Очистка воздуха от аэрозолей: источники, описание, методы очистки, подбор установок, скрубберы, рукавные, циклоны, картриджные фильтры

Похожие темы:

Аэрозолем называется пыль с частицами твердых либо жидких веществ, которая распространяется в газообразной среде. Аэрозольные частицы в воздухе появляются в результате воздействия на твердые либо жидкие тела в ходе таких производственных процессов, как горение, распыление, дробление. Аэрозоли твердых частиц создают пыль и дым, а жидких – туман.

Источниками влажных аэрозолей и туманов могут выступать покрасочные камеры мокрой окраски, типографии, гальванические элементы, продукты химической, нефтехимической, пищевой промышленности.

Сухая аэрозольная пыль появляется в воздухе от порошковой краски, в результате работ по электрохимическому либо электростатическому напылению, от дыма ТЭЦ, ТЭС, котельных. Также источниками сухих аэрозолей выступают такие технологические процессы, как добыча полезных ископаемых, дробление, размалывание каменного и минерального сырья, породы.

Основным источником паров выступают химические испарения в местах, где хранятся, переливаются или транспортируются ароматические углеводороды, растворители, пары щелочей, кислот, спиртов, эфира, кетона, альдегида, терпеноида.

Аэрозольные частицы – это составная часть дисперсной системы, в которой газ служит дисперсной средой, а дисперсной фазой служат твердые либо жидкие включения. Размер аэрозольных частиц в большинстве случаев варьируется в пределах от 10ˉ⁷ до 10ˉ³ см. Их перемещение обеспечивается за счет малых размеров и движения воздуха. Основные свойства взвешенных частиц, характеристика пыли аэрозоли определяются их природой (веществом, из которого образовался аэрозоль), и способом их появления (например, в результате измельчения, горения, конденсации и прочее).

На сегодняшний день в воздушном пространстве во взвешенном состоянии находится примерно 20 млн т частиц, ¾ из которых составляют выбросы промышленности. Состав пыли аэрозоли во взвешенном состоянии в многочисленных контаминатах воздушной среды очень разнороден. Он определяется особенностями технологических процессов и свойствами обрабатываемого материала.

В процессе обработки твердого материала, появляющиеся микрочастицы пыли получают электричество. Оно появляется в результате частичного перехода механической энергии в электрическую. Также твердые аэрозольные частицы получают электрический разряд, что способствует адсорбции на них ионов из воздушного пространства. От степени электрического заряда зависит поведение пылинок. Так, противоположно заряженные включения притягиваются, образуя более крупные пылинки. Это способствует их скорому осаждению. Капли с одинаковым зарядом отталкиваются друг от друга, за счет чего увеличивается скорость их движения в воздухе и замедляется осаждение. В большей степени электро-зараженности подвержена высокодисперсная или нагретая пыль. В условиях повышенной влажности воздуха либо самой пыли электро-заряженность падает.

Сегодня существуют следующие методы очистки газов от аэрозолей: механические, электростатические, а также очистка посредством звуковой и ультразвуковой коагуляции.

Механические способы очистки включают в себя улавливание загрязнений мокрым и сухим способом. В последнем случае речь идет о:

• гравитационном осаждении;
• инерционном и центробежном пылеулавливании;
• фильтрации.

Мокрая очистка газов от аэрозолей заключается в промывке газа жидкостью (в большинстве случаев водой). Такой способ получил наибольшее распространение, как заключительная стадия механической очистки, особенно это касается газов, которые требуют охлаждения.

Электростатический метод очистки считается универсальным и подходит для улавливания включений любого размера и происхождения (в том числе кислотных туманов). Фильтрация аэрозолей осуществляется за счет ионизации и зарядки их частиц в процессе прохождения газа через электрическое поле, которое образуется коронирующими электродами.

Что касается звуковой и ультразвуковой коагуляции, а также предварительной электризации, то такие методы очистки пока находятся в стадии разработки и пока мало используются в промышленных целях. Принцип очистки заключается в укрупнении аэрозольных включений, что упрощает процесс их улавливания традиционными способами.

Рассмотрим те из них, которые наиболее востребованы в отечественной промышленности.

Если только жидкость, то необходимо знать, из чего она состоит. Обычно туман попадает в воздушную среду в составе химических компонентов при химических реакциях, когда выделяется пар. Например, фенолформальдегид при литье в песчаные формы образует жидкую фазу и твердую фазу в виде пыли. В этом случае для очистки нужно разделить эти фазы и использовать два вида установок.

В первой ступени отделяется твердая фаза (например, циклоном, рукавным или картриджным фильтром). Нужно правильно рассчитать твердую фазу, установить ее размеры и применить тот тип установки, который наиболее эффективно справится с задачей.

А на второй ступени отделяется жидкая аэрозоль, обычно скруббером. Здесь важно знать, вступает ли жидкая фаза в реакцию с системой очистки. Если да, то нужно правильно подобрать материал скруббера: пластик или особые марки стали (нержавейка). Не менее важной задачей является выбор фильтрующего раствора, он должен обладать устойчивостью к реакциям. Когда пыли немного, можно применить только скруббер. Одни части аэрозоли могут задерживаться только щелочью, водой, а другие части нужно задерживать кислотой.

Для того чтобы наши инженеры знали, от чего именно необходимо очистить газовоздушную среду, клиент заполняет ТЗ. На основе указанной в нем информации наши специалисты принимают решение о разновидности и количестве аппаратов газоочистки. Если есть жидкая фаза, то одной системы будет достаточно (например, скруббера). Если улавливанию подлежит аэрозоль только твердая механическая (обычно это сварочные дымы от плазменной и лазерной резки), то подойдут сухие пылеуловители.

Если летят сложные химические соединения и пыль, то возможно потребуется поставить несколько скрубберов. Одни будут улавливать пыль, а другие жидкую составляющую. Речь может идти об установке двух скрубберов: один для очистки от щелочи, а следующий для доочистки. Также система фильтрации может дополняться туманооуловителем.

При наличии капельной влаги рекомендуется ставить каплеуловитель. При первичном монтаже системы газоочистки достаточно будет одной ступени. Если в ходе эксплуатации выяснится, что необходимо повысить класс эффективности фильтрации аэрозолей, система дооборудуется второй ступенью.

Данные скрубберы активно используются в химической, нефтехимической, металлургической отраслях, а также в энергетике. Такая востребованность объясняется способностью к нейтрализации высокотемпературного пара и дыма, в том числе с выраженной химической реакционностью.

Для нейтрализации загрязнителя может использоваться техническая вода или кислотные, щелочные и иные химические реагенты. Для изготовления установки используются различные типы инертных материалов (полипропилен, фторопласт, стеклопластик, титан, нержавейка).

Скрубберы с подвижной насадкой считаются универсальными аппаратами, способными к одновременной задержке любых пылегазовых, мокрых и сухих аэрозольных (дымовых), паровых и туманообразных включений в воздушном потоке, в том числе высокотемпературном.

Улавливание аэрозолей и дымов осуществляется за счет хаотичной циркуляции полипропиленовых шариков в жидком адсорбенте во внутренней полости установки. Такое движение обеспечивается прохождением загрязненного потока. Среды контактируют настолько эффективно, что для удерживания вторичных включений достаточно простой воды. Подробнее о типах скрубберов мы рассказывали в статье «Скруббер: принцип работы, классификация, типы — насадочные, полые, барботажные, сухие, эжекторные, лабораторные, мобильные, химические скрубберы».

2. По мере работы установки на поверхности рукавов скапливается так называемая «пылевая шуба», которая препятствует прохождению воздуха. Для восстановления работоспособности аппарата запускается процесс регенерации. Она может проводиться посредством обратной импульсной продувки, встряхивания или иного воздействия на фильтр-элементы.
3. В процессе регенерации осевший на рукавах загрязнитель осыпается в бункер-накопитель. После этого цикл очистки повторяется вновь.

Очищенный поток в нижней части камеры меняет направление своего движения на противоположное, и начинает вертикально подниматься вверх вдоль центральной оси. Далее чистый воздух через верхний выходной патрубок выбрасывается в окружающую среду или в рабочее помещение. Собранный в накопительном бункере осадок направляется на утилизацию или вторичную переработку. Для повышения качества воздухоочистки могут использоваться батареи из нескольких установок циклонного типа.

Картриджный фильтр аэрозольных частиц очень востребован, что объясняется его универсальностью. Он используется для удержания не только твердой, сухой не слипающейся пыли, которая возникает в результате механической резки, засыпки пылящих материалов, их перевозке.

Фильтры показывают высокую эффективность при улавливании аэрозолей, попадающих в воздух в результате плазменной, газовой, лазерной резки металлов. При этом концентрация аэрозольных частиц не имеет значения. Установки в любом случае показывают высокую результативность очистки. В зависимости от материала, из которого изготовлены фильтр-элементы, степень очистки загрязненного потока может достигать 98-99,99%. Такая эффективность очистки объясняется использованием современных и качественных материалов при изготовлении фильтров:

• углеволокна;
• целлюлозы;
• полипропилена;
• синтетических и полиэфирных волокон.

Принцип действия картриджных установок основан на следующем: загрязненный воздушный поток через входной патрубок системы воздухоочистки поступает в камеру грязного газа. В ней он проходит через плоские картриджи, которые и улавливают вторичные включения из потока. Они оседают на поверхности фильтровальных элементов, а очищенный поток проходит сквозь них. Далее он направляется в выходной патрубок и выбрасывается в окружающую среду или производственное помещение. Картриджные системы воздухоочистки показывают высокую эффективность при улавливании мельчайших частиц до 0,1 микрона.

По мере нарастания на поверхности картриджей слоя из отходов воздухоочистки, пропускная способность фильтр-элементов падает. Для ее восстановления запускается система регенерации. Под воздействием импульса сжатого воздуха картриджи подвергаются встряске. Она способствует осыпанию частиц, осевших на картридже, в бункер-накопитель, а далее – в пылесборник.

Обращайтесь, мы сделаем необходимые расчеты и подберем фильтр очистки воздуха!