выражение (8.57) применимо для следующих условий: дисперсный состав! пыли на входе в аппарат подчиняется лог-нормальному закону распределения ] частиц по размерам; плотность пыли р„=1000 кг/м3; вязкость газов р, г=

= 18- 10-в Па-с.

Значения кч и lg Стп для мокрых скрубберов различного типа приведены! ниже [305]:

Тип скруббера			Тип скруббера	*ч
Полый	тР ж	0,29	Ударно-инер­	ДРр	0,29
Насадочный	ДРр	0,21	ционного дей­
Тарельчатый	ДРр	0,15	ствия ?	ДРр+тРж	0,29
С подвижной	ДРр	0,15	Вентури
насадкой			Эжекторный	тРж	0,29

Здесь т—удельное орошение, м3/м3; Рж — давление распыливаемой жид-| кости, Па; ДРр — гидравлическое сопротивление в зоне контакта скруббе­ра, Па.