SISTEMI ZA PREČIŠĆAVANJE OTPADNIH GASOVA SISTEMI ZA UKLANJANJE ČESTICA SISTEMI ZA UKLANJANJE GASOVITIH POLUTANATA

SISTEMI ZA PREČIŠĆAVANJE OTPADNIH GASOVA SISTEMI ZA UKLANJANJE ČESTICA SISTEMI ZA UKLANJANJE GASOVITIH POLUTANATA 10

Procedura projektovanja opreme za kontrolu emisije (1) Specificirati funkciju koju oprema treba da obavi i kriterijume koji se moraju zadovoljiti Specificirati sva ograničenja koja se postavljaju raspoloživi prostor energija voda finansije ostalo Razmotriti sve moguće modalitete rada opreme Izabrati tipičan modalitet rada opreme

Procedura projektovanja opreme za kontrolu emisije (2) Za izabrani modalitet rada prikupiti sve relevantne teorijske informacije i empirijska iskustva Izvršiti preliminarni dizajn uređaja Optimizovati preliminarni dizajn u smislu zadovoljenja svih postavljenih ograničenja, uz minimalne troškove Proceniti da li je na osnovu preliminarnog dizajna neophodno pribaviti dopunske informacije laboratorijska ispitivanja izgradnja model postrojenja izgradnja poluindustrijskog postrojenja Izraditi finalni projekat uredjaja

Početni korak Specificirati funkciju koju oprema treba da obavi i kriterijume koji se moraju zadovoljiti Karakterizacija gasnog toka Protok Temperatura Vlažnost Sastav gasne smeše, granulometriski sastav Definisanje potrebnog ( optimalnog ) stepena prečišćavanja

Troškovi i efikasnost

Kontrola aerozagađenja SPALJIVANJE SKRUBERI ADSORBERI MOKRI SKRUBERI TALOŽNE KOMORE CIKLONI VREĆASTI FILTRI ELEKTROSTATSKI TALOŽNICI 10-5 10-3 10-1 10 10 3 µm

Prosečna efikasnost uređaja Veličina čestica 50 µm 5 µm 1 µm Inercioni odvajaci 95 16 3 Cikloni (srednje efikasn.) 94 27 8 Cikloni (visoko efikasn.) 96 73 27 Komora sa rasprsivanjem 99 94 55 Skruberi sa fluidiz. slojem 99 99 60 Elektrostaticki separatori 99 99 86 Venturi (srednje efikasn.) 100 99 97 Venturi (visoko efikasn.) 100 99 98 Filteri 100 99 99

Taložne komore Taloženje pod silom zemljine teže Gas+čestice Gas+sitne čestice Gas+krupne čestice

Taložna komora: izgled

Principi proračuna (1) Vreme boravka gasa u komori: t= L/u = LBH/Q = V/Q Brzina laminarnog taloženja računa se po Stoksovom zakonu Efikasnost laminarnog taloženja d min, η= 100% = ( ρ 18µ Q ρ gwl p f ) η i = d d i min,100% 2

Principi proračuna (2) Turbulentno taloženje ηi = 1 exp U ti H Ukupna efikasnost η = Σ x η i i τ Brzina gasnog toka treba da bude niža od brzine odnošenja prašine (ispod 3m/s)

Tipovi taložih komora Horizontalne Višeetažne Vertikalne

Taložne komore: osobine Jednostavni uređaji Bez pokretnih delova Pouzdane Mali pad pritiska Relativno jeftine Glomazne Ograničena efikasnost Često služe da odvoje krupne čestice pre drugih uređaja

Inercioni odvajači čestica Povećanje efikasnosti i smanjivanje gabarita taložnih komora promenom pravca kretanja čestica Česticama se dodaje impuls u smeru različitom od smera gasa

Inercioni odvajači čestica Gas+čestice Gas+relativno sitne čestice Relativno krupne čestice

Inercioni odvajači čestica: izgled

Inercioni odvajači čestica: izvedbe

Inercioni odvajači: osobine Po osobinama između taložnih komora i ciklona Pad pritiska 250 do 400 Pa

Cikloni Taloženje pod uticajem centrifugalne sile Gas se ubacuje u uređaj asimetrično, kretanje je vrtložno i veoma složeno

Ciklon: izgled

Radijalni cikloni Gas+čestice Prečišćen Br.obrtaja gas min -1 Fc/Fg 0 0 50 2.8 100 11.2 500 279.5 1000 1117.9 10000 111786 50000 2794655 100000 11178620 Čestice

Aksijalni cikloni Prečišćen gas Gas+čestice Čestice

Principi proračuna (1) Uslov ravnoteže Fd = Fc 3πµ wr dgr = m p w r 2 Fd Fc d gr = 3 4 ρ D p c µ πu i Separacioni faktor: S = v r /v tal = (v tan ) 2 /rg

Principi proračuna (2) d gr = 3 4 ρ D p c µ πu i d gr = 3 4 3 Dc µ 8ρ πv p 1 0.8 EFIKASNOST 0.6 0.4 0.2 0 0.1 1 10 dp/dgr

Granični (kritični) prečnik čestice Granični prečnik: prečnik čestica kod kojih je efikasnost izdvajanja 50% d 3 gr = c = 1 3 4 D µ 8ρ πv p d 50 EFIKASNOST 1 0.8 0.6 0.4 0.2 EFIKASNOST 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.1 1 10 dp/dgr 0 0.1 1 10 dp/dgr

Efikasnost ciklona Smanjenjem prečnika ciklona povećava se efikasnost i separacioni faktor, ali i pad pritiska (tipično 250 do 2000 Pa) Često se koriste za odvajanje većih čestica pre ostalih uređaja Za veće protoke cikloni se pakuju u baterije: multicikloni

Multicikloni

d 3 4 D µ 8ρ πv 3 gr = c = p d 50 Prečišćen gas Gas+čestice

Multiciklon: izgled

Izdvajanje čestica iz ciklona

Izdvajanje čestica iz ciklona

Cikloni: osobine Jednostavni Jeftini Nemaju pokretnih delova Ograničena efikasnost Znatan pad pritiska

Elektrostatički taložnici Izdvajaju čestice pomoću električnih sila Ideja vrlo stara, kao i komercijalna primena Prečišćavanje velikih količina gasa, kada ne postoji opasnost od eksplozije: kotlovi sa sprašenim ugljem cementare magle u hemijskoj i metalurškoj industriji

EST: izgled

EST: princip rada Emisiona i taložna elektroda Elektroni molekula gasova su ekscitovani i daju intenzivnu svetlost - koronu Pozitivna i negativna korona Čestice dobijaju naelektrisanje bombardovanjem ili difuzijom

Principi proračuna η E 1 - exp = t 2U H L H D v Ut brzina taloženja čestica H visina kolektorske ploče L dužina kolektorske ploče D rastojanje izmedju kolektorskih ploča v brzina gasa

EST: režim rada Osnovne veličine: napon i jačina struje Ograničenje: varničenje između elektroda (napon proboja) Upotrebljava se jednosmerna struja, napona 15 do 30 kv, jačine 5 do 500 ma Rad taložnika je prividno kontinualan Napon se periodično menja Problem: čišćenje taložne elektrode Obično se izvode kao višezonski Efikasnost: 99 do 99,9%, u eksploataciji može da opadne

EST: primena

EST: primena u TE

EST: primena u industriji cementa Fabrika cementa Kosjerić

EST: osobine Visoka efikasnost (99 do 99,9%) Pogodni za velike protoke gasa (>10 6 m 3 /h) Mala potrošnja električne energije (0,2 do 1 kwh na m 3 gasa) Visoka radna temperatura (do 600 C) Mali pad pritiska Kontinualan rad Veliki investicioni troškovi Glomazan Ograničeni na čestice određenog električnog otpora Nemogućnost primene za eksplozivne i zapaljive medijume

Mokri separatori: skruberi Gas+čestice Gas+relativno sitne čestice Kap+ čestice

Mehanizmi izdvajanja Zahvatanje Inercioni sudar 5 µm 500 µm Difuzija (Braunovo kretanje)

Efikasnost 650 µm OPTIMALNA VELIČINA KAPI

Primena mokrih prečistača Proces dozvoljava kontakt gasne i tečne faze Tečnost od ispiranja neće stvoriti sekundarni problem ( premeštanje zagađenja) Potrebno je ili poželjno hlađenje gasa Sagorive ili zapaljive čestice ili gasove treba tretirati sa minimalnim rizikom Čestice su sitne (ispod 20 μm) Potrebna je visoka efikasnost prečišćavanja Potrebno je istovremeno izdvajanje štetnih gasovitih komponenti

Mokri prečistači: najvažnije izvedbe Komore sa raspršivanjem Vertikalne Horizontalne Centrifugalni skruberi Skruberi sa punjenjem Pakovani sloj Fluidizovani sloj Skruber sa samoraspršivanjem Venturi skruberi Kolone sa podovima

Komore sa raspršivanjem Vertikalna komora sa raspršivanjem (suprotnostrujni tok) Odvajač kapi Mlaznice

Komore sa raspršivanjem: izgled mlaznica

Komore sa raspršivanjem: recirkulacija Recirkulacija tečnosti Pumpa

Komore sa raspršivanjem Horizontalna komora sa raspršivanjem (unakrsni tok) Tečnost Gas + čestice Prečišćen gas

Efikasnost komora sa raspršivanjem η = N 1 - e - t Efikasnost Broj prenosnih jedinica Broj prenosnih jedinica N t = 3 v g 2 D τ η I L G v g relat. brzina izmedju gasa i čestica τ vreme boravka gasa u skruberu η I efik. po mehanizmu inerc. sudara D prečnik kapi L protok tečnosti G protok gasa

Centrifugalni skruber Prečišćen gas Gas+čestice Tečnost

Skruber sa pakovanim slojem Prečišćen gas Tečnost Odvajač kapi Mlaznice Punjenje Gas+čestice Tečnost+čestice

Skruber sa pakovanim slojem: punjenja

Skruber sa pakovanim slojem: Plavljenje Plavljenje Nataložene nečistoće Velika brzina gasa za dati protok tečnosti

Trofazni fluidizovani sloj TB Contactor Prečišćen gas Tečnost Inertno punjenje: lake sfere Gas+čestice Tečnost+čestice

Skruber sa samoraspršivanjem Prečišćen gas Gas+čestice

Ramov skruber Gas+čestice Prečišćen gas Tečnost Tečnost+čestice

Venturi skruber Gas+čestice Venturi cev Prečišćen gas 50-150 m/s Tečnost Tečnost+čestice

Venturi skruber

Venturi skruber

Venturi skruber

Venturi skruber 11000 kom.

Venturi skruber sa samousisavanjem

Venturi skruber sa samousisavanjem

Venturi skruber sa samousisavanjem primenjen za lokalno prečišćavanje Usisna hauba Skruber

Skruber za kupolne peći

Skruberi sa samousisavanjem

Kolona sa podovima

Tipovi skrubera, efikasnost i potrošnja tečnosti Tip uređaja Pribl.efik. 5 µm Pad pritiska mmvs Potr.teč. L/m 3 Komore sa raspršivanjem 80 10-50 0.6-2.7 Mokri centrifug. separator 87 25-40 0.3-2.0 Skruber sa samoraspršiv. 93 50-400 0.06-0.15 Kolona sa podovima 97 25-200 0.4-0.7 Pakovani sloj 99 5-30 1-2.6 Venturi 99 150-1000 0.3-1.3 Mehan.gener. spreja 99 40-50 0.5-0.7

Skruberi: osobine Efikasni uređaji Relativno jednostavne konstrukcije Najčešće bez pokretnih delova Relativno jeftini Uklanjanje čestica se može kombinovati sa hemisorpcijom Hlađenje gasova otežava disperziju Potreban tretman otpadnog mulja Može biti nepogodan za visoke koncentracije čestica

Gas+čestice Filteri

Filteri: princip rada Mehanizmi odvajanja: Inercioni sudari Zahvatanje Difuzija Dve vrste pora: krupne (između vlakana) sitne pore (unutar vlakana) Diskontinualan rad: Filtracija između pora Filtracija kroz pore (prava filtracija) Otresanje

FILTRACIJA OTRESANJE KOMPRIMOVANI VAZDUH ČESTICE

Filteri: izvedbe Vrećasti filteri Filteri sa poroznim cevima Filteri sa ravnim površinama (ramski)

Vrećasti filteri

Vrećasti filteri: dinamika rada Otresanje: ručno mehanički povratnim tokom ultrazvukom

Filtracione tkanine Najčešće korišćeni: prirodna vlakna staklena vlakna sintetička vlakna metal celuloza Vlakna su pakovana u sloj ili tkana Značajne osobine: mehanička čvrstoća hemijska otpornost bakteriološka otpornost termička postojanost

1 scfm/ft2=18.3 m3/hm2 1 C= ( F-32)*0.5555

Vrećasti filteri: izgled

KASETNI VREĆASTI FILTERI

FILTERI SA POROZNIM CEVIMA

Filteri: osobine Efikasni uređaji Relativno jeftini Pogodni za kolekciju korisnih čestica Veliki pad pritiska Rukovanje može biti komplikovano Čestice moraju biti suve Problemi u radu sa visokim koncentracijama čestica, zbog čestog otresanja