• 5

2.1. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПЫЛ ЕЙ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИХ УЛАВЛИВАНИЯ

Плотность частиц. Различают истинную, насыпную и кажущую­ся плотность. Насыпная плотность (в отличие от истнннбй) учи­тывает воздушную прослойку между частицами пыли. При сле­живании насыпная плотность возрастает в 1,2—1,5 раза.

Кажущаяся плотность представляет собой отношение массы частиц к занимаемому ею объему, включая поры, пустоты и не­ровности. Гладкие монолитные частиц£г имеют плотность, прак­тически совпадающую с истинной. Пыли, склонные к коагули­рованию и спеканию, снижают кажущуюся плотность по отно­шению к истинной.

■ Дисперсность частиц. Размер частицы является основным ее параметром. Выбор пылеуловителя определяется дисперсным составом улавливаемой пыли.

Частицы промышленной пыли имеют различную форму (шарики, палочки, пластинки, иглы, чешуйки, волокна и т.д.). Частицы пыли могут коагулироваться и объединяться в агломе­раты, поэтому понятие размера частицы условно. В пылеулав­ливании принято характеризовать размер частицы величиной, определяющей скорость ее осаждения. Такой величиной служит седиментационный диаметр — диаметр шара, скорость осажде­ния и плотность которого равны скорости осаждения и плот­ности частицы. При этом сама частица может иметь произволь-

иую форму. Пылевые частицы различной формы при одной и той же массе оседают с разной скоростью. Чем ближе их фор­ма к сферической, тем быстрее они оседают.

Наибольший и наименьший размеры частиц характеризуют диапазон дисперсности данной пыли. Для характеристики дис­персного состава пыли разбивают всю массу пылинок на неко­торые фракции, ограниченные частицами определенного разме­ра с указанием, какую долю в процентах по массе (или по чис­лу частиц) они составляют.

Дисперсный состав пыли изображается в виде интегральных кривых. Большинство промышленных пылей подчиняется нор­мально-логарифмическому закону распределения частиц по' размеру:

D(d4) 100/igCT4y2я j exp[lg4d„/dM)/21g* or,] X digd4< (I.l>

где D(d4)—относительное содержание частиц меньше данного размера, %; lg а., — среднее квадратическое отклонение в функции данного распределе­ния; \g(d,,/dM)—логарифм отношения текущего размера d,, к медианному для данного распределения размеру dM, который представляет собой такой размер, при котором число частиц крупнее dM равно числу частиц мельче rfM.

При подстановке в формулу величины

<-lg(d„№,)/lga„           (1.2)

получают

D(d4) = 100/Т/2я j ехр( -ty2)dt.       (1.3)

Интегральные кривые для частиц с нормально-логарифми­ческим распределением строят в вероятностно-логарифмической системе координат, где они приобретают вид прямых линий. На основании графика получают значения dK и d4. При этом величина dM отвечает значению D(d4)= 50%.

Адгезионные свойства частиц. Эти свойства частиц опреде­ляют их склонность к слипаемости. Повышенная слипаемость частиц может привести к частичному или полному забиванию аппаратов.

Чем меньше размер частиц пыли, тем легче они прилипают к поверхности аппарата. Пыли, у которых 60—70% частиц имеют диаметр меньше 10 мкм, ведут себя как слипающиеся, хотя те же пыли с размером частиц более 10 мкм обладают хорошей сыпучестью.

По слипаемости пыли делятся на 4 группы:

Характеристика пыли

Вид пыли

Иеслипающаяся Слабослипающаяся

Средиеслип ающаяся

Сильиослипакяцаяся

Сухая шлаковая, кварцевая; сухая глина Коксовая; магнезитовая сухая; апатитовая су­хая; доменная; колошниковая летучая зола, со­держащая много несгоревших продуктов;, слан­цевая зола

Торфяная, влажная магнезитовая; металличе­ская, содержащая колчедан, оксиды свинца, цин­ка и олова, сухой цемент; летучая зола без не- дожига; торфяная зола; сажа, сухое молоко; му­ка, опилки

Цементная; выделенная из влажного воздуха; гипсовая и алебастровая; содержащая нитрофос­ку, двойной суперфосфат, клинкер, соли натрия; волокнистая (асбест, хлопок, шерсть)

Со слипаемостыо тесно связана другая характеристика пы­ли—ее сыпучесть. Сыпучесть пыли оценивается по углу есте­ственного откоса, который принимает пыль в свеженасыпанном состоянии.

Абразивность частиц. Абразивность пыли характеризует ин­тенсивность износа металла при одинаковых скоростях газов и концентрациях пыли. Она зависит от твердости, формы, разме­ра и плотности частиц. Абразивность учитывают при расчетах аппаратуры (выбор скорости газа, толщины стенок аппаратуры и облицовочных материалов).

Смачиваемость частиц. Смачиваемость частиц водой оказы­вает влияние на эффективность мокрых пылеуловителей, осо­бенно при работе с рециркуляцией. Гладкие частицы смачива­ются лучше, чем частицы с неровной поверхностью, так как последние в большей степени оказываются покрытыми абсорби­рованной газовой оболочкой, затрудняющей смачивание.

По характеру смачивания все твердые тела разделяют на три основные группы: 1) гидрофильные материалы — хорошо смачиваемые: кальций, кварц, большинство силикатов и окис­ленных минералов, галогениды щелочных металлов; 2) гидро­фобные материалы — плохо смачиваемые: графит, уголь, сера; 3) абсолютно гидрофобные: парафин, тефлон, битумы.

Гигроскопичность частиц. Способность пыли впитывать вла­гу зависит от химического состава, размера, формы и степени шероховатости поверхности частиц. Гигроскопичность способ­ствует их улавливанию в аппаратах мокрого типа.

Электрическая проводимость слоя пыли. Этот показатель оценивается по удельному электрическому сопротивлению слоя пыли рсл, которое зависит от свойств отдельных частиц (от по­верхностной и внутренней электропроводности, формы и разме­ров частиц), а также от структуры слоя и параметров газового

потока. Оно оказывает существенное влияние на работу элект­рофильтров,

В зависимости от удельного электрического сопротивления пыли делят на три группы: 1) низкоомные пыли рсл<104 Ом-см. При осаждении на электроде частицы пыли мгновенно разряжа­ются, что может привести ко вторичному уносу; 2) пыли с pCJ1 = 104—10ю Ом-см. Эти пыли хорошо улавливаются в элек­трофильтре, так как разрядка частиц происходит не сразу, а в течение времени, необходимого для накапливания слоя; 3) пы­ли с рсл>Юш—1013 Ом-см. Улавливание пылен этой группы в электрофильтрах вызывает большие трудности. Частицы пыли этой группы образуют на электроде пористый изолирующий слой.

Электрическая заряженность частиц. Знак заряда частиц за­висит от способа их образования, химического состава, а также от свойств веществ, с которыми они соприкасаются. Этот пока­затель оказывает влияние на эффективность улавливания в га­зоочистных аппаратах (мокрых пылеуловителях, фильтрах и др.), на взрывоопасность и адгезионные свойства частиц.

Способность частиц пыли к самовозгоранию и образованию взрывоопасных смесей с воздухом. Горючая пыль вследствие сильно развитой поверхности контакта частиц (порядка 1 м2/г) с кислородом воздуха способна к самовозгоранию и образова­нию взрывоопасных смесей с воздухом. Интенсивность взрыва пыли зависит от ее химических и термических свойств, от раз­меров и формы частиц, их концентрации в воздухе, от влагосо- держания и состава газов, размеров и температуры источника воспламенения и относительного содержания инертной пыли. Способностью к воспламенению обладают некоторые пыли орга­нических веществ, образующиеся при переработке красителей, пластмасс, волокон, а также пыли металлов; магния, алюминия и цинка.

Минимальные взрывоопасные концентрации взвешенной в воздухе пыли — примерно 20—500 г/м3, максимальные 700— 800 г/м3. Чем больше содержание кислорода в газовой смеси, тем вероятнее взрыв и больше его сила. При содержании кисло­рода менее 16% пылевое облако не взрывается.

Эффективность улавливания. Степень очистки (коэффициент полезного действия) выражается отношением количества улов­ленного материала к количеству материала, поступившего в газоочистной аппарат с газовым потоком за определенный пе­риод времени.

Эффективность очистки г) определяют по формуле

О'ч-О'ч УУ - у V" , V",.c" Оч"'

1] = • G'4        = 1 ~ V77cr = трс - (1,41

где G'Оч" — массовый расход частиц пыли, содержащейся в газах, соответ­

ственно поступающих и выходящих из аппарата, кг/с; V/, W" — объемный расход газов (при 0°С и 101,3 кПа), соответственно поступающих и выходя­щих из аппаратов, м3/с; с', с" — концентрация частиц в газах, соответствен­но поступающих в аппарат и выходящих из аппарата, кг/м3; <?„'" — коли­чество уловленной пыли, кг/с.

Если объем газов в процессе очистки изменяется, например, за счет подсоса, то эффективность

il=l ~Кпс"/с',    (1.3)

где Ки — коэффициент подсоса.

Известно, что эффективность очистки для частиц пыли раз­личных размеров неодинакова. Так как лучше улавливается крупная пыль, то коэффициент очистки газов часто определяют по фракционной эффективности — степени очистки газов от ча­стиц определенного размера. Фракционная эффективность

Пф= [ф'—ф"(1 — Т))]/®',    (1.6)

где Ф', Ф" — содержание фракций в газах соответственно на входе и выходе аппарата, %.

Зная фракционную степень очистки газов, можно определить общую эффективность аппарата:

ТЦ)1Ф1 , 'ПФаФа , . 11фпфп          ,,

11 " 100 100  ЮО '   (lJl

Эффективность улавливания пыли может быть выражена в виде коэффициента проскока частиц (степени неполноты улавливания), который представляет собой отношение кон­центрации частиц за аппаратом к их концентрации перед ним. Его используют, когда надо оценить конечную запыленность или сравнить относительную запыленность газов на выходе из раз­личных аппаратов.

Коэффициент проскока К'„р рассчитывают по формуле

Я,1 - Г).          (1.8)

Суммарную степень очистки газов т), достигаемую в несколь­ких последовательно установленных аппаратах, рассчитывают по формуле

тН- (l-ri,)(l-t)2) ... (l-ti„),           (1.9)

где Пъ tj,_,     п„ — степень очистки газов от пыли соответственно в первом,

втором и и-м аппарате.

Авторы: 1379 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 1908 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я