Skuteczne zbieranie kurzu w trudnych warunkach

Tom Godbey, specjalista ds. zastosowań

Przy doborze odpylacza do konkretnego środowiska należy wziąć pod uwagę charakterystykę danego pyłu, który ma być zbierany. Jaka jest wielkość kurzu? Czy jest bardzo mały? Czy ma różne rozmiary? Czy jest ścierny? Czy jest higroskopijny, czy pochłania wilgoć? Czy łatwo się aglomeruje, czy wcale? Czy jest wybuchowy/palny? Czy jest żrący/toksyczny/niestabilny?

Wszystko to są niezbędne do przemyślenia kwestie związane ze zbieranym pyłem, ale pył nie jest jedynym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę. Istotne jest, aby przy wyborze odpylacza uwzględnić również właściwości i warunki strumienia gazu wchodzącego i przechodzącego przez kolektor.

Właściwości strumienia gazu mają istotny wpływ na dobór urządzeń, czasem nawet większy niż charakterystyka pyłu. Połączenie cech strumienia pyłu i gazu może stanowić wyzwanie przy okazji wybierania sprzętu. Przyjrzyjmy się tylko kilku typowym właściwościom strumienia gazu i ich wpływowi na wybór odpowiedniego kolektora: temperatura, wilgotność i chemia.

Wilgoć

Wysoki poziom wilgoci może mieć zarówno negatywny, jak i pozytywny wpływ na działanie odpylaczy. Gdy poziom wilgoci jest wyższy, należy zastosować środki ostrożności, aby zapobiec kondensacji nie tylko na materiale filtracyjnym, ale także na wewnętrznych ścianach bocznych korpusu kolektora i leja i uniknąć oczywistego efektu interakcji wilgoci z pyłem – powstania błota. Usunięcie błota z materiału filtracyjnego przez zwykłe pulsowanie lub wstrząsanie często jest to trudne, jeśli nie niemożliwe. Jeszcze trudniej jest uzyskać jakikolwiek ruch powietrza przez błoto, stąd tak ważne jest utrzymanie temperatury wewnętrznej w kolektorze powyżej punktów rosy wilgoci i kwasu.

Równie ważne może być utrzymanie temperatury ścian kolektora powyżej punktu rosy wilgoci, szczególnie na ścianach wewnętrznych leja. Wewnętrzne ściany leja mają zazwyczaj najniższą temperaturę wewnątrz kolektora i nie jest niczym niezwykłym obserwowanie na nich kondensacji wilgoci, gdy temperatura na nośniku znacznie przewyższa punkt rosy.

Weź pod uwagę wpływ kurzu z oczyszczanych pulsacyjnie filtrów, spadającego na mokre ściany leja. W rezultacie kurz nie spływa gładko po ścianach leja, jak zamierzono, ale lepki pył ostatecznie zatyka otwór wylotowy, skutecznie kończąc działanie, tak jakby błoto powstało na samych workach.

Działania zapobiegające powstawaniu tych problemów mogą przybrać formę izolacji obudowy lub montowania dodatkowych elementów grzewczych na zewnątrz lejów. Niektóre środowiska wymagają nawet ogrzewania sprężonego powietrza używanego do czyszczenia impulsowego, aby zapobiec przechodzeniu kolektora przez punkt rosy z powodu efektu chłodzenia spowodowanego rozprężaniem sprężonego powietrza uwalnianego podczas każdego impulsu.

Podczas gdy kondensacja jest ekstremalnym stanem wilgoci, problemy mogą wynikać z samego podwyższonego poziomu wilgoci bez faktycznego występowania kondensacji. Pyły higroskopijne, takie jak cukry, sole i wapno, aktywnie pochłaniają wilgoć ze strumienia gazu i bardzo trudno może być je usunąć z mediów filtracyjnych.

Zgodnie z ogólną zasadą, odpylacze działają najlepiej, gdy wilgotność względna strumienia powietrza zawierającego higroskopijny pył jest utrzymywana na poziomie 40% RH lub poniżej. Zastosowanie mediów hydrofobowych lub pokrytych fluorowęglowodorem może poprawić właściwości uwalniania pyłu przez media filtrujące te pyły, co skutkuje większą stabilnością spadków ciśnienia w mediach filtrujących i dłuższymi odstępami między wymianami filtrów.

Wyzwania związane z wysokim poziomem wilgotności są stosunkowo dobrze znane i przewidywalne. Jednak niski poziom wilgoci przy wysokich temperaturach i pyłach, takich jak sole metali, może stać się jeszcze większym wyzwaniem. W wysokich temperaturach i przy niskiej wilgotności sole metali (a także inne pyły o podobnych właściwościach) zachowują się tak, jakby każda cząsteczka pyłu miała taki sam ładunek elektryczny. Cząsteczki odpychają się nawzajem i może nie dochodzić do aglomeracji małych cząstek w większe. Ponieważ cząstki kurzu muszą się aglomerować, aby zebrany pył na nośniku został usunięty i migrować do leja samowyładowczego, jeśli pył nigdy się nie aglomeruje, rozmiar cząstek pozostaje taki sam, a prądy powietrza po prostu przenoszą rozproszony pył z powrotem do mediów, które mają być ponownie osadzone. Oznacza to, że kurz nigdy nie przedostałby się do leja samowyładowczego. W przypadku niektórych pyłów efekt ten jest na tyle silny, że rzeczywiście korzystne może okazać się wprowadzenie wilgoci do strumienia powietrza, często w postaci pary wodnej, w celu zwiększenia stopnia aglomeracji. Niestety niejednokrotnie pyły o takich właściwościach nie są rozpoznawane przed uruchomieniem kolektora.

Tak! W przypadku wilgoci wyzwanie może być albo za duże, albo za małe!

Chemia

Chemia to szeroki temat obejmujący wiele zanieczyszczeń, z których najczęstsze to kwaśne gazy, ale także związki kondensujące, węglowodory, lotne związki organiczne (LZO) i inne. Do tej grupy należą związki tworzące kwasy, takie jak tlenek siarki (SOx) i chlor (CL), które są powszechnymi produktami ubocznymi spalania. Związki te w połączeniu z wilgocią (również produktem ubocznym spalania) mogą tworzyć kwasy, gdy temperatura w układzie spadnie poniżej ich kwaśnych punktów rosy. Każdy z nich stanowi wyzwanie w zakresie materiałów konstrukcyjnych, powłok powierzchniowych, izolacji i doboru materiałów filtracyjnych. Strumienie gazów z mieszaninami kilku z tych zanieczyszczeń stanowią jeszcze większe wyzwanie i wymagają dokładnego przeglądu priorytetów procesu i wydajności. Wiele wymagań spowoduje konflikty, więc ostateczny wybór kolektora będzie wymagał pójścia na kompromis, taki jak wyższy początkowy koszt kapitałowy specjalnej powłoki, ale dłuższa żywotność kolektora lub dłuższy okres między wymianami filtrów, co odbędzie się jednak kosztem droższych materiałów filtracyjnych.

Wnioski

Każda z tych właściwości strumienia gazu stwarza powszechne problemy w doborze i eksploatacji sprzętu do odpylania, jednak strumienie gazu z kombinacją wspominanych czynników stwarzają wielkie wyzwania. Odpowiedź w przypadku jednego procesu może nie być najlepszą odpowiedzią w przypadku tego, co wydaje się być podobnym strumieniem gazu. Na przykład media z siarczku polifenylenu (Ryton) mogą doskonale się sprawdzić w przypadku strumienia gorącego gazu zawierającego SOx z kotła opalanego węglem. Jednak takie rozwiązanie może nie być odpowiednie w przypadku gorącego gazu obciążonego SOx z pieca opalanego węglem, gdy piec wytwarza znaczne ilości nadmiaru powietrza i w rezultacie wytwarza wyższą zawartość tlenu niż kocioł opalany węglem. W tym gorącym i wilgotnym środowisku gazów spalinowych media Ryton mogą być narażone na utratę wytrzymałości fizycznej z powodu utleniania, ponieważ poziom tlenu przekracza 8%. Gazy spalinowe z kotła rzadko przekraczają ten poziom, ale nadmiar powietrza z pieca może podnieść poziom tlenu znacznie powyżej. Zatem podłoże poliimidowe (P84) może być lepszym wyborem, nawet jeśli ma niższą odporność na kwasy.

Wniosek jest taki, że: aby dokonać właściwego wyboru sprzętu do wymagających strumieni gazu, należy poznać pełną charakterystykę strumienia gazu. Więc kiedy dociekliwy sprzedawca/inżynier odpylacza zacznie Cię wypytywać o proces, zaufaj jego intencji. Dowiedz się, jak zapobiegać niespodziankom podczas uruchamiania i eksploatacji odpylacza, które mogą wystąpić, ponieważ w fazie planowania czegoś nie przewidziano. Nikt nie lubi tego typu niespodzianek, a stawienie czoła wyzwaniom od razu jest zawsze lepszym pomysłem.