Способ очистки газа от аэрозоля, содержащего высокодисперсные твердые частицы с магнитной компонентой Советский патент 1990 года по МПК B01D35/06 

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 эффективности непрерывной очистки газа от высокодисперсных частиц аэрозоля и

уменьшение энергозатрат на их магнитную коагуляцию.

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 непровальную газораспределительную решетку 2, на которой помещают

со ю

Os

слой гранул 3. Под действием динамических сил очищаемого газового потока слой гранул 3 переводится а 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 компоненту. Для этого создают по всему объему псевдоожиженного слоя в зазорах между гранулами зоны высокой локальной напря- женности 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 непрерыв- но выносят с поверхности псевдоожижен- ного слоя восходящим ПОТОКОМ очищаемого газа укрупненные частицы, образовавшие- ся 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, гранулы имеют незначительные перемещения и минимальные зазоры между гранулами, что способствует созданию зон с высокой локальной напряженностью магнитного поля. С другой

стороны, в режиме спокойного псечдоожи- жения ожижающий агент - очищаемый газ, равномерно распределен по сечению слоя, фильтруясь через него без образования газовых пузырей и каналов.

Последнее также способствует повышению эффективности улавливания высокодисперсных частиц аэрозоля.

При увеличении скорости ожижающего

0 агента более скорости начала псевдоожижения на 10-20% граница существования режима спокойного псевдоожижения нарушается. Слой расширяется, зазоры между гранулами увеличиваются, что ведет

5 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.

0 Отсутствие в предлагаемом способе очистки газа внешнего источника магнитного поля, требующего затрат электроэнергии, способствует уменьшению энергозатрат на магнитную коагуляцию частиц улавливаемо5, го аэрозоля.

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

0 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

5 на их поверхности частиц аэрозоля, тем самым способствуя непрерывной регенерации псевдоожиженнго слоя. В случае использования ферромагнитных гранул, например, стальных шаров из стали ШХ15,

0 осевшие на их поверхности магнитные частицы намагничиваются, что затрудняет последующее разьединение гранул и регенерацию избытка магнитного еорса с укрупненными частицами аэрозоля с их по5 верхности.

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

0 гранул его составляющих.

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

Пример. Осуществление предлагае5 мого способа может быть продемонстрировано на примере очистки воздуха от твердых частиц сварочного аэрозоля, образующегося при производстве сварочных работ.

Способ осуществляется с помощью аппарата псевдоожиженного слоя диаметром

20 мм и ВЫСОТОЙ 300 мм с непровальной газораспределительной решеткой, заполненного слоем гранул, и циклона типа ЦН- 15 с диаметром корпуса 40 мм. Входной патрубок аппарата псевдоожиженного слоя соединен с газопроводом, отводящим воздух со сварочным аэрозолем от сварочного поста. Выходной патрубок циклона соединен с тканевым фильтром, На тканевой фильтр ведется улавливание частиц сварочного аэрозоля, прошедших через псевдо- ожиженный слой и циклон. Улавливание ведется на ткань Петря нова типа ФППД-4, Эффективность улавливания частиц аэрозоля оценивают весовым методом на аналитических весах ВЛА - 200 м. Производительность по отсосу составляет 0,5 - 5,0 м /ч.

Сварочный аэрозоль создают в процессе сварки с помощью электрода УОНИ. Содержание магнитной компоненты составляет 60%. Основная масса (98%) частиц аэрозоля имеет размер 0,1-1,0 мкм..

Ниже приведены результаты наиболее характерных опытов, подтверждающих предлагаемый спсоб очистки газа от высокодисперсных частиц аэрозоля, содержащего магнитную компоненту.

В качестве гранул для создания псевдоожиженного слоя используют неметаллические гранулы - зерна песка узкой фракцией 0,42-0,50 мм с высотой неподвижного слоя 80 мм.

При движении очищаемого газа через слой зерен песка создаются различные режимы его фильтрации: без псевдоожижения, режиме спокойного псевдоожижения, режим псевдоожижения с началом канало- образования. Расход отсасываемого газа составляет соответственно режимам: 1,3 м /ч; 1,6 м /ч; 1,9 , а скорости фильтрации газа составляет 1,1 м/с, 1,42 м/с, 1,75 м/с соответственно.

Перепад давления на слое зерен песка в трех режимах составляет соответственно 900, 1450 и 1300 Па, а эффективность улавливания составляет соответственно 65, 98 и 84%.

Результаты опытов сведены в таблицу.

Сравнение результатов опытов показывает, что наиболее высокой эффективностью при очистке газа от высокодисперсных частиц аэрозоля обладает режим спокойного псевдоожижения, соответствующий началу создания псевдоожиженного слоя, что подтверждается sцocтижeниeм максималь55

-

ного перепада давления на слое зерен песка узкой фракции размером 0,42-0,50 мм.

Следует отметить, что размер укрупненных частиц аэрозоля, уносимых с поверхно- 5 сти псевдоожиженного слоя в циклон, составляет 4-8 мкм. Величина скорости сноса таких частиц, определенная расчетом, составляет 0,4 м/с, что ниже скорости начала псевдоожижения зерен песка 0,42-0,50 мм 10 равной 1,42 м/с.

Последнее обстоятельство позволяет эффективно освобождать псевдоожижен- ный слой гранул от укрупненных частиц аэрозоля без их накопления в псевдоожи- 15 женном слое, т.е. вести непрерывную регенерацию гранул.

Опыты также показали, что начальный момент создания магнитного ворса на поверхности зерен песка высотой 80 мм зани- 20 мает промежуток времени порядка 60-80 с. В течение этого промежутка времени эффективность улавливания частиц аэрозоля растет до постоянной величины.

Таким образом, предлагаемый способ 25 очистки газа позволяет эффективно и непрерывно очищать воздух, содержащий частицы сварочного аэрозоля, а также уменьшить энергозатраты на магнитную коагуляцию частиц, так как позволяет исключить источ- 30 ник внешнего магнитного поля, требующий подвода электроэнергии.

Кроме того, при использовании предлагаемого способа отсутствует необходимость во второй ступени очистки аэрозоля после 35 циклона.

Формула изобретения Способ очистки газа от аэрозоля, содержащего высокодисперсные твердые частицы с магнитной компонентой, 40 заключающийся в пропускании потока газа через зону магнитной коагуляции, последующем осаждении скоагулированных частиц под действием центробежных сил, отличающийся тем, что, с целью повышения 5 эффективности непрерывной очистки газа от высокодисперсных частиц аэрозоля и уменьшения энергозатрат на магнитную коагуляцию, процесс коагуляции осуществляют в слое гранул, который приводят в состояние 0 спокойного псевдоожижения потоком очища- емого газа, при этом скорость начала псевдоожижения гранул определяют по достижении гидравлическим сопротивлением слоя максимального значения, а скорость потока газа 5 устава вливают в пределах 1,0-1,1 от скорости начала псевдоожижения,

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.