Экологические требования к установкам очистки газов

4. СВОЙСТВА ВЗВЕШЕННЫХ ЗВ

4.1. ЗВ в виде твердых или жидких частиц в совокупности с очищаемым газовым потоком образуют двухфазную систему, называемую аэрозолем. В основном, очистке подлежат аэрозоли искусственного (промышленного) происхождения, образующиеся в результате хозяйственной деятельности человека.

Размеры твердых или жидких частиц, взвешенных в газах, подлежащих очистке, находятся в диапазоне от 0,1-0,4 до 500-1000 мкм.

4.2. Промышленные аэрозоли классифицируются на четыре вида: дым, пыль, туман, смешанные аэрозоли (см. табл.1).

Таблица 1

Характеристика промышленных аэрозолей

Дымы - аэрозоли, образующиеся в результате высокотемпературных процессов, сопровождающихся испарением вещества (его возгонкой) с последующей конденсацией его паров при охлаждении на ядрах конденсации, а также в результате химических и фотохимических реакций. В результате указанных процессов образуются очень мелкие частицы сферической или правильной формы. С образованием дымов связаны процессы плавления.

Пыли представляют собой наиболее широко распространенный класс промышленных аэрозолей. Пыли состоят из твердых частиц, диспергированных в газообразной среде, и образуются в процессах сушки, обжига, сжигания твердых и порошкообразных материалов и топлива, а также при измельчении, классификации, транспортировке. Большинство пылей характеризуется широким спектром распределения частиц по размерам, т.е. они весьма полидисперсны. Форма частиц в пылях обычно неправильная, соответствующая обломкам твердых тел.

Туманы состоят из капелек жидкости, диспергированных в газообразной среде, в которых могут содержаться растворенные вещества и суспензированные твердые частицы. Туманы образуются либо в результате конденсации паров веществ в газообразной среде, либо при диспергировании жидкостей в газообразной среде.

Диапазон изменения размеров капелек зависит от механизма их образования. С образованием туманов связаны различные технологические процессы (производство серной кислоты, окраска изделий, гальваника и др.).

Смешанные аэрозоли состоят из совокупности капелек жидкости и твердых частиц или из твердых частиц различного происхождения, диспергированных в газообразной среде. (В технической литературе процессы, связанные с выделением твердых или жидких частиц из газообразной среды, называются "пылеулавливанием". Причем, этот термин охватывает все случаи улавливания частиц независимо от их класса).

4.3. Дисперсность. Под дисперсным составом взвешенных ЗВ понимают характеристику распределения частиц по размерам. Дисперсный состав частиц может быть представлен в виде фракций, которые характеризуют процентное содержание или относительную долю частиц, размеры которых находятся в определенном интервале значений, принятых в качестве нижнего и верхнего пределов. Пример записи фракций в мкм: 0-2; 2-6; 6-10; 10-20; 20-40; 40-60 и т.д.

Более удобно характеризовать дисперсный состав в виде среднего размера частиц, получившего название медианного и обозначаемого . Медианный размер частиц показывает, что в данном распределении доля частиц (по массе) с размером больше составляет 50% и доля частиц с размером меньше также составляет 50%.

Установлено, что абсолютное большинство промышленных аэрозолей подчиняется логарифмически-нормальному закону распределения частиц по размерам. Это обстоятельство позволяет характеризовать дисперсный состав аэрозоля всего двумя величинами и (стандартное или среднее квадратичное отклонение в функции данного распределения). Значение определяется по формуле:

,                   (4)

где: , - предельный размер частиц, содержание которых при интегральном распределении (по массе) соответствует 84,1% и 16,9%.

Размер частиц определяет скорость витания частиц в газовом (воздушном) потоке. Номограмма для определения скорости витания частиц в зависимости от их размера и плотности, а также от температуры газов приводится в [7].

4.4. Плотность частиц. Различают истинную, насыпную и кажущуюся плотности. При выборе пылеуловителя необходимы данные о кажущейся плотности, представляющей собой отношение массы частицы к занимаемому ей объему, включая объемы пор и газовых включений. Кажущаяся плотность оказывает существенное влияние на поведение частицы при действии различных механизмов ее осаждения.

Насыпная плотность необходима для определения объема, который занимает пыль в бункерах, и, соответственно, периодичности выгрузки ее из бункеров.

4.5. Адгезионные и аутогезионные свойства частиц. Адгезионные свойства частиц определяют плотность их сцепления с различными макроскопическими поверхностями, а аутогезионные - друг с другом. Эти свойства определяют эффективность удержания частиц на осадительных поверхностях и их регенерации. От величины сил аутогезии зависит толщина прочных трудноразрушимых отложений пыли на внутренних поверхностях аппаратов и газоходов.

На практике чаще пользуются понятием слипаемости. Повышенная слипаемость частиц пыли может привести к частичному или полному забиванию пылеуловителей улавливаемым продуктом. Для многих пылеуловителей установлены определенные границы применимости в зависимости от слипаемости улавливаемой пыли. Ориентировочное разделение пылей по степени слипаемости приведено в Приложении В.

Со слипаемостью тесно связана другая характеристика пыли - ее текучесть. Текучесть пыли оценивается величиной углов внутреннего трения слоя пыли. Текучесть определяет поведение пыли в бункерах и течках пылеулавливающих установок.