7.1. Сыныптау
Заманауи технологияның көптеген бағыттарының дамуы жұқалапқиыршықталған ұнтақ материалдардың дайындалуын және қолданылуын айтарлықтай арттыруға сүйемелденеді. Барлық дерлік қатты және сұйық отын шаң және тұман түрінде жағылады. Материалдардың ұнтақтәрізді жағдайға айналуы өнеркәсіптің әртүрлі салаларында негізгі технологиялық операция болып табылады. Оларға байытылған және агломератталған фабрикалар мен отқа төзімді бұйымдардың зауыттары, қара және түсті металлургияны және басқаларын жатқызған дұрыс.
Бұл өндірістерде қалыптасатын шаңды газдар мен ауаны атмосфераға шығарудан бұрын шаңнан тазарту керек. Сонымен қатар, шаң мен газтәріздес ортаның бөлшектерін бөлу - бұл көптеген өндірістердің технологиясының ажырамас бөлігі.
Шаңаулағыш қондырғыларды жобалау, жамау, сынақ және қанау кезінде шаңның физика-химиялық қасиеттерін сипаттайтын параметрлер қатары қарастырылуы қажет. Оларға химиялық құрам, концентрация, тығыздық, дисперсті құрам, ылғалдану, тұтқырлығы, электрлік қарсыласу, жарылыстық, абразивтілік және басқалары жатады.
Сонымен, шаңның дисперсті құрамы мен тығыздығы жайында мәліметтер шаңаулағышта газдан тазартудың дәрежесін есептеу үшін қажет; ылғал шаңаулағыштардың жұмысының тиімділігі шаңды суландыруға тәуелді. Шаңның абразивті құрамдарын білу шаңаулағыштардың қабырғаларының қалыңдығына саналы таңдау жасауға және олардың бүлінуін болдырмас үшін шаралар үшін қажет.Шаңның жарылыстығының төменгі концентратты шегін анықтау жарылысқауіптілігінің шарттарын қамтамасыздандыру үшін қажет.
Бұл қасиеттердің жиынтығы негізінде шаңаулағыштардың түрін және шаңаулағыш қондырғылардың схемасын, олардың қанау режимін анықтайды, сонымен қатар шаңды жою және оны қайта өңдеу мәселелерін шешеді.
Негізгі түсініктер мен анықтамалар
Дисперсті жүйелердегі қатты бөлшектер ұсақтау, конденсация және әртүрлі химиялық реакциялар үрдістерінің нәтижесінде қалыптасуы мүмкін. Газды немесе ауалы ағындардың әсерінен олар алынған қалыпқа өтеді және белгілі бір шарттар негізінде шаң деп атауы керекті қалыптастырады.
Шаң газтәрізді дисперсті ортамен және қатты дисперсті фазамен дисперсті жүйені құрайды, ол жақын молекулардың өлшемінен көзбен көрінетінге (шамамен 0,001-ден 100 мкм-гедейін) дейінгі өлшем аралығында орналасқан және ұзақ уақыт алынған қалыпта болатын қасиетке ие бөлшектерден тұрады.
Аэрозоль сондай-ақ газтәрізді дисперсті орталы дисперсті жүйені құрайды, бірақ оның дисперсті фазасы белгісіз ұзақ уақыт алынған қалыпта бола алатын қатты және сұйық бөлшектерден тұруы мүмкін. Аэрозольдың бөлшектерінің шөгу жылдамдығы өте кішкентай. Ең ұсақ аэрозольды бөлшектер өлшемі бойынша ірі молекулаларға жақындайды, ал ең ірілері 0,2...1,0 мкм-ге жетеді. Қатты дисперсті фазамен дөрекі аэрозоль түсінігі жиі шаңмен анықталады.
Шаңның ауланған немесе тұнған бөлшектері әдетте ұнтақ ұғымымен анықталады, яғни сусымалы материалдарға тән қасиеттерге ие материалмен. Әрі қарай ұсынған ауланған бөлшектер оңтайландыру үшін сондай-ақ шаң деп те аталады, бірақ та бұл ұғымдар арасындағы іргелі айырмашылықты әрқашан есте ұстауымыз керек.
Шаң, аэрозоль және ұнтақтәрізді материал әдетте полидисперсті, яғни әртүрлі өлшемді бөлшектері бар.
Ауалы немесе газды ағында алынған шаңның бөлшектерінің қасиеттерінің ауланған шаңның қасиеттерінен іс жүзінде айырмашылық болуы мүмкін. Бұл шаңның дисперсті құрамын анықтау барысында өте анық байқалады, шын мәнінде бұл желдеткіш ауада немесе өнеркәсіптік қондырғылардың газдарында шаңның бөлшектерінің белгілі бір пайызы болып бірнеше «агрегатталған» шаңдардан тұратын агрегаттар табылуымен байланысты. Агрегаттар өздерін газтәрізді ортада үлкен бөлшектер ретінде ұстайды, олардың құрамындағыларына қарағанда. Шаңда бұндай агрегаттар неғұрлым көп және ірі болған сайын оларды ауадан немесе газдан айыру соншалық оңай және соған орай шаңаулағыш қондырғылардың тазалау дәрежесі жоғары болуы мүмкін.
Ауалы бассейнді металлургиялық өндірістердің шаңдарынан қорғау келесідей негізгі бағыттармен жүзеге асады:
Құбыр немесе газдысорғылау қондырғысы арқылы түтін газдар түріндегі (және олардың құрамында болатын шаңдар, күйе, түтін) белгілі ұйымдасқан көрінетін ластанулардан және шығарындыларынан қорғаныс;
Сусымалы материалдар мен металлшикіқұрамын тасымалдау, ауыстыру, қоймаландыру үрдісі кезінде, сонымен қатар сұйық болаттың, қождың, ферроқорытпалардың және лигатуралардың тасымалдануы және құйылуы кезінде атмосфераға бөлінетін белгілі ұйымдаспаған ластанулармен күрес;
Уытты сипаттағы көрінбейтін ластанулармен, кейде олар көрінетіндерге қарағанда өте зиянды, күрес.
Газдарды тазалаудың құрғақ және сулыға бөлу әдістері кеңінен таралған.
Құрғақ газтазалағыштар (электрсүзгілер, қолмен сүзгілеулер) іс-қимыл принципі бойынша кейде гравитациялық, инерциялық және кеуікті сүзгілерге бөлінеді. 54 – суретте тазарту схемалараның бірі көрсетілген.
Рукавный фильтр – қолмен сүзгілеу
Фильтрующий элемент – сүзгіш мүше
Бункер для сбора пыли – шаңды жинауға арналған бункер
Подача отдувочного воздуха – жабдықтау әуесін тазарту
Вход запыленного газа – шаңдалған газдың кіруі
Выгрузка пыли – шаңды түсіру
54 – сурет. Ферроқорытпа пештерінің газдарды тазалау қондырғысы
Сулы газтазалағыштар ретінде әдетте Вентури (оларды басқаша турбулентті газжуғыштар деп те атайды) скрубберлері түріндегі жабдықтарды қолданады. Бұл жабдықтардың іс-қимыл принципі Вентури құбырының тар бөлігінде (тамағында) газ жоғары жылдамдыққа дейін жеделдетілуіне (100...200 м/с) және тамағына енгізілген су кішкентай тамшыларға ұсақталуына негізделген, олар газ ағынында қарқынды араласа отырып, шаңның бөлшектерімен байланысқа түседі, сол жерде шаң бөлшектерінің суландыру және коагуляциясы (жабысуы) орын алады. Құбырдың кеңейтілген бөлігінде ағынның жылдамдығы бірден төмендейді және тамшыаулағыш беті соққы ағыны кезінде су тамшылары мен шаңның жабысқан конгломераттарының бөліну және салымы орын алады.
55 – сурет. Циклонның корпусы мен бункеріндегі осьтік және радиалды ағындардың сызбасы: 1 – кіріс патрубогы; 2 – циклонның корпусы; 3 – шаңды бункер; 4 – тазартылған газбен аударым түтігі
Өте жиі шаңаулағыштардың келесідей түрлерін қолданады:
Инерциялық. Бұл түрдің аулағыштары реттеу камераларымен аулағыштарға өз бетінше бөлінетін болады, олардың жұмысы қозғалысы баяулаған кезде (әдетте газ құбырының қимасы айтарлықтай өсуімен) газды ағыннан шаңдардың гравитациялық тұндырылуына және тепкіш жеделдетулер қолданылған циклон түріндегі аулағыштарға негізделген (55 - сурет).
Соққы әсері. Бұл түрдегі аулағыштар белгілі әсерге негізделген, шаң тиелген газ қатты (немесе сұйық, мысалы, су тамшылары) денеге соғылғанда газ бұл денені орайды, ал құрамындағы қатты бөлшектер инерция бойынша бетін қаратып сонда тоқталады. Бұл принципте скрубберлер мен мата сүзгілер жұмыс жасайды.
Электрстатикалық тұндыру әдісі. Бұл түрдегі аулағыштар электродтардағы шаң бөлшектерінің тәждік санатпен зарядталған тұндыру әсеріне негізделген. Қондырғылар электрсүзгілер атауына ие болды.