Методы разрушения аэрозолей

Несмотря на то, что аэрозоли являются агрегативно неустойчивыми, проблема их разрушения стоит очень остро. Основные проблемы, при разрешении которых воз­никает необходимость разрушения аэрозолей:

• очистка атмосферного воздуха от промышленных аэрозолей;

• улавливание из промышленного дыма ценных продуктов;

• искусственное дождевание или рассеивание облаков и тумана. Разрушение

аэрозолей происходит путем

• рассеивания под действием воздушных течений или вследствие

одноименных зарядов частиц;

• седиментации;

• диффузии к стенкам сосуда;

• коагуляции;

• испарения частиц дисперсной фазы (в случае аэрозо­лей летучих веществ).

Из очистных сооружений наиболее древним является дымовая труба. Вредные аэрозоли стараются выпускать в атмосферу как можно выше, так как некоторые химиче­ские соединения, попадая в приземный слой атмосферы под действием солнечных лучей и в результате разных реакций, превращаются в менее опасные вещества (на Норильском горно – металлургическом комбинате, напри­мер, трехканальная труба имеет высоту 420 м).

Однако современная концентрация промышленного производства требует, чтобы дымовые выбросы проходи­ли предварительную очистку. Разработано много спосо­бов разрушения аэрозолей, но любой из них состоит из двух стадий: первая – улавливание дисперсных частиц, отделение их от газа, вторая – предотвращение повтор­ного попадания частиц в газовую среду, это связано с проблемой адгезии уловленных частиц, формированием из них прочного осадка.

Пылеулавливание, главным образом, основано на инер­ционных или на электрических силах. Способы пыле­улавливания можно представить в виде схемы.

Рассмотрим эти способы более подробно.

Инерционное осаждение проводится с помощью цент­робежных отделителей, называемых циклонами. Они пред­ставляют собой металлические цилиндры, в которых аэро­золь по спирали движется сверху вниз, при этом частицы оседают на стенках цилиндра, а очищенный газ по специ­альной трубе выводится из циклона. Высокопроизводи­тельный циклон может обеспечить практически полное улавливание частиц крупнее 30 мкм, частицы размерами 5 мкм улавливаются на 80%, а размерами 2 мкм – ме­нее чем на 40%. К инерционному осаждению можно от­нести и мокрое пылеулавливание. В этих случаях глав­ная задача состоит в том, чтобы частицы привести в со­прикосновение с каплями жидкости, вместе с которыми они удаляются из аппарата. Мокрое пылеулавливание осуществляется двумя способами:

1) для частиц с d > 2 – 5 мкм используют скрубберы (полые или с насадкой), мокрые циклоны, барботажные или пенные пылеулавливатели;

2) для частиц с d < 2 мкм используются скоростные пылеулавливатели.

Ультразвуковые установки используются для разру­шения туманов. Достаточно нескольких секунд, чтобы туман,

движущийся в ультразвуковом поле, скоагулировал на 90%. В настоящее время разработаны промышленные установки с производительностью до 1000 м³/мин. К не­достаткам этого метода следует отнести следующее: он не разрушает сильно разбавленные аэрозоли, оставляя нескоагулированной самую вредную – высокодисперсную часть аэрозоля.

Электростатическое осаждение с успехом применяют для улавливания пылей и туманов в цементной, серно­кислотной, металлургической промышленности и особенно для улавливания летучей золы из дымовых газов элект­ростанций. Принцип метода состоит в следующем. Аэро­золь пропускают между электродами,, создающими поле высокого напряжения (70 – 100 кВ), возникает коронный разряд, при котором катод испускает огромное количе­ство электронов. Электроны ионизируют молекулы газа. Образующиеся анионы адсорбируются частицами аэрозо­ля, затем отрицательно заряженные частицы осаждаются на положительно заряженной стенке трубы, после чего собираются в специальном бункере.

Простые по конструкции и недорогие пылеуловите­ли высокой производительности малоэффективны для частиц размером до 5 мкм, а именно такие частицы пред­ставляют наибольшую опасность. В связи с этим чрез­вычайно заманчивой является идея так называемого кон­денсационного метода пылеулавливания. В этом методе используется свойство аэрозольных частиц выступать в роли центров конденсации водяных паров. Механизм конденсационного метода состоит в том, что за счет кон­денсации водяных паров трудноуловимый тонкодисперсный аэрозоль превращается в туман, капли которого размерами 2 – 5 мкм легко осаждаются простыми мето­дами. Достоинством этого метода является то, что пре­вратить в капли тумана можно частицы любой природы и любого размера.

Пылеулавливающий фильтр конденсационного типа производительностью 30 000 м³/час был испытан в руд­ничных условиях. Он показал эффективность, близкую к 99% при среднем размере частиц 0, 2 мкм. При этом габа­риты фильтра были на порядок меньше, чем у рукавных фильтров и электрофильтров такой же мощности.