Odlučovače zariadenia na čistenie vzdušnín

Transcript

1 Odlučovače zariadenia na čistenie vzdušnín

2 Čistenie vzduchu/plynu Technologická operácia za účelom odstránenia rôznych znečisťujúcich látok zo vzdušnín alebo odpadového plynu. Najrozšírenejšie metódy sú: mechanická filtrácia tuhých látok, elektrostatické odlučovanie sorpcia plynov.

3 Zariadenia na čistenie vzduchu/odplynu Pod pojmom odlučovač sa obecne rozumie zariadenie v ktorom dochádza k odstráneniu tuhých, kvapalných alebo plynných ZL zo znečisteného prúdu odplynu. Navrhujú sa na separáciu konkrétnych látok s využitím F,CH,F-CH a biologického princípu. Konštruujú sa pre určité znečisťujúce látky pre určitý objemový a hmotnostný prietok vzdušniny

4 Odlučovanie TZL - tuhých znečisťujúcich látok - časticových látok

5 Odlučovanie TZL PREVÁDZKOVÝ PROCES Odvádzacie potrubie Zdroj škodlivín ODLUČOVACIE ZARIADENIE Vonkajšie prostredie

6 Časti odlučovačov: 1. vstupné hrdlo alebo komoru na prívod škodlivinovej vzdušniny; 2. vlastná pracovná komora, v ktorej prebieha odlučovací proces; 3. výstupné hrdlo alebo komora premenenej vzdušniny zbavenej znečisťujúcich látok; 4. zberná komora pre odlúčené znečisťujúce látky (výsypka, kalová nádrž, zberná nádrž, usadzovacia nádrž); 5. zariadenie na odvod odlúčených škodlivín alebo látok, do ktorých prešli znečisťujúce látky.

7 ODLUČOVAČ - SEPARÁTOR Pod pojmom odlučovače obecne rozumieme zariadenia, v ktorých dochádza k odstráneniu disperzií tuhých, kvapalných alebo plynných látok zo znečisteného prúdu odpadného plynu na základe využitia fyzikálnych zákonov a chemických vlastností.. K základným technickým charakteristikám odlučovačov patrí výkon zariadenia, tlaková strata a frakčná účinnosť odlučovania.

8 Odlučovače TZL- rozdelenie Mechanické suché odlučovače Mechanické mokré odlučovače Elektrické odlučovače Filtre

9 Najčastejšie typy odlučovačov Mechanické odlučovače: Môžu sa použiť na predčistenie. Samostatne málokedy spĺňajú dnešné vysoké nároky na odlúčivosť Elektrické odlučovače: Suché EO: Elektricky nabité častice prachu nesené v plyne Mokré EO: Na zlepšenie elektrickej vodivosti sa zvlhčuje vzdušnina s vodou Filtre: na odlučovanie tuhých častíc, nelepivého a nevýbušného prachu

10 Princíp odlučovania Účinnosť odlučovania (separácie) O c C p Odlučovač C v M p Odlučovač M v C z M z O c.. M M z p 100 % O c - celková odlučivosť vyjadruje ako pomer hmotnostného toku M z v odlučovači zachytávanej látky k hmotnostnému toku látky M P do odlučovača vstupujúcej.

11 Schéma odlučovača M v M p M p [kg.h -1, g.s -1 ] hmotnostný tok na vstupe do odlučovača, M v [kg.h -1, g.s -1 ] hmotnostný tok na výstupe z odlučovača, M z [kg.h -1, g.s -1 ] hmotnostný tok zachytávanej znečisteniny. Frakčná odlučivosť je definovaná podobne ako odlučivosť celková ale len pre častice jednej určitej veľkosti M z

12 Fyzikálne princípy, sily a javy využívané pri odlučovaní Odlučovanie znečisťujúcich látok z plynov prebieha v odlučovacích zariadeniach v niekoľkých fázach. V prvej fáze je nutné odviesť častice z prúdiaceho plynu k stenám odlučovača. V tejto fáze sa k odvedeniu prímesí z nosného plynu využívajú rôzne princípy a sily. Sú to sily gravitačné, zotrvačné, intercepčné (zadržiavanie), difúzne, elektrostatické a iné. Okrem nich sa pre odvod prachu z prúdu využívajú aj ďalšie javy, ako je koagulácia, termoforéza pohyb častíc v smere klesajúcej teplty difuzioferéza -pohyb častíc vplyvom koncentračného spádu (gradientu) zmáčavosť prachu a niekedy aj ultrazvukové alebo u triedičov magnetické pole.

13 V druhej fáze - odlučovacieho procesu je potrebné prímes privedenú k odlučovacej ploche odviesť do zberného priestoru. Podľa použitého spôsobu sa táto časť skladá z jednej alebo viacerých fáz a využívajú sa pri nej opäť rôzne princípy a javy ako unášacie sily prúdenia, zotrvačnosť, zmáčavosť, zemská tiaž, vibrácie a ďalšie. Suché mechanické odlučovače najčastejšie využívajú prúd nosného plynu tak, že prach je v bezprostrednej blízkosti odlučovacej steny v medznej vrstve prúdu plynu odzvádzaný do zberného priestoru a mechanicky odstraňovaný. U mokrých odlučovačov býva väčšinou do zberného priestoru odlučovača splachovaný vodou. Elektrické, resp. elektrostatické odlučovače majú prach najprv zachytený na odlučovacej ploche a v rôznych intervaloch (napr. odklepávaním) odvádzaný do zberného priestoru.

14 Typy odprašovacích zariadení Suché aeromechanické Mokré aeromechanické Elektrostatické usadzovacie prachové komory (prašníky), nárazové odlučovače, vírové odlučovače (cyklóny), rotačné (ventilátorové) odlučovače, atď. sedimentačné skrubre, vzduchové práčky dezintegrátory), vírové skrubre, prúdové odlučovače (Venturiho skrubre) a i. suché aj mokré Filtre látkové filtre, biofiltre, náplňové a pod.

15 Aplikácie odlučovačov TZL V dôsledku zvláštnosti odlučovania tuhých častíc, na účinnosť ktorých vplýva najmä granulometria sa v priemysle často spájajú dva typy odlučovačov do série v kombináciách: - odstredivý odlučovač + elektrofilter, - cyklón + elektrofilter, - elektrofilter +multicyklón, - odstredivý + mokrý odlučovač, - mokrý odlučovač +cyklón, - odstredivý odlučovač + látkový filter, - mokrý odlučovač + elektrofilter a i.

16 Mechanické suché odlučovače Prašníky usadzovacie prachové komory usadzováky- sedimentačné komory Žalúziové odlučovače Cyklóny (vírové odlučovače) Rotačné (ventilatorové odlučovače)

17 Sedimentácia Sedimentácia, alebo usadzovanie je fyzikálny dej, pri ktorom dochádza k ukladaniu tuhých častí suspenzií vplyvom gravitácie alebo odstredivej sily. Rýchlosť usadzovania závisí od veľkosti, tvaru a hustoty zŕn : w 2( p 9 f ) gr 2 w...rýchlosť usadzovania ρ...hustota ( p-pevnej zložky, f-fluida) g...gravitačné zrýchlenie μ...dynamická viskozita fluida

18 Sedimentácia vo fyzike a chémii: pohyb disperzných čiastočiek v smere pôsobenia gravitačných alebo odstredivých síl Využíva sa pri usadzovacích odlučovačoch

19 Rýchlosť plynu v komore by mala byť < 1 m.s -1 Usadzovacie komory sa používajú pre veľké častice (>10 2 μm) alebo ako predodlučovače. Tok komorou je horizontálny, na dne komory sú výsypky s uzávermi. Prach usadený vo výsypkách sa odvádza.

20 Sedimentácia Sedimentačné komory tzv. usadzovacie využívajú gravitačný princíp odlučovania prachu. K usadeniu prachu dochádza znížením rýchlosti plynu k hodnote pádovej rýchlosti častice v dôsledku rozšírenia vstupného potrubia D 1 na priemer D 2 v usadzovacej komore.

21 1 Sedimentačné komory Suché mechanické odlučovače D1 2 3 D vstup znečisteného plynu 4 zásobníky prachu 2 prepážka 5 podávače, uzatváracie ventily 3 výstup vyčisteného vzduchu 6 odvod odlúčeného prachu

22 Prašníky Suché mechanické odlučovače Princíp rozdiel hybnosti dispergovaných častíc a vzduchu

23 Prašník kombinácia gravitačného a zotrvačného odlučovacieho princípu Gravitačný princíp môžeme kombinovať so zotrvačným.

24 Sedimentačné komory Suché mechanické odlučovače S výhodou sa tu využíva aj odstredivá sila vyvodená zakrivením dráhy plynu spojená s narážaním častíc na prepážky rôznej konštrukcie (plechové dosky, voľne zavesené reťaze a pod. ). Tým častica stráca väčšinu svojej kinetickej energie. Po náraze častice, počas jej pádu, okolo prúdiaci vzduch jej opäť dodá kinetickú energiu a unáša ju smerom k výstupu. Iba častice s väčšou hmotnosťou sa v priestore sedimentačnej komory usadia.

25

26 Výhody a nevýhody jednoduchá konštrukcia, prevádzková spoľahlivosť, nenáročnosť na obsluhu a údržbu, nižšie náklady na zakúpenie, nižšia spotreba energie, vhodnosť i pre vyššie teploty plynu, nízka odlúčivosť pre jemné frakcie, samostatne použité nespĺňajú emisné limity.

27 Vírové odlučovače cyklóny Suché mechanické odlučovače Princíp separácie v cyklóne je kombináciou gravitácie a odstredivých síl Plyny vchádzajú do cyklónu tangenciálne, čím sa dostávajú do rotácie a vzniká plynový vír. Odstredivé sily oddeľujú častice popolčeka od nosného plynu a tlačia ich smerom k stene cyklónu, po ňom sklzajú na dno do výsypky.

28 Cyklóny, kde sa disperzia privádza tangenciálne k vnútornej valcovej ploche sú cyklóny s tangenciálnym vstupom. Cyklóny s disperziou rozvirovanou vírnikom, sa nazývajú osové cyklóny. Ak sa vyčistený plyn odvádza v hornej podstave sú to cyklóny s osovým vratným tokom, ak sa plyn odvádza v dolnej podstave sú to osové cyklóny s priamym tokom.

29 Schéma virového odlučovača - cyklón 1. Valcová časť 2. Kužeľová časť 3. Vstupná trubka 4. Prepadová trubka 5. Výstup odlučovanej fázy

30 Hlavné výhody cyklónov Nemajú žiadné pohyblivé časti Fungujú do teploty až 500 C bez podstatných konštrukčných zmien Zachytávaný prach je v suchom stave Môžu pracovať aj pri vysokých tlakoch Ich výroba je jednoduchá Sú vhodné na odlučovanie hrubých a stredne hrubých nelepivých prachov (10-100µm) rôzneho materiálu Celková odlučivosť cyklónov je cca 90%

31 Multicyklóny Suché mechanické odlučovače Sú to odlučovače usporiadané do skupín, v ktorých sú jednotlivé cyklóny pre prietok disperzie paralelne zapojené Vstupné aj výstupné hrdlá jednotlivých cyklónov sú zaústené do spoločnej vstupnej aj výstupnej komory Počet cyklónov zoradených do skupiny býva rádove jednotky až stovky.

32 Cyklónové zostavy majú spoločnú konštrukciu zostavy sa skladajú tzv. vírových článkov resp. buniek priemer týchto cyklónov býva 600 mm, dĺžka asi do 300 mm Tieto zariadenia sú vhodné na odlučovanie hrubých a stredne hrubých nelepivých prachov, takmer ľubovoľného technologického pôvodu a z rôzneho materiálu

33 Schéma multicyklónu 1 skriňa odlučovača 2 článok (cyklón so šrubovým vstupom) 3 výsypka 4 rozdeľovacia komora 5 vstupná komora 6 výstupná komora 7 zaslepovacie veko 8 kontrolní otvor

34 Suché mechanické odlučovače Cyklóny (vírový separátor )

35 Suché mechanické odlučovače Cyklóny (vírový separátor ) Princíp rozdiel odstredivých síl dispergovaných častíc a vzduchu

36 PRÍKLADY CYKLÓNOVÝCH ODLUČOVAČOV

37 Cyklón odlučovač Cyklónové odlučovače slúžia k oddeleniu aerosólov zo stlačeného vzduchu. Za týmto účelom roztočí tzv. roztáčaciu časť vstupujúci stlačený vzduch do rotačného pohybu. Vďaka vznikajúcej odstredivej sile sa kvapaliny a čiastočky pevných látok odmrštia na stenu odlučovača, kde sa spoja do veľkých kvapiek, ktoré odtečú do zberného miesta pre kondenzát. Vystupujúci stlačený vzduch neobsahuje už žiadny kondenzát, relatívnu vlhkosť stlačeného vzduchu za výstupom cyklónového odlučovača je takmer 100 %. Cyklónové odlučovače by mali byť namontované tak, aby bol vstupujúci stlačený vzduch pokiaľ možno studený: čím chladnejší stlačený vzduch je, tým viac kondenzátu je možné odstrániť

38 Suché mechanické odlučovače Žalúziové Princíp rozdiel zotrvačných síl dispergovaných častíc a častíc vzduchu

39 Suché mechanické odlučovače Rotačné (ventilátorové) Princíp rozdiel zotrvačných a odstredivých síl dispergovaných častíc a vzduchu

40 Mechanické mokré odlučovače Pračky vzduchu (sedimentačné scrubre) Mokré cyklóny (vírove scrubre) Prúdové odlučovače (Venturi) Vzduchové práčky (dezintegrátory) Penové odlučovače Hladinové odlučovače Ultrazvukové odlučovače

41 Skrubre - hydrocyklón Princíp hydrocyklónov spočíva v kombinovanom využití odstreďovacieho efektu a usadzovaní častíc na mokrých sitách alebo drobných kvapkách rozprašovanej vody. Výhodou sú nízke prevádzkové a investičné náklady Ich účinnosť je maximálne 97% Hydrocyklóny sú používané v rôznych technológiach, napr. pri čistení plynov, spaľovaní, rozdeľovaní prachových častíc. Používajú sa tiež na separáciu pevných častíc od kvapaliny.

42 Zvýšená zmáčavosť mokré mechanické odlučovače Princíp funkcie Zvýšená lepivosť Zvýšená koagulácia

43 mokré mechanické odlučovače Pračky vzduchu (dezintegrátory)

44 mokré mechanické odlučovače Pračky vzduchu (dezintegrátory)

45 mokré mechanické odlučovače Mokré cyklóny (vírove scrubre)

46 mokré mechanické odlučovače Mokré cyklóny (vírove scrubre)

47 mokré mechanické odlučovače Prúdové odlučovače (ventury)

48 mokré mechanické odlučovače Vzduchové práčky

49 Vápencová práčka spalín

50 mokré mechanické odlučovače Penové odlučovače

51 mokré mechanické odlučovače Hladinové odlučovače

52 mokré mechanické odlučovače Ultrazvukové odlučovače Ultrazvuk spôsobuje -Zrážky medzi časticami -Stenový efekt -Tlakové žiarenie

53 Suché elektrické odlučovače sú vysoko účinné a spoľahlivé zariadenia vhodné k odlučovaniu tuhých prímesí z odpadových a technologických plynov. Svojou vysokou odlúčivosťou zaručujú nízke úlety tuhých častíc znečisťujúcich látok do ovzdušia a úplne vyhovujú najprísnejším zákonom na ochranu ovzdušia.

54 ELEKTROSTATICKÉ odlučovanie Aktívny priestor elektrického odlučovača tvorí sústava vysokonapäťových a usadzovacích elektród vzájomne umiestnených do radov v daných rozstupoch. Na vysokonapäťové elektródy sa privádza veľmi vysoké jednosmerné záporné napätie kv, usadzovacie elektródy sú uzemnené. Napojením na vysoké napätie vzniká medzi elektródami silné elektrické poľe a koronový výboj. Častice prachu nachádzajúce sa v prúde plynu prechádzajúce aktívnym priestorom medzi elektródami sú nabíjané zápornými iónmi a získavajú záporný náboj. Pôsobením silného elektrického poľa sú nabité častice priťahované na povrch usadzovacích elektród, kde sa vplyvom prítlačných síl elektrického poľa usadzujú. Mechanickým oklepávaním sa prach z usadzovacích elektród uvoľňuje a padá do výsypky, odkiaľ je kontinuálne odvádzaný k ďalšiemu využitiu alebo uloženiu.

55 Elektrické odlučovače

56 Zjednodušená schéma rúrového elektrostatického odlučovača Podľa tvaru usadzovacích elektród delíme elektrické odlučovače na rúrkové a Komorové -doskové.

57 Typy el. odlučovačov V rúrkových odlučovačoch tvoria usadzovacie elektródy sústavu uzavretých rúr kruhového alebo šesťuholníkového tvaru, ktoré sú zvisle zavesené. V komorových odlučovačoch je aktívna časť vytvorená sústavou rovnobežne zavesených plochých (rôzne tvarovaných) usadzovacích elektród V osovej rovine medzi (v) elektródami je umiestnená sústava vysokonapäťových nabíjacích elektród. Tvar nabíjacích elektród býva buď drôtový (asteroidný, ostnatý alebo špirálový) alebo tyčový (hrotový).

58 Elektrostatické odlučovače

59 Profily usadzovacích elektród; Spodná časť oklepávacieho rámu v elektrickom odlučovači

60 Tvary nabíjacích elektród - špirálová, hrotová, hladká, ihlicová; Čistenie elektród mechanickým oklepom a) b)

61 Výhody elektrického odlučovania vysoká funkčná a prevádzková spoľahlivosť vysoká účinnosť odlučovania nízka tlaková strata zariadenia (max.250 Pa) odlučovanie pri teplotách do 350 C (do 450 C pri použití špeciálnych materiálov) minimálne nároky na obsluhu a údržbu odolnosť proti horúcim časticiam v plyne úplne suchý proces

62 Možnosti použitia výroba tepelnej a elektrickej energie výroba stavebných hmôt a magnezitu sklársky, chemický a papierenský priemysel spaľovanie dreveného odpadu spaľovanie tuhých odpadov odprášenie uhoľných kotlov

63 Filtre Tkanivové -vrecové -hadicové -vrecové Vložkové -suché -mokré Náplňové -suché -mokré Náplňové -suché -mokré Vrstvené -suché -mokré Pásové -obehové -odviňovacie

64 Filtre Základné parametre Odlúčivosť hrubá 80-90% - stredná 90-85% - jemná 95-99% - absolútna 99,9% Príjmavosť Čistiteľnosť Tlaková strata p = p p -p z

65 Filtre Spôsoby regenerácie Oklepom Prefúkaním Vibráciami Spätným preplachom Kombináciou

66 Filtre regenerácia prefúkaním

67 Filtre obehový filter

68 druh odlučovača veľkosť častíc odlúčivosť prietok poznámka [μm] [%] [m -3 / h] suché mechanické odlučovače prašníky veľmi hrubý predodlučovače žalúziové predodlučovače cyklóny [m -3 / h] v zostave rotačne viac fungujú ako čerpadlo, hluk mokré mechanické odlučovače scrubre stredne hrubý vzduch práčky menej ako 5 95 spotreba vody 0,5-1,5 lit. m -3 vírové scrubre spotreba vody 0,21 lit/ m -3 venturi od 1 99, spotreba vody 0,6-2,5 lit / m -3 penové viac ako schopné odlučovať aj plyn hladinové elektrostatické odlučovače suché aj submikrónové 99,9 do tlaková strata max 250 MPa

69 Princíp povrchovej filtrácie

70 Uplatňujú sa vo všetkých oblastiach priemyselnej výroby. Používajú sa na odlučovanie jemného a veľmi jemného prachu nelepivého, nevýbušného s kon-centráciou disperzií do 200 g.m -3, s teplotou disperzie do 80 C, v prípade látok z umelých vlákien až do 300 C. Konštruujú sa pre objemové prietoky až do m 3.h -1. Súhrnná filtračná plocha filtračných elementov sa uspôsobuje tak, že čelná rýchlosť prúdenia vzdušniny na filtračné elementy býva v rozmedzí 1,0 až 10,0 cm.s -1. Odpor filtrov býva v rozmedzí 1000 až Pa. Sú to odlučovacie zariadenia s veľmi vysokou celkovou odlučivosťou až 99,9 %.

71 Filtračné kazety jednorázové

72 Vrecové filtre