MSc - Környezettechnika Levegőtisztaság-védelem dr. Örvös Mária 1. Gáztisztítási lehetőségek 2. Gáztisztító rendszer egységei 3. Porleválasztó berendezések - kiválasztási szempontok - porleválasztó ciklon - Felületi és mélységi szűrés 4. Gázleválasztás 5. Kén-dioxid leválasztás 6. Illékony komponensek leválasztása 7. Dioxin/furán leválasztás 8. CO2 leválasztás
Gáztisztítás lehetőségei
Kémiai
Fizikai
Szilárd
Gázok/gőzök
abszorpció
Gázok/gőzök
kondenzáció oxidáció
adszorpció kemiszorpció d < 10 m m d>10 mm
Multiciklon
d<1mm
Porkamra
Szűrők
Mélységi szűrők
Ciklon
Elektrosztatikus leválasztók Nedves mosók
Biológiai
bioszűrő
biomosó
Technológiai rendszer gáztisztító egységei
porleválasztás
Porkamra Ciklon, multiciklon
Felületi szűrők Mélységi szűrők (HEPA, ULPA) Elektrosztatikus porleválasztó
Nedves mosók
Folyadékban elnyelődő komponensek leválasztása
•Permetező mosó •Venturi-mosó
•Töltetes kolonnák •Tányéros kolonnák •Centrifugális stb.
NOx
•SNCR •SCR
VOC
Adszorpciós gázleválasztás
•Termikus (DTO,KTO,RTO)
•Nyugvó ágyas adszorber
•Kondenzációs
•Mozgó ágyas adszorber
•Adszorbens injektálás
Szilárd komponensek leválasztási elvek és berendezések
Száraz eljárások
Nedves eljárások
d>10 mm
d < 10 m m
d<1mm
Porkamra
Szűrők
Mélységi szűrők
Ciklon
Elektrosztatikus Multiciklon
Permetező mosó Venturi-mosó Centrifugális mosók Fluid-diszperz kolonna
SZILÁRD ANYAGOK LEVÁLASZTÁSA Porleválasztás célja: - ártalmas anyagok leválasztása (egészség, gép, környezet) - technológiai igény - biztonsági ok - veszteség csökkentés
Porleválasztók kiválasztási szempontjai 1. 2. 3. 4. 5.
Részecske jellemző méret Szilárd anyag koncentráció Leválasztási hatásfok (össz- és frakció: Eössz; E fr) Ülepíthetőség Egyéb (toxicitás, koptató hatás)
Por típusok méret szerinti megoszlása
Porleválasztó ciklon, multiciklon
Ciklon animációk
Porleválasztó ciklon
Sebességeloszlás különböző geometriai kialakítású ciklonban
Multiciklon kialakítások
Vmc
Vci n
vbeci vbemc
pci pmc
d mc
d ci 4
n
SZŰRÉS Felületi szűrés: A szűrő felülete tartja vissza a részecskéket, mivel a részecske jellemző mérete nagyobb, mint a szűrő pórusmérete. d>d pórus Mélységi szűrés: A részecske visszatartása a felületen és a szűrő vastagságában történik. d
MÉLYSÉGI SZŰRÉS Részecske leválasztási mechanizmusa mélységi szűrés esetén
Mélységi szűrők jellemzői
V pórus Vösszes
Vösszes Vpórus Vszál a. Porozitás: b. Szoliditás: =1- c. Fajlagos szűrő tömeg:m f d. Fajlagos szál felület:
f Aszál
m A Aszál A
e. Fajlagos szűrő felület:fVszál f. Szűrési sebesség:
v
Aszál V
1 Vki A t
g. Porfelvevő képesség: m por
m por A
A pórusaiban kiváló szüredék miatt a kiindulási porozitás folyamatosan csökken
Egyedülálló szál leválasztási mechanizmusa a. Egyedülálló szál felütközési foka b. Milyen hatások hozzák érintkezésbe és tartják a szemcsét a szálon? -Súlyerő -Tehetetlenségi erő -Befogás hatása -Diffúziós erő -Elektrosztatikus vonzás c. Mely hatások dominálnak? d. Elemi szál leválasztási hatásfoka
b. A részecske leválasztását előidéző hatások
1./ súlyerő hatása (G)
2./ tehetetlenségi hatás (T)
3./ befogás hatása (B)
4./ diffúziós hatás (D):
5./ elektrosztatikus hatás (E)
c. Mely hatások dominálnak?
Egyedülálló szál felütközési foka a részecske átmérő függvényében
Felütközési fok:
d szál
-a szálra felütköző porszemcsék mennyiségétnek rétegvastagság
Részecske méret a szűrési sebesség függvényében B - befogás G- súlyerő T – tehetetlenségi D - diffúziós
d. Elemi szál leválasztási hatásfoka
Felütközési fok:
d szál
Elemi szál leválasztási hatásfoka:
h=feltapadási valószínűség
le d szál
megtapadórétegvastagság szálvastagság
Szűrő réteg leválasztási foka
cbe - cki E cbe
E 1 - e
-
fVszál
L
L- szűrő réteg vastagság fVszál - fajlagos szűrő felület
fVszál
- elemi szál leválasztási hatásfoka
Aszál V
A szűrő leválasztási hatásfoka és nyomásesése a szűrőbe belépő por tömeg illetve az idő függvényében
Ultra szűrés d < 0.1 mm-nél
HEPA-ULPA légszűrők
Szűrési mechanizmus: mélységi szűrés
• EPA – Efficiency Particulate Air Filter • HEPA – High Efficiency Particulate Air Filter • ULPA – Ultra Low Penetrating Air Filter HEPA - 99.99% leválasztási hatásfok 0.3 mm-nél nagyobb részecskékre ULPA - 99.999% leválasztási hatásfok 0.12 mm-nél nagyobb részecskékre HEPA, ULPA szűrőket ott alkalmazzák, ahol a levegőben lévő részecskék fertőzést, asztmát, allergiát, megbetegedést okozhatnak vagy a technológia nagy levegő tisztaságot igényel. Igény a nagy leválasztási hatásfok. - Repülőgépek levegő ellátása; - Gyógyszergyártás; - Elektronikai gyártás; - Vákuum technika stb.
Európai szabvány EN1822
E; H; U szűrőkre
E jelű - EPA – Efficiency Particulate Air Filter H jelű - HEPA – High Efficiency Particulate Air Filter U jelű - ULPA – Ultra Low Penetrating Air Filter MPPS = Most Penetrating Particle Size
HEPA szűrő frakció leválasztási hatásfoka
Diffúziós hatás - Tehetetlenségi hatás MPP – 99,94 % 0.3 mm-nél - 99,97 %
H14 HEPA szűrő leválasztási hatásfoka normál térfogatáramnál
B. FELÜLETI SZŰRŐK Zsákos típusú szövetszűrők Ellenirányú tisztító levegő zsák rázó mechanizmus
Nagynyomású levegő-fúvókák
Tisztított gáz Fémkeret
Tisztított gáz
Szűrőzsák
Szűrőzsák
Poros gáz
Poros gáz
Leválasztott por kiürítése gáz áramlási iránya: bentről - ki
Leválasztott por kiürítése gáz áramlási iránya: kívülről - be .
Tömlő tisztítási módok
Műanyag szűrő anyag keresztmetszete
Felületi és mélységi szűrők összehasonlítása Felületi és mélységi szűrők összehasonlítása MÉLYSÉGI
FELÜLETI
por lerakódás
szűrőréteg belsejében az elemi szálakra
szűrőréteg felületére
regenerálhatóság
nem regenerálható a por általában nem távolítható el az elemi szálakról. Szűrő csere.
regenerálható, mert a szűrő felületére lerakódott por ciklikusan eltávolítható. Szűrő tisztítás.
porkoncentráció
kicsi (mg/m3 nagyságrendű), mert a szűrő nem regenerálható és a portároló képesség kicsi
nagy (g/m3 nagyságrendű), mert a szűrő ciklikusan regenerálható
szoliditás
kicsi (<0,1), mert fontos a portároló képesség, a kis áramlási ellenállás
nagy (=0,2-0,4) mert elő kell segíteni a felületi porréteg kialakulását
mechanikai terhelhetőség
viszonylag kicsi mechanikai igénybevétel
nagyobb szilárdsági igénybevétel
vastagság
nagy (cm nagyságrendű) mert fontos a portároló képesség
kicsi (3-5 mm) mert a visszatisztításnál fontos a szövet deformálhatósága
szűrési sebesség
nagy, (0,5-2 m/s), mert viszonylag kicsi a nyomásveszteség a szűrőrétegen keresztül
kicsi ( néhány cm/s), mert nagy a nyomásveszteség a porrétegen keresztül
szűrő jellemzők időbeli változása
működés közben a leválasztási hatásfok növekszik. Növekszik a nyomásesés is.
visszatisztítási ciklusonként növekvő leválasztási hatásfok. Növekszik a nyomásveszteség is.
Elektrosztatikus porleválasztó
leválasztó lemeztáskák
Szóró és leválasztó elektródák
lemezrõl lerázott por
Elektrosztatikus porleválasztó
