Способ очистки газа от аэрозоля, содержащего высокодисперсные твердые частицы с магнитной компонентой

 

Изобретение относится к технике очистки газа (Г) от высокодисперсных твердых частиц аэрозоля (А) с помощью магнитного фильтра и позволяет обеспечить непрерывную эффективность очистку Г от высокодисперсных частиц, например сварочного А, и уменьшение энергозатрат на их магнитную коагуляцию. Для этого слой гранул непрерывно приводят в состояние спокойного псевдоожиженного слоя, пропуская через него очищаемый Г. Режим спокойного псевдоожижения устанавливают из условия начала псевдоожижения по достижению гидравлическим сопротивлением слоя гранул в процессе псевдоожижения максимального значения. Создают по всему объему псевдоожиженного слоя в зазорах между гранулами зоны высокой локальной напряженности магнитного поля путем осаждения на их поверхности слоя магнитных частиц. Укрупняют частицы А при их прохождении от газораспределительной решетки к поверхности псевдоожиженного слоя в зонах высокой локальной напряженности магнитного поля. Укрупненные частицы А непрерывно уносят с поверхности псевдоожиженного слоя восходящим потоком очищаемого Г в циклон, где осаждают под действием центробежных сил. Предлагаемый способ позволяет осуществить эффективную очистку Г от высокодисперсных частиц А, а так как отсутствует источник внешнего магнитного поля, то предлагаемый способ позволяет также уменьшить энергозатраты на магнитную коагуляцию частиц А. 1 табл., 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 В 01 0 35/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

j2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4359340/31-26 (22) 05.01.88 (46) 07.12.90. Бюл. М 45 (71) Киевский политехнический институт им, 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) M.È. Павлищев, А.Л. Ершов, Л.Н. Малинский, B.Ç. Фещенко, Ю.М. Барабанов, В.А. Степура, Т.А. Вознк)к, Ю.В. Пивень и

А.Р. Степанюк (53) 621.928.8(088.8) (56) Товстохатько В.М. Магнитные пылеуловители. — Киев, Вища школа, 1985, с. 89. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ АЭРОЗОЛЯ, СОДЕРЖАЩЕГО ВЫСОКОДИСПЕРСНЫЕ ТВЕРДЫЕ ЧАСТИЦЫ С МАГНИТНОЙ

КОМПОНЕНТОЙ (57) Изобретение относится к технике очиски газа (Г) от высокодисперсных твердых частиц аэрозоля (А) с помощью магнитного фильтра и позволяет обеспечить непрерывную эффективную очистку Г от высокодисперсных частиц, например сварочного А, и уменьшение энергозатрат на их магнитную коагуляцию. Для этого слой гранул непрерывно приводят в состояние спокойного

Изобретение относится к области магнитного осаждения аэрозоля, содержащего высокодисперсные твердые частицы с магнитной компонентой, из газовой среды и может быть использовано в химической, металлургической и теплоэнергетической промышленностях и при очистке вентиляционных выбросов от сварочных аэрозолей.

Цель изобретения — повышение эффек- тивности непрерывной очистки газа от высокодисперсных частиц аэрозоля и

„„Я2„, 1611396 А1 псевдоожиженного слоя, пропуская через него очищаемый Г, Режим спокойного псевдоожижения устанавливают иэ условия начала псевдоожижения по достижении гидравлическим сопротивлением слоя гранул в процессе псевдоожижения максимального значения, Создают по всему объему псевдоожиженного слоя в зазорах между гранулами эоны высокой локальной напряженности магнитного поля путем осаждения на их поверхности слоя магнитных частиц. Укрупняют частицы А при их прохождении от газораспределительной решетки к поверхности псевдоожиженного слоя в зонах высокой локальной напряженности магнитного поля. Укрупненные частицы А непрерывно уносят с поверхности псевдоожиженного слоя восходящим потоком очищаемого Г в циклон, где осаждают под действием центробежных сил. Предлагаемый способ позволяет осуществить эффективную очистку Г от высокодисперсных частиц А, а так как отсутствует источник внешнего магнитного поля, то предлагаемый способ позволяет также уменьшить энергозатраты на магнитную коагуляцию частиц А. 1 ил„1 табл. уменьшение энергозатрат на их магнитную коагуля цию.

На чертеже представлено устройство для реализации предлагаемого способа очистки газа от аэрозоля.

Способ осуществляют следующим образом.

Газ, содержащий аэрозоль, непрерывно подают (фиг. 1) в аппарат псевдоожиженного слоя 1 под непровэльную газораспределительную решетку 2, на которой помещают

1611396 слой гранул 3. Под действием динамических сил очищаемого газового потока слой гранул 3 переводится в состояние псевдоожи-. женного слоя, При этом создают режим спокойного псевдоожижения, который определяют по достижению гидравлическим сопротивлением слоя максимальной величины перепада давления на микроманометре 4, в момент перехода слоя гранул в псевдоожиженное состояние. Удерживают режим спокойного псевдоожижения тем, что скорость псевдоожижения оставляют постоянной и соответствующей началу псевдоожижения слоя гранул, Непрерывно очищают газ от частиц высокодисперсного аэрозоля, содержащего магнитную компокенту. Для этого создают по всему объему . псевдоожиженного слоя в зазорах между гранулами зоны высокой локальной напряженности магнитного поля путем осаждения на поверхность гранул слоя из улавливаемых магнитных частиц. Созданный на поверхности гранул тонкий слой первичной магнитной фильтрующей ткани— магнитный ворс, является фильтром для слабомагнитных и немагнитных частиц аэрозоля, Укрупняют улавливаемые частицы аэрозоля при их осаждении на поверхность магнитного ворса в зонах высокой, локальной напряженности магнитного по. ;ля, которую достигают за счет суперпози ции магнитных полей каждой отдельной

: гранулы, окружающей зазор„через который следует частица аэрозоля. Далее непрерывно выносят с поверхности псевдоожиженного слоя восходящим потоком очищаемого газа укрупненные частицы, образовавшиеся при непрерывном очищении поверхности гранул от избыточного слоя осажденных укрупненных частиц аэрозоля за счет взаимных столкновений и перемешивания гранул, находящихся в состоянии спокойного псевдоожижения, Затем осаждают вынесенные из псевдоожиженного слоя укрупненные частицы аэрозоля под действием центробежных сил в циклоне 5, Использование режима спокойного псевдоожижения позволяет повысить эффективность улавливания высокодисперсных частиц аэрозоля, содержащего магнитную компоненту, и уменьшить энергозатраты на их магнитную коагуляцию. Это связано со следущими обстоятельствами.

Непосредственно после перехода в псевдоожиженное состояние слой гранул несколько расширяется, гранул ы имеют незначительные перемещения и минимальные зазоры между гранулами, что способствует созданию зон с высокой локальной напряженностью магнитного поля. С другой стороны, в режиме спокойного псевдоожижения ожижающий агент — очищаемый газ, равномерно распределен по сечению слоя, фильтруясь через него без образования га5 зовых пузырей и каналов.

Последнее также способствует повышению эффективности улавливания высокодисперсных частиц аэрозоля.

При увеличении скорости ожижающего

10 агента более скорости начала псевдоожижения на 10 — 2Э граница существования режима спокойного псевдоожижения нарушается. Слой расширяется, зазоры между гранулами увеличиваются, что ведет

15 к проскоку газа и каналообразованию, а с другой стороны, уменьшается напряженность магнитного поля в зоне коагуляции.

Оба этих фактора ведут к уменьшению эффективности удавливания частиц аэрозоля.

20 Отсутствие в предлагаемом способе очистки газа внешнего источника магнитного поля, требующего затрат электроэнергии, способствует уменьшению энергозатрат на магнитную коагуляцию частиц улавливаемо25 ro аэрозоля.

К гранулам, используемым в предлагаемом способе, предьявляются два требования, С одной стороны, гранулы должны обладать удерживающими свойствами, т.е.

30 задерживать и коагулировать частицы аэрозоля, содержащего магнитную компоненту.

С другой стороны, гранулы должны легко отдавать и сбрасывать со своей поверхности, при их соударениях, избыток осевших

35 на их поверхности частиц аэрозоля, тем самым способствуя непрерывной регенерации псевдоожиженнго слоя, В случае использования ферромагнитных гранул, например, стальных шаров из стали ШХ15, 40 осевшие на их поверхности магнитные частицы намагничиваются, что затрудняет последующее разьединение гранул и регенерацию избытка магнитного ворса с укрупненными частицами аэрозоля с их по45 верхности.

Кроме того, ферромагнитные гранулы имеют значительную плотность. Энергозатраты же на создание псевдоожиженного слоя прямо пропорциональны плотности

50 гранул его составляющих, Наилучшие результаты достигаются в случае использования гранул из неметаллических материалов, например песка.

Пример . Осуществление предлагае55 мого способа может быть продемонстрировано на примере очистки воздуха от твердых частиц сварочного аэрозоля, образующегося при производства сварочных работ.

Способ осуществляется с помощью аппарата псевдоожиженного слоя диаметром

1611396

20 мм и высотой 300 мм с неп епровальнои ного перепада давления на слое зерен пес- .. газораспределительной решеткой, запол- ка узкой фракции размером 0,42 — 0,50 мм. ненного слоем гранул, и циклона типа ЦН15 с диаметром ко п са 40 мм.

Следует отметить, что размер укрупненр у . Входнои. ных частиц аэрозоля, уносимых с поверхнопатрубокаппаратапсевдоожиженногослоя 5 сти псевдоожиженного слоя в циклон, соединен с газопроводом, отводящим воэ- составляет4 — 8мкм. Величинаскоростиснодух со сварочным аэ оэолем от ва р от сварочного са таких частиц, определенная расчетом, сопоста. Выходной патрубок циклона соеди- ставляет 0,4 м/с, что ниже скорости начала нен с тканевым фильтром, На тканевой псевдоожижения зерен песка 0,42 — 0,50 мм, фильтр ведется улавливание частиц свароч- 1 0 равной 1,42 м/с.

Последнее обстоятельство позволяет ожиженный слой и циклон. Улавливание эффективно освобождать псевдоожиженведется на ткань Петрянова типа ФППД-4.. ный слой гра ный слой гранул от укрупненных частиц

Эффективность улавливания частиц аэрозо- аэрозоля без ля ез их накопления в псевдоожиля оценивают весовым методом на аналити- 15 женном слое, т.е, вести непрерывную регеПроизводительность по отсосу составляет Опыты также показали что начал

Ф ьныи момент создания магнитного ворса на поСварочный аэрозоль создают в процес- верхности зерен песка высотой 80 мм эанисе сварки с помощью электрода УОНИ. Со- 20 мает промежуток времени порядка 60 — 80 с, держание магнитной компоненты В течение этого промежутка времени эфмасса(98 ) час- фективность улавливания частиц аэрозоля тиц аэрозоля имеет размер 0,1-1,0 мкм., растет до постоянной величины.

Ниже. приведены результаты наиболее Таким образом, предлагаемый способ характерных опытов, подтверждающих 25 очистки газа позволяет эффективно и непрепредлагаемый спсоб очистки газа от высо- рывно очищать воздух, содержащий частикодисперсных частиц аэрозоля, содержа- цы сварочного аэрозоля, а также уменьшить энергозатраты на магнитную коагуляцию

В качестве гранул для создания псевдо- частиц, так как позволяет исключить источожиженного слоя используют неметалличе- 30 ник внешнего магнитного поля требую е ранулы — зерна песка узкой фракцией подвода электроэнергии. у щии

0,42-050 мм с вы

80 мм.

1 Ф сотой неподвижного слоя Кроме того, при использовании пр редлагаемого способа отсутствует необходимость

При движении очищаемого газа через во второй ступени очистки аэрозоля после слой зерен песка создаются различные ре- 35 циклона. жимы его фильтрации: без псевдоожижеСпособ очистки газа о аэрозоля. содеррежим псевдоожижения с началом канало- жащего высокодисперсные твердые частиобразования. Расход отсасываемого газа цы с магнитной компонентой, составляет соответственно режимам: 1,3 40 заключающийся в пропускании потока газа м ч;1,6м /ч;1,9м /ч,аскоростифильтра- через зону магнитной коагуляции, последуции газа составляет 1,1 м/с, 1,42 м/с, 1,75 ющем осаждении скоагулированных частиц м/с соответственно. под действием центробежных сил, о т л и ч аерепад давления на слое зерен песка ю шийся тем, что, с целью повышения в трех режимах составляет соответственно 45 эффективности непрерывной очистки газа

900 145» и 1юп П ффективность улав- от высокодисперсных частиц аэ ливания составляет соответственно 65, 98 и уменьшения энергозатрат на магнитную коа84 о4 гуля цию, процесс коагуляции осуществляют в

Результаты опытов сведены в таблицу. слое гранул, который приводят в состояние

Сравнение результатов опытов показы- 50 спокойного псевдоожижения потоком очищавает, что наиболее высокой эффективно- емого газа, приэтомскоростьначалапсевдостью при очистке газа от высокодисперсных ожижения гранул определяют по достижении частиц аэрозоля обладает режим спокойно- гидравлическим сопротивлением слоя максиго псевдоожижения, соответствующий на- мального значения, а скорость потока газа чалу создания псевдоожиженного слоя, что 55 устанавливают в пределах 1,0-1,1отскорости подтверждается достижением максималь- начала псевдоожижения, 1611396

Спокойное псевдоожижение

Без псевдоожижения

Характеристика гранул

Размер гранул-зерен песка, мм

0,42-0,50

0,42 — 0,50

0,42 — 0,50

0,42 — 0,50

Высота слоя гранул, мм

80

80

1,75

1,56

1,42

1,10

Скорость начала псевдоожижения гранул, м/с

1,42

1,42

1,42

1,42

1,2

1,0

0,8

Гидравлическое сопротивление слоя гранул, Па

1300

1415

1450

900

Размер частиц аэрозоля, мкм

0,1-1,0

0,1-1,0

0,1-1,0

0,1-1,0

Эффективность улавливания частиц аэрозоля, 84,0

97,5

98,0

65,0

Составитель О, Симоненко .

Редактор Н. Лазаренко Техред М,Моргентал Корректор О. Кравцова

Заказ 3786 Тираж 577 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР . 113035, Москва, )l(-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Скорость фильтрации очищаемого газа через слой гранул, м/с

Соотношение скорости фильтрации очищаемого газа в слое гранул к скорости начала псевдоожижения гранул

Псевдоожижение с началом каналообраэования