Topp 6 enheter för att avlägsna gasförorenade föroreningar

Denna artikel slår på de sex främsta enheterna för att avlägsna gasburna föroreningar. Apparaten är: 1. Gravity Settler 2. Inertial Separator 3. Centrifugal Separator 4. Filter 5. Elektrostatisk Precipitator och 6. Scrubbers.

Enhet # 1. Gravity Settler:

När en dammladdad gasström strömmar genom en kammare upplever dammpartiklarna följande krafter i vertikal riktning:

(i) En gravitationskraft som verkar nedåt,

(ii) En flytande kraft som verkar uppåt, och

(iii) En dragkraft i motsatt riktning mot partikelns rörelsesriktning.

Som ett resultat uppnår partiklarna en netto nedåtgående hastighet, vilken under steady state-tillstånd benämnes terminalhastigheten, U r . Partiklarna upplever också en hastighet i den horisontella riktningen, vilken skulle vara densamma som bärgasen (förutsatt ingen glid vid gaspartikelgränssnittet).

Dammpartiklarna, vilka hålls kvar i kammaren, separeras från bärgasgasströmmen och resten bärs bort. En sådan kammare betecknas som en gravitationskollegerare.

Graden av dammavlägsnande från en gasflöde i en gravitationskolleger beror på följande faktorer:

(i) Gashastighet i kammaren,

(ii) Partikelstorleksfördelning,

(iii) Partiklarnas sluthastigheter, som i sin tur beror på partikelstorlekarna, partikeldensiteterna, gashastigheten och bärartthastigheten.

(iv) Kammens längd, och

(v) Kammarens höjd.

Gravity settlers är av två typer:

(i) Singelkammare (utan bricka inuti) och

(2) Multi-tray kammare (även känd som Howard bosättare).

Figur 4.2 visar skisser av gravitationskollegerare.

Konstruktionsvis en enda kammare är den billigaste. De kvarhållna dammpartiklarna uppsamlas i en behållare / behållare vid basen där partiklarna avlägsnas från tid till annan. En flerskikts-kammare skulle vara dyrare och skulle ha flera litet lutande brickor med ett likformigt gap mellan brickorna. Brickorna är försedda med en lämplig mekanisk anordning så att de ackumulerade dammskikten på brickorna kan avlägsnas utan avbrott i flödesprocessen.

Bosättarna kan vara gjorda av vilken metall som helst som skulle kunna motstå gastemperaturen, den korrosiva miljön och nötning av partiklar. Det finns inga tryck- och temperaturbegränsningar för den ingående gasen. Det kan vara nödvändigt att isolera en bosättare för att förhindra kylning av influensgasen under dess daggpunkt och därmed ångkondensation.

I en enda kammare kan sedimenterande partiklar större än 40 (am) avlägsnas effektivt medan en korrekt utformad flerskikts-kammare kan avlägsna partiklar så små som 10 pm. En av de största fördelarna med en gravitationskoncentrat är dess lågtrycksfall.

Den totala tryckfallet kan beräknas genom att tryckdropparna läggs till på grund av:

(i) Entréutbyggnad,

(ii) Friktionsförlust i själva kammaren och

(iii) utgångskontraktion

Gravity Settler Design Approach:

För att konstruera en gravitationskonstruktör krävs följande information i konsekventa enheter:

1. Volumetrisk gasflödeshastighet,

2. Dammpartikelstorlek och massdistributionsanalys (dpi vs m dpi ),

3. Genomsnittlig partikeldensitet, Pp,

4. Gasdensitet och viskositet, Pg, pg och

5. Den önskade borttagningseffektiviteten ( dpi ) av målpartikelstorleken.

Det har tidigare nämnts att en partikel med en diameter dpi uppnår en terminalhastighet U t, dpi som ett resultat av de krafter (redan listade) som verkar på den. Uttrycket för U t. dpj verkar vara

Partiklarna, som normalt skulle vara intresserade av att avlägsnas i en gravitationskonstellator, skulle inte vara för fina, varför U , dpi för sådana partiklar kan beräknas med användning av ekv. (4.7), vilket erhålls genom antagande

och ersätta samma i ekv. (4, 2)

Här bör nämnas att för designändamål antas att partiklarna skulle uppnå sina respektive terminalhastigheter omedelbart efter inmatning av en sedimenteringskammare.

Storleken på en gravitationskonsulter kan komma fram genom följande steg:

Steg I:

Utvärdera u t, dpi för alla partikelstorlekar med hjälp av Eqs. (4.2) till (4.6) eller ekv. (4.7) beroende på dp.

Steg II:

Välj en lämplig linjär gashastighet U genom den föreslagna bosättaren. I regel varierar U mellan 0, 3-3 m / s. Vanligtvis tas den som 0, 3 till 0, 6 m / s.

Steg III:

Bestäm bosättarens längd L. Det bestäms utifrån antingen det utrymme som är tillgängligt för installation av bosättaren eller för att möta det tillåtna tryckfallet över bosättaren eller för att uppfylla båda.

Steg IV:

Utvärdera uppehållstiden i kammaren, t

där t = L / U

Steg V:

Beräkna sedimenterhöjden H. De ekvationer / relationer som ska användas för att uppskatta H beror på huruvida den föreslagna bosättaren är en enda kammare-sedimenterare eller en multi-kammare och om flödet inuti sedimenteringen är laminärt eller turbulent.

Steg VI:

Bredden W hos kammaren ska uppskattas med användning av förhållandet W = Q / HU, erhållet genom att balansera volymetrisk flödeshastighet,

där Q = volymetrisk flödeshastighet för bärargasen.

(A) En enkelkammare, Laminarflöde:

Upphöjarens höjd, H, uppskattas baserat på den önskade avlägsnandeeffektiviteten hos målpartikelstorleken, dpi, med användning av relationen.

För partiklarna som har storlekar andra än dpi beräknas avlägsnandeeffektiviteten med hjälp av relationen.

Med hjälp av den information som hittills erhållits beräknas bosättarens totala effektivitet med hjälp av relationen.

Det bör noteras att η dp kan ha ett maximivärde på 1, 0.

Om det beräknade värdet av η totalt inte motsvarar sedlarens önskade prestanda, kommer Eqs. (4.8) till (4.10) ska bearbetas baserat på en ny (antagen) dpi eller en ny (antagen) η dpj eller en ny uppsättning dpi och η dpi tills önskat prestandakriterium är uppfyllt.

(B) Enrumskammare, turbulent flödesförhållande:

Settlerhöjden H beräknas baserat på målpartikelstorlek dpi och antar en separationseffektivitet η dpi = 1 = 1 med relationen

,

För var och en av de andra partiklarna som har diameter dp dpi blir sedimenteringshöjden h dp beräknad med användning av ekv. (4, 12).

Därefter beräknas borttagningseffektiviteten för var och en av de olika partikelstorlekarna med dp <dpi med användning av ekv. (4, 13)

Separationseffektiviteten hos partiklarna som har dp> dpi tas som 1, 0. Den totala borttagningseffektiviteten hos alla partiklar utvärderas slutligen med användning av ekv. (4, 10).

Om den beräknade övergripande prestanda baserad på ekv. (4.10) matchar inte önskad prestanda Eqs. (4, 10), (4, 11), (4, 12) och (4, 13) bearbetas med att välja en annan målpartikelstorlek dpi tills önskad prestanda är uppfylld.

(C) Flerfacket Settler Design :

I fallet med en multi-brunns sedimenterare är avståndet mellan två på varandra följande brickor H r viktigt. Det är i allmänhet av storleksordningen 30 cm. Antalet brickor i en kammare, N, uppskattas med användning av förhållandet,

N = (H / H t ). (4, 14)

Omarrangera ekv. (4.14) kammarhöjden kan uttryckas som

Det är uppenbart att för estimering av H, H t och N ska förvalas.

När en gång har fixats, måste den övergripande prestandan hos en multiback-sedimentera uppskattas med hjälp av lämpliga Eqs. (4.2) till (4.13) beroende på om flödet sannolikt är laminärt eller turbulent. Relationen som ska användas för uppskattning av W skulle vara

W = Q / NH, U

Om prestationen hos den föreslagna bosättaren befinns vara otillfredsställande bör problemet omarbetas med antagande av en ny N.

Den minsta partikelformiga partikeln som skulle avlägsnas i önskad utsträckning i en specificerad sedimenterare kan uttryckas som

Där g = acceleration på grund av tyngdkraften.

Det bör här påpekas att den faktiska effektiviteten hos en bosättare kommer att vara mindre än den beräknade en med hjälp av ekv. (4.10), på grund av följande skäl:

(i) Återintegrering av de fasta partiklarna,

(ii) Partiklar når inte sina sluthastigheter kort efter att de har kommit in i en bosättare, och

(iii) Partikelns icke-sfäriska form.

Exempel 4.1:

Det föreslås att man installerar en gravitationskonstruktion för fullständigt avlägsnande av dammpartiklar med en diameter av 40 pm från en bärgas.

Övriga relevanta uppgifter är:

Bärgasgasflödeshastighet = 21, 600 m3 / h. vid 50 ° C och tryck något över 1 atm,

Partikeldensitet (pp) = 2, 5 g / cm3.

Bärgasens fysikaliska egenskaper kan tas som luften vid driftstillståndet.

Hitta:

(a) Lämpliga dimensioner av en enkelkammare-sedimenter som antar laminärt flöde i kammaren,

(b) Avhämtningseffektiviteten hos samma sedimenterare om flödet i kammaren är turbulent,

(c) Om samma bosättare är utrustad med brickor ca 30 cm från varandra, vilka partiklar med minsta storlek kan avlägsnas med 100 procent effektivitet?

Lösning:

(a) Antaganden för enkla kammare:

(i) Flöde inne i bosättaren skulle vara laminärt,

(ii) Upplösning av partikel Reynolds-nummer (Rep) skulle vara mindre än 2,

(iii) bärgashastighet genom sedimenteraren, U = 0, 4 m / s.

Bärgasgasdensitet (pg) vid 50 ° C och 1 atm.

Dimensionerna av en bosättare kan uppskattas med följande relationer om flödet i bosättaren är laminärt.

Eftersom r inte specificeras antas flera värden på x och motsvarande värden för L, H och W beräknas enligt nedan:

Dimensionerna hos en lämplig bosättare skulle bero på det utrymme som är tillgängligt för dess installation. Låt de föreslagna bosättningsdimensionerna vara

L = 8 m, H = 2, 29 m och W = 6, 55 m motsvarande r = 20 s

Nu måste det kontrolleras huruvida flödet inom bosättaren skulle vara laminärt eller turbulent genom att beräkna Reynolds-talet,

Därför skulle flödet inuti sedimenteringen vara turbulent.

(b) Eftersom flödet inuti sedimenteringen skulle vara turbulent bör effektiviteten uppskattas med användning av ekv. (4, 13)

c) Om den föreslagna bosättaren är försedd med brickor ca 30 cm från varandra, skulle antalet brickor inom bosättaren vara

Detta skulle resultera i en brickavstånd, Ht = 2, 29 / 8 = 0, 28 m

Gasens linjära hastighet i sedimenteraren skulle vara

Därför skulle flödet vara turbulent.

Eftersom flödet inuti flerskikts-sedimenteringen skulle vara turbulent skulle de minimala partikelformiga partiklarna som helt skulle avlägsnas kunna beräknas med användning av ekv. (4, 16)

Komplett borttagningsmedel n dpi = 1, men substitution av n dpi = 1 i ovanstående ekvation skulle resultera i en obestämd dpi. Därför tas η dpi som 0.999 och och dpi beräknas med hjälp av ekv. (4, 16).

Enhet # 2. Tröghetsseparator:

Suspenderade fasta partiklar som bärs av en gasström når nästan samma hastighet som själva gasströmmen. Som ett resultat är momentan och därmed trögheten (av rörelse) hos de större och tätare partiklarna mer jämförda med de av de lättare och finare partiklarna. När en sådan gasström förändrar flödesriktningen inuti en utrustning, fortsätter flödesriktningen hos partiklarna med högre tröghet att följa den gamla (tidigare) riktningen och slutligen vila efter att ha påverkat någon yta.

De lättare och finare partiklarna transporteras bort av själva gasflödet, eftersom dragkraften övervinner trögheten. En sådan utrustning kallas en "tröghetsavskiljare". Dammavlägsnandeffektiviteten hos en tröghetsavskiljare kan förbättras endast genom att reducera dragkraften på partiklarna. Detta kan uppnås genom att sänka gashastigheten i separationszonen. Tröghetsavskiljare är av olika slag. Figur 4.3 visar skisser av vissa typer av tröghetsavskiljare.

Inmatningsgashastigheten i en tröghetsavskiljare kan vara omkring 10 m / s och som i separatorn är normalt ca 1 m / s. Storleken på en tröghetsavskiljare är vanligtvis mindre än den för en tyngdkraftsnätare med liknande kapacitet och effektivitet, men tryckfallet skulle vara högre. För en tröghetsavskiljare finns ingen tryck- och temperaturbegränsning.

Enhet # 3. Centrifugalseparator:

En centrifugalseparator är allmänt känd som en cyklonseparator. Det är en inertisk typ av separator, men den kraft som medför separation är centrifugal. Dess övre del är cylindrisk, medan den nedre delen är en inverterad stympad kon. Dammbelastad gas går in i cylindern nära toppen antingen genom en sidoöppning eller axiellt genom toppen med tangentiell hastighet. Den rena gasen kommer ut på toppen genom ett centralt cirkulärt utlopp. De separerade fasta partiklarna utmatas genom ett centralt utlopp i botten.

I fallet med en sidoingångscyklon är inloppet till cyklon placerat tangentiellt och sålunda erhåller ingångsgasen en tangentiell hastighet. De axiella ingångscyklerna är försedda med skovlar för att ge en tangentiell hastighet till den ingående gasen.

Dammbelastad gas efter att ha gått in i en cyklon rör sig nedåt som en nedåtgående yttre vortex på grund av sin tangentiella hastighet, når nästan konungen och därefter vänder den sin riktning och rör sig uppåt som en stigande inre virvel. Slutligen lämnar gasen cyklonen genom ett centralt placerat utlopp på toppen.

De större och tyngre dammpartiklarna medan de rör sig nedåt tillsammans med den spiralflyttade gasströmmen upplever en centrifugalkraft, vilket resulterar i att de migrerar mot väggen. Slutligen glider de ner mot bottenutloppet, som i allmänhet är utrustad med en roterande ventil. De finare och lättare partiklarna transporteras bort av den utgående gasströmmen.

Centrifugalkraften som verkar på en partikel med massa m kan uttryckas som:

Från ekv. (4.18) är det uppenbart att för en partikel med en diameter Pp och densitet pp ökar den centrifugalkraft som verkar på den direkt proportionellt mot utan och omvänt proportionell mot R. Därför ökar dess avlägsnandeeffektivitet i en cyklon med ökningen i U tan minskar med ökningen i R.

Cykloner med diametrar 1 m eller mer kan hantera högre gasflödeshastigheter men är mindre effektiva vid avlägsnande av partiklar finare än 30 pm. Tryckfall över en sådan cyklon kan vara ca 2, 5-15 cm vatten. Cykloner med en diameter av 30 cm eller mindre betecknas som höga effektivitetscykloner.

Deras gashanteringskapacitet är mindre men de är ganska effektiva vid avlägsnande av partiklar så små som 10 pm. Tryckfall över en liten cyklon är vanligen ca 10 cm till 30 cm vatten. På grund av sin låga gashanteringskapacitet används flera cykloner parallellt och placeras i ett enda hus. En sådan anordning kallas en multicyklon.

Figur 4.4 visar en skiss av en standardcyklon. Dimensionerna för de olika delarna av en sådan cyklon uttrycks som förhållanden till dess diameter. Dessa förhållanden skiljer sig något beroende på cyklontypen. Cykloner klassificeras som hög effektivitet, medel effektivitet och konventionell cyklon. I tabell 4.5 listas de relativa dimensionerna av ovan angivna typer av cykloner.

Fördelarna med en cyklonseparator är dess enkelhet i konstruktion och lägre kostnad. Eftersom det inte finns några rörliga delar i en cyklon är underhållskostnaden låg. Det kräver mindre golvyta. En korrekt utformad cyklon kan drivas vid ett tryck så högt som 500 atm och temperaturen så hög som 1000 ° C.

Designmetod för en cyklonseparator:

För att utforma en cyklon bör storleksanalysen av de dammpartiklar som finns i en influensgasström vara tillgänglig. Partikelskärningsstorleken d50 måste också vara känd. d 5Q står för partikeldiametern, varvid 50% (i massa) måste avlägsnas från en dammladdad gasström.

När denna information är känd antas en cyklondiameter Dc, d50 som motsvarar att Dc beräknas med användning av proceduren som anges nedan. Om den beräknade d50 inte matchar den önskade d50 antas en ny Dc och beräkningen upprepas.

Efter upprättandet av Dc uppskattas avlägsnandeffektiviteten hos dammpartiklarna med andra diametrar än d50 med användning av en plot som visas i figur 4.5.

Den totala effektiviteten hos den föreslagna cyklon beräknas därefter med användning av förhållandet som ges i ekv. (4, 10)

Det finns två sätt att utforma en cyklonseparator:

(1) Lapples tillvägagångssätt och

(2) Kraftbalans.

1. Lapples Approach:

Detta tillvägagångssätt bygger på följande uttryck för d50

där N e = effektivt antal varv i den nedåtgående yttre virveln som i allmänhet varierar mellan 1 och 10 =

U I = inmatning av gashastighet som varierar mellan 6 och 24 m / s

Vanligtvis tas den som 16 m / s.

Det motsvarande uttrycket för tryckfall över en cyklon är

Tryckfallet beror på cyklontypen. Några typiska data anges i tabell 4.6.

2. Kraftbalansmetod:

Kraftbalansmetoden baseras på följande lokaler:

(i) Partiklarna inuti en cyklon på avstånd R från axeln upplever en netto-radiell kraft, vilket är skillnaden mellan nettofältkraften (centrifugalkraften) och dragkraften.

(ii) Partiklar med en diameter d50 kommer att utsättas för en netto kraft noll vid

(v) Ett uttryck för U- tan erhålles genom att balansera momentens krafter vid inloppet och utloppet och väggskjuvningskraften kring cyklonaxeln.

där fs är analog med friktionsfaktorn = 1/200

A 1 är inloppskanals tvärsnittsarea = B C H C

A s är cyklon ytarea utsatt för

Spinningsgas

Designproceduren är att välja annons 50 och anta en cyklondiameter D c. Cyklondiametern D c bör vara så vald att U I = Q / B c H c ligger inom driftsintervallhastighetsintervallet (6-24 m / s, vanligen 16 m / s).

Nästa d 5Q beräknas med användning av Eqs. (4, 25), (4.24), (4.23) och (4.22). Om den beräknade d50 inte matchar den förutvalda d50 upprepas stegen med en annan antagen cyklondiameter. Processen upprepas tills en cyklondiameter hittas, vilket resulterar i ad 50 nära den förutvalda d50.

Tryckfall över en sådan cyklon kan beräknas med hjälp av relationen.

Det bör här påpekas att den faktiska separationseffektiviteten skulle vara mindre än den beräknade med användning av ekv. (4.10) på grund av följande effekter:

1. Stoppar tillbaka partiklar från väggen in i den inre virveln,

2. Partiklar plockas upp från konen apex genom trattflöde, och

3. Återupptagning av partiklar på grund av eddier.

Exempel 4.2 :

En konventionell cyklonseparator skall utformas för avlägsnande av 50 procent av partiklar med en diameter på 5 pm och densitet 2, 5 g / cm3 från en gasström (luft) som strömmar med en hastighet av 7200 m3 / timme vid 30 ° C.

Lösning:

Från litteraturen uppvisar viskositeten hos luft vid 30 ° C att vara 0, 018 centipoise.

0, 018 centipoise = 1, 8 x 10 -4 g / cms = 1, 8 x 10 -5 kg / m s.

En preliminär uppskattning av en cyklondiameter ( Dc ) för att uppfylla ovan nämnda plikt erhålles med användning av Lapples tillvägagångssätt, Eq. (4, 19) förutsatt

Enhet # 4. Filter:

Till skillnad från de andra typerna av separationsanordningar utförs tidigare filtreringsoperation i ett halvbatch-läge. Under den första delen av operationen dammas partiklar från en dammladdad gasström i själva anordningen och en relativt ren (dammfri) gasström strömmar ut. Komponenten i ett filter, som faktiskt arresterar dammpartiklarna, kallas ett filtermedium.

När mängden ackumulerade dammpartiklar på filtermediet ökar ökar motståndet mot gasflödet. Det resulterar i en ökning av tryckskillnaden över filtret med tiden. Slutligen uppnås ett steg när tryckskillnaden är lika med ett förinställt värde.

Vid denna tidpunkt stoppas gasinflödet och nästa steg i operationen som avlägsnar de ackumulerade dammpartiklarna (rengöring) startas. Efter en avsevärd mängd av det ackumulerade dammet har avlägsnats, återupptas filtreringsoperationen (tillströmning av dammladdad gas). Filter klassificeras enligt typen av filtermedium som används.

Medierna som används är:

1. Aggregatmedium (grus) och

2. Fibermedium (papper, fibermatta, filt, vävda material, etc.).

Grusfilter:

Aggregat filtermedium används för hög temperatur och andra speciella applikationer. En typisk filterinstallation består av flera filtermoduler anordnade parallellt. En modul visas i figur 4.6. En av de mest tilltalande aspekterna av ett grusfilter är dess förmåga att motstå hög temperatur.

Gravels som finns i naturlig bildning används. Urvalet beror på gasens temperatur. Quartz-graveller kan stå emot en arbetstemperatur nära 800 ° C. Den verkliga driftstemperaturbegränsningen av ett grusfilter beror dock på det strukturella materialet som används för konstruktionen. De rörliga delarna av ett grusfilter är en back-flashventil och en rakningsmekanism.

Eftersom dessa används intermittent är slitage på dessa delar låga. Filterets botten verkar som en cyklonseparator. Under rengöringen får luften eller någon annan gas flöda i motsatt riktning och räknemekanismen är påslagen. De dislodged dammpartiklarna samlas in i behållaren nedan. De ackumulerade dammpartiklarna avlägsnas från och med gången från behållaren. Tryckfallet över ett grusfilter kan variera mellan 120 cm vatten.

Tygfilter:

Vissa fibrösa medier, såsom papper och fibermatta är svåra att rengöra och återanvända och därmed avlägsnas de vanligtvis efter användning. Dessa är inte lämpliga för industriell gasrening. Fibermedia, som vävda och filtdukar används i stor utsträckning för återvinning av värdefulla material från industriavfall och för att kontrollera luftföroreningar.

Ett tygfilter som också kallas ett påsefilter använder rör (av tyg) som är öppna i ena änden och stängda på den andra som filtreringsmediet. Flera rör är upphängda vertikalt i huset från en trådram med de öppna ändarna belägna i botten. Dammad gas kommer in i ett hus nära botten och rör upp rören genom sina öppna ändar.

Den rena gasen strömmar ut genom rörens cylindriska ytor medan stoftpartiklarna hålls inuti. En lämplig mekanism inkorporeras i huset för avlägsnande (rengöringsoperation) av de ackumulerade dammpartiklarna från tid till annan. Rengöring kan utföras online eller offline.

Förbehandling:

De använda tygerna tål inte hög temperatur. Därför är det nödvändigt att kyla inkommande gas för att sänka temperaturen under den rekommenderade maximala arbetstemperaturen för det valda tyget. Man bör komma ihåg att den inkommande gasen ska ligga inom 30 ° - 60 ° C över dess daggpunkt, eftersom det annars kan uppstå kondens på påsytorna. Kondensation skulle resultera i klamring av fuktiga fasta partiklar till filtermediet vilket skulle hindra rengöringsoperationen.

För att minska belastningen på ett tygfilter är det bättre att förtvätta den ingående gasen med hjälp av en gravitets-sedimenter / cyklonseparator för att avlägsna partiklar som är större än 20-30 μm när märkbara mängder av de närvarande är närvarande.

Tygfiltreringsmekanism:

Partikelämnen från en bärargas avlägsnas genom tyger genom siktning, direkt impaktion, avlyssning på grund av Van der Waals kraft, Brownian-diffusion och elektrostatisk attraktion. Elektrostatisk laddningsgenerering kan bero på friktion mellan gas och tyger och mellan partiklarna och tygerna.

Vävda dukar är gjorda av vävning av garn. När det är nytt är mellanrummen mellan garnen ganska stora och några av partiklarna tränger lätt igenom porerna. Vissa partiklar arresteras på tyget. Som filtrering fortsätter allt fler dammpartiklar ackumuleras på tyget och därigenom bildar en "filterkaka". Kakan fungerar nu som filtermediet och det är mer effektivt än själva tyget.

Filtduk är gjord genom att trycka taggtrådar genom två eller flera lager av vävt tyg och därigenom kombinera dem och sedan grova upp ytskiktet. Det inre lagret ger styrka och dimensionell stabilitet, medan de slumpmässigt orienterade fina tygerna på ytan ger hög uppsamlingseffektivitet för små partiklar.

Tygmaterial:

Filterpåsar är gjorda av bomull, ull, akryl, nylon, nomex, polyester, polypropen, teflon och glasfiber. Av de nio tyger som heter de två första är naturliga och resten är syntetiska. Vid val av ett tyg för en viss situation bör följande faktorer beaktas: driftstemperatur, bärgasens syra / alkalitet, slitstyrka hos partiklarna, luft-till-tyg-förhållandet och slutligen dess kostnad. Egenskaperna hos de ovannämnda tygerna är listade i tabell 4.7.

Filter Rengöring:

Periodisk rengöring av filterpåse är väsentlig för att upprätthålla den önskade gasflödeshastigheten. Rengöring kan uppnås antingen genom att böja en påse och därigenom bryta upp och lossa dammskiktet eller genom omvänd luftflöde genom påsar eller genom en kombination av båda. Mekanisk skakning av påsar genom att böja dem är ganska effektiv vid dammborttagning om inte partiklarna är för djupt inbäddade i tygerna.

Mekanisk skakning resulterar emellertid i mer tygslitage. Vävnader kan uthärda sådan behandling. Bräckliga tyger, såsom glasfiber och filtduk, bör inte utsättas för mekanisk skakning. Luftrengöring kan åstadkommas på flera sätt, såsom omvänd luftflöde, pulsstråle och blåsring.

Omvänd flödesrengöring utförs genom att avströmma en modul. Högvolym lågtrycksluft får strömma motström till normal flödesriktning. På grund av omvänd flödesböjning av påsar sker och dammskiktet släpps ut. Sonic-generatorer används ibland för att öka rengöringsoperationen. Eftersom denna process inte orsakar mycket belastning på tyget kan det också lämpligen användas för bräckliga tyger.

Vid pulsrengöring införs en luftström med högt tryck (upp till ca 9 kg / cm2) i en påse på toppen i kort tid (ca 0, 1 sek eller mindre). När strålen expanderar väskan upplever en chock och skakning. Den resulterande rengöringen är ganska bra. Pulsstråle rengöring kan användas för rengöring av alla typer av tyger än bomull och glasfiber. Processen kan användas online eller offline. En pulsstrålare har inga rörliga delar.

En reningsrengöringsapparat använder en luftstråle som utfärdas genom en serie öppningar på insidan av en ihålig metallring, som omsluts en påse. Ringen flyttas upp och ner på utsidan av en påse med ett motoriserat kedje- och kedjearrangemang. Luft från en fläkt riktas till ringen genom en flexibel slang.

Luftstrålen tränger in på en liten del av en påse och trycker den delen inåt. Filterkakan är trasig och avskiljd. Eftersom den återstående delen av påsen kan fortsätta att fungera normalt under denna typ av rengöringsoperation kan den genomföras på nätet.

Vilken typ av tyg, vävt, filt eller bräckligt kan rengöras med användning av denna teknik, eftersom de inte är ansträngda mycket. Denna typ av rengöringsarrangemang används inte för stora installationer på grund av dess höga och komplicerade maskiner.

Systemet:

En väska är generellt gjord av flera moduler, varje modul är en oberoende enhet. I varje modul finns flera säckar ordentligt uppburna. Väskans diameter kan vara mellan 7 och 30 cm. Generellt är det ca 15 cm. Höjden på en påse kan sträcka sig mellan 0, 75 m och 8 m.

Dammad gas kommer in i en modul genom en inloppskanal. Inloppskanalerna hos de olika modulerna är anslutna till ett gemensamt grenrör. Mycket ofta tillhandahålls bafflar och diffusorer i en grenrör för korrekt fördelning av den dammbelastade gasen. Under filtrering kan gas flöda från insidan till utsidan av en påse eller på annat sätt. Den rena gasen kan släppas ut i atmosfären direkt från en modul eller ledas till ett annat gemensamt grenrör för vidare behandling.

Varje modul är försedd med en lämplig hängare, mekanisk eller pneumatisk, som diskuterats tidigare. Varje modul skulle ha en behållare för att ta emot dammsubstans under rengöringsoperationen. Varje behållare är i sin tur utrustad med en dammutsläppningsanordning, såsom en dubbelfällningsventil eller ett roterbart luftlås.

Även brandfarliga damm kan vara explosiva och varför varje modul är försedd med skyddsanordningar, t.ex. explosionssäker elektrisk utrustning, explosionsventilation (explosionsdörr / gångjärnspanel) och sprinklers för att ta hand om en nödsituation. Tillgångsdörrar finns för utbyte av defekta påsar och annat underhållsarbete. Figur 4.7 visar ett schematiskt diagram över påsefiltermodulen.

Storleksanpassa en väska:

För att uppskatta det totala (nät) tygområdet som krävs krävs följande grundläggande information:

Gasflödeshastighet, i m 3 / min;

Gasfuktinnehåll, i% R. H;

Gastemperatur, i ° C;

Partikelbelastning, i g / m 3 bärargas,

Partikelstorleksfördelning, i μm;

SO 2 -halt (om någon), i ppm;

Partikel (fast) densitet, i g / cm3;

Gas surhet / Alkalinitet.

Baserat på ovanstående information måste man välja ett lämpligt tyg och dess typ, dvs vävt / filt. I överensstämmelse med det valda tyget och dess typ, ska en rengöringsmetod också väljas. Därefter bestäms filtreringshastigheten uttryckt som luft-till-tygförhållande (A / C) med användning av data angivna i tabell 4.8. Luftförhållandet beror på dammpartiklarnas sammansättning, rengöringsmetod som skall användas samt huruvida vävt / filtat tyg har valts.

Air-to-Cloth-förhållandet bör väljas utifrån tillverkarens riktlinje. Normalt antas ett lägre värde för den vävda duken och ett högre värde för filtduken.

Q gasflödeshastighet, i m 3 gas / min och F-faktor som sträcker sig mellan 1, 04 och 2.

1, 04 För ett mycket stort värde av A- nät och 2 för ett litet värde av A- nät .

Bag House Efficiency and Pressure Drop :

Påsehushållets effektivitet beror på dammpartikelstorleken, partikelbelastningen, använd tyg och rengöringsmetoden som används. En korrekt utformad enhet kan ha en effektivitet på 99% eller mer för partikelstorlek större än 1 μm. Tryckfallet är normalt i storleksordningen 7, 5 till 15 cm vatten.

Enhet # 5. Elektrostatisk Precipitator (ESP):

Av de olika typerna av torra partikelavskiljare är elektrostatiska utfällare de mest effektiva. Processen består i grunden av att passera en dammladdad gas genom en ledning i vilken ett högspännings-DC-fält upprätthålls. Dammpartiklarna laddas och deponeras på den jordade (elektriskt) ytan av ledningen medan ren gas strömmar ut ur ledningen. Röret kan vara horisontellt (består av två parallella plattor som vetter mot varandra och stängs på toppen) eller vertikalt (ett rör).

Horisontell typ ESP är vanligare. Exakt halvvägs mellan de två plattorna hålls flera metallstycken (trådremsor) upphängda. Dessa tjänar som urladdningselektroderna och plattorna som samlarna. I fallet med ett vertikalt rör fungerar en tråd som är upphängd vertikalt längs mittlinjen som utmatningselektroden och rörets inre yta verkar som uppsamlaren. De uppsamlade dammpartiklarna dispergeras periodiskt genom att rappa, vibrera eller tvätta uppsamlingsytorna.

De dislodda dammpartiklarna samlas slutligen i en behållare placerad under ledningen och de avlägsnas periodiskt med hjälp av en lämplig mekanisk anordning. När det gäller ett horisontellt ESP strömmar dammladdad gas horisontellt mellan plattorna från en ände till den andra medan gasen i en vertikal ESP strömmar vertikalt uppåt.

Vid torruppsamling tillåts uppsamling av uppsamlingsmedel upp till ca 6 mm eller mer och sedan kraftigt rappas så att damm upplöses som stora klumpar, vilket inte skulle återintrasseras. Svagare och frekvent rappning skulle producera flingor av lossat damm, vilket lätt kan återintrasseras. Våtuppsamling av damm kan uppnås antingen genom att man sprutar vatten intermittent eller kontinuerligt på uppsamlaren eller med hjälp av ett vevarrangemang. Utmatningselektroderna måste också rengöras genom att rappa dem med intervaller.

Fältstyrka och elektroder:

En fältstyrka på ca 3 till 6 kV / cm (dc) används normalt med hjälp av transformatorer kopplade med kiselriktare och automatiska spänningsregulatorer. På grund av det höga fältet utförs koronautsläpp som producerar höghastighetselektroner.

En negativ korona (corona på en negativ tråd) är effektivare eftersom den är stabilare och effektivare. För effektiv drift är en optimal gnisthastighet 50-100 gnistor per minut. Pulserad energi på en ESP med intervall på miljoner eller mikro sekunder förbättrar uppsamlingseffektiviteten och minskar strömförbrukningen.

I vissa utföranden är utmatningselektroddiametern ca 3 mm, i andra är den stor. Oregelbundna formade urladdningselektroder med spetsiga utsprång utvecklar högintensivt lokalt fält och initierar koronaurladdning. Fyrkantiga, triangulära och taggtrådar används ibland som urladdningselektroder. Vissa tillverkare använder metallremsor istället för ledningar. Samlarplattor kan ha fenor / bafflar för att förhindra återinträngning av de dislodda dammpartiklarna och för att ge dem mekanisk styrka.

Partikelresistivitet och ESP-bostäder:

Partiklar med låg elektrisk resistivitet (10 4 -10 7 ohm-cm) tenderar att förlora sin laddning enkelt, släppa av plattan och bli återintrasserade. Partiklar med hög resistivitet (10 11 -10 13 ohm-cm) tenderar att fästa vid uppsamlingsplattan och isolera den. Dammbelastad gas innehållande hög resistivitetsdamm kan konditioneras genom att tillsätta NH3, SO2, ånga etc. till gasflödet.

Driftstrycket för en ESP kan variera mellan litet vakuum och ca 10 atm tryck och temperatur så högt som 600 ° C. En ESP är inrymd i ett gastät hus av stål eller betong. Om det är nödvändigt, från korrosionssynpunkt kan huset emellertid vara fodrad med bly eller plast. När vattenrengöringen av kollektorn är klar tas även dimma och vissa lösliga gaser tillsammans med dammpartiklarna bort.

I en specifik situation kan en kombination av alternativen nedan listas för konstruktion / drift av en ESP:

(i) torr / våt nederbörd,

(ii) Horisontellt / vertikalt gasflöde,

iii) Enstaka / segmenterade platttyp och

(iv) Drift under tryck / vakuum,

ESP-mekanism:

På grund av högspänningsskillnaden mellan den centrala urladdningselektroden och marksamlaren, sker koronautmatning. Under koronaurladdning emitteras elektroner och de accelererar till höga hastigheter. Sådana elektroner på påverkan med gasmolekyler som, 02, joniserar dem och släpper ut elektroner som fortsätter processen med gasjonisering.

De gasformiga jonerna laddar sedan de suspenderade dammpartiklarna i deras grannskap antingen genom kollision (bombardemang) eller genom diffusion. Partiklar större än 1 μm laddas vanligtvis genom kollision, medan finare partiklar laddas genom diffusion. De laddade partiklarna migrerar därefter till marksamlaren och ger upp sina laddningar. Vissa återintagningar av partiklar kan uppstå vid torra samlare. Vid våtsamlare är återinträngning praktiskt taget frånvarande.

Fältstyrkan är så underhållen att det finns begränsad gnistfrekvens. Under gnistning föreligger ett momentant spänningsfall som resulterar i kollaps av det elektrostatiska fältet och följaktligen stopp av dammuppsamling. Överdriven gnist betyder förlust av ingångseffekt i gnistströmmen. I en ESP utsätts en partikel för gravitationskraften, en dragkraft och en elektrisk fältstyrka. Fältstyrkan skulle locka partikeln mot kollektorn medan dragkraften skulle motsätta sig sin rörelse mot kollektorn.

Den resulterande kraften skulle leda till att partikeln migrerar mot kollektorn med viss hastighet, som kallas "drifthastighet". Storleken på drifthastigheten för en partikel beror på faktorer, såsom sättet för partikelladdning, partikelstorlek, gashastighet, fältstyrka och partikelresistivitet etc.

Drifthastigheten hos en partikel laddad genom bombardemang kan beräknas med användning av relationen

U p, dp = 3 694 10 -6 E 2 p dp / μ (4, 29)

Om laddning sker emellertid genom diffusion kan drifthastigheten approximeras som

U p, dp = 3-097 x 10 -4 K mE / μ

var, U p dp = drifthastighet av partiklar med en diameter dp, i m / s.

Typiska drifthastighetsdata för vissa specifika partiklar är listade i tabell 4.9.

Det ska påpekas att ESP-tillverkare för designändamål använder sin fältupplevelse istället för att förlita sig på drifthastighetsdata beräknade baserat på Eqs. (4, 29) och (4, 30).

Förbehandling:

För att minska dammbelastningen på en ESP kan influensgasflödet förbehandlas i en gravitationskolv eller en centrifugalseparator (cyklon). Vid torr ESP bör influensgasen ligga vid en temperatur, säg 25 ° -50 ° C över dess daggpunkt, och vid behov bör gasen förvärmas.

ESP-samlingseffektivitet:

Ett schematiskt diagram över en parallellplåtuppsättning visas i figur 4.8.

En dammladdad bärgas som bär upphängda partiklar av olika storlek strömmar mellan två parallella plattor med en linjär hastighet U horisontellt. Partiklarna efter att ha kommit in i kanalen laddas och rör sig mot uppsamlingsplattorna vid respektive drivhastigheter.

Låt oss analysera de progressiva förändringarna i partikelkoncentrationen (med en diameter dpi) då bärgasen rör sig från ingångsänden till utgångsänden. En materialbalans över en elementär längd dL ger ekv. (4, 31)

där H = höjd på en tallrik,

L I = Längd på en platta,

2 S = Plattaavstånd,

U p dpj = Drifthastighet för partiklar med en diameter dpi

U = Horisontell gashastighet noggrant ESP,

A = Samlingsytare på två plattor = 2 L 1 H

q = Volymetrisk gasflödeshastighet genom en kanal mellan två plattor = Q / n,

n = Antal kanaler,

Q = Total volymetrisk gasflödeshastighet.

Ett uttryck för uppsamlingen (avlägsnande) effektivitet hos en sådan enhet för partiklar med en diameter dpi kan erhållas genom omarrangering av ekv. (4, 32).

Though Eq. (4.33) is derived for a pair of parallel plates it is also valid for a tubular collector.

It has been reported that the experimental collection efficiency data fits Eq. (4.34) better than the theoretically derived Eq. (4.33).

Where the numerical value of m ranges between 0.4 to 0.7. The value of m may be approximated as 0.5

If it is desired to remove all the particles of a specific size dpi from a dust laden gas stream, then minimum length of a parallel plate collector (L dpj ) should be equal to SU/U p dpj so that the particles which are at the mid-plane between the plates at the entrance would be able to reach the plates before the carrier gas sweeps them away out of the channel.

Under this condition those particles having drift velocities greater than U p dpj would also be completely removed but those having lower drift velocities would be partially removed.

It is to be noted here that the particles take some time to get charged and acquire their drift velocities after entering a channel. The charging time 't c ' is about 0.3 sec. Hence the required minimum collector length for 100% removal of particles having a diameter dpi is

L dpi, (100%) = SU/U p.dpi + U× t c .

ESP Design Approach:

For estimating the dimensions of an ESP (L, H, S, and the number of parallel channels, n) the basic information required are particle size and mass distribution data, total volumetric gas-flow rate and the desired overall removal efficiency.

Based on these an ESP may be sized through the following steps:

Steg I:

A specific particle size dpi is chosen whose complete removal is desired.

Steg II:

Influent gas velocity (U), plate spacing (25), plate height (H) and field strength (E) are assumed.

Steg III:

The drift velocities of the dust particles are estimated using Eqs. (4.29) and (4.30).

Steg IV:

L dpj is calculated using Eqs. (4.33) and (4.35), whichever is larger should be accepted.

Steg V:

The removal efficiencies of the dust particles having a diameter other than dpi are estimated using Eq. (4.34).

Steg VI:

The overall collection efficiency of the proposed ESP is estimated using Eq. (4.10).

N overall = Σm dpi × n dpi /Σm dpi

If the estimated overall efficiency does not match the desired efficiency, then some of the parameters listed in step II are changed and the steps III, IV, V and VI are reworked till the estimated overall removal efficiency matches the desired one.

The ratio of the effective length to the effective height of an ESP is referred to as the Aspect Ratio (AR). It generally ranges between 0.5 to 2. For 99.5 + % removal efficiency the AR should be greater than 2.

The number of parallel channels in a module is estimated using the relation,

n = Q/q, (4.36)

where Q is the total volumetric gas-flow rate.

ESP Performance:

An ESP is used to remove particles ranging in size from 300 (am to 1pm and the overall removal efficiency may be as high as 99.9%. Since the efficiency is a logarithmic function of the collector area, the area required for 99 % collection is about twice that required for 90% collection. The efficiency may be more than 99% for particles larger than 2 pm. The pressure loss is less than 2.5 cm of water. Power consumption is about 75-750 kW per 10, 000 Nm 3 /min gas-flow rate.

The actual performance of an ESP may be poorer than the calculated one because of re-entrainment, improper electrical setting, badly adjusted rapper, excessive dust build-up, channeling of gas, high electrical resistivity, low SO 2 content of the carrier gas. Sectionalized units have higher efficiency.

Normally an ESP operates in the particle resistivity range of 10 4 -10 12 ohm-cm. For resistivity less than 10 4 the particles lose their charge easily and hence are not collected. For resistivity more than 5 x 10 10 particles are held rigidly to the collector. Strong rapping required for dislodging such particles results in re-entrainment.

Advantages and Disadvantages of an ESP :

fördelar:

1. Low pressure drop (draft loss),

2. Can handle gas at high temperature and pressure,

3. High collection efficiency even for small particles < 0.1 µm,

4. Variation of gas-flow rate and dust loading do not affect the efficiency much,

5. Can be operated both in dry and wet conditions,

6. Can handle corrosive gases,

7. Maintenance cost is low as there are fewer moving parts,

8. Low operating cost compared to other high efficiency dust removal systems.

nackdelar:

1. Initial cost is high,

2. More space is required,

3. It is not suitable for combustible dust and or gases,

4. Actual removal efficiency may be low if not operated properly,

5. Conditioning agents may be required for resistive particles.

In Table 4.10 the normal range of variation of the parameters of plate type commercial ESPs are listed.

Table 4.10 : Normal Range of Variation of Parameter Values of Plate Type Commercial ESPs

Example 4.3:

Design a suitable parallel plate electrostatic precipitator (ESP) for 99.5 percent removal of particles having a diameter 20 µm from a carrier gas (air) flowing at the rate of 30, 000 m 3 /hour at 30 °C.

Following data may be used for design purpose:

Lösning:

Since U p dpi is given it is not necessary to calculate the same using either Eq. (4.29) or Eq. (4.30). From Eq (4. 33).

Device # 6. Scrubbers:

Scrubbers are widely used in industries for removal of dust particles, suspended liquid droplets and also for absorption of gaseous pollutants from effluent gas streams. In a scrubber a gas stream is brought in contact with a liquid stream (generally water) either in the form of a spray or a pool as a result of which the suspended particles are collected in the liquid stream and thereby form a slurry.

The treated gas saturated with water vapour and containing some water droplets comes out of the scrubber. The slurry often needs further treatment before its final disposal. In dry cleaners discussed earlier one does not encounter this problem.

In a scrubber the mechanism of collection of larger particles (dp > 0.3 pm) is predominantly interception and impingement, leading to agglomeration of particles. The finer particles (dp < 0.3pm) are mainly collected due to diffusion. If a gas stream cools down below its dew point coming in contact with the scrubbing liquid then the process of dust collection gets boosted.

One finds such a wide variety of industrial scrubbers that it becomes very difficult to classify them properly. All conceivable means of contacting gas and liquid streams have been and are being employed. A classification based on scrubber internals and scrubber liquid flow pattern is given in Table 4.11.

Scrubbers are also classified as 'low Energy' and 'high energy' type as listed below:

Some of the scrubbers listed in Table 4.11 are described hereunder. Their performance and other relevant data are tabulated in Table 4.12.

1. Plate Columns:

Sieve Plate:

In sieve plate columns the flow is countercurrent. The scrubbing liquid enters at the top and flows down. The gas enters near the bottom and flows up. Water flows over plates forming a pool about 2.5 cm deep on each plate. The dust-laden gas enters a plate through its perforations and bubbles through the liquid pool on it.

The mechanism of dust collection is interception and impingement. The pressure drop across such a column depends on the number of plates employed and the depth of liquid on each plate. The collection efficiency depends on the number of plates in a column, perforation diameter and gas velocity. It may be 90% or more for particle size 5 µm and larger.

Bubble Cap and Baffle Plate Column:

These scrubbers are vertical towers with one or more perforated plates mounted horizontally inside like the sieve plate columns. The difference lies in the fact that at a short distance above each perforation on a plate a cap or a baffle is placed submerged in the liquid pool on the plate. Because of impingement on the obstruction and subsequent change in direction of the flowing gas the collection efficiency is higher than that of a sieve plate column.

The efficiency increases as the holes diameter decreases. Decrease of gas velocity also increases the efficiency. The efficiency decreases with the decrease in the particle size. Because of improper removal of the collected particles from plates scaling and plugging of the perforations may take place.

2. Packed Scrubbers:

A packed bed scrubber is also a vertical tower in which the dirty gas generally enters at the bottom and flows up through a bed of pickings resting on a packing support. The scrubbing liquid is introduced at the top and is distributed throughout the cross section of the tower. As the gas flows up through the tortuous channels in between the pickings it comes in contact with wet packing surfaces where the particles are arrested due to inertial interception and impingement.

Packed scrubbers are of two types: fixed bed type and floating bed type.

A fixed bed may be either countercurrent or concurrent type. In a concurrent type both gas and liquid enter at the top. In a fixed bed the pickings are heavy and they rest on a packing support. Fixed beds are susceptible to choking at high dust load and low void age.

In floating type packed beds plastic balls made of polyethylene, polypropylene or other thermo plastic materials are generally used as they are resistant to corrosion and lighter than water. The packing's are confined between two perforated horizontal plates. The distance between the plates is normally about 0.5 m. A floating type bed is countercurrent type.

The gas enters at the bottom at a velocity of about 2 to 4 m/s. At low velocities the packing's form a fixed bed on the lower support plate, while at high gas velocities the packing's form a fixed bed below the restraining upper plate. At an intermediate velocity the packing would be floating and in turbulent motion.

For treatment of gases containing corrosive constituents FRP (glass fiber reinforced plastic) may be used for construction of such columns instead of rubber or plastic lined steel or such other materials. Collection efficiency increases as smaller packing's are used since they provide more surface area per unit packed volume. Use of smaller size packing would result in higher-pressure drop.

3. Fiber Bed:

A bed made of knitted plastic, fiber glass, metal wire or meshed fiber is used as a filter. Such a bed has a void percentage around 97-99%. The bed is kept wet and it is flushed with the scrubbing liquid. This helps in collecting particles and removing the collected particles in the form of a slurry.

Collection of particles due to impaction improves as fiber diameter decrease and gas velocity increases, whereas collection by diffusion increases as gas velocity decreases. The wire/fiber diameter should be small for efficient operation but must be able to provide sufficient mechanical strength so as to support its weight along with those of the collected particles and retained liquid.

4. Spray Contactors:

In these scrubbers a dust-laden gas is brought into contact with atomized liquid droplets. Atomization may be achieved by forcing the scrubbing liquid through nozzles or it may be induced by allowing the gas to flow at a high velocity (60-120 m/s) through a venturi or an orifice type device.

The liquid droplets collect the solid particles by inertial impaction and impingement. The removal efficiency is dependent on the particle size, liquid drop size, gas velocity and liquid to gas ratio. The dust laden droplets are separated from the gas by using gravity settlers or packed beds or cyclone type devices.

In spray scrubbers, where liquid droplets are removed by gravity settling the cut size is around 2 pm and the optimum droplet diameters for fine particle collection is 100 to 500 pm. For cut size around 0.7 pm high velocity sprays are more efficient. The liquid to gas ratio in spray scrubbers is in the range of 4000-14000 lit/1000 Nm 3 . Centrifugal Scrubber can recover particles smaller than those recovered by spray scrubbers. The cut diameter is between 2 to 3 pm. The collection efficiency is 97% or more for particles > 1 µm.

Venturi Scrubber :

Venturi Scrubbers are high efficiency wet scrubbers where particles even finer than 2 pm are effectively removed. These are as efficient as ESPs and fabric filters. Initial cost of a venturi scrubber is less than that of an ESP or a bag house, however the operating cost is high. If the particles to be removed are sticky/flammable/corrosive, a venturi scrubber is a better choice over an ESP or a bag house.

A venturi scrubber is basically a convergent-divergent duct with a throat where the cross section is the minimum. It may have a cylindrical or rectangular cross section. The gas enters the convergent section and the scrubbing liquid may be introduced either at the entrance of the convergent section or at the throat in the form of a spray.

When the gas and liquid droplets pass through the throat at a high velocity the particles are collected in the liquid droplets due to interception, impingement and diffusion. The collection efficiency increases as the throat length is increased with consequent increase in pressure drop. The optimum ratio of throat length to diameter is 3: 1.

The particle laden liquid droplets as they come out of the divergent sections are separated from the gas in a cyclone or a mist eliminator. When the influent gas is hot, the scrubbing liquid is introduced at the section where the convergent section starts, but when the gas temperature is not high or it is almost saturated with moisture the liquid is introduced at the throat.

The gas velocity at the throat ranges between 50-180 m/s at which it is most efficient. When the gas flow rate is high a rectangular venturi is used. The liquid to gas ratio normally ranges between 900-1400 lit/1000m 3 . A liquid flow rate of 400 lit/1000 m 3 is insufficient to cover the throat. The collection efficiency does not improve much beyond a liquid flow rate of 1400 lit/1000 m 3 . The converging angle is generally 25°- 28° and the diverging angle is 6°- 7°.

The pressure drop AP, across a venturi scrubber may be calculated using the relation,

∆P=1x 10 -5 V 2 L (4.37)

where, ∆P is in cm of water gauge, V= gas velocity at the throat, in m/s, and L = liquid flow rate in lit/1000 m 3 . At a liquid rate of 650 lit/1000 m 3 the ∆P calculated using Eq. (4.37) is quite accurate, but at a liquid rate of 1600 lit/1000 m 3 the calculated ∆P is higher than the actual.

Impingement and Entrainment Scrubbers :

In such scrubbers the gas to be scrubbed is passed through a trap partly or completely filled with water. The suspended particles are arrested by inertial impaction. The treated gas entrains some water droplets, which also help in removing some of the suspended particles.

Mechanically Aided Scrubbers:

This type of scrubbers use a motor driven device to bring about intimate contact between a dirty gas and liquid droplets. The motor driven device is often a fan, which moves the gas. The scrubbing liquid is introduced as a spray at the hub of the fan. The finer droplets move with the gas. The larger droplets hit the fan blades and wash the deposited particles. While leaving the blades at their tips the liquid gets atomized.

The dust-laden droplets are separated from the gas with the help of a suitable device. For producing liquid droplets (spray) the rotor may be partially submerged or Water may be injected between the rotor and stator. Such devices may experience high erosion, abrasion and Corrosion

In Table 4.12 the performance and other related information about some types of scrubbers are listed.

It is to be noted here that a scrubbed gas stream would invariably contain liquid droplets and its temperature would not be much higher than that of the influent scrubbing liquid. Hence the treated gas stream has to be freed from liquid droplets and mists and then reheated before purging the same to the atmosphere through a stack.

Additional Information:

Removal of Liquid Droplets and Mists:

The mechanisms by which suspended liquid droplets and mists may be removed are similar to those for solid particle removal. Removal of suspended liquid droplets is somewhat easier than that of solid particles. Liquid droplets coalesces easily on interception and drain off. Unlike solid particles, liquid droplets once separated are not re-entrained easily. Some of the devices, which are used, for removal of solid particles may also be used for removal of suspended liquid droplets.

The following types of devices are commonly employed for removal of gas-borne liquid droplets:

(a) Packed beds,

(b) Cyclones,

(c) Baffle system,

(d) ESP,

(e) Filter.

Packed beds and cyclones do not need any scrubbing liquid for arresting liquid droplets. Draining of collected liquid from an ESP collector surface occurs due to gravity and does not require any hammering. A special type of filter media is a pad made of knitted wire or fibrous mesh occupying the entire cross section of a vertical tower. It is very often used for filtering liquid droplets and mists. Such pads made of 0.3 to 1.5 mm diameter wire or fibre has high void volume and causes low pressure drop even at high gas velocities.

These devices are termed as 'mist eliminators' or 'demisters'. Very fine wires or fibres are not used for fabricating the pads and the pads are not densely packed as that would cause retention of more liquid and thereby finally block the flow channels.

The optimum gas velocity for such filters may be calculated using the relation

The numerical value of K in a given situation depends on factors like liquid density, liquid viscosity, surface tension, droplet size, etc.

Cooling and Condensation:

After removal of suspended solid particles from a gas stream using any device other than a scrubber it becomes necessary to cool the stream when any one of the following methods is to be employed for removal of the gaseous pollutants:

(i) Condensation of a vapour,

(ii) Absorption of gaseous pollutant (s),

(iii) Adsorption of gaseous pollutant (s),

(iv) Chemical reactions other than incineration.

Cooling of a gas stream may be carried out using either a direct contact heat exchanger or a surface (indirect contact) exchanger. In a direct contact exchanger a gas stream is brought into intimate contact with a large quantity of a liquid (generally water) at a temperature lower than the dew point of the gas..

The contacting equipment may be similar to any one of the wet scrubbers described earlier. As a result of heat exchange between the gas and the liquid, the gas stream may be cooled to the desired temperature and condensable vapour present, if any, may get condensed. This type of exchanger may be used when the condensable vapour is not having any economic value. The coolant temperature would rise during the process. Its rate may be calculated using Eq. (4.39) obtained by heat balancing.

If the gas is not cooled below its dew point then the gas would pick up some vapour (of the coolant) during the process. In such a situation the coolant rate may be calculated using Eq. (4.39a).

Indirect contact (surface) exchangers are generally shell and tube type. The tubes may be with or without fins. Of the two fluids (hot gas and coolant) one would flow through the tubes and the other would flow outside the tubes. The coolant may be either air or some other fluid depending upon whether the exchanger will act as a cooler or a cooler-cum-condenser. In Table 4.13 some guidelines for coolant selection and its inlet temperature are given.

Indirect Contact Exchanger Design Approach:

The basic design equation for a shell and tube heat exchanger is

Eq. [4.40] is applicable when cooling is accompanied by condensation of vapour. When there is no condensation the term Σʎ(y 1i – y 2i ) will be equal to zero. The symbols L, C pl, T L1 and T L2 refer to the coolant stream flow rate, specific heat of liquid, inlet and outlet temperatures.

Where q = rate of heat transfer,

U h = overall heat transfer coefficient,

A h = Heat transfer area, and

∆tm = mean temperature difference, a function of T L1, T L2, T g1 and T g2 .

The actual expression for evaluation of ∆tm depends on the flow arrangement of the fluids in an exchanger.

Figure 4.10 shows a sketch of a shell and tube type cooler-condenser.

The overall heat transfer co-efficient, U h, can be evaluated by combining the individual co-efficient using Eq. (4.41).

Typical values of the above named parameters are listed in Table 4.14.

For evaluation of U h in a specific situation the individual coefficient should be estimated using information and correlations available in standard books on Heat Transfer.


Rekommenderas

Sannolikhet: Betydelse, begrepp och betydelse
2019
Youngs femstegsmodell av kreativ process i reklam för en produkt
2019
Enkla, förenade och komplexa meningar
2019