CC BY
36
стр. 465—471.—С н я к и н П. Г., в кн.: Проблемы физиологической оптики, т. 6, стр. 252—264, М. — Л., 1948. — Он же, Функциональная мобильность сетчатки, М., 1948.—Ченцова Е. М., Курорты, физиотерапия и рабочий отдых, 1932, № 5, стр. 39—52.
Поступила 5/Х 1955 г.
ОЧИСТКА ПРОМЫШЛЕННЫХ ГАЗОВ ОТ ПЫЛИ В ПЕННОМ ГАЗОПРОМЫВАТЕЛЕ
Доктор технических наук М. Е. Позин, кандидат технических наук И. П. Мухленов, кандидат технических наук Э. Я. Тарат
Из Ленинградского технологического института имени Ленсовета
Улучшение условий труда и быта населения требует серьезного внимания к проблеме очистки воздуха промышленных центров. Очистка промышленных газов, выбрасываемых в атмосферу, от пыли и других вредных загрязнений производится еще далеко не на всех предприятиях. Там же, где очистные сооружения эксплуатируются, степень очистки во многих случаях еще недостаточна. Это объясняется, в частности, тем, что наиболее распространенные сухие способы очистки газов от пыли не могут обеспечить улавливания тонкой пыли. Так, в циклонах и других сухих инерционных пылеуловителях скорость осаждения пропорциональна квадрату радиуса частицы, поэтому с уменьшением размера частиц скорость осаждения резко снижается. В электрофильтрах можно уловить более мелкие частицы, но и в них уменьшение размера частиц пыли вызывает ухудшение очистки газа. Мельчайшие твердые частицы дыма вообще не могут осаждаться в сухих пылеуловителях, так как скорость конвективных движений частиц в потоке газа больше скорости их осаждения. Потоком газа уносятся даже те мелкие пылинки, которые уже коснулись поверхности осаждения.
Мокрые способы очистки газов, основанные на промывке их жидкостями, могут обеспечить более полное улавливание частиц пыли не только потому, что пылинки, попавшие в жидкость, уже не выделяются в газовую фазу, но главным образом в силу того, что эти способы позволяют в значительно большей мере, чем сухие, развить поверхность осаждения частиц. Кроме того, мокрые способы позволяют частично или полностью освобождать отходящие газы от вредных газообразных примесей. Отсюда очевидна перспективность мокрых рпособов очистки газов.
Чрезвычайно тесное соприкосновение газа и жидкости достигается в слое динамической пены, что позволяет во многих случаях обеспечить практически полную очистку газа от пыли при использовании пенного способа очистки газов. Очистка газов от пыли в слое пены является частным случаем применения пенного способа, разработанного в Ленинградском технологическом институте имени Ленсовета, для осуществления различных взаимодействий между газами и жидкостями, в том числе для поглощения -газов, выделения газовых компонентов из жидкостей, нагревания и охлаждения жидкостей газами и для других процессов, в основе которых лежит диффузия вещества из газовой фазы в жидкую или обратно и теплопередача при непосредственном соприкосновении газа и жидкости.
В химической промышленности для проведения процессов абсорбции и десорбции применяются пенные аппараты с несколькими полками, через которые последовательно проходит обрабатываемый газ, образуя с поступающей на полки жидкостью динамическую пену. В такой пене процессы массо- и теплопередачи идут с очень большой интенсивностью. Очистка
2*
И
газа от пыли осуществляется, как правило, легче, чем поглощение газообразных компонентов из газовой смеси, поэтому в пенном аппарате, предназначенном для очистки газа от пыли (в пенном газопромывателе), обычно достаточно иметь одну полку.
Принципиальная схема пенного газопромывателя для очистки газов от пыли показана на рис. 1. Газопромыватель представляет собой резервуар прямоугольного или круглого сечения, разделенный одной горизонтальной решеткой. В отдельных случаях для очистки газа от "высокодисперсной или плохо смачиваемой пыли необходим аппарат с двумя или даже тремя решетками. Решеткой в пенных аппаратах обычно служит
Рис. 1. Принципиальная схема пенного газопромывателя.
I — корпус аппарата; 2 — решетка; 3 — бункер; 4 — приемная коробка; 5 — диффузор ввода газа; 6 — сливная коробка; / — сливной трубопровод; 5 — штуцер пульпопровода; ^ — порог на сливе воды с решетки; 10 — шгуцер вывода газа.
перфорированный лист с равномерно расположенными отверстиями круглой, щелевидной (прямоугольной) или другой формы. Решетка может быть и из отдельных колосников. Свободное сечение решетки должно составлять от 10 до 40% общего сечения аппарата в зависимости от условий очистки. Вода (или другая жидкость, удобная для промывки газа) поступает на решетку через штуцер и входную коробку; очищаемый газ подается под решетку. Проходя через отверстия, газ вспенивает воду, так что по решетке движется слой пены, в котором и происходит основной процесс очистки газа от пыли.
Образование пены на решетке достигается без использования каких-либо пенообразующих веществ и обусловлено большой скоростью газа в полном сечении аппарата. Вследствие большой скорости газа (1—3 м/сек), в несколько раз превышающей скорость свободного всплы-вания пузырьков в слое жидкости, происходит непрерывное столкновение, слияние и разрушение пузырьков и образование слоя динамической пены. Динамическая пена отличается от малоподвижной пены с ячеистой структурой; она представляет собой взвешенный слой жидкости в виде быстро движущихся пленок и струй, тесно перемешанных с пузырьками и струя-
воды Запыленный газ
ми газа. Поверхность динамической пены очень велика и быстро обновляется. Пылинки, находящиеся в газовых пузырьках, вследствие сильного трения и перемешивания газа с жидкостью ударяются о пленки жидкости и улавливаются ею. Часть пылинок, в особенности крупные фракции, отбиваются решеткой >и остаются под нею, не попадая в слой пены. Часть жидкости, поступающей" на решетку, утекает через отверстия в подреше-точное пространство; с нею смывается большая часть пыли, которая при отсутствии утечки могла бы быстро забить отверстия решетки. В подре-шеточной части аппарата отделяется 60—90% пыли. Более трудо уловимые фракции пыли, обладающей меньшей смачиваемостью и малым удельным весом, остаются в основном в той части воды, которая в виде пены проходит по всей решетке и стекает с нее через переливной порог в сливную коробку и трубу (см. рис. 1). Количество воды, протекающей через отверстия решетки (утечка), регулируется режимом, предусматривающим определенные сочетания скорости газа в отверстиях и высоте слоя пены на решетке с размером отверстий.
Устанавливают такую утечку, чтобы в подрешеточной части (бункере) пенного газопромывателя получалась концентрированная, но достаточно подвижная для стекания пульпа. С этой целью можно получать пульпу с весовым отношением твердой части к жидкой от 1 : 5 до 1:10, а в случае необходимости она может быть и более разбавленной. Пульпа из подрешеточной части через бункер и гидравлический затвор (см. рис. 1) направляется в отстойник или удаляется гидравлическим способом по пульпопроводу. Отстойник можно совместить с газопромывателем. Пена, сливающаяся через порог, разрушается в сливной коробке и в виде мутной воды, которая может увлекать с собой отдельные пузырьки газа, стекает по сливной трубе через гидравлический затвор в приемный сборник или непосредственно в канализацию. Для очистки газа от пыли нет необходимости применять чистую жидкость; в частности, на питание газопромывателя можно вновь подавать стекающую через порог слегка загрязненную воду. .'
Пенный способ газоочистки исследован в лабораторных и заводских условиях. На моделях и промышленных аппаратах изучена очистка газов от летучей золы, известняковой и известковой пыли, песчаной, бокситовой, глиноземной, огарковой, апатитовой, содовой, баритовой, текстильной и других видов пыли. Ниже кратко изложены основные обобщенные закономерности и показатели пылеулавливания, которые подтверждаются также и опытом работы производственных пенных аппаратов, улавливающих различную пыль на предприятиях.
Полнота пылеулавливания обычно характеризуется степенью очистки газа. Полнота -пылеулавливания в пенных газопромывателях зависит от многих факторов, но прежде всего определяется высотой слоя динамической пены. Зависимость степени пылеулавливания т) от высоты слоя пены Н на полке пенного газопромывателя (рис. 2) найдена в лабораторных опытах по улавливанию различных промышленных пылей: летучей золы, апатитовой, известковой и др. По данным дисперсионного анализа, основная масса частиц этих пылей имеет размер более 10—15 ¡а. Степень улавливания пыли при одной и той же высоте пены несколько колебалась в зависимости от качества пены, дисперсности пыли и концентрации ее в газе, скорости газа в слое пены и других факторов, но тем не менее кривая на рис. 2 ясно показывает закономерное возрастание степени очистки газа при увеличении высоты слоя динамической пены. Во всех опытах слой пены высотой 60 'Мм обеспечивал степень улавливания выше 99% при колебаниях начальной запыленности от 1 до 30 г/м3 газа. С ростом начальной концентрации пыли степень улавливания ее возрастает. При эксплуатации промышленных газопромывателей установлено, что покрытие пеной всей решетки предопределяет достаточно полное улавливание всей пыли.
Многочисленными испытаниями, ¡проведенными с решетками разных конструкций, установлено, что достаточная высота динамической пены на решетке газопромывателя устойчиво достигается при скоростях газа в полном сечении аппарата от 1 до 3 м/сек и высоте исходного слоя жидкости fea решетке не менее 10 мм. Исходным слоем жидкости называется такой слой жидкости, который получился бы на решетке при превращении всей пены в жидкость, не содержащую пузырьков. Высота пены является функцией высоты исходного слоя жидкости и скорости газа. Все факторы, определяющие высоту пены, влияют и на степень пылеулавливания. Таким образом, показатели очистки газа от пыли зависят от скорости газа, высоты порога, интенсивности потока и конструктивных параметров решетки. %
то
у
I
§ 99.5 |
1 99.0
i а
98.5
1 < » ( < 1 D^--- 1 | 1 г— а
1 1 1 у/ > J 1 1 1 < • в 1 4 зЛест* Известь los/a латит !/>К
X1 —1- ^Г ( Г ( 1 » 1 „ о А
20 -30 40 50 60 70 80 90
Высота слоя пен о/ (в мм)
100 ПО
Г20
Рис. 2. Зависимость степени улавливания пыли от высоты пены.
Испытания опытного пенного уловителя золы из дымового газа, полученного при сжигании пылевидного воркутского угля, показали значительное улучшение работы пенного пылеуловителя при возрастании скорости газа до 2,5 м/сек и небольшое улучшение при усилении интенсивности потока воды в пределах, применяемых при эксплуатации пенных пылеуловителей. Аналогично интенсивности потока влияет высота порога. Поэтому можно работать с минимальным расходом воды, определяемым тепловым балансом аппарата, достигая высокой очистки путем увеличения высоты порога. Степень пылеулавливания при скоростях газа 1,5г—2,5 м/сек составляет 99% и выше. Интенсивность работы пенного пылеуловителя при улавливании золы характеризуется средним значением К— 11 кг в час на 1 м3 объема аппарата при средней концентрации пыли 1 г/м3 (при рациональном режиме). В наиболее интенсивных электрофильтрах достигается К —0,9 кг/м3 час, т. е. в 12,5 раза меньше, чем в пенных золоуловителях.
Решетку для пенного газопромывателя выбирают с таким расчетом, чтобы обеспечить необходимую утечку воды для получения подвижной пульпы в подрешеточном пространстве. В то же время нельзя допускать слишком большую утечку (больше 50% от поступающей воды), так как она приводит к резкому уменьшению высоты слоя пены на решетке и к ухудшению очистки газа. Утечка воды через отверстия определяется многими факторами. Она возрастает с увеличением свободного сечения решетки, диаметра отверстий, толщины решетки, высоты слоя пены ка решетке.
Конструкция решетки оказывает также большое влияние на гидравлическое сопротивление аппарата. Сопротивление решетки уменьшается с увеличением ее свободного сечения и изменяется в зависимости от толщины. Обычно для обеспечения необходимой утечки и .минимального сопротивления в пенных пылеуловителях устанавливают решетки со свободным сечением 15—25% от площади сечения аппарата с круглыми отверстиями диаметром от 3 до 8 мм при толщине решетки 4—6 мм. Пока получили наибольшее распространение решетки типа 13/6, 12/6, 12/5, 9/4 (числитель — шаг между центрами отверстий, расположенных в шахматном порядке, знаменатель — их диаметр в мм). Возможно применение решеток с отверстиями в виде щелей.
Гидравлическое сопротивление пылеуловителя является важным показателем его работы и во многих случаях предопределяет возможность его применения. Пенные газопромыватели обладают невысоким сопротивлением, которое при рациональном режиме их работы не превышает 30—40 мм 'водяного столба.
На степень улавливания пыли в пенном газопромывателе сильно влияют физические свойства пыли. Наиболее заметную роль играет раз- • мер частиц, т. е. дисперсность пыли.
При расчете степени очистки газа в многополочных пенных пылеуловителях следует учитывать, что фракционная степень очистки газа на каждой последующей полке сильно снижается по сравнению с предыдущей. Особенно ярко выражен этот факт для высокодиспероных фракций пыли, как это видно из таблицы.
Фракционная степень очистки воздуха от пыли БЮз в многополочном аппарате
Фракционная степень очистки (в процентах)
ЦИИ В [1 I полка II полка III полка
До 2,5 74 9,2 8
2,5—5 84,4 39 26,6
5—7,51 91,5 45,6 36,2
7,5—10 1
10—15 97,4 57,5 49,8
15—20 98,5 60,5 56
20—30 99,5 76,5
30—60 I 99,9
К настоящему времени уже накоплен известный опыт эксплуатации промышленных пенных пылеуловителей, показывающий их высокую эффективность и определенные преимущества по сравнению с аппаратами других конструкций. Так, на основании благоприятных данных лабораторных испытаний на апатитонефелиновой обогатительной фабрике (Кировск) в начале 1954 г. были построены два пенных газопромывателя для улавливания из вентиляционного воздуха апатитовой и нефелиновой пыли.
Первый из этих аппаратов (рис. 3) имеет одну полку с размерами решетки 2000X800 мм. Диаметр отверстий— 6,3 мм, шаг— 12 мм. Ап-
парат очищает 10 000 м3/час вентиляционного воздуха. Гидравлическое сопротивление аппарата составляет 30—40 мм водяного столба при расходе воды 0,3 л/м3 газа. Расход воды может быть понижен. Так как скорость газа в отверстиях решетки невелика, то утечка воды через отверстия значительна. Чтобы улучшить пенообразование, сливная труба была заглушена; таким образом этот аппарат работает при протекании
Рис. 3. Пенный газопромыватель для очистки воздуха от апатитовой
и нефелиновой пыли. 1 — корпус аппарата; 2—патрубок ввода газа; 3—диффузор; 4— решетка (6 8 мм); 5 — опорные уголки; 6 — патрубок вывода газа; 7 — распределительный коллектор воды; 8 — штуцер ввода воды; 9 — приемная коробка; 10 — порог; 11 — сливная коробка; 12 — сливной трубопровод; 13 — бункер; 14 — штуцер для вывода пульпы; 15 — штуцер для удаления шлама; 16 — люк для монтажа решетки;
17 — смотровое окно; 18 — лаз.
всей жидкости через отверстия решетки, без удаления пены через сливной порог. Проведенные испытания показали, что степень очистки воздуха от апатитовой пыли, несмотря на плохую ее смачиваемость, равна в среднем 97,3% при весьма резком колебании начальной запыленности от 3 до 62 г/м3. Аппарат включен в нормальную эксплуатацию. Работа его протекает бесперебойно и несмотря на отсутствие брызгоотбойников, выноса брызг нет.
Пенный газопромыватель для улавливания нефелиновой пыли имеет такую же конструкцию и размеры. В нем установлена решетка типа 12/6,5. Этот аппарат работает при большей скорости газа в полном сечении
(и в отверстиях решетки) и очищает 17 000 м3/час вентиляционного воздуха. У выхода воды с решетки установлен сливной порог высотой 30 мм. Расход воды равен 0,2 л/м3 газа. Испытаниями выявлено, что степень улавливания нефелиновой пыли в аппарате составляет в среднем 98,5% при весьма резком колебании начальной запыленности воздуха— от 27 до 221 г/м3. Аппарат включен в нормальную эксплуатацию и работает бесперебойно. Выброса брызг нет.
После введения в эксплуатацию этих двух пенных газопромывателей выброс пыли в атмосферу уменьшился: апатитовой —с 3000 до 50 кг/сутки и нефелиновой с 21 000 до 290 кг/сутки. Затам на фабрике были установлены еще 26 пенных газопромывателя. В связи с большой начальной запыленностью воздуха некоторые из этих аппаратов сделаны двухполочными — на первой решетке (12/6) происходит улавливание основной массы пыли, а на второй решетке (9/4) проходит тонкая очистка воздуха. В дальнейшем, в связи с хорошими показателями работы, на фабрике установлено 17 подобных аппаратов. Намечена установка еще 10 пенных газопромывателей.
Другим примером может служить бесперебойная работа пенного газопромывателя на ленинградском заводе «Электросила». Здесь еше в 1952 г. был установлен пенный газопромыватель для очистки воздуха, отсасываемого от пескоструйных аппаратов. Газопромыватель имел прямоугольную форму с сечением 0,56 м2; решетка железная хромированная типа 12/6 со свободным сечением, равным 22%. Аппарат был рассчитан на очистку 5000 м3/час воздуха, однако фактически его нагрузка по производственным потребностям не превышала 2600—3000 м3/час. Это приводило к ухудшению пенообразования и протеканию почти всей подаваемой воды через отверстия решетки. Тем не менее очистка воздуха от пыли составляла не меньше 97% при расходе воды 0,2 л/м3 воздуха и гидравлическом сопротивлении аппарата 15—20 мм водяного столба. Длительная эксплуатация этого аппарата показала, что он нетребовате-лен в обслуживании и надежен в работе. Износа корпуса и решетки не наблюдалось. После освоения этого пылеуловителя и выявления хоро-ших показателей его работы завод установил в 1953 г. два пенных пыле-уловителя, которые находятся с тех пор в беспрерывной эксплуатации. Эти аппараты работают с отводом воды только через отверстия решетки (без слива через порог).
На Донецком и Славянском содовых заводах в течение нескольких лет работают четыре пенных газопромывателя, улавливающих содовую пыль из воздуха вентиляционных систем. Улавливание содовой пыли протекает практически полностью (коэфнциент полезного действия больше 99,9%). С большей эффективностью работают пенные пылеуловители и на ряде других предприятий.
Некоторые трудности встретились при промышленном освоении пенных золоуловителей. Они были связаны в основном с необходимостью надежной защиты от коррозии корпуса и главным образом решетки аппарата. Опыт промышленных испытаний пенного золоуловителя на Саратовской ГРЭС показал, что эти трудности вполне преодолимы, а эффективность работы пенного золоуловителя высока (по предварительным данным, коэфнциент полезного действия достигал 99%).
Следует отметить, что в пенном золоуловителе одновременно с золой улавливается до 90% содержащегося в дымовом газе сернистого ангидрида. Образующаяся в аппарате зольная суспензия поглощает сернистый газ значительно лучше, чем чистая вода. Возможность одновременной очистки дымового газа от золы и сернистых соединений является большим преимуществом пенных аппаратов перед сухими золоуловителями.
На саратовской ГРЭС подготавливается к пуску пенный золоуловитель для очистки 100 000 м3/час дымовых газов. Решетка аппа-
БИБЛИОТЕКА
Ивзистерс ; а ^¡>а»е»1>8«.
СССР
рата смонтирована из керамиковых плиток, корпус защищен асбоши-фером
Пенный газопромыватель является весьма простым, дешевым и эффективным пылеуловителем. При наилучшей степени очистки газа от пыли его габариты, вес и стоимость меньше, чем у освоенных пылеуловителей других систем. Проходившее в 1955 г. в Москве Всесоюзное совещание по вопросам газоочистки рекомендовало использовать пенный газопромыватель для очистки от пыли воздуха вентиляционных систем.
Применение пенных газопромывателей, наряду с аппаратами других типов, позволит значительно продвинуться по пути решения важнейшей задачи — очистки и обезвреживания воздушных бассейнов промышленных центров.
ЛИТЕРАТУРА
За логин Н. Г. и Шухер С. М., Очистка дымовых газов, М.—Л., 1954.— Заостровский Ф. П., Шабалин К. Н., Хим. промышленность, 1951, № 5, 20—21.—Позин М. Е., Мухленов И. П., Д ем шин В. Я., Журн. пром. химии, 1955, т. 28, № 8, стр. 841—848; № Ю, стр. 1116—1120; № 11, стр. 1231 —1234,—П о-зин М. Е., Мух ленов И. П., Ту марки на Е. С., Тарат Э. Я-, Пенный способ обработки газов и жидкостей, Л., 1955.—Позин М. Е., Мух ленов И. П., Т а-р а т Э. Я., Пенный способ очистки газов от пыли, дыма и тумана, Л.—М., 1953.
Поступила 25/Х 1955 т.
О ПРОФИЛАКТИКЕ ИНТОКСИКАЦИИ ЭТИЛИРОВАННЫМ АВТОБЕНЗИНОМ У РАБОТНИКОВ АВТОТРАНСПОРТА 2
Доктор медицинских наук А. Б. Резников Из лечебно-профилактического объединения № 2 Академии наук СССР
В авиации применяется этилированный авиационный бензин в разведении 4 мл этиловой жидкости на 1 кг авиационного бензина, в автотранспорте — этилированный автобензин в разведении 0,75 мл жидкости на 1 кг автобензина.
Клинические наблюдения Института гигиены труда и профессиональных заболеваний Академии медицинских наук СССР (Б. И. Мар-цинковский, И. Г. Равкин, А. А. Кеворкьян, А. Б. Резников, Э. А. Дро-гичина) показали, что тетраэтилсвинец — сильное токсическое вещество, обладает кумулятивными свойствами, обусловливающими возможность хронического отравления. Тетраэтилсвинец оказывает своеобразное действие на центральную нервную систему, кору полушарий головного мозга и таламо-гипоталамичеекую область.
При неблагоприятных санитарно-гигиенических условиях труда, несоблюдении правил техники безопасности и технических дефектах этилированный бензин, содержащий малые количества тетраэтилсвинца, может служить источником подострой или хронической интоксикации.
При интоксикации этилированным бензином скрытый (бессимптомный) период длится от нескольких часов до 3—5 дней. У больных с интоксикацией этилированным (свинцовым) авиабензином нет симптоматики, свойственной сатурнизму (свинцовому отравлению), нет соответ-_ »
1 В настоящее время этот аппарат уже прошел наладочно-пусковые испытания, показавшие благоприятные результаты.
2 Доложено на научно-практической конференции промышленных санитарных врачей Москвы в Научно-исследовательском санитарном институте имени Ф. Ф. Эрис-мана.
