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. CO 2 leválasztás
Gáztisztítás lehetőségei Fizikai Kémiai Biológiai Szilárd Gázok/gőzök Gázok/gőzök bioszűrő biomosó abszorpció adszorpció kondenzáció oxidáció kemiszorpció d>10 mm Porkamra Ciklon d < 10 m m Multiciklon Szűrők Elektrosztatikus leválasztók Nedves mosók d < 1 m m Mélységi szűrők
Technológiai rendszer gáztisztító egységei porleválasztás Folyadékban elnyelődő komponensek leválasztása NO x VOC Adszorpciós gázleválasztás Porkamra Ciklon, multiciklon Felületi szűrők Mélységi szűrők (HEPA, ULPA) Elektrosztatikus porleválasztó Permetező mosó Venturi-mosó Töltetes kolonnák Tányéros kolonnák Centrifugális stb. SNCR SCR Termikus (DTO,KTO,RTO) Kondenzációs Nyugvó ágyas adszorber Mozgó ágyas adszorber Adszorbens injektálás Nedves mosók
Szilárd komponensek leválasztási elvek és berendezések Száraz eljárások Nedves eljárások d>10 mm Porkamra Ciklon d < 10 m m Szűrők Elektrosztatikus Multiciklon d < 1 m m Mélységi szűrők 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. Részecske jellemző méret 2. Szilárd anyag koncentráció 3. Leválasztási hatásfok (össz- és frakció: E össz ; E fr ) 4. Ülepíthetőség 5. Egyéb (toxicitás, koptató hatás)
Por típusok méret szerinti megoszlása
Porleválasztó ciklon, multiciklon Ciklon animációk
Porleválasztó ciklon Sebességeloszlás különböző geometriai kialakítású ciklonban
Multiciklon kialakítások V mc V ci n vbeci v bemc p ci p d mc 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<d pórus - A szilárd anyag az elemi szálakon rakódik le, mechanizmusa sokkal összetettebb, mint a felületi szűrésé. - A méretezés alapja az elemi szálon történő megkötődés, majd ezt terjesztik ki a teljes szűrőre.
MÉLYSÉGI SZŰRÉS Részecske leválasztási mechanizmusa mélységi szűrés esetén
Mélységi szűrők jellemzői a. Porozitás: b. Szoliditás: =1- c. Fajlagos szűrő tömeg: m f m A V V V összes pórus összes V pórus V szál d. Fajlagos szál felület: f Aszál A A szál e. Fajlagos szűrő felület: f. Szűrési sebesség: g. Porfelvevő képesség: f Vszál A V V v 1 A t m por szál ki m A por 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 Részecske méret a szűrési sebesség függvényében B - befogás G- súlyerő T tehetetlenségi D - diffúziós -a szálra felütköző porszemcsék mennyiségétnek rétegvastagság
d. Elemi szál leválasztási hatásfoka Felütközési fok: d szál Elemi szál leválasztási hatásfoka: le d szál megtapadórétegvastagság szálvastagság h=feltapadási valószínűség
Szűrő réteg leválasztási foka E c be - c c be ki E 1- e - f Vszál L L- szűrő réteg vastagság f Vszál - fajlagos szűrő felület - elemi szál leválasztási hatásfoka f Vszál A V szál 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 zsák rázó mechanizmus Ellenirányú tisztító levegő Tisztított gáz Nagynyomású levegő-fúvókák Zsákos típusú szövetszűrők Tisztított gáz Szűrőzsák Fémkeret 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 porkoncentráció szoliditás nem regenerálható a por általában nem távolítható el az elemi szálakról. Szűrő csere. kicsi (mg/m 3 nagyságrendű), mert a szűrő nem regenerálható és a portároló képesség kicsi kicsi ( <0,1), mert fontos a portároló képesség, a kis áramlási ellenállás regenerálható, mert a szűrő felületére lerakódott por ciklikusan eltávolítható. Szűrő tisztítás. nagy (g/m 3 nagyságrendű), mert a szűrő ciklikusan regenerálható nagy ( =0,2-0,4) mert elő kell segíteni a felületi porréteg kialakulását mechanikai terhelhetőség viszonylag kicsi mechanikai igénybevétel nagyobb szilárdsági igénybevétel vastagság szűrési sebesség szűrő jellemzők időbeli változása nagy (cm nagyságrendű) mert fontos a portároló képesség nagy, (0,5-2 m/s), mert viszonylag kicsi a nyomásveszteség a szűrőrétegen keresztül működés közben a leválasztási hatásfok növekszik. Növekszik a nyomásesés is. kicsi (3-5 mm) mert a visszatisztításnál fontos a szövet deformálhatósága kicsi ( néhány cm/s), mert nagy a nyomásveszteség a porrétegen keresztül visszatisztítási ciklusonként növekvő leválasztási hatásfok. Növekszik a nyomásveszteség is.
Elektrosztatikus porleválasztó leválasztó lemeztáskák lemezrõl lerázott por Szóró és leválasztó elektródák
Elektrosztatikus porleválasztó