1335

Аппараты мокрой очистки газов

Лекция

Экология и защита окружающей среды

Способы отделения твердых и жидких частиц. Основные преимущества аппаратов МОГ. Физические основы мокрой очистки газов. Каталитическая очистка газов. Основные параметры, характеризующие работу вентиляторов.

Русский

2013-01-06

777.58 KB

256 чел.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ 
Конспект  лекций  по  разделу  «Аппараты  мокрой  очистки  газов» 
 
дисциплины «Прикладная аэроэкология», (для студентов 4 курса днев-
ХАРЬКОВСКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ ГОРОДСКОГО 
ХОЗЯЙСТВА 
ной  и  заочной  форм  обучения  спец. 7.070801 «Экология  и  охрана ок-
 
ружающей  среды»).  Авт.  Бекетов  В.Е.,  Джураева  О.С.,  Коваленко 
 
 

Ю.Л.- Харьков: ХНАГХ, 2006.-  с. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Авторы: В.Е.Бекетов, 
 
О.С.Джураева, 
 
Ю.Л. Коваленко. 
 
 
 
 
 
Рецензент:    
Конспект лекций  
 
«Аппараты мокрой очистки газов» 
 
 
по разделу дисциплины «Прикладная аэроэкология» 
 
 
 
(для студентов 4-го курса дневной и 5-го курса заочной форм обучения  
Рекомендовано кафедрой ИЭГ, протокол №     от         200   г. 
 
спец. 7.070801 «Экология и охрана окружающей среды») 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ХАРЬКОВ-ХНАГХ-2006 
 

  3
  4 
 
газов; 
КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПЫЛЕ И ГАЗООЧИСТКИ 
5.
 
 
-возможность  использования  для  очистки  горючих  и  взрывоопасных    га-
В  основу  классификации  систем  пыле-  и  газоочистки  положен  применяе-
зов; 
мый способ очистки. 
6.  -возможность улавливания одновременно твердых, жидких и газообразных 
компонентов; 
1.Способы отделения твердых и жидких частиц: 
7.  -надежность и долговечность обусловлена отсутствием подвижных узлов; 
-инерционные  пылеуловители (аппараты сухой инерционной очистки газов) 
8.  простота  и  безопасность  эксплуатации  обусловлена  отсутствием  высоких 
-фильтры 
напряжений сложных устройств. 
-аппараты  электрической очистки газов 
Основные недостатки аппаратов МОГ: 
-аппараты  мокрой очистки газов. 
1. -значительные затраты энергии при высокой степени очистки; 
2.Способы удаления газо- и парообразных компонентов: 
2. -проблема шлама, его использование и утилизация уловленного продукта; 
-абсорберы 
3. -образование  отложений  уловленных  частиц  на  внутренних  поверхностях 
оборудования при охлаждении дымовых газов до  t
-адсорберы 
р или выносе влаги из пыле-
уловителя. 
-устройства для термической очистки газов 
4. -коррозионный  износ  оборудования  и  газопроводов  при  очистке  газов,  со-
-аппараты каталитической очистки газов 
держащих агрессивные компоненты; 
-биохимические реакторы. 
5. -вредное влияние капельной влаги на стенки дымовых кирпичных и железо-
1. Аппараты  мокрой очистки газов. 
бетонных  труб; 
Мокрая  очистка  газов  (гидромеханическая,  промывка  газов,  скрубберная 
6. -ухудшение условий рассеивания пыли и газов, выбрасываемых через дымо-
очистка) – один из наиболее эффективных и распространенных способов пыле-
вые трубы. 
Физические основы мокрой очистки газов 
улавливания. В качестве орошающей жидкости чаще всего используется вода. 
При улавливании в одном аппарате одновременно твердых и газообразных за-
В практике используют два способа  захвата частиц пыли жидкостью: 
грязняющих  веществ  выбор  орошающей  жидкости  обусловлен  процессом  аб-
1.  -каплями жидкости; 
2.  -пленкой жидкости; 
сорбции.  Мокрую  очистку  применяют,  когда  допустимо  увлажнение  и  охлаж-
(вариант 2-го способа: барботаж - прохождение пузырьков газа 
дение дымового газа, отработаны мероприятия по предотвращению брызгоуно-
через слой жидкости). 
са и утилизации стоков. 
Для реализации процесса очистки газа каплями жидкости запыленный газ 
Основные преимущества аппаратов МОГ. 
промывают  диспергированной  жидкостью.  Частицы  пыли  захватываются  кап-
1.  -простота конструкции и относительно невысокая стоимость; 
лями жидкости и выводятся из газового потока. 
2.  -более высокая эффективность по сравнению с сухими  аппаратами инер-
При движении капли в  пространстве, заполненном дымовым газом, осаж-
дение пыли на капле происходит в основном  вследствие кинематической коа-
ционного типа; 
гуляции,  обусловленной  движением  капель  жидкости  и  частиц  пыли  с  различ-
3.  -меньшие габариты по сравнению с тканевыми и электрофильтрами; 
ными скоростями. 
4.  -возможность использования для очистки высокотемпературных, влажных 
Кроме  того,  в  процессе  очистки  газов  могут  использоваться  следующие 
 
 










  5
  6 
виды (механизмы) коагуляции
 =π d3k / 6,  м3 
-тепловая  (броуновская  диффузия)  преимущественно  для  мелких  частиц 
распыляемый объем воды , м3/с содержит 
пыли размером менее 1 мкм; 
к капель:  
-градиентная – протекающая в потоках при наличии поперечного градиен-
n к  = 6 Qв / π d3k,  
шт/с
та скорости; 
количество частиц, уловленных в единицу времени при распылении воды 
-турбулентная – обусловлена турбулентными пульсациями в потоке запы-
Qв, м3/с:  
ленного газа. 
Рассмотрим  движение капли в потоке запыленного газа. Каплю считаем 
2
π
Q
6
3ω ZQ
k
B
о
B
η
= *
*ω *Z*
=
сферической: 
з
o
4
3
π
2d
  , шт/с  ( 1) 
d
k
k
k 
 
F 
Масса одной частицы mч равна: 
 
3
ω
= ρ * d
π ч
 
o 
ч
ч
 ,  кг 
 
Счетная концентрация пыли Z , выраженная через массовую концентрацию 
 
С равна: 
 
6C
=
N
, шт/м3  
 ( 2) 
t- количество частиц, уловленных в единицу времени одной каплей: 
ρ d
π
ч
ч
Nt-= ήз * (π d2k / 4) * ωo * Z ,  1/c 
Суммарная m
где: d
n масса N частиц пыли, уловленной в единицу времени при 
k - диаметр капли, м; 
ω
распылении воды Qв, м3/с: 
o-скорость движения капли относительно частиц пыли, м/с; 
Z - счетная концентрация пыли, шт/м3; 
3
d
π ч
ή
N
 ,   кг/с     
( 3) 
з- коэффициент захвата – отношение площади сечения очищенно-
n
ч
6
го каплей потока к площади поперечного сечения капли; 
Подставляя формулы (2) и (1) в формулу (3) получим массу пыли m
Определяющим параметром инерционного осаждения является критерий 
n , 
уловленной в единицу времени: 
Стокса - St k
Величина    «С»  значима  при 
3η ω CQ
з
o
в
=
2ρ ω с
d
 ,  кг/с 
ч‹1мкм; 
n
2d
ч
ч
Stk
0
=
k
С
18 d
μ
 
dч=10=1; 
к
С
Следовательно,  количество  уловленной  пыли  пропорционально  относи-
dч=1=1,16; 
где:    dч - диаметр частицы пыли, м; 
Сdч=0,1=2,9; 
тельной  скорости  движения  капли,  расходу  орошающей  жидкости  и  концен-
ρ ч  -плотность частицы, кг/м3; 
С
μ - 
трации пыли в газе и обратно пропорционально диаметру капель жидкости.  
вязкость газа, н с/м2. 
dч=0,01=24,5; 
с – поправка Кеннингема. 
Данная  модель  рассчитана  для  капель  сферической  формы    одинакового 
ήз = f(Stk) и задается различными эмпирическими формулами. 
размера (неизменного со временем), движущихся относительно частиц пыли с 
Определим N - количество частиц, уловленных в единицу времени при 
постоянной скоростью, равномерно распределенных по сечению аппарата.  
В реальных аппаратах капли: 
распылении расхода воды , Qв, м3/с: 
•  деформируются под воздействием аэродинамического сопротивления; 
1 капля занимает объем равный Vк: 
•  имеют полидисперсный состав; 
•  изменяют скорость и направление движения под действием сил аэродинами-
 
 



  7
  8 
ческого сопротивления, гравитационных и др.; 
Граничная скорость удара, при которой еще возможно прилипание 
•  изменяются в размерах за счет испарения и конденсации. 
частиц, равна:  W=0,249/d 
Поэтому для расчета аппарата очистки газов его разбивают на достаточно 
Рассмотрим процесс осаждения частиц на пленке жидкости. При наличии 
большое количество участков по  ходу газа и считают эти параметры по длине 
пленки условия прилипания существенно улучшаются. Наибольший интерес 
каждого участка постоянными: 
представляет перемещение частиц в нормальном к поверхности пленки направ-
лении. 
Схема захвата частицы пленкой жидкости показана на рисунке: 
 
В качестве размера капель берется его медианный размер, либо расчет ве-
дется отдельно для каждой из фракций размеров капель. 
 
Из-за сложности расчетов часто для определения степени ή очистки газов 
Частица удерживается на поверхности пленки жидкости силой адгезии, 
пользуются эмпирической зависимостью: 
которая определяется по формуле: 
ή = 1 – exp ( - k m S 0.5
2πσd
tk
 ) 
P
ч
=
cos ϕ  ,    н 
где: 
ад
α
1+ tg
k - константа; 
2
m - удельный расход жидкости, м3/м3. 
где:  α-угол, определяющий смоченную часть поверхности частицы; 
Улавливание частиц пленкой жидкости.  
φ-краевой угол смачивания, зависит от физико-химических свойств и 
Осаждение пыли на пленку жидкости осуществляют при направлении по-
дисперсного состава пыли; 
тока частиц пыли на поверхность жидкости; на смоченную жидкостью стен-
σ-поверхностное натяжение, н/м. 
ку; на пленку специально полученных газовых пузырей (барботаж). 
Для хорошо смачивающих жидкостей (φ ≈ 0 ) и при точечном контакте 
При ударе частицы о поверхность возможны либо отскок частицы, либо 
 (α ≈  0) величина силы адгезии равна: 
прилипание к пленке за счет сил адгезии Рад. Отскок возникает, если кинетиче-
Pад 2 π σ dч 
ская энергия частицы больше энергии адгезии: 
Для  пленки  минерального  масла  P
mW
2
ад  = 157d, (для  твердой  поверхности - 
отск Eад  
Рад=0,012d ). Сила  адгезии  на  пленке  жидкости  (масла)  во  много  раз  больше, 
2
чем на сухой поверхности. 
где: m -масса частицы диаметром dч   и плотностью ρ, m=πd3ρ/6; 
Смачиваемость  материалов  ухудшается  с  уменьшением  размеров  частиц. 
Wотск- скорость отскока в предположении отсутствия сил адгезии 
(W=0,8 скорости удара). 
Поэтому в технике пылеулавливания часто приходится иметь дело с гидрофоб-
Ориентировочно для твердой поверхности-стенки можно принять: 
ными частицами. 
Е Р dh
Для  улавливания  на  пленку  жидкости  гидрофобных  частиц  (несмачивае-
Рад=0,012d;   ад
∫ ад 
мых) необходимо, чтобы их кинетическая энергия превышала работу погруже-
где: h-зазор между поверхностью и частицей. 
ния частиц в жидкость, т.е. работу преодоления сил поверхностного натяжения. 
 
 


  9
  10 
Предельная  скорость  W  удара  частицы,  обеспечивающая  ее  погру-
Энергетический метод расчета мокрых пылеуловителей 
жение в жидкость, равна: 
Эффективность  работы  мокрых  пылеуловителей  определяется  затратами 
1
σ
8
энергии на процесс очистки газа. При этом учитывается как энергия, затрачен-
=
ψ
cos
ρ 
ная на движение газа через пылеуловитель, так и энергия, затраченная на пода-
ψ- угол между направлением движения частицы и нормалью к по-
чу и диспергирование жидкости. 
верхности жидкости в точке удара. 
Энергетическим параметром является суммарная энергия соприкосновения 
При ψ = 0 , т.е. при движении частицы по нормали к поверхности жидко-
Кч – расход энергии на обработку единицы объема газа в единицу времени: 
сти:  
Q
N
в
м
3
σ
К Р
Δ
Р
+
кДж /1000м
ч
ап
в
 
= 83
,
2
Q
Q
г
г
ρ  
d
где: ∆Рап- гидравлическое сопротивление аппарата, Па; 
При больших углах  ψ  частицы рикошетируют от поверхности и улавли-
Рв- давление распыляемой жидкости при входе в аппарат, Па; 
- мощность вращающегося механизма, расходуемая на контакти-
вание возможно только при высоких скоростях удара. При значениях Re<5 час-
рование газов с жидкостью, Вт; 
тицы не погружаются в момент удара о пленку полностью и легко могут быть 
- объемные расходы жидкости и газа на входе в аппарат, м3/с. 
сорваны газовым потоком.  
Значимость каждого слагаемого зависит от типа аппарата. 
Улавливание  частиц  в  режиме  барботажа  –  следует  рассматривать  как 
Зависимость между степенью очистки и затратами энергии определяется по 
формуле 
частный случай осаждения частиц на пленку жидкости. 
η = 1– exp ( - В К х ) 
При пылеулавливании в режиме барботажа действуют механизмы инерци-
ч 
где: В и хконстанты, зависящие от физико-химических свойств и 
онного, гравитационного и диффузионного осаждения на поверхности газовых 
дисперсного состава пыли и определяются экспериментально.  
 
пузырей.  Диаметр  газовых  пузырьков  составляет  2-20 мм.  При  dп > 2÷3 мм  
Например: 
они теряют сферическую форму, превращаясь в эллипсоиды. Для определения 
№ п/п 
Вид пыли 
В 
х 

Пыль из доменных печей 0,1925 
0,3255 
критического диаметра пузырька d кр
Пыль мартеновских печей на дутье, 
п  существует эмпирическая формула: 

1,565 х 10-6 1,619 
обогащенном О2 
 
Пыль мартеновских печей на воздуш-

1,74 х 10-6 1,594 
ном дутье 
3

Пыль чугуноплавильных вагранок 1,355 
х 10-2 0,621 
кр
2
3/β
=
σ

Пыль известковых печей 6,5 
х 10-4 1,0529 
п
2 3
V
 
Пыль от печей производства целлюло-

4 х10-4 1,05 
п
ρ /ρ
г
ж
зы 

Дурнопахнущие вещества 1,09 
х10-5 1,415 
где: 
 
Величина η при высоких значениях степени пылеулавливания мало харак-
β- коэффициент определяемый экспериментально; 
теризует качество очистки. Поэтому часто используют показатель число единиц 
Vп- скорость подъема пузырька,    Vп  = 0,28÷ 0,4 м/с.  
переноса Nч, который аналогичен параметру, применяемому в технологических 
При  инерционном  (за  счет  центробежных  сил)  осаждении  число  частиц, 
процессах, связанных с массопереносом:  
осаждающихся в пузырьке за 1 с составляет: 
1
⎡ 1 ⎤

2
π *Z V
*
= ln
х
ч


ВК
п
п
    Тогда: 
4
, 1/с. 
⎣1−η ⎦
      ч
ч  
 
 



  11
  12 
 
ТЕПЛО- И МАССООБМЕН В МОКРЫХ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЯХ 
 
 
 
 
В мокрых пылеуловителях одновременно с пылеулавливанием, как прави-
Эта  зависимость  аппроксимируется  в  логарифмических  координатах  пря-
ло,  идут  процессы    тепло-  и  массообмена.  Это  является  следствием  разности 
мой линией: 
температур  газа и жидкости различия  парциального  давления пара в газе Рг и 
 
над жидкостью Рж. Эти процессы могут осуществляться как с испарением воды 
 
(испарительное  охлаждение),  так    и  с  конденсацией  (конденсационное)  водя-
  х=tgα 
ных паров, содержащихся в газе. 
B=Nч при Кч=1 
Испарительное  охлаждение  происходит  при  взаимодействии  горячего  су-
 
хого или ненасыщенного влагой газа с подогретой водой. При охлаждении газа 
 
одновременно увеличивается его влагосодержание 
 
Конденсационное охлаждение происходит, если горячий газ, насыщенный 
Применимость энергетического метода расчета для различных типов мок-
водяными парами встречается с холодной водой. 
рых пылеуловителей объясняется темя, что в основе  улавливания  взвешенных 
Рассмотрим процессы тепло- и массообмена капли жидкости, находящейся 
частиц  лежит  в  основном  один  и  тот  же  механизм – инерционное  осаждение
в горячем газе. 
При усилении влияния других механизмов (например, диффузионного)  наблю-
 
даются значительные отклонения от энергетической зависимости. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Количество тепла, передаваемого от газа к жидкости: 
q = α ( tг - -  t1ж ) F = λ F ∂t/∂l  , Дж/с 
где: 
α [Дж/с м2 К] - коэффициент теплоотдачи, характеризует интен-
сивность теплообмена между поверхностью тела и окружающей 
средой. Численно равен количеству теплоты, отдаваемого единицей 
поверхности в единицу времени при разности температуры между 
поверхностью тела и окружающей средой в один градус. 
 – температура газа на достаточном удалении от капли; 
t1ж – температура поверхности капли жидкости; 
F – площадь поверхности капли; 
λ [Дж/с м К] – коэффициент теплопроводности, характеризует спо-
собность вещества проводить теплоту, равен количеству теплоты, 
переданному в единицу времени через единицу площади при градиенте 
температуры в один градус; 
∂t/∂l – градиент температуры. 

 
 

  13
  14 
α,  λ    -определяются  экспериментально,  отдельно  для  каждого  ве-
что парогазокапельную смесь на выходе из них можно с дос-
щества и конкретных  условий теплообмена. Для  их  приблизительного расчета 
таточной точностью считать термодинамически равновесной; 
используют метод теории подобия
•  потерями тепла в окружающую среду через стенки аппарата можно 
пренебречь. 
Количество тепла, полученное каплей жидкости при нагреве ее на ∆t: 
В этих условиях для определения параметров газа и жидкости на выходе 
q = Ск тк ∆t
из аппарата газоочистки можно воспользоваться законом сохранения энергии в 
где: 
С
форме теплового баланса: 
к - теплоемкость жидкости, Дж/кг оС; 
тк - масса капли, кг. 
количество тепла, вносимое в газоочистку с газом орошающей жидко-
Количество тепла, полученное каплей жидкости при нагреве капли до тем-
стью и водяным паром равно количеству тепла, выносимого из аппарата с 
пературы кипения, испарении ее и нагреве пара до температуры tп2: 
газом, уходящей жидкостью и водяными парами. 
q = Ск тк( tкип  - tк1 ) + r тк + Сп тк (tп2 - tкип ) 
qсг1  + qпг1  + qв1   =   qсг2 + qпг2  + qв2    
где  t
где: 
кип - температура кипения жидкости; 
t
q
к1 - начальная температура капли; 
сг1 - количество тепла, вносимое сухим газом в газоочистку: 
r - скрытая теплота парообразования; 
qсг1 = Срг Gг tг1 
Сп - теплоемкость пара; 
t
С
п2 - конечная температура пара. 
рг теплоемкость дымового газа, Дж/кг оС; 
Используя понятие энтальпии: 
qпг1 - количество тепла, вносимое в газоочистку водяными парами, 
содержащимися в газе: 
q = тк (iп2 - iк1 ) 
qпг1 =  iп1 Gп1   = iп1 Gг d1 ,   Дж/с 
i
где  i
п - энтальпия водяных паров; 
п2 - энтальпия водяного пара при конечной температуре; 
d
i
- влагосодержание;  
к1 - энтальпия воды при начальной температуре. 
1 - количество тепла, вносимое в газоочистку орошающей водой: 
 
q
По аналогии с уравнением теплообмена запишем уравнение массообмена: 
в1  = Св  Gв1 tв1   
С
∆М β F ( Р
в - теплоемкость воды; 
к - Рг ) ,  кг/с 
qсг2 - количество тепла, выносимое сухим газом из газоочистки: 
где: 
qсг2 = Срг Gг tг2  
β [кг/м2 с Па ] – коэффициент массообмена – количество вещества, 
q
отдаваемого единицей поверхности в единицу времени при градиенте 
пг2количество тепла, выносимое водяным паром из газоочистки: 
qпг2 = iп2 Gг d2 
давления в 1 Па; 
Р

q
г, Рк – парциальное давление пара в газе на удалении от капли и у ее 
в2 - количество тепла, выносимое из газоочистки с вытекающей во-
поверхности. 
дой: 
qв2 = Св  Gв2 tв2 
Расчеты процессов тепло- и массообмена (ТМО) и опыт эксплуатации ап-
паратов мокрой очистки газов показывают: 
Исходя  из допущения о  термодинамическом равновесии: температура  во-
ды  на  выходе  из  газоочистки  равна  температуре  газа  и  температуре  водяных 
•  в большинстве аппаратов процессы ТМО идут настолько интенсивно, 
паров, содержащихся в газе  
 
 


  15
  16 
tв2 = tг2 = tп2 = t2,  
УСТРОЙСТВО, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ОСНОВЫ РАСЧЕТА 
Запишем выражение для энтальпии пара i
АППАРАТОВ МОКРОЙ ОЧИСТКИ ГАЗОВ 
п
i
1.Форсуночные скрубберы 
п = 2501 + 1,93 t , 
 
 кДж/кг  
Предназначены для улавливания из газа частиц размером более 10-15 мкм, 
Теплоемкость газа в первом приближении можно считать равной теплоем-
а также для охлаждения и увлажнения газа. 
кости воздуха, т.е. Срг ≈ Срв = 1 кДж/кг оС. 
Влажность газов может быть определена как: 
1-цилиндрический корпус; 
2-входной патрубок; 

0,804 Р парц 
кг вп 
d=
3-выходной патрубок; 
 

( Р - Р
4-подвод воды на орошение; 
 парц ) ρг 
кг св 
5-регулирующие задвижки; 
С учетом вышеуказанного мы имеем уравнение с 2-мя неизвестными Gв2 и 
6-КИП параметров воды; 
7-форсунки верхнего и нижнего 

t2 . 
ярусов орошения; 
8-гидрозатвор. 

Дополним его уравнением материального баланса: 
 
Gв1 + Gг d1 = Gв2 + Gг d2   
Решая систему из 2-х уравнений с 2-мя неизвестными, зная параметры газа пе-
ред мокрой газоочисткой, определяем параметры газа на выходе из нее. 
 
 
Очистка газа происходит путем инерционного осаждения частиц пыли  на 
равномерном потоке мелко диспергированных капель, движущихся под дейст-
вием силы тяжести вниз. 
По направлению движения газов и жидкости скрубберы делятся на: 
-противоточные; 
-прямоточные; 
-с поперечным подводом жидкости. 
Газ,  проходящий  через  скруббер,  как  правило,  охлаждается  до 40-50оС  и 
увлажняется до состояния насыщения. Скорость газа в скруббере составляет 0,7 
÷ 1,5 м/с. При больших скоростях начинается капельный вынос влаги, способ-
ствующий  образованию  отложений  пыли  на  внутренних  поверхностях  выход-
ного патрубка. Удельный расход воды составляет 1÷6 л/м3 .Гидравлическое со-
противление – до 250 Па. Максимальная степень очистки достигается при  dк = 
0,6 ÷ 1 мм.  
 
 



  17
  18 
Степень очистки газов:  
2.Механические газопромыватели 
С
⎛ 3η ω H V 
Особенностью  механических  газопромывателей  является  наличие    вра-
η = − 2
1
= −
з
0
ж
1


exp −


щающегося устройства (ротора, диска), которое обеспечивает разбрызгивание и 
С
2
 
1

ω d V
к
к
г 
перемешивание жидкости с газовым потоком. 
где: 
Механические газопромыватели подразделяются на две группы: 
ηз - коэффициент захвата; 
2.1.Механические скрубберы – очищаемые газы приводятся в соприкосно-
ωo -относительная скорость капель и пыли; 
Н -активная высота скруббера (принимают Н=2,5D ); 
вение с жидкостью, разбрызгиваемой с помощью вращающегося тела. 
ωк -скорость движения капель; 
dk -диаметр капель; 
1-корпус;  
/ Vг  -удельный объемный расход воды,л/м3.  
2-вращающийся диск;  
Скорость осаждения капель: 
3-подвод воды;  
4-вход газа;  

4 ρgdк
ω
Δ
=
5-выход газа;  
2
к
ρ  
6-гидрозатвор. 
x
г
24
ω
k
k
Re=
где: 
      
С =
,приRe 1

х
Re
 
ν  
г
 
24 

Сх 
( 1 

Re  )  
при Re≤ 5    
 
Re 
16 
 
 
2.2.Динамические газопромыватели (дезинтеграторы) – для вращения га-
24 
Re0,667 
Сх 
( 1 


при Re≤ 400 
зового потока и перемешивания его с жидкостью используется крыльчатка. 
Re 
16 
Коэффициент захвата ηз равен: 
1-вращающийся вал;  
2
2-круглый диск;  
η =
Stk
3-лопатки ротора;  
з
(Stk+ 35
,
0
)2  
4-стержни;  
5-конус  с  отверстиями  для  раз-

2ρ ω С
брызгивания воды;  
ч
ч
Stk
0
=
6-патрубок подвода воды;  
18 d
μ
 - критерий Стокса; 
к
7-улиткообразный корпус;  
С – поправка Кеннингема, С=1 при dч ›10 мкм. 
8-стержни неподвижные; 
 9-патрубок входа газа;  

Для скруббера при условии / Vг = 2 л/м3 коэффициент захвата равен: 
10-отвод газа;  
 η
11-отвод шлама. 
з = 1 – 0,15 Stk -1,24 
 
 
 

  19
  20 
Дезинтегратор  представляет  собой  мокрый  пылеуловитель-
3. Скрубберы Вентури. 
вентилятор, состоящий из статора (7 – 10) и ротора (1 -6), каждый из которых 
Предназначены для очистки газов от мелкодисперсной пыли, их охлажде-
снабжен лопатками. Через сопла корпуса 5  вовнутрь впрыскивается жидкость. 
ния  и увлажнения. При использовании в качестве орошающей жидкости хими-
Газовый  поток,  движущийся  в  межлопаточном  пространстве,  со  скоростью  до 
ческих реагентов скруббер Вентури  может быть использован для  улавливания 
90 м/с обеспечивает дробление жидкости на мелкие капли  и  хороший контакт 
газообразных примесей. 
улавливаемых из газа частиц с жидкостью. 
Скрубберы Вентури состоит из: 
Производительность дезинтеграторов – до 80 000м3/час; 
- трубы Вентури (т.В.); 
Развиваемый напор – до 5 кПа; 
- каплеуловителя.   
 
 
 
 

Расход воды – 0,5 – 1,5 л/м3 ; 
 
 
 
 
 
 
 
 
3                                                                     8 
Удельный расход электроэнергии -    18-22 МДж/1000м3 ; 

 
Температура очищаемых газов -   до 60 оС; 
 
 
 
 
 
 
 
 

Начальная запыленность – до 2 г/м3; 
 
Запыленность очищенного газа на выходе – 30 -50 мг/м3; 
 
 
 
 
 
 
 
 
5                                                                    6 
Степень очистки:  
 
ή =70% при dч = 0,5 мкм 
 
ή =90 -95 % при dч = 1,0 мкм. 
 
Газы  после  дезинтегратора  содержат  капли  и  туман  и  должны  быть  про-
1 – входной патрубок; 
пущены через каплеуловитель. 
2 - конфузор;   
 
 
 
 
 
 
 

3 - орошающее устройство; 
4 – горловина; 
5 – диффузор; 
6 – корпус каплеуловителя; 
7– гидрозатвор. 
8– выходной патрубок. 
Работа скруббера Вентури основана на дроблении воды турбулентным га-
зовым потоком, захвате каплями воды частиц пыли, последующей их коагуляц-
ции  и осаждении в каплеуловителе инерционного типа. 
В конфузоре осуществляется  увеличение скорости газа, впрыск и дробле-
ние жидкости. 
В горловине за счет разницы скоростей капли и частицы  пыли последние 
 
 

  21
  22 
оседают на каплях жидкости.  
неодномерность процесса не позволяет до настоящего времени создать 
В  диффузоре  за  счет  снижения  скорости  восстанавливается  часть  давле-
надежную теорию расчета этого аппарата.  
ния, затраченного на создание высокой скорости газа в горловине. 
Практические расчеты ведутся с использованием методов теории подобия 
В каплеуловителе под действием центробежных сил осуществляется сепа-
и эмпирических зависимостей. 
рация капель жидкости, осаждение их на стенку и отвод жидкости в виде шла-
Расчет процесса дробления. 
ма через гидрозатвор. 
При  введении  жидкости  в  трубу  Вентури  осуществляется  дробление  ка-
Изменение скорости газа, капель и давления  по длине трубы Вентури  по-
пель на более мелкие  за счет энергии турбулентного  потока.  Наиболее точная 
казано на графике: 
формула  для  определения  среднего  диаметра  капли  при  распыле  жидкости 
 
пневмофорсункой предложена японскими учеными  ( Нукияма и Таназава ) : 
 
Р 
3η ω CQ
з
o
в
=
 
n
 
 ω 
2d
1,5 
k
585 х 10-3√ σ 
μ
dk = 
+ 53,4
ж 
0,45

(
)
(

 
ω
ωо  √  ρж
√ ρж σ

 
г 
где: ω
 
 
ω
о – относительная скорость капель, м/с;  
к 
Qж/ Qг – отношение объема жидкости к объему газа, м3/м3; 
 
σ – поверхностное натяжение, н/м
 
При скорости газа в горловине выше 60 м/с точность формулы высо-
За  счет  сил  аэродинамического  сопротивления  капли  одновременно  с 
ка. Ошибка становится значительной при скорости менее 30 м/с. 
дроблением  получают  значительное  ускорение  и  в  конце  горловины  приобре-
Границу  устойчивости капли можно определить по численному значению 
тают скорость, близкую к скорости газового потока. В диффузоре скорости ка-
критерия Вебера ( Wе ): 
пель  и  газа  падают,  причем,  вследствие  сил  инерции  скорость  капель  больше 
ρ
2
г ωо  dк 
Wе = 
скорости газа. 
σ 
 
Процесс очистки более интенсивно идет в конце конфузора и в начале гор-
При  Wе > Wе кр капля теряет устойчивость и начинает дробиться. Wе кр 
ловины, где разность скоростей ωк  - ωг  наиболее значительна. 
= 5 ÷ 12. 
Параметры, достигаемые в трубе Вентури: 
Определение гидравлического сопротивления 
-  степень очистки газа – 96-99%:; 
Потеря давления в трубе Вентури зависит от скорости газа в горловине и 
-  максимальная запыленность очищаемого газа – до 100 г/м3; 
удельного расхода воды: 
-  размер частиц улавливаемой пыли – до 0,2 – 0,1 мкм; 
∆Р
-
тр = ∆Рг + ∆Рв, 
  скорость газа в горловине - ωг =100 – 170 м/с; 
где:  ∆Р
-
г - гидравлическое  сопротивление  сухой  трубы,  обусловленное 
  удельный расход воды – 0,5 – 1,5 л/м3; 
-
движением газов, Па; 
  перепад давления на трубе Вентури – до 20-30кПа (200-2000 мм в ст); 
Высокая интенсивность процессов дробления и коагуляции капель, тепло- 
∆Рв - доля  гидравлического  сопротивления,  обусловленного  вводом 
и  массообмена  между  каплями,  газом  и  частицами  пыли,  нестационарность  и 
орошающей жидукости, Па;  
 
 


  23
  24 
∆Р
2.
г = ξг *ρг* ω2г/ 2, 
 
по площади поперечного сечения: 
-  нерегулируемые; 
где:   ξг – коэффициент  гидравлического  сопротивления  сухой  трубы 
-  регулируемые; Промышленно применяются две конструкции: 
Вентури; 
a). 
поворотные заслонки для регулирования щелевого сечения; 
ξ
b). 
перемещение вдоль оси обтекателя для регулирования коль-
г = 0,165 + 0,034 х lг/dг 0,06 + 0,28 х lг/dг ) М ,  
цевого сечения. 
где: lг / dг – отношение длины к диаметру горловины трубы Вентури; 
3. 
по величине гидравлического сопротивления : 
М – число Маха;  М = ω
-
г / ωзв ,  
  высоконапорные ( для очистки газов от субмикронных пылей, ∆Р до 
ω
30000Па); 
зв  скорость звука в газе, м/с;  
-  низконапорные  (для  очистки  газов  от  крупнодисперсной  пыли,  ох-
ωзв = √2 х к/(к + 1)  х √ RT , м/с 
лаждения и увлажнения газов, ∆Р = 2000 – 5000 Па). 
к – коэффициент адиабаты, для воздуха к = 1,4; 
4.  по способу подвода жидкости: 
- центральный (форсуночный) подвод жидкости в конфузор; 
∆Р

в = ξв х ρв  х m х ωг /2 , 
- периферийное орошение в конфузоре или горловине; 
- пленочное орошение; 
где:  ξв – коэффициент  гидравлического  сопротивления,  обуслов-
- бесфорсуночное орошение (подвод жидкости за счет энергии газового 
ленный вводом орошающей жидкости; 
потока). 
ρ
С  аэродинамической  точки  зрения  оптимальной  является  конструкция 
в – плотность орошающей жидкости, кг/м3; 
трубы Вентури со следующими отношениями размеров ее элементов: 
m = Qв / Qг ; 
-  угол сужения конфузора –α = 25 ÷ 28о; 
ξв  = 0,63 х ξг х m-0,3 . 
- угол раскрытия диффузора  - β = 6 ÷ 7о; 
Степень очистки газа  - определяется в первом приближении эмпириче-
- длина горловины - lг = 0,15 ÷ 3  . 

ским методом. 
Температура  и  влагосодержание  –  на  выходе  из  трубы  Вентури  опреде-
Варианты регулированияпло-
щади сечения 
ляются  совместным  решением  уравнений    теплового  и  материального  балан-
а)  Регулирование  кольцевого 
сов. Потерями энергии в окружающую среду, не превышающими 2 - 5%, мож-
сечения  перемещением  обте-
кателя по оси; 

но пренебречь. Парогазокапельную смесь на выходе из трубы Вентури можно 
б)  Регулирование  щелевого  се-
считать термодинамически равновесной. 
чения поворотом заслонок. 
Конструкции труб Вентури    могут различаться: 
 
1. 
по конфигурации поперечного сечения  
Способы подвода жидкости: 
а)Центральный форсуночный 
- круглые ( при малых объемах очищаемых газов); 
подвод 
- щелевые; 
б)Периферийное орошение 
- кольцевые; 
в)Пленочное орошение 
При больших объемах газов применяют батарейные или групповые ком-
г)Бесфорсуночное орошение 
поновки скрубберов Вентури. 
 
 
 
 


  25
  26 
4. Мокрые аппараты центробежного действия (АЦД) 
Скорость газа в поперечном сечении корпуса – 4 – 5 м/с; 
Предназначены для очистки газов от пыли с размером частиц менее 5 - 10 
Скорость газа во входном патрубке – 15 – 25 м/с; 
Расход газов – до 50000м3/ч; 
мкм и концентрацией на входе не более 2 - 5  г/м3.  
Степень очистки зависит от dч  и dскр . Расход воды задается исходя из воз-
можности  создания  сплошной  жидкой  пленки  на  внутренней  поверхности  ап-
Принципиальная схема мокрого аппа-
парата.  
рата центробежного типа 
(центробежного скруббера) 

Расход воды определяется по эмпирической формуле: 
 
Мв = 0,14 х π х  dскр, 
 кг/с 
1- тангенциальный входной патру-
бок; 

Расчет степени очистки ведется для скруббера dскр = 1м, а затем пересчи-
 2 – цилиндрический корпус;  
3 – выходной патрубок; 

тывается на аппарат произвольного размера по формуле: 
4 – гидрозатвор;  
5 – коллектор орошающих форсунок; 

η = 100 – ( 100 – η1 )  dскр 
6 – орошающая форсунка 
η1, % - степень очистки для скруббера d=1м, подсчитывают по фракцион-
Ф
ной степени очистки и фракционному составу пыли: 
вх
η = η
Σ
1
ф
 
100
С увеличением высоты скруббера степень очистки возрастает, но после Н 
= (3 – 4) d
 
скр рост прекращается, поэтому принимают Н = 4 dскр . 
Вместо тангенциального входного патрубка можен быть установлен лопаточ-
Гидравлическое сопротивление скруббера находят по известной формуле: 
ный завихритель. 
∆Р = ξ

скр х ρг  х ωг /2 , 
 
где:  
 
ξв – коэффициент  гидравлического  сопротивления  скруббера,  нахо-
дится  в  пределах  30-45, причем более  высокие    значения  соответст-
 
вуют меньшим диаметрам аппарата; 
 
 
ω  г - скорость газа в поперечном сечении корпуса; 
 
Лопаточный завихритель 
5).  Мокрые аппараты ударно-инерционного действия (УИД). 
Принцип действия АЦД основан на отбрасывании на стенку частиц пыли 
К  аппаратам  УИД  (ротоклоны  и  пылеуловители  типа  ПВМ)  относится 
центробежными силами, возникающими при вращении газового потока в аппа-
большая  группа  пылеуловителей,  в  которых  контакт газа с  жидкостью осуще-
рате и смыве их пленкой жидкости, стекающей по стенкам. 
ствляется  за  счет  удара  газового  потока    о  поверхность  жидкости.  Аппараты 
Пленка жидкости на стенке аппарата непрерывно смещающаяся вниз  соз-
имеют  один  или  несколько  щелевых  каналов  или  перегородок,  нижняя  часть 
дается  за  счет  подачи  воды  специальными  соплами,  расположенными  по  ок-
которых затоплена жидкостью. 
ружности в верхней части аппарата. 
При прохождении каналов очищаемые газы ударяются о поверхность жид-
 
кости и частично захватывают часть ее. В результате образуется водяная завеса 
 
 


  27
  28 
из брызг и капель, на которых под действием сил инерции осаждаются 
Аппарат может быть оборудован устройством для автоматической 
частицы пыли,  содержащиеся  в  газах.  Выносимые из каналов  капли жидкости 
подпитки водой. 
Аппарат  ударно-инерционного  действия  со  щелевым  каналом  сплошной 
отделяются  от  газов  в  последовательно  установленных  каплеуловителях.  Ос-
формы (импеллером) , образованным специально спрофилированными перего-
новная часть захватываемой газами жидкости после выхода из каналов падает в 
родками, называется ротоклоном. 
нижнюю часть аппарата в виде завесы, смешивается с остальной жидкостью и 
Уловленная  пыль  оседает  на  дне  корпуса  аппарата  и  удаляется  скребко-
снова  участвует  в  процессе  очистки.  В  результате  многократного  использова-
вым  конвейером.  
ния жидкости в ней значительно возрастает концентрация взвешенных частиц, 
Расход воды на орошение газа не превышает 0,03 кг/м3 газа, определяется 
только потерями с испарением и выгружаемым шламом. 
а в нижней части аппарата у сливного патрубка накапливает шлам. Через опре-
Расход газа – 3000 – 40000м3/ч 
деленное время, зависящее от входной запыленности газов, шлам периодически 
На 1 м перегородки  2000 ÷ 7500  м3/ч. 
удаляется  из  аппарата.  Вентилятор,  обеспечивающий  транспортировку  газов 
Степень очистки при dч = 10 мкм может достигать 98 – 99%. 
Гидравлическое сопротивление не превышает 1,5 – 3,0 кПа. 
через  аппарат,  монтируется  непосредственно  на  аппарате,  что  обеспечивает 
Скорость газа в щели между перегородками до 15 м/с. 
компактность  установки.  Особенность  аппаратов  УИД – полное  отсутствие 
Гидравлическое сопротивление определяется по формуле: 
средств  перемещения  жидкости,  вся  энергия  для  создания  поверхности  кон-
∆Р = 10 δ + 15 √QIг , Па  или (∆Р = 104 δ + 880 √QIг  ) 
такта подводится через газовый поток. 
где: δ – высота верхнего  уровня воды от нижней кромки верхней пе-
Аппараты УИД предназначены для очистки газов от частиц пыли диамет-
регородки, м;  
QI
ром не менее 5-10 мкм в условиях отсутствия достаточного количества чистой 
г – расход газов на 1 м длины перегородки, м3/с.. 
При логарифмически  нормальном распределении  степень  очист-
воды и невысоких температур очищаемого газа. 
x
1
t2 /2
Принципиальная  схема  аппарата  ударно-инерционного    действия    типа 
ки определяется по формуле:    
η =
e dx=Φ(x)  (1) 
2π −∞
ПВМ (пылеуловитель вентиляционный мокрый) 
на основании следующих значений: 
 
1-входной патрубок; 
lg/d
ч
m
=
 
2-камера запыленных газов; 
δ,м 
d50 , мкм lgση 
 
σ
 
lg ч
 
3-верхняя перегородка; 
0,04 1,5  0,3  
lg/d
m
50
 
=
 
4-нижняя перегородка; 
0,08 1,5 0,24  
2
lg σ
2
+lg σ
η
ч
 
5-скребковый конвейер; 
 
0,20 1,5 0,17  
6-регулятор уровня; 
 
7-жалюзийный  каплеулови-
d50 – диаметр частиц, осаждаемых с эффективностью 50%; 
lgση – стандартное  отклонение  в  функции  распределения  парциальных 
 
тель; 
коэффициентов очистки; 
 
8-вентилятор; 
lgσч – среднеквадратичное отклонение в функции распределения частиц; 
 
9-водоотбойник. 
Вместо вычислений по формуле 1) можно воспользоваться таблицей: 
 
х 
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 
 
 
 
Ф (х) 0,692 0,726 0,758 0,788 0,816 0,841 0,864 0,885 0,903 
 
 

  29
  30 
5.   Барботажные пенные аппараты 
мальной  работы  аппарата.  При  дальнейшем  повышении  скорости  на-
Предназначены для очистки небольших объемов газа от частиц пыли раз-
блюдается  захлебывание  пылеуловителя,  при  котором  прекращается  провал 
мером не менее 5 мкм. 
жидкости через решетки. 
Принципиальная схема. 
Основные параметры пенного барботажного аппарата 
а) с провальной тарелкой (решеткой)  
 
б) с переливной тарелкой 
Диаметр корпуса- до 2-2,5 м; 
 
Живое сечение решетки – 0,2-0,25 м2/м2; 
 
Диаметр отверстий – 4-8 мм; 
 
 
Скорость газов в отверстиях решетки – 6-10 м/с; 
 
Скорость газов в отверстиях при захлебывании – 10-17 м/с; 
 
 
Удельное орошение – 0,4 – 0,6 л/м3; 
 
При очистке газов с запыленностью более 15-20 г/м3 в аппарате последо-
 
 
вательно устанавливают две решетки. 
 
Гидравлическое сопротивление решетки со слоем пены: 
 
 
 
∆Рр = А2 х ρг х (ω2г /2fo) + ∆ Рσ  ,  
 
 
1  - корпус; 2 – тарелка; 3 – приемная коробка; 4 – порог; 5 - сливная ко-
где: fo  - относительная величина живого сечения решетки; 
робка; 6- оросительное устройство; 
∆ Рσ  - доля гидравлического сопротивления слоя, определяющаяся 
 Представляет собой аппарат, перегороженный глризонтальной решеткой 
поверхностным натяжением жидкости. 
с равномерно распределенными мелкими отверстиями. Запыленный газ подает-
∆ Рσ = 4σ / (1,3do + 0,08 d2o) ,  
ся под решетку и отводится из верхней части аппарата.  
где: do  -диаметр отверстия в решетке, м; 
Орошающая  жидкость  подается  на  решетку  сверху  или  сбоку.  Отрабо-
σ – коэффициент поверхностного натяжения, н/м. 
тавшую жидкость можно отводить полным провалом через решетку а) или час-
А = 38,8 m0,7Q -0,57
 ж
 ( ρг/ ρж)0,35 
тичным провалом через решетку и частично через переливной отсек б)
m – удельное орошение, л/м3; 
При скорости газа в аппарате до 1 м/с  наблюдается барботажный режим, 
ρ
при  повышении  скорости  режим  переходит  в  пенный,  при  котором  жидкость, 
г,ρж – плотность газа и жидкости, кг/м3; 
Q
находящаяся на решетке, переходит в состояние турбулизированной пены.  
 ж – плотность орошения, м3/м2 с. 
Критическая скорость в аппарате, при которой происходит процесс пере-
Дальнейшее  увеличение  скорости  приводит  к  возникновению  волнового 
хода от пенного режима к волновому, может быть определена методом после-
режима, характеризующегося колебаниями слоя жидкости вследствие прорыва 
довательного приближения по формуле: 
газовых струй на различных участках решетки. Наблюдается рост гидравличе-
ского сопротивления и унос капель жидкости, что приводит к нарушению нор-
lgωкp = 1350 (fo do / А) + 0,154, 
 
 

  31
  32 
 в первом приближении задается ω
способствует в различных участках газового тракта отложений, нару-
кp = 2 – 2,3. 
шающих нормальную работу установки. Поэтому почти каждый пылеулавли-
Общая  эффективность  пылеулавливания  рассчитывается  по  формуле 1). 
При скорости газа в аппарате  = 2 м/с и высоте слоя пены на решетке Н = 0,09м 
вающий аппарат мокрого типа снабжен сепаратором влаги, т.е. каплеуловите-
d
лем. 
50 = 0,85 мкм (d50 – диаметр частиц, уловленных с эффективностью 50%); lgση 
= 0,769 (lgση – стандартное отклонение в функции распределения парциальных 
 При улавливании капель используют инерционные методы улавливания, 
коэффициентов очистки). 
положение облегчается тем, что размеры капель воды, выносимых из мокрых 
η = η0 х (ωг/2)0,036 х (Нп/0,09)0,032 ,  
пылеуловителей обычно значительно превышают размеры мелкодисперсной 
где: η0 – степень очистки при ωг = 2 м/с, Н= 0,09 м. 
пыли. При осаждении капли сразу агломерируются и отводятся из каплеулови-
 
теля в виде потока жидкости. 
ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ МОКРЫХ ГАЗООЧИСТОК 
Для сепарации капель из газов используются следующие механизмы осаж-
Водное хозяйство 
дения: 
Вследствие запрещения сброса загрязненной воды в водоемы в мокрых га-
зоочистках применяют оборотное водоснабжение, при котором в системах ис-
o  гравитационный; 
o  инерционный; 
пользуется одна и та же вода, непрерывно очищаемая и охлаждаемая. 
o  центробежный. 
Система оборотного водоснабжения обычно включает в себя отстойник 
Брызгоулавливающие  аппараты могут монтироваться в одном корпусе с 
для осаждения взвешенных примесей, устройства для охлаждения оборотной 
пылеуловителем (встроенные)  или в виде отдельного аппарата устанавливаться 
воды, насосы для подачи охлажденной воды в систему газоочистки. 
за ним. 
Химическая обработка воды, если она необходима, осуществляется обыч-
но в отстойниках. 
Гравитационные каплеуловители представляют собой осадительную каме-
Схема оборотного водоснабжения. 
ру. Находят применение для улавливания крупных капель при больших нагруз-
Обозначения на схеме: 
ках по жидкости. 
1 – пылеуловитель; 
2 – шламовый насос; 

Основной недостаток – большие размеры. 
3 – шламовый колодец; 
4 –отстойник; 

 
5 –колодец чистой воды; 
6 – насос чистой воды; 

 
7 – брызгальный бассейн; 
8 – колодец охлажденной воды; 
9 – насос охлажденной воды. 

 
Брызгоунос и сепарация капель из газового потока 
 
Газы, выходящие после очистки из мокрых пылеуловителей, всегда содер-
жат некоторое количество влаги в виде капель взвешенных в газе. 
Инерционные каплеуловители – представляют собой участок газохода, за-
полненный специальной насадкой, в качестве которых могут быть использова-
Капельный унос в газах вреден, он вызывает коррозию оборудования и 
ны: 
 
 

  33
  34 
o  дробленая порода, стружка, галька; 
уловителе жидкости выполнен в виде разрыва канала «колена» и пред-
ставляет собой два последовательно установленных диффузора с углом рас-
o  пластины зигзагообразного и волнообразного профиля; 
крытия 60о. 
o  жалюзи, прутки, уголки.  
Скорость газа – 10 – 18 м/с; 
Гидравлическое сопротивление – от 80 Па (при ωг = 10 м/с ) до 1,5 кПа 
 
(при ωг = 18 м/с) и при m ≤  1,1  л/м3 практически не зависит от удельного оро-
 
шения. 
Коленные каплеуловители обычно применяют в качестве каплеуловите-
 
лей-разгрузителей после труб Вентури перед циклонами-каплеуловителями. 
Основной недостаток – возможность образования отложений пыли. 
в)  циклон-каплеуловитель; 
Эффективность возрастает с ростом скорости газов до критического 
 
значения скорости ωкр   . При    ωг >  ωкр  происходит резкое сниже-
 
1 – входной патрубок; 
ние эффективности сепарации из-за возникновения вторичного уноса, 
 
2 – корпус;  
3 – выходной патрубок;  

наступает «захлебывание» аппарата. 
 
4 – отвод шлама. 
ρ
 
ж - ρг 
ωкр =  Кс  √  ρг 
, м/с 
 
где: К
 
с  = 0,1 ÷ 0,3 -  коэффициент зависит от конструкции аппарата. 
Центробежные каплеуловители  - получили наибольшее распространение. 
Принцип действия основан на использовании центробежной силы для 
Основное преимущество – высокая эффективность и меньшая склонность к об-
осаждения капель на стенку и отводе их в виде потока жидкости через патрубок 
разованию отложений пыли. 
в коническом днище. Центробежная сила возникает в результате тангенциаль-
Центробежные каплеуловители могут быть следующих типов: 
ного ввода потока газа в цилиндрический корпус аппарата. Вместо тангенци-
a)  коленный сепаратор; 
ального ввода может быть использован лопаточный завихритель. 
1 – вход газа; 

При расчете циклона-каплеуловителя принимают: 
2 – выход газа; 
Скорость газов в подводящем и отводящем патрубках – 18 ÷ 25 м/с; 
 
3 –специальный  штуцер для 
отвода жидкости ; 
Скорость газов в цилиндрическом корпусе – 4,5 ÷ 5,5 м/с; 
  
4 – узел отвода жидкост в 
Отношение высоты входного патрубка к ширине – 3:1; 
 
виде разрыва канала «коле-
Высота рабочей части аппарата – 2 ÷ 2,5 Dц. (считать от оси входного пат-
 
на» 
рубка)  
 
Остаточное содержание капель в газах составляет 6  - 100 мг/м3. 
 
Коленный сепаратор – «колено»  прямоугольного сечения с соотношением 
R/r = 2. Специальный  штуцер служит для отвода уловленной жидкости с внут-
ренних стенок подводящего газохода. Узел отвода отсепарированной в капле-
 
 


  35
  36 
Устройства для подвода и диспергирования жидкости 
где: 
 
 dc- диаметр сопла форсунки, м; 
Применяют два вида распыливающих устройств: 
 Pв- давление воды перед форсункой, Па; 
- форсунки; 
 ρв- плотность воды, кг/м3; 
-оросители для равномерного распределения орошающей жидкости по се-
ξ - коэффициент расхода; 
чению. 
Для струйных форсунок ξ = 0,75 ÷ 0,98; 
В технике газоочисток чаще всего применяются форсунки механического 
Для центробежных форсунок ξ = 0,2 ÷ 0,3; 
и пневматического действия. 
Скорость истечения жидкости из сопла: 
Форсунки механического действия бывают центробежного и струйного 
4Qв 
ω= 
типа. 
π d2c φ 
 
где: φ – коэффициент заполнения сопла, зависит от конструкции форсунки. 
 
Для большинства форсунок φ < 1,0. Это объясняется сжатием струи при исте-
 
чении жидкости для струйных форсунок и образованием воздушного вихря для 
 
центробежных.  
 
Средний диаметр капель dк, образующихся при распыле жидкости центро-
 
бежными форсунками может быть в первом приближении рассчитан по форму-
 
ле:  
 
d
0,59   
к  / dэ   = 18,3 Reэ 
 ( для  Reэ = 2280 ÷ 18280),   (*) 
Факел распыливаемой жидкости может быть: 
где:   - эквивалентный диаметр сопла, м; 
-цилиндрический; 
 
ωэ dэ
Reэ - число Рейнольдса рассчитанное по услов-
-конический (сечение – кольцо): а)-полый и  б)-заполненный; 
Reэ = 
ной скорости движения жидкости в сопле ωэ. 
-веерообразный (плоский) – в). 
 
νв 
νв – вязкость (кинематическая) воды, м2/с. 
 
 
 
ωэ = √ 2 Pв / ρв  ,   м/с. 
 
Эта формула (*) показывает независимость dк от конструкции фор-
 
сунки. Исследования показали, что при Re>20 000 при увеличении ω  и сни-
         
жении νв      не уменьшается, т.е. качество распыливания не улучшается. 
 
Расчет конструктивных параметров форсунок индивидуален для каждой 
 
 
конструкции и построен на эмпирических формулах.  
 
В форсунках с пневматическим распыливанием поток жидкости дробится 
Объемный расход распыляемой форсункой жидкости определяется по 
за счет смешения с высокоскоростным потоком газа или пара. 
формуле: 
Жидкость подается под небольшим давлением (Рв до 0,4 Па), либо засасы-
d
π 2
Р
c
в
=
ξ
вается за счет инжектирующего действия газового потока. 
в
 
4
ρв
Пневматическое распыливание обеспечивает более мелкие размеры ка-
 
 













  37
  38 
пель, но при этом повышаются энергозатраты и усложняется система 
ОЧИСТКА ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЫБРОСОВ ОТ 
подвода. 
ГАЗООБРАЗНЫХ ПРИМЕСЕЙ 
 
 
1                                                                                 3 
Сложность процессов очистки технологических и вентиляционных выбро-
 
сов от газо- и парообразных примесей заключается в следующем: 
                                                        2 
-  высокая запыленность выбросов; 
 
-  высокая температура; 
1 – вход сжатого воздуха; 
-  низкая и переменная во времени концентрация вредных примесей; 
2 – вход воды; 
-  сложный химический состав. 
3 – распыленная вода. 
Методы очистки промышленных выбросов по характеру протекания физи-
Отношение массовых расходов воды и газа Qв / Qг = 0,3 ÷ 5; 
ко-химических процессов делят на группы: 
Скорость воздуха в выходном сечении ωвозд = 50 ÷ 600 м/с и более; 
 абсорбция – промывка выбросов растворителями, поглощающими приме-
 Давление сжатого воздуха (пара)  5 ÷ 1000 кПа.   
си; 
 хемосорбция - промывка выбросов растворителями-реагентами, химически 
связывающими примеси; 
 адсорбция – поглощение газообразных примесей твердыми активными ве-
ществами; 
 термическая нейтрализация примесей путем сжигания; 
 каталитическая очистка газов; 
 биохимическая очистка газов. 
Абсорбция 
Очистка газовых выбросов методом абсорбции заключается в поглощении 
одного или нескольких газовых компонентов (абсорбтивов) этой смеси жидким 
поглотителем (абсорбентом) с образованием раствора. 
Движущей силой процесса является градиент концентрации на границе фаз 
«газ-жидкость» . Растворенный  в жидкости компонент газовоздушной смеси    
( абсорбат) благодаря диффузии проникает во внутренний слой абсорбента. 
Факторы, определяющие процесс абсорбции: 
•  площадь поверхности контакта фаз; 
•  турбулентность потоков; 
•  коэффициент диффузии; 
•  растворимость в абсорбенте извлекаемого компонента.  
Растворимость зависит от температуры . Газ считается хорошо раствори-
мым если при  нормальных условиях (t =273 оК, P =101,3 кПа) растворимость 
достигает несколько сотен граммов на 1 кг абсорбента. 
 
 

  39
  40 
Абсорбция сопровождается образованием большого количества 
Принципиальная схема насадочной колонны 
жидких отходов (шламов) , которые , как правило, подвергаются дальнейшей 
   
 
 
 

переработке (регенерации), связанной с десорбцией. 
1.  -вход очищаемого газа; 

2.  -выход очищенного газа; 
При осуществлении процесса абсорбционной очистки газов может возник-
 
 
 
 
 

3.  -подвод абсорбента; 
нуть необходимость в дополнительном подводе или отводе тепла, повышении 
4.  -орошающая форсунка;  
 
5.  -отвод шлама; 
давления газа, предварительной очистке его от пыли. 
 
 
 
 
 

6.  -слои насадки. 
Абсорбент должен удовлетворять следующим требованиям: 
 
 высокая поглотительная способность по отношению к улавливаемому 

компоненту; 
 
 
 
 
 

 легкая регенерация при десорбции; 
 
 высокая селективность к извлекаемому компоненту; 
Элементы насадки: 
 невысокая летучесть; 
 
 термохимическая устойчивость; 
 
 коррозионная инертность к материалу аппарата; 
 
 низкая стоимость и доступность. 
 
В качестве абсорбентов применяют воду, различные водные растворы и 
 
суспензии. Наиболее часто применяемые для очистки газов абсорбенты приве-
 
дены ниже: 
сферическая   
кольцо Рашига 
седло Берля   
кольцо Палля 
Загрязненный газ входит в нижнюю часть колонны 1, проходит через не-
Поглощаемые компоненты 
Абсорбенты 
сколько слоев насадки 6, где происходит его очистка и удаляется из колонны 
Водные растворы и суспензии: 
N
через патрубок 2 в верхней части колонны. В верхнюю часть колонны через 
2O3, NO2, N2O5 
NOH, Na2CO3, KOH, K2CO3, 
Ca(OH)2, CaCO3 
один или несколько оросителей 4 вводят абсорбент, а из нижней части колонны 
NO 
Растворы FeCl2, FeSO4 
5 выводят отработавший раствор. Жидкость, покидающую абсорбер, подверга-
Вода, водные растворы: 
SO2 
Na
ют регенерации, десорбируя загрязняющее вещество, и возвращают в процесс 
2SO3,NH4OH, Ca(OH)2 
Жидкий азот, медноаммиачные 
CO 
или выводят в качестве отхода. Насадка 6, уложенная на газораспределитель-
растворы [Cu(NH3)]nCOCH 
 
ные решетки, заполняет внутреннюю полость аппарата и предназначена для 
Для организации контакта очищаемого газа с абсорбентом могут приме-
увеличения поверхности жидкости, растекающейся по ней в виде пленки.  
няться аппараты следующих типов: 
В качестве насадки используют тела (элементы) различной геометриче-
  насадочная колонна; 
ской формы, изготовленные из химически инертных материалов. Тела характе-
  орошаемый скруббер; 
ризуются величиной удельной поверхности и гидравлическим сопротивлением. 
  барботажный пенный аппарат. 
Часто вместо слоя насадки устанавливают колпачковые тарелкис зубчаты-
ми краями: 
 
 

  41
  42 
 
Для хорошо растворимых газов значение Ка находят по формуле: 
  3    4 
53,7 106 М ω0,75 (0,0011Т – 0,18)0,25 
 
1 – полка; 
Ка =  
2 – патрубок; 
(13,7 + √ω ) d  0,25
 э
 
 
3 – колпачковая тарелка; 
 
4 – слой жидкости. 
 
где: М - молярная масса поглощаемого компонента, кг; 
 

 
 
 

ω - скорость газа в свободном сечении скруббера, м/с; 
Очищаемый газ движется снизу вверх. При прохождении между зубцами 
Т - температура газа, оК; 
колпачков, барботируя через слой жидкости газ разбивается на множество 
d
струек и пузырьков, в результате чего образуется большая поверхность сопри-
 э - эквивалентный диаметр насадки, м. 
косновения взаимодействующих веществ. 
Движущая сила абсорбции равна разности парциальных давлений погло-
Расчет скруббера  состоит в определении объема поглотительной жидко-
щаемого компонента в газовой фазе и равновесного парциального давления 
этого компонента над поглотительной жидкостью: 
сти Qа , поверхности соприкосновения газа с жидкостью F и  параметров вспо-
могательной аппаратуры (емкости, насосы). 
( Р1г – Р1ж ) – ( Р11г – Р11ж ) 
Объемный расход поглотительной жидкости Qа определяется из уравнения 
∆Рср =
материального баланса абсорбера: масса поглощаемого компонента m , уда-
ln ( Р1г – Р1ж ) / ( Р11г – Р11ж ) 
ленная из очищаемого газа, равна массе этого компонента, которая перешла в 
 
жидкость : 
где: Р1г  и Р11г  - парциальное давление поглощаемого компонента в газо-
m = Q
вой фазе на входе и на выходе из аппарата, Па; 
г ( y1 – y2 ) = Qа ( x2 – x1 )  , 
Р1
где: Q
ж Р11ж  - парциальное равновесное давление поглощаемого компо-
г  - объемный расход очищаемого газа, м3/с; 
нента над жидкостью  на входе и на выходе из аппарата, Па. 
x2 и x1 -  начальная и конечная концентрация поглощаемого компо-
нента в поглотительной жидкости, г/м3; 
Хемосорбция   
y
Основана на поглощении газов и паров твердыми или жидкими поглоти-
1 и y2 - начальная и конечная концентрация поглощаемого компонен-
та в очищаемом газе, г/м3; 
телями с образованием малолетучих и малорастворимых химических соедине-
Необходимая площадь поверхности контакта фаз F  определяется по фор-
ний. 
Поглотительная способность хемосорбента почти не зависит от давления, 
муле: 
поэтому хемосорбция более выгодна при небольшой концентрации примесей в 
F = (10-3m) / (Ка ∆Рср ), 
отходящем газе. 
где:   
Ка - коэффициент абсорбции (массопередачи), кг/м2 с Па; 
Большинство  реакций,  протекающих  при  хемосорбции,  являются  экзо-
∆Рср  - средняя движущая сила абсорбции, Па; 
термическими  и  обратимыми.  Поэтому  при  повышении  температуры  образо-
Ка характеризует скорость растворения газового компонента в жидкости и 
вавшееся  в  растворе  вещество  разлагается  с  выделением  исходных  компонен-
определяется общим сопротивлением диффузии этого компонента через газо-
тов.  На  этом  явлении  основан  механизм  десорбции  (регенерации  хемосорбен-
вую и жидкостную пленки. 
та). 
 
 

  43
  44 
Хемосорбция применяется при очистке газов от: 
садка совершает поперечное и продольное оси аппарата пульсационное 
СО2  растворами этаноламинов- конечный продукт- карбонат и бикарбо-
движение, турбулизирует взаимодействующие фазы, в результате чего обеспе-
нат моноэтаноламмония: 
чивает высокую эффективность обработки газа жидкостью. 
СО2 + 2RNH2 + H2O ↔ (RNH3)2CO3 
В тех случаях, когда в результате процесса образуется осадок, подвижная 
CO
насадка удаляет его со стенок и нижней ограничительной решетки аппарата. 
2 + (RNH3)2CO3 + H2O ↔ 2RNH3HCO3,  
 
Способ абсорбции (физическая и хемосорбция) относится к «мокрым» ме-
где  R = OHCH2CH2 --. 
тодам очистки промышленных выбросов.  
СО2  растворами карбонатов (Na2CO3 , К2CO3): 
Основные преимущества абсорбционных методов: 
Na2CO3 + CO2 + H2O ↔ 2NaHCO3 
  экономичность при очистке больших объемов газов; 
Процесс хемосорбции реализуется в насадочных колоннах, пенных и бар-
  возможность реализации непрерывного процесса. 
ботажных скрубберах, распылительных аппаратах типа труб Вентури и аппара-
Основные недостатки: 
тах с механическими распылителями. 
Широкое  распространение  приобрели  аппараты  с  подвижной  насадкой, 
•  значительное  снижение  температуры  газа,  что  ухудшает  условия 
характеризующиеся  большой  пропускной  способностью,  низким  гидравличе-
рассеивания в атмосфере; 
ским сопротивлением и высокой эффективностью. 
•  сложность оборудования –громоздкая система жидкостного ороше-
Принципиальная схема аппарата с подвижной насадкой 
ния. 
     2 
 
 
1 – вход газа; 
Технологическая схема разомк-

Технологическая схема циркуляционного 
2 – выход очищенного газа; 
 
нутого процесса
процесса при абсорбции под давлением  
 
 
 
 
 
 
 

3 – ороситель (вход орошающей жидкости); 
 
 
4 – отвод шлама; 
5,6 – верхняя и нижняя ограничительные решетки; 

 
 
 
 
 
 
 

 
7 – расширяющийся конический элемент; 
 
 
 
 
 
 
 

8,9 – кольцевая и центральная зоны аппарата; 
 
10 
10 – элементы насадки. 
 

 
 
 
абсорбер
 
 
 
 
 
 
 
 6 
 
 
 1 
 
отдувоч-
     4 
 
ный газ 
 
Очищаемый  газ  подается  в  аппарат  через  нижнюю  ограничительную  ре-
 
шетку 6 и  коническим  элементом 7 делится  на 2 потока:  кольцевой 8 и  цен-
 
тральный 9. При прохождении кольцевой зоны 8 поток газа сужается, увеличи-
 
насыщенный аб-
сорбент 
вает скорость движения, вступает в контакт с прижимаемыми к стенке элемен-
 
тами подвижной насадки и перемещает их от стенки в центральный поток. На-
 
 









  45
  46 
Адсорбция 
 
Метод  адсорбции  основан  на  физических  свойствах  некоторых  твердых 
Принципиальная схема адсорбера 
тел  с  ультрамикроскопической  структурой селективно  извлекать  и  концентри-
     
 
 

ровать на своей поверхности отдельные компоненты из газовой смеси. 
    5 
Адсорбцию подразделяют на: 
 
1 –вход очищаемого газа; 

2 –выход очищаемого газа; 
  физическую адсорбцию; 
    А   
 
 
 
А 
3 -слой адсорбирующего вещества; 
•  хемосорбцию. 
 
4 –подвод  водяного  пара  при  десорб-
ции; 

При физической адсорбции молекулы газа прилипают к поверхности твер-
     
 
 
 
 
 

5 –выход отработавшего пара при де-
сорбции. 

дого тела под действием межмолекулярных сил притяжения. 
 
Высвобождающаяся  при  этом  теплота  зависит  от  силы  притяжения  и  по 
  4   
 
 
 
 
 

порядку совпадает с величиной теплоты конденсации паров. 
 
А - А 
Преимущество  физической  адсорбции – обратимость  процесса.  При  уве-
 
личении температуры или снижении давления адсорбата поглощенный газ лег-
 
ко десорбируется без изменения химического состава.  
 
В основе процесса хемосорбции лежит химическое взаимодействие между 
Адсорберы выполняют в виде вертикальных, горизонтальных или кольце-
адсорбентом и адсорбируемым веществом. Действующие при этом силы сцеп-
вых емкостей, заполненных пористым адсорбентом, через который фильтруется 
ления значительно больше, чем при физической абсорбции, высвобождающая-
поток  очищаемого  газа.  Слой  адсорбента  может  быть  неподвижным  или  дви-
жущимся. 
ся при этом теплота также больше и по порядку совпадает с теплотой реакции. 
Наиболее  распространенные  адсорберы  с  неподвижным  адсорбентом  пе-
Процесс  хемосорбции,  как  правило,  необратим  т.к.  при  десорбции  меняется 
риодического действия, в которых период контактирования очищаемого газа с 
химический состав адсорбата. 
твердым адсорбентом чередуется с периодом его регенерации. Они отличаются 
В качестве адсорбента применяют вещества, имеющие большую удельную 
простотой конструкции. Их  недостатками являются: 
площадь поверхности (Например: удельная поверхность активированных углей 
  большая металлоемкость и габариты вследствие малых скоростей газа 
составляет 105 – 106 м2/кг). 
(ω = 0,15 ÷ 0,5 м/с). 
  большие энергетические затраты, связанные с преодолением гидравли-
Метод адсорбции применяют в случаях: 
ческого сопротивления слоя адсорбента. 
•  удаление  паров  растворителей  и  органических  смол,  эфира,  ацетона  в  про-
Основной параметр адсорбента – адсорбционная способность по извлекае-
цессе  окраски,  производство  стеклотканей  и  стекловолокна,  нитроцеллюло-
мому компоненту – масса вещества, поглощенная единицей массы адсорбента. 
зы; 
Адсорбционная способность зависит от: 
•  очистка выхлопных газов автомобилей; 

  концентрации адсорбируемого вещества (парциального давления газа); 
  удаление ядовитых компонентов, выбрасываемых в атмосферу через лабора-
  площади поверхности контакта; 
торные вытяжные шкафы; 
  температуры; 
•  удаление радиоактивных газов при эксплуатации ядерных реакторов. 
  наличия других примесей. 
 
 

  47
  48 
Адсорбционную способность определяют по изотермам адсорбции: 
Расход газа равен: 
а, г/кг 
Q = W

ф F = ω ε (π Da /4 )   
 
 
 
 
 
t3 > t2 > t1 
Отсюда следует: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
t1 
Da = √4 Q/( π ω ε) , 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
t2 
где: ω – фактическая скорость газа; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
t3 
ε – пористость слоя адсорбента: 
 
ε = ( ρк – ρн )/ ρк , 
 
где: ρк, ρн - кажущаяся и насыпная плотность адсорбента 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Р, Па 
Разновидностью адсорбционной является ионообменная очистка газов.  В 
С  увеличением  температуры  происходит  снижение  адсорбционной  спо-
отличие  от  традиционных  сорбентов  иониты  обладают  комплексными  свойст-
собности активированного угля. На этом свойстве адсорбентов основан процесс 
вами адсорбентов, абсорбентов и хемосорбентов. 
их регенерации. Регенерацию осуществляют нагревом насыщенного адсорбента 
горячим паром или газом. 
Процессы сжигания 
При расчете и проектировании адсорбера используют следующие исход-
В  основе  термического  или  огневого  обезвреживания  газообразных  отхо-
ные данные: 
дов  лежит  реакция  окисления  содержащихся  в  них  токсичных  горючих  ве-
-  объемный расход очищаемого газа, Q, м3/с; 
ществ, главным образом, органического происхождения.  
-  концентрация удаляемой примеси, С
Основные преимущества данного метода: 
о, мг/м3; 
-  давление очищаемого газа, Р, Па. 
  универсальность в отношении примесей любого вида в отходящих га-
Минимальную необходимую массу адсорбента (m) определяют из уравне-
зах; 
ния материального баланса по улавливаемому компоненту: 
  возможность применения при сложности очистки другими методами; 
a∞= K3 Co Q τ ,  
  возможность полной автоматизации процесса; 
где: Q - расход газа; 
  компактность оборудования; 
Co - концентрация улавливаемого компонента; 
  возможность рекуперации тепла. 
τ - время процесса адсорбции; 
Недостатки: 
K3 - коэффициент запаса, K3=1,1÷1,2; 
  необходимость поддержания высокой температуры (более 700 – 800оС);  
a∞- статическая поглотительная способность, мг/кг. 
  экономическая целесообразность только при легкой окисляемости улавли-
Массу адсорбента можно выразить через характеристики слоя адсорбента: 
ваемых компонентов; 
m = ρ V = ρ  (πD 2
a /4) l   
  ограничение области применения характером образующихся продуктов сго-
Длина слоя адсорбента равна: 
рания ( при сжигании  серу- и фосфорсодержащих примесей токсичность 
l = 4m / π ρ D 2  
a , 
продуктов сгорания выше, чем у исходных веществ). 
где Da  - диаметр кольца адсорбента 
 
 

  49
  50 
 
 
Сжигание  экономически  целесообразно  использовать  в  тех  случаях, 
 
 
 
 
 
 
 
 

когда  отходящие  газы  обеспечивают  подвод  значительной  части  энергии 
 
 
 
 
 
 
 
 

(не менее 50%), необходимой для осуществления процесса. 
 
 
 
 
 

Если концентрация удаляемых примесей велика и находится в облас-
 
 
 
 

ти воспламеняемости, то после первоначального поджигания реакционной 
 
смеси будет протекать процесс самоокисления. При    обезвреживании  вы-
 
бросов, содержащих незначительное количество кислорода, для поддержа-
 
ния процесса окисления может добавляться атмосферный воздух. 
 
 
 

Если концентрация удаляемой примеси незначительна, для поддержа-
 
 
 
 
 

ния процесса горения может подаваться природный газ либо другое высо-
Камера сжигания представляет собой цилиндрическую топку 1, скомпоно-
кокалорийное топливо. 
ванную с газовой горелкой 2. Загрязненные органическими примесями газы по-
Одна из проблем, связанных со сжиганием возникает при достижении 
ступают через тангенциальные каналы 3 и 4 в горелку и в топку. Природный 
температуры  пламени 1300 оС  и  более.  При  этом  начинается  процесс  ин-
газ подается в горелку по трубе 5. Атмосферный воздух подается в горелку по 
тенсивного  образования NOx  и  процесс  сжигания,  обезвреживающий за-
центральной трубе 6 только при содержании кислорода в обезвреживаемом газе 
грязняющие  вещества  одного  типа  становится  источником  выбросов  за-
менее 15 %. 
грязняющих веществ другого типа. 
Подобная камера сжигания обеспечивает:  
Для углеводородов реакция окисления имеет вид: 
  степень очистки 90-99%; 
C
  время пребывания выбросов в высокотемпературной зоне  
≥0,5 с; 
mHn + (m + n/4 )O2 →  mCO2 + n/2 H2O 
  температура в камере  
Процесс сжигания примесей осуществляется на факеле или в камере. 
при сжигании углеводородов 500-650оС, 
Факел – открытая  горелка,  направленная  вертикально  вверх.  Факел  при-
при сжигании оксида углерода – 660-750 оС. 
меняют для сжигания горючих токсичных отходов, плохо поддающихся другим 
Каталитическая очистка газов 
видам обработки. 
Каталитическая очистка газов заключается в превращении токсичных ком-
Основные  требования, предъявляемые  к камере сжигания  примесей – вы-
понентов промышленных выбросов в вещества безвредные или менее вредные 
сокая степень турбулентности газового потока, обеспечение времени пребыва-
путем введения в систему дополнительных веществ – катализаторов. Катализа-
ния более 0,2 ÷ 0,7 с. Типичный пример применения – дожигание паров раство-
тор, реагируя с одним из реагирующих соединений, образует промежуточное 
рителей, отходов лакокрасочных цехов. 
вещество, которое распадается с образованием продукта регенерированного ка-
 
тализатора. 
 
Преимущества метода: 
 
  высокая скорость протекания процесса, что позволяет сократить габа-
риты реактора; 
 
 



  51
  52 
  реализация процесса при более низких температурах ( 300оС), 
  реакторы каталитические без использования тепла; 
чем при сжигании. 
  реакторы термокаталитические с внутренним теплообменом.  
Недостатки: 
Принцип действия реакторов иллюстрируют следующие  схемы: 
  проблема активности и долговечности катализатора (активность харак-
теризуется количеством продукта, полученного с единицы объема ката-
лизатора в единицу времени); 
  засорение катализатора твердыми частицами, содержащимися, как пра-
вило, в очищаемом газе; 
  возможность отравления катализатора некоторыми газообразными 
примесями, содержащимися в выбросах. 
Методы подбора катализаторов базируются на основе эмпирических или 
полуэмпирических способов. 
Для осуществления каталитического процесса необходимы небольшие ко-
личества катализатора, расположенного таким образом, чтобы обеспечить мак-
симальную  поверхность  контакта  с  газовым  потоком.  Слой  катализатора  дол-
 
жен создавать относительно низкий перепад давления, быть долговечным. 
 
В  большинстве  случаев  катализаторами  могут  быть  такие  металлы  как 
 
платина, палладий, и их соединения, а также оксиды меди и марганца. 
Воздух, содержащий вредные примеси, направляется в теплообменник-
Каталитическая масса обычно выполняется в форме шаров, колец, пластин 
рекуператор 4, откуда поступает в подогреватель 5. Продукты сгорания при-
или проволоки, свитой в спираль (из нихрома, никеля, оксида алюминия) с на-
родного газа, сжигаемого в горелке 3, подогревают очищаемый воздух до необ-
несенным на их поверхность тонким слоем катализатора. 
ходимой температуры, обеспечивающей оптимальную скорость окисления 
Существенное  влияние  на  скорость  каталитического  процесса  оказывает 
вредной примеси на поверхности катализатора 2. Смесь воздуха и продуктов 
температура  газа.  Для  каждой  реакции  существует  т.н.  минимальная  темпера-
реакции проходит через теплообменник-рекуператор 4, где отдает свое тепло 
тура, при которой катализатор не проявляет активности. С повышением темпе-
газам, поступающим на очистку и через патрубок  выбрасывается в атмосферу. 
ратуры эффективность каталитического процесса увеличивается. 
Каталитическая  очистка  применяется  для  улавливания  из  газов  органиче-
Биохимическая очистка газов. 
ских  соединений,  оксида  углерода,  удаления  неприятных  запахов  биологиче-
В нашей стране биохимическая очистка газов пока не нашла промышлен-
ского  происхождения,  в  газоочистках  систем  нанесения  лаковых  покрытий, 
ного  применения.  Однако  в  Германии,  Франции,  Японии  и  других  странах  в 
очистки выхлопных газов автомобилей. 
промышленности успешно эксплуатируются сотни таких установок. 
Существует два конструктивных варианта систем каталитической очистки 
Биохимическую очистку применяют для дезодорации воздуха, удаления из 
газов: 
отходящих  газов  примесей  аммиака,  формальдегида,  фенола,  азот-  и  серу  со-
 
держащих соединений. 
 
 

  53
  54 
 
  температуре 25 – 35оС, РН = 6,5  8,5. 
Биохимические  методы  очистки  основаны  на  способности  микроорганиз-
Снижение токсичных выбросов автомобилей 
 Повышение экологических показателей автомобиля возможно за счет сле-
мов разрушать и преобразовывать различные соединения. Разложение веществ 
дующих мероприятий:: 
происходит  под  действием  ферментов,  вырабатываемых  микроорганизмами 
под влиянием отдельных соединений, присутствующих в очищаемом газе. 
  повышение экономичности двигателя и автомобиля; 
  замена бензиновых двигателей на дизельные; 
Биохимические  методы  применяются  для  очистки  газов  постоянного  со-
  перевод двигателей на использование альтернативных топлив; 
става. При частом изменении состава газа микроорганизмы не  успевают  адап-
  совершенствование режима работы и технического обслуживания; 
тироваться  к  новым  веществам  и  вырабатывают  недостаточное  количество 
  применение нейтрализаторов. 
ферментов. 
Повышение  экономичности  двигателей  достигается  главным  образом  за 
Высокий эффект газоочистки достигается при  условии, что скорость био-
счет совершенствования процесса сжигания топлива: 
химического окисления уловленных веществ больше скорости их поступления 
  послойное сжигание топлива; 
из газовой фазы. 
  применение подогрева и испарения во впускном тракте; 
  использование электронного зажигания. 
Существует две группы аппаратов биохимической очистки газов: 
Повышение экономичности автомобиля достигается за счет: 
  биоскрубберы; 
  снижения массы автомобиля; 
  биофильтры. 
  улучшения аэродинамических показателей кузова; 
Биоскрубберы – сорбционные  аппараты,  в  которых  орошающей  жидко-
  снижение сопротивления воздушных фильтров и глушителей; 
стью служит водяная суспензия активного ила. Содержащиеся в очищаемом га-
  снижения массы перевозимого топлива и инструментов. 
зе  вредные  вещества  улавливаются  орошающей  жидкостью  и  расщепляются 
Дизельный двигатель имеет при аналогичной мощности расход топлива на 
микроорганизмами активного ила. Так как биологические процессы протекают 
25 – 30% меньше карбюраторного ДВС. 
с  небольшой  скоростью,  для  обеспечения  процесса  в  газоочистке  требуется 
Состав отработанных газов дизельных двигателей менее токсичен: 
весьма объемная промежуточная емкость. 
Карбюраторные 
Дизельные 
В  биофильтрах  очищаемый  газ  пропускают  через  слой  фильтра-насадки, 
Компоненты  
г/м3 
орошаемый водой для создания необходимой влажности, достаточной для под-
СО 0,5-12 
0,01-0,5 
держания жизнедеятельности микроорганизмов. Насадкой служит почва, торф, 
NO
компост и другие природные или искусственные материалы. 

до 0,8 
0,0002-0,5 
C
Эффективная очистка в биофильтрах обеспечивается при: 
mHn 0,2-3,0 
0,009-0,5 
Сажа 
до 0,04  
0,01-1,1 
БПК 
(биологическая потребность в кислороде ) 
   
≥ 0,5 
ХПК 
( химическая потребность в кислороде при 
Экономические преимущества по сравнению с бензиновыми имеют двига-
окислении до СО2 и Н2О ) 
тели,  работающие  на  природном  газе.  При  этом  выбросы  СО  снижаются  на 
  равномерном распределении воздуха по всей поверхности фильтра; 
40%,  выбросы NO
  влажности фильтрующего слоя 20 –50%; 
X  на 26%. Однако  подобная  замена  топлива  снижает  грузо-
 
 








  55
  56 
подъемность и запас хода. 
•  низкая эффективность улавливания NOx (до 30%); 

Нейтрализатор – дополнительное устройство в выпускной системе двига-
  большие потери жидкости от испарения. 
Используемый для дизельных самосвалов МАЗ нейтрализатор представля-
теля для снижения токсичности отработанных газов.  
ет собой металлическую сварную конструкцию прямоугольной формы высотой 
Нейтрализаторы могут быть: 
530 мм, шириной – 600мм, содержит в баке 55 литров рабочего раствора. 
  жидкостные; 
Каталитическая нейтрализация отработавших газов ДВС на поверхности 
  каталитические; 
твердого катализатора происходит за счет химического превращения (реакций 
  фильтры. 
окисления и восстановления), в результате которых образуются безвредные или 
Принцип действия жидкостных нейтрализаторов основан на растворении 
менее вредные для окружающей среды и здоровья человека соединения. 
или химическом взаимодействии токсичных компонентов при пропускании их 
Наиболее  широко  используют  катализаторы  из  благородных  металлов: 
через жидкость определенного состава. 
платина,  палладий,  рутений,  родий.  Эти  катализаторы  характеризуются  хоро-
Вариант схемы жидкостного нейтрализатора:  
шей селективностью, низкой температурой начала эффективной работы, доста-
 
1-вход отработавших газов; 
точной температуростойкостью,  долговечностью,  устойчивой работой при вы-
 

2-коллектор; 
3-рабочая жидкость; 

соких скоростях газового потока. 
 
4-фильтр; 
Основной недостаток – высокая стоимость. 
 
5-сепаратор; 
6-емкость с рабочей жидкостью. 

Иногда  применяют  катализаторы  на  основе  меди,  хрома  и  кобальта.  Эти 
  1 
катализаторы менее долговечные, их эффективность значительно ниже. 
 
Для нейтрализации в отработавших газах NO
 
x, CO, CmHn применяют двух-

ступенчатый каталитический нейтрализатор: 
 
3
 
Отработавшие газы поступают в нейтрализатор по трубе 1 и через коллек-
 

1-восстановительный катализатор; 
тор 2 поступают  в  бак 3, где вступают  в реакцию с рабочей жидкостью. Очи-
2-окислительный катализатор; 
 
щенные  газы  проходят  через  фильтр 4, сепаратор 5 и  выбрасываются  в  атмо-
3-патрубок подачи отработавших газов; 
 
4-патрубок подачи воздуха. 
сферу. По мере испарения жидкость доливается в рабочий бак3 из емкости 6. 
 
Пропускание отработавших газов дизелей через воду приводит к уменьше-
 
нию  запаха,  альдегиды  поглощаются  с  эффективностью 0,5, эффективность 

 
очистки от сажи достигает 0,6-0,8. 
Двухступенчатый  каталитический  нейтрализатор  состоит  из  последова-
Недостатки жидкостных нейтрализаторов: 
тельно  соединенных  восстановительного 1 и  окислительного 2 катализаторов. 
•  необходимость частой смены рабочего раствора; 

Отработавшие газы через патрубок 3  поступают на восстановительный катали-
  большая масса и габариты; 

затор 1, где происходит нейтрализация окислов азота: 
  неэффективность улавливания СО; 
 
 







  57
  58 
NO + CO → 05 N2 + CO2 
Вспомогательное оборудование систем пыле- и газоочистки 
NO + H2 → 0.5 N2 + H2O 
Вентиляторы – машины, предназначенные для подачи газа и воздуха. 
После  восстановительного  катализатора к  отработавшим газам  для  созда-
Вентиляторы, предназначенные для удаления из котельных и печных агре-
ния  окислительной  среды  подводится  через  патрубок 4 атмосферный  воздух. 
гатов продуктов сгорания, называются дымососами.  
На  окислительном  катализаторе  происходит  нейтрализация  продуктов  непол-
Вентиляторы,  обеспечивающие  повышение  давления  более 15 кПа,  отно-
ного сгорания: 
сятся к классу компрессорных машин и носят название нагнетатели или газо-
CO + 0,5 O2  → CO2 
воздуходувки. 
CnHm + (n+0,25m)O2 → nCO2 + 0,5mH2O 
По  принципу  действия  и  устройству  различают  центробежные  и  осевые 
Существующие нейтрализаторы снижают концентрацию СО и  CmHn на 70-
вентиляторы. 
90% и 50-85% соответственно. 
В  центробежном  вентиляторе  поток  рабочей  среды,  поступая  во  вращаю-
Каталитический нейтрализатор для автобуса имеет следующие параметры: 
щееся  рабочее  колесо,  изменяет  направление  движения  с  осевого  на  радиаль-
•  объем реактора -2.5 дм3; 
ное. 
•  габариты, м – 0.55-0.30-0.25; 
В осевом вентиляторе направление потока среды не меняется. 
•  вес – 15 кг. 
Принцип действия центробежного вентилятора: 
Для  улавливания  частиц  сажи  из  отработавших  газов  дизельных  двигате-
 

лей можно применять фильтры. 
1-входной патрубок; 
 

Фильтр  представляет  собой  сотовую  конструкцию  с  ячейками  прямо-
2-рабочее колесо; 

3-диск ведущий; 
угольного сечения. Материал фильтра – пористый кордиерит – обладает доста-
 
4-ступица; 
5-лопатки; 

точной механической  прочностью, стойкостью к агрессивным  химическим  ве-

6-диск ведомый; 
7-вал; 

ществам, сопротивлением к  оплавлению и образованию  трещин при тепловых 
 
8-кожух  спиральной  фор-
воздействиях. 

мы; 

9-выходной патрубок. 
 
1-вход газов? 
2-выход газов? 




3-фильтрующий материал; 
4-направление движения газов. 


 
 
 
 

Воздух  в  вентилятор  поступает  через  входной  патрубок 1 и  попадает  на 

рабочее колесо 2, которое состоит из ведущего диска 3, закрепленного на сту-
 
   
 
пице 4, лопаток 5 и ведомого диска 6. Рабочее колесо насажено на вал 7, кото-
            4 
рый вращается на подшипниках и передает движение непосредственно от дви-
               3 
гателя или через ременную передачу. 
Накопившиеся в фильтре частицы следует периодически удалять, напри-
Лопатки прикреплены к ведущему и ведомому диску, выполненному в ви-
мер, термическим окислением. Для этого отходящие газы нагревают до 450оС и 
де  кольца.  Рабочее  колесо  помещено  в  кожух  спиральной  формы 8 с  расши-
выше, что приводит к воспламенению накопившейся сажи. 
ряющимся патрубком на выходе 9. 
 
 

  59
  60 
Воздух,  попадающий  во  вращающееся  рабочее  колесо,  захватыва-
100 мг/м3. 
ется лопатками и с большой скоростью отбрасывается к периферии. В спираль-
Вентиляторы  выпускаются  сериями  геометрически  подобных  машин, 
ном кожухе собирается поток, сбегающий с лопаток рабочего колеса. В кожухе 
имеющих различный диаметр рабочего колеса. 
средняя скорость потока плавно снижается и кинетическая энергия (динамиче-
Серия  подобных  машин обозначается  одним буквенным  индексом, но-
ское  давление)  частично  преобразуется  в  потенциальную  (статическое  давле-
мер вентилятора обозначает диаметр рабочего колеса в дм. 
ние). 
Например: ВВД №5 – вентилятор высокого давления с рабочим колесом 
Лопатки  рабочих  колес  центробежных  вентиляторов  могут  быть  загнуты 
диаметром 500 мм. 
назад, вперед и быть радиальными. Их количество может быть от 6 до 64. 
Основные параметры, характеризующие работу вентиляторов. 
Вентиляторы классифицируют следующим образом: 
Производительность, м3/с – объемный расход среды, отнесенный к  усло-
по давлению – низкого давления до 1000 Па; 
виям входа в вентиляционную установку. 
-среднего давления 1000 3000 Па; 
Полное давление, Па, развиваемое вентилятором: 
-высокого давления более 3000 Па. 
Р = Р
2/2) – Р
2/2) , 
по направлению движения рабочего колеса 
2 + ρ (ω2
1 - ρ (ω1
-правого вращения; 
где: Р2 , Р1 – статическое давление после и перед вентилятором; 
-левого вращения. 
ρ  –  плотность  перемещаемой  среды  во  входном  и  выходном 
по способу подвода перемещаемой среды на рабочее колесо 
патрубках вентилятора; 
-одностороннего всасывания; 
ω1,ω2 – скорость перемещаемой среды во входном и выходном 
двухстороннего всасывания. 
патрубках вентилятора. 
по расположению в пространстве спирального кожуха: 
Мощность, кВт, потребляемая вентилятором; 
-выходным патрубком вверх; 
К.п.д. вентилятора – отношение полезной мощности к  мощности,  потреб-
-вниз; 
ляемой вентилятором. 
-вправо; 
Характеристика  вентилятора  –  график  функциональной  зависимости  его 
-влево; 
-под углом к горизонту. 
параметров от производительности. 
В зависимости от состава перемещаемой среды: 
Р,Па 
η
N
ηмах 

Р 
  общего назначения – для перемещения неагрессивных сред с t не выше 
 
80оС, не содержащих липких  веществ, при запыленности до 100 мг/м3; 
 
η=0,9ηмах 
Nn

Рн 
  коррозионно-стойкие – для перемещения газообразных сред, содержащих 
 
коррозионные примеси; 
 
 
•  взрывобезопасные; 
 

 
  термостойкие – для перемещения сред с повышенной температурой; 
 

 
  пылевые – для перемещения воздуха и газов с содержанием пыли более 
 
 
 
Q1    Qн   Q2  
    Q,м3/с 
 
 

  61
  62 
Режим работы задается на характеристике точкой. Режим, соответ-
тания и всасывания; 
ствующий  максимальному  к.п.д.  называют  номинальным.  Рабочим  участком 
k – коэффициент, характеризующий данную сеть; 
характеристики является та ее часть, на которой к.п.д. ≥ 0,9мах. 
Q- расход газа;  
Характеристики  получают  для  каждого  вентилятора  для  фиксированной 
n ≈ 2 для турбулентного движения. 
плотности воздуха и частоты вращения. 
Если  на  характеристику  вентилятора  наложить  построенную  в  том  же 
Универсальная  характеристика  –серия  характеристик  при  различных  час-
масштабе характеристику сети, то точка пересечения характеристики вентиля-
тотах вращения.  η = 0,45 
тора Р = f(Q) с характеристикой сети позволит определить режим работы вен-
Р,Па   
 
  п=1900 об/мин 
η = 0,55 
тилятора в данной сети. 
    1800 
Р, Па   
 
 
   η   
 
          η 
η = 0,45 
    1700 
 
 
Р 
 
 
 
 
   N 
 
Р 
    1600 
 
     1500 
 
 
 
   N 
 
 
 
 
 
 
 
14                  20            Nу=26 кВт 
 
 
сеть 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Q,м3/с 
 
 
 
 
 
 
 
Qг, м3/с 
При других значениях плотности перемещаемой среды ρ, диаметра колеса 
Эта  точка соответствует  условиям,  при  которых  производительность  вен-
D, частоте вращения n индивидуальные характеристики могут быть перестрое-
тилятора  равна  расходу  перемещаемой  среды,  а  развиваемое  давление  равно 
ны и пересчитаны согласно следующим формулам: 
потере  давления  в  сети  при  этом  расходе.  По  этой  точке  определяют  также 
Q1/Q2 = (ρ1/ρ2)0(D1/D2)3(n1/n2)1 
мощность и К.П.Д. вентилятора. 
P1/P2 = (ρ1/ρ2)1(D1/D2)2(n1/n2)2 
N
Дымовые трубы. 
1/N2 = (ρ1/ρ2)1(D1/D2)5(n1/n2)3 
Один и тот же вентилятор при одинаковой частоте вращения и плотности 
Выброс газов в атмосферу осуществляется через дымовые трубы, которые 
перемещаемой среды может иметь в зависимости от характеристики сети тру-
обеспечивают рассеивание выбрасываемых  газов в атмосфере. 
бопроводов, в которой он работает, различную производительность и создавать 
Дымовые трубы могут быть: 
разное давление.  
  металлические; 
Под  характеристикой  сети  трубопроводов  подразумевают  зависимость 
  кирпичные; 
суммарного  гидравлического  сопротивления  сети  от  расхода  перемещаемого 
  железобетонные. 
газа. Характеристика сети описывается уравнением: 
Металлические трубы могут иметь диаметр до 1м высоту до 45 м. Макси-
Р = Р
мальная  температура выбрасываемых газов для металлических труб без футе-
о + kQn, 
где: Р
ровки составляет до 350оС.  
о – разность давления на входе и на выходе из сети – в местах нагне-
 
 

  63
  64 
Для защиты металлических туб от коррозии при отводе серосодер-
аппаратов применяют поворотные клапаны. Клапаны могут  быть круг-
жащих  газов  внутреннюю  поверхность  труб  (во  время  монтажа,  когда  труба 
лые  и прямоугольные.  
лежит)  покрывают несколькими  слоями  специального  жаростойкого  и  корро-
Для  управления  клапанами применяют дистанционные  и местные ручные 
зионно-устойчивого лака. Наружная поверхность труб покрывается тем же ла-
или  электрические  и  пневматические  приводы.  Электрические  и  пневматиче-
ком с добавкой алюминиевой пудры. 
ские  приводы  применяют,  как  правило,  при  автоматизированном  управлении 
Кирпичные  трубы имеют высоту до 100 ÷ 150 метров. 
работой систем пыле- и золоулавливания. 
Железобетонные трубы имеют высоту до 250 м и выше. Для защиты их от 
 
Круглый клапан 
Прямоугольный клапан 
коррозии их покрывают изоляцией –эпоксидным лаком и стеклотканью, футе-
 
руют кислотоупорным кирпичом. 
 
Газоходы и элементы их оборудования. 
 
 
Газоходы 
 
Газоходы могут иметь круглое или прямоугольное сечение. Круглые газо-
 
ходы  менее  металлоемки  и  проще  в  изготовлении.  Прямоугольные  газоходы 
 
применяются только в тех случаях, когда это диктуется компоновочными сооб-
 
ражениями: 
 
  соединение  на  коротком  участке  двух  аппаратов  с  прямоугольными 
 
присоединительными патрубками; 
 
  участок  помещения,  где  нужно  проложить  газоход  имеет  габариты 
меньше диаметра. 
Компенсаторы 
Для того чтобы газоходы не забивались осевшей золой или пылью и имели 
На газоходах, по которым подается газ с температурой выше 70оС и трас-
при этом умеренное гидравлическое сопротивление, скорость газов при выборе 
сировка которых не обеспечивает самокомпенсации, предусматривают компен-
их сечения обычно принимают в пределах от 10 до 20 м/с. В некоторых случаях 
саторы температурных удлинений. 
избежать отложений пыли удается только при скорости газов до 30 м/с.  
Компенсаторы  устанавливают  также  на  газоходах  перед  дымососами  и 
При  необходимости  для  предотвращения  деформации  газоходов  от  избы-
вентиляторами независимо от температуры газа во избежания передачи вибра-
точного давления или разрежения его стенки могут усиливаться ребрами жест-
ций от них на газоходы. 
кости.  Ребра  жесткости  могут  быть  продольными  и  поперечными.  Газоходы 
 
Схема линзового компенсатора 
круглого  сечения,  как  правило,  снабжаются только  поперечными  ребрами  же-
 
сткости. 
 
Запорные и регулирующие клапаны. 
 
Для  регулирования  расхода  газов  и  отключения  отдельных  газоочистных 
 
 
 





















  65
  66 
 
-технико-экономическое обоснование выбора рекомендуемо-
Предохранительные клапаны 
го варианта; 
ТЛЗ может включать несколько вариантов рекомендуемого оборудования. 
При  очистке  газов,  содержащих  взрывоопасные  смеси,  газоходы  и  газо-
Разработка  ТЛЗ  завершается  выбором  и  согласованием  с  предприятием 
очистные  аппараты  должны  снабжаться  предохранительными  клапанами.  При 
«Заказчиком» оптимального варианта. 
взрыве клапаны срабатывают, давая выход взрывной волне, и таким образом , 
2)  Технические предложения, включающие разработку: 
сохраняют основное оборудование от разрушения. 
-чертежей общего вида рекомендуемого оборудования с его техниче-
Предохранительные  клапаны  должны  быть  легкоразрывными.  Поэтому 
ской характеристикой; 
мембраны (диафрагмы) предохранительных клапанов изготовляются из мягкой 
-варианты его  установки  и  компоновки,  подключения  к  источникам 
жести (толщиной 0,5 мм), алюминия (толщиной 0,5-1 мм) с надрезом  или асбе-
выбросов, снабжения энергоресурсами. 
ста.  
Технические предложения завершаются согласованием с  предприятием 
Предохранительные клапаны должны располагаться в верхней части газо-
«Заказчиком» чертежей общего вида и технической характеристики разраба-
хода. У клапанов,  устанавливаемых  вблизи прохода персонала,  устанавливают 
тываемого оборудования. 
вытяжные короба, чтобы при подрыве клапана не обожгло людей. 
3)  Выпуск комплекта рабочей документации. 
Схема предохранительного клапана 
Разрабатывается  комплект  чертежей  в  соответствии  с  требованием  су-
 
ществующих  стандартов,  правил  и  нормативов.  Завершается  сдачей  ком-
Диафрагма
 
плекта рабочей документации предприятию «Заказчику». 
 
При  проектировании  систем  пыле-  и  газоочистки  учитывают  нижесле-
 
газоход 
дующее: 
 
Работу начинают со сбора исходных данных. Полученную информацию 
 
заносят  в  специальную  форму  опросного  листа,  включающего  следующую 
Проектирование систем пыле- и газоочистки 
информацию: 
Проектирование систем пыле- и газоочистки имеет, как правило, следую-
-информация о предприятии, на котором будет установлен аппарат; 
-технологический режим работы источника выбросов; 
щие стадии: 
-физико-химические характеристики пылегазовых выбросов; 
1)  Разработка  технологического  задания  (ТЛЗ)  или  рекомендаций  для  про-
-каким образом очищались газы ранее; 
ектирования, включающих следующие разделы: 
-необходимая степень очистки; 
-исходные данные для разработки; 
-возможности утилизации отходов, полученных в процессе работы газо-
-принципиальная схема и описание работы рекомендуемого аппарата 
очистки; 
или системы; 
-чертежи и эскизы цеха с указанием места установки газоочистки; 
-расчет конструктивных параметров; 
-сменность работы предприятия; 
-расчет режимных параметров (техническая характеристика); 
-наличие и параметры дымовой трубы; 
-метрологическое обеспечение и средства автоматизации процесса; 
 
 

  67
  68 
-специфические нормы и правила, действующие в данной отрас-
При  этом  следует  учитывать  возможность  аварийной  ситуа-
ли. 
ции при замерзании жидкости при отрицательных температурах воз-
При  компоновке  газо-  и  пылеулавливающей  аппаратуры  следует  руково-
духа  (климатические  условия)  и  необходимость  обеспечения  усло-
дствоваться следующими положениями: 
вий  для  эксплуатации  и  ремонта  наиболее  сложных  узлов  и  агрега-
•  газоочистные  сооружения  должны  располагаться  в  непосредствен-
тов. Например: электрофильтры устанавливаются вне зданий. Но для 
ной близости от технологических агрегатов; 
защиты  изоляторных  коробок  от  осадков  и  облегчения  условий  их 
•  схема газоочистки должна выбираться в зависимости от параметров 
обслуживания верх электрофильтров закрывается специальной кров-
пылегазовых  выбросов  и  технологического  процесса,  исходя  из  ус-
лей.  Подбункерное  пространство  электрофильтров  также  имеет  ук-
ловий  получения  минимальных  концентраций  загрязняющих  ве-
рытие. 
ществ в очищаемом газе; 

 
  концентрация  загрязняющих  веществ  в  очищаемом  газе  не  должна 
превышать установленную ТЛЗ на проектирование величину во всех 
К основным требованиям, предъявляемым к системам пыле-  и  газоочи-
диапазонах  технологических  режимов  в  течение  всей  кампании 
стки  относятся  высокая  эффективность  и  эксплуатационная  надежность. 
(межремонтного периода); 
Следует  учитывать,  что  чем  выше  требуемая  степень  очистки  газов  и  чем 
•  пылеуловители  обычно  устанавливаются  на  всасывающей  стороне 
мельче подлежащие улавливанию частицы пыли, тем большими оказываются 
вентиляторов  (перед вентилятором по ходу  газов). Установка пыле-
удельные  капитальные  затраты  по  сооружению  установки  и  расходы  на  ее 
уловителя на напорной стороне возможна, если нет опасности уско-
эксплуатацию.  Для  сопоставления  различных  вариантов  проводят  их  техни-
ренного  абразивного  износа  при  работе  вентилятора  в  запыленном 
ко-экономическую оценку. 
потоке; 
Газоочистные  установки,  как  правило,  не  дают  прибыли.  Возможность 
•  в случае применения пылеуловителей мокрого типа установка тяго-
использовать  уловленный  продукт  покрывает  только  незначительную  часть 
дутьевой машины предпочтительна перед очисткой газов во избежа-
затрат. Поэтому  в числе технико-экономических  показателей обычно отсут-
ние попадания влаги и образования плотных отложений пыли в вен-
ствуют  данные,  характеризующие  рентабельность  капитальных  затрат,  их 
тиляторе; 
окупаемость за счет ожидаемой прибыли. 
•  рядом  стоящие  однотипные  источники  выбросов  могут  быть  осна-
Технико-экономическая  оценка  строится  на  базе  сравнительных  данных. 
щены одним общим или каждый отдельным пылеуловителем. В пер-
Объект  газоочистки,  подлежащий  оценке,  сравнивается  с  лучшим  действую-
вом  случае  можно  добиться  некоторого  снижения  приведенных  за-
щим аналогичным объектом, приведенным в сопоставимые условия по мощно-
трат,  но  с  другой  стороны  осложняются  вопросы  технического  об-
сти,  степени  очистки  запыленных  газов,  условиям  производства.  Учитывают 
служивания и ремонта; 
затраты не только на газоочистное оборудование, но и на вспомогательные уст-
•  большинство  аппаратов  газоочистки  могут  быть  установлены  вне 
ройства (насосы, здания, сети электро- газо- и водоснабжения). 
зданий  на  открытом  воздухе,  или  в  неотапливаемых  помещениях. 
За обобщающий показатель эффективности капитальных вложений в га-
 
 

  69
  70 
зоочистку приняты приведенные затраты: 
ся меньше предельно-допустимых. 
З = С + Е К,  грн/год 
Высота  трубы  находится  во  взаимосвязи  с  эффективностью  газоочистки: 
чем выше степень очистки газов, тем ниже может быть выбрана дымовая труба. 
где: С – эксплуатационные затраты, грн/год; 
Минимальная  высота дымовой трубы  принимается  из  условия предотвра-
Е – нормативный коэффициент эффективности капитальных затрат. 
щения  попадания  дымовых  газов  в  соседние  здания  через  окна  или  цеховые 
Для газоочистного оборудования Е=0,15; 
фонари. 
К – капитальные затраты на строительство газоочистки. 
При отводе газов естественным путем высота трубы определяется величи-
Лучшими по экономическим факторам считаются объекты с минимальны-
ной тяги, необходимой для ведения технологического процесса. Скорость газов 
ми  приведенными  затратами.  Чем  ниже  уровень  приведенных  затрат  З,  тем 
в трубах, работающих на естественной тяге, во избежание задувания газа в тру-
экономичнее и эффективнее  соответствующий  вариант газоочистки  или иного 
бу ветром должна быть не менее 4 м/с. Однако, на предприятиях в большинстве 
рекомендуемого мероприятия. 
случаев дымовые газы отводятся от котлов и нагревательных устройств дымо-
Для оценки эффективности  проектируемых газоочисток в случае отсутст-
сосами  вследствие  того, что  установленные  в  дымовых  трактах  теплоутилиза-
вия аналогов для сравнения используют соотношение: 
ционные устройства имеют сопротивление, многократно превышающее естест-
Э = ( П – Е К ) А2, 
венную тягу. 
где: Э – годовой экономический эффект; 
Скорость  газов  в  трубах,  работающих  в  газоочистных  трактах  с  установ-
П –прибыль от применения газоочистного оборудования, например в 
ленными вентиляторами должна определяться ТЭРом и обычно составляет для 
результате возврата в производство уловленного продукта;  
труб высотой до 150 м – 15  ÷ 20 м/с; 250 ÷ 330м – 35 ÷ 40 м/с. 
Е – нормативный коэффициент эффективности капитальных затрат 
Необходимая  для  снижения  загрязнения  воздуха  высота  трубы  определя-
К – удельные капитальные вложения на сооружение газоочистки; 
ется с использованием формулы (1), которая выражает максимальную концен-
А2 – годовой объем очищаемых газов; 
трацию загрязняющего веществ в приземном слое при неблагоприятных метео-
Оптимизация параметров дымовых труб 
условиях. 
Значения  См для каждого вида примеси (вещества) не должно превышать 
Все возможные технологические решения по сокращению выбросов и сис-
максимальных  разовых  предельно  допустимых  значений  концентраций  этих 
темы  газоочистки  не  позволяют  для  большинства  технологических  процессов 
веществ в приземном слое атмосферы (ПДК). 
полностью исключить выбросы загрязняющих  веществ в атмосферу.  Для ряда 
технологических  процессов  технологические  решения  и  разработанные  спосо-
См  = (A M F m n η) / h2 3√V ΔT            (1) 
бы газоочистки могут отсутствовать. 
где: A – коэффициент,  зависит  от  температурной  стратификации  ат-
Для рассеивания остаточных количеств загрязняющих веществ и снижения 
мосферы  для  неблагоприятных  метеоусловий,  определяет  условия 
вертикального и  горизонтального  рассеивания  загрязняющих  веществ 

их приземных концентраций используются дымовые трубы. 
в  атмосферном  воздухе. A= 240 для  субтропиков  Средней  Азии; 
Высота  дымовой  трубы  должна  обеспечивать  такое  рассеивание  загряз-
A=160-200  для  Украины; A=140 для  Московской,  Тульской  областей 
няющих веществ, при котором концентрация их у поверхности земли становят-
России ; 
 
 

  71
  72 
M –суммарное  количество  примеси,  выбрасываемое  в  атмо-
Зависимость стоимости ж/б труб от их высоты  
сферу, г/с; 
(с футеровкой из кирпича, Тг ≤ 100оС) 
F – коэффициент оседания частиц в атмосферном воздухе, F =1÷3; 
С, тыс.руб. 
m, n – коэффициенты,  учитывающие  условия  выхода  газовоздушной 
D=10м
смеси из устья источника; 
800 
Δ, 
D=9м
 
Стоимость, тыс.руб. 

η – коэффициент, учитывающий рельеф местности; 
700 
D=8м 
Диа-
h – высота трубы ,м; 
600 
Н = 100м  Н=150м 
 
метр, м 
V  - объем газовоздушной смеси, м3/с; 
500 
8 380 650 
71 
ΔT – разность  между  температурой  выбрасываемых газов  и  средней 
9 430 700 
63 
температурой воздуха, оС. 
400 
10 480 770 
60 
Из формулы (1) следует, что величина См обратно пропорциональна квад-
300 
рату высоты трубы. На любом расстоянии от высокой дымовой трубы См , как 
   50 
  100 
 Н, м 
правило,  меньше,  чем  от  низкой,  площадь  загрязнения  воздуха  вопреки  бы-
 
тующим представлениям не увеличивается. 
Стоимость дымовых труб в комплексе мероприятий по защите атмосферы 
В расчете параметров труб следует учитывать, что эффективность рассеи-
металлургических заводов составляет ок. 12%. 
вании одинаковыми трубами выбросов от одинаковых источников в различных 
Расчет стоимости дымовых труб 
мах 
климатических зонах будет различной. 

Формула для определения 
Конструкция трубы 
Н, м 
Д,м 
оС 
стоимости, тыс. руб 
При  одинаковом  составе  и  мощности  агрегатов,  а  также  при  одинаковом 
Металлическая на 
сырье  и  энергоресурсах  количество  выбросов  на  предприятии  одинаково,  а 
20-40 0,4-1 
400 С= 1,3(0,053Н +2,66Д) 
растяжках 
приземные концентрации для разных географических районов могут отличать-
Металлическая из 
ся  из-за  того,  что  потенциал  загрязнения  воздуха,  выраженный  величиной  А, 
Ст.3 в решетчатой 
100-180 2-3,8 400  С=0,806(6,6Д+18)1,012Н 
колеблется от 140 до 250 (для стран СНГ). Поскольку значения ПДК установ-
башне 
лены  по  гигиеническим  соображениям  и  не  зависят  от  района  расположения 
Кирпичная 30-120 
1,8-7,2 
900 
С=0,52(НД-12Д+1,5Н-18) 
Железобетонна без 
предприятия. то разница в величинах А возмещается путем увеличения высоты 
100 7-10 
80 
С=1,3[(5,5Д+14,7)1,009Н] 
футеровки 
дымовых труб. Поэтому для предприятий, расположенных на Юге или в Сиби-
Железобетонная с 
ри,  высота  дымовых  труб  для  соблюдения  ПДК  при  равных  условиях  должна 
80-320 3,6-18 400  С=1,3[(19Д+50)1,009Н] 
футеровкой 
быть больше, чем на предприятиях в Центре Европейской части.  
 
С инженерной точки зрения возможности увеличения высоты трубы прак-
Стоимость демонтажа существующих труб принимается в размере 15% от 
тически  неограниченны.  Однако  стоимость  труб  с  увеличением  высоты  резко 
их стоимости. 
возрастает.  Пример иллюстрирует  ниже  приведенная  зависимость  С=f(Н).  По-
При  большом числе труб на предприятии для расчета их высот приведен-
этому высота трубы должна быть не более, чем это необходимо для снижения 
ной формулы  недостаточно, так как суммарная приземная  концентрация зави-
концентрации загрязняющих веществ до установленного предела. 
сит  не  только  от  высоты  труб,  но  и  от  их  взаимного  расположения.  Поэтому 
 
 

  73
  74 
при  проектировании  комплекса  мероприятий  по  защите  атмосферы 
Кij = max ( Cij       Ci  ) φi φj , 
обычно высоту  новых труб  предварительно принимают  на  основании сложив-
( x,y )
шейся практики. Затем производят расчет приземных концентраций. Если в ре-
Сij = Сij / ПДКi ; 
зультате этого расчета выясняется, что санитарные требования нарушены, вы-
N
∑Ci =∑ Ci/ ПДКi 
соту труб постепенно увеличивают. При этом изменяют высоту не всех труб, а 

только тех,  выбросы из которых в наибольшей степени загрязняют атмосферу. 
где: 
Как правило, это касается наиболее мощных, а поэтому наиболее высоких труб. 
Сij - расчетная приземная концентрация i-го вещества от j-го источни-
Их  увеличение  без  использования  возможности  снижения  приземных  концен-
ка, мг/м3; 
траций  за  счет  более  низких  труб  приводит  к  неоптимальным  экономическим 
ПДКi – предельно-допустимая концентрация i-го вещества, мг/м3; 
решениям:  часто  экономически  целесообразнее  увеличить  на 20-30 м  десять 
Ci – расчетная суммарная концентрация i-го вещества, мг/м3; 
низких  труб,  чем  одну  высокую  на 10 м.  Указанная  возможность  скрыта  за 
Сij – безразмерная величина – отношение расчетной приземной кон-
взаимосвязями между изменением высоты труб, их суммарной стоимостью и 
центрации i-го вещества от j-го источника в расчетной точке к ПДК i-
величинами приземных концентраций. 
го вещества; 
Один из вариантов решения задачи оптимизации стоимости дымовых труб 
∑ Сi – безразмерная величина – отношение суммарной приземной 
предусматривает  после  увеличения  высоты  труб  до  достижения  допустимых 
концентрации i-го вещества от всех N-источников в расчетной точке к 
приземных концентраций последовательно снижать их с пересчетом приземных 
ПДК i-го вещества. Характеризует количество чистого воздуха, кото-
концентраций  на  каждом  шаге  расчета.  Принципиально  такой  подход  обеспе-
рое необходимо для разбавления указанной концентрации до ПДК; 
чивает решение задачи оптимизации  высоты труб, однако  при  большом  числе 
φi ≤ 1 – безразмерный коэффициент учета неравномерности населе-
источников выполнение многократных пересчетов является практически труд-
ния, видов зеленых насаждений и т. п.; 
но выполнимой задачей. 
φj≤ 1 - безразмерный коэффициент, характеризует приоритетность ти-
Второй вариант (алгоритм) предусматривает оптимизацию высоты дымо-
па мероприятия, проводимого на j-м источнике. 
вых труб путем определения на каждом шаге расчета приземных концентраций 
В качестве исходной информации для решения задачи, кроме данных, ис-
не от всех дымовых труб, а только от тех, по которым показатели загрязнения 
пользуемых при обычных расчетах приземных концентраций, учитываются: 
воздуха Кj имеют наибольшие значения. Такой алгоритм резко сокращает ма-
• 
максимальная допустимая высота труб в районе; 
шинное время оптимизации.  
• 
минимальная допустимая высота каждой трубы; 
(Показатель загрязнения воздуха Кij  для j-го источника i-м веществом ра-
• 
существующая труба или новая, место расположения трубы (в цехе, 
вен произведению вклада в загрязнение приземного слоя воздуха от j-го источ-
вне цеха); 
ника на суммарное загрязнение воздуха от всех источников i-м веществом. Рас-
• 
допустимые типы труб для каждого источника (по температурным, 
сматривается множество точек с координатами (x,y), где это произведение дос-
коррозионным и др. ограничениям); 
тигает максимальной величины. 
• 
расчетные формулы стоимости труб; 
 
 

  75
Устанавливается ряд ограничений: 
1. трубы, высота которых остается неизменной (напр., для действующих 
источников); 
2. допустимая доля от ПДК в контрольных точках как по отдельным веще-
ствам, так и по группам эффекта суммации вредных веществ; 
3. доля приземной концентрации от источников, для которых не произво-
дится оптимизация высоты труб; 
При установлении ограничений минимальная высота существующих труб 
принимается равной их фактической высоте. 
 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

62748. Закладка 17.43 KB
  Оборудования для учителя: этапы изготовления закладки. Возможно вы удивитесь но история закладки довольно древняя. Древнеегипетские писцы уже придумали прототип закладки они приклеивали на свитки кусочки папируса.
62749. Топливная промышленность 20 KB
  Учащиеся высказывают собственное мнение. Учащиеся самостоятельно составляют план и сопоставляют с планом на слайде. Своими вопросами учитель добивается того чтобы учащиеся смогли схематично составить структуру.
62750. Работа с бумагой. Складывание «Рыбки» 18.68 KB
  Цель урока: познакомить с искусством складывания бумаги оригами на примере выполнения рыбки. Задачи: а образовательные: формировать навыки сгибания складывания бумаги дать понятие оригами...
62751. Аппликация ракета 17.34 KB
  У ракеты есть водитель Невесомости любитель. Детали ракеты лучше делать яркого цвета. Части ракеты лучше приклеивать на картон темного цвета. Сначала приклеим основную часть потом треугольникэто будет верх нашей ракеты а потом крылья ракеты и иллюминаторы.
62753. Конструирование и плетение из бумаги 12.33 KB
  Учитель объясняет как правильно выполнить корзинку Дети слушают. Учитель параллельно и показывает это всё на кавадрате. На доске висит инструкционная карта Учитель ходит помогает если у когото не получается.
62754. Ліплення овочів з пластеліну 19.43 KB
  Наочність: Малюнки та ілюстрації овочів виліплені овочі з пластиліну. Тип уроку: Практичний по виліпленню овочів з пластиліну. Цибуля Діти а як одним словом можна назвати слова відгадки Овочі Які ви ще знаєте овочі...
62755. Новогодняя игрушка «Собачка» 21.32 KB
  Прежде чем начать работу правильно приготовь рабочее место. Кончил работу аккуратно убери рабочее место. Составление плана С чего начнете работу Что будете делать потом Что дальше Пословица да доске.
62756. Практична політологія. Політичний менеджмент та політичний маркетинг 37.2 KB
  Річ у тім що постійне ускладнення процесів політичного розвитку зростання ролі засобів масової інформації в суспільному житті значно посилили суспільну увагу до практичних аспектів політологічних знань.