3.7. Пластинчатий електрофільтр

Принцип дії

У пластинчатих електрофільтрах принцип дії такий самий як і у трубчатих, але осаджуючі електроди 2, виконані у вигляді прямокутних пластин або сіток, натягнутих на рами. По осі труб проходять коронуючі електроди 1 із проволоки діаметром 1,5 – 2 , які підвішені до рами 3, що опирається на ізолятор 5. Запилений газ входить в апарат через штуцер знизу і потім рухається всередині труб 2. Пил осаджується на їх стінках, А очищений газ виходить з апарату через верхній штуцер. Пил видаляється періодично шляхом струсу електродів за допомогою спеціального пристрою 4.

Переваги: більш компактні за трубчаті електрофільтри; більша продуктивність; краще відділення пилів та туманів.

Недоліки: великі затрати енергії (0,2 – 0,3 на 1000 газу; складність в експлуатації; не придатні для очистки газів від частинок з малим електроопором; висока вартість.

3.8. Рукавний фільтр

Рис. 3.8. Рукавний фільтр:

1 – рукава; 2 – струшуючий пристрій; 3 – шнек.

Принцип дії

Газовий потік вводиться в фільтр та розподіляється по фільтруючим елементам – рукавам 1. Відфільтрований газ видаляється через газохід, а завислі в ньому частинки осідають на внутрішній поверхні фільтруючих елементів. Для видалення пилу, що осів є спеціальний пристрій 2, пристрій, що струшує фільтруючі елементи. Пил скидається в нижню частину фільтра та видаляється з апарату шнеком 3.

Переваги: простота конструкції; дешевизна виготовлення.

Недоліки: низька степінь очистки; мала продуктивність.

4. ЦЕНТРОФУГИ

4.1. Підвісна центрифуга

Рис. 4.1. Підвісна центрифуга

1 – барабан; 2 – кожух; 3 – вал; 4 – стакан; 5 – каркас; 6 – гальма; 7 – бачок для промивної води; 8 – трубки для промивної води; 9 – трубки для пару; 10 – електродвигун.

Принцип дії

У підвісні центрифузі вал 3 обертається на шарикових підшипниках, що розміщені у стакані 4, який закріплен на каркасі 5. Стакан виконано зі шаровою опорою для надійного само центрування.

Ступиця валу з’єднана із днищем барабану 1 за допомогою спиць, між якими відбувається розвантаження осаду. Кільцевий отвір днища барабану при обробці деяких продуктів закривають на час роботи зємним запірним конусом. Для того щоб розподілити матеріал, що завантажується, більш рівномірно, часто його завантажують до центрифуги при повільному обертанні барабана. Центрифуга має барабан фільтруючого типу, Який приводиться в дію безпосередньо від електродвигуна 10 чи через передачу. Обслуговується машина вручну; для її зупинки користуються гальмами 6.

Переваги: висока продуктивність.

Недоліки: складність при експлуатації; затрати часу на розвантаження.

4.2. Відстійна підвісна центрифуга

Рис. 4.2. Барабан відстійної підвісної центрифуги

1 – глухий барабан; 2 – кожух; 3 – запірний конус; 4 – труба для воду суспензії; 5 – патрубок для відводу суспензії; 6 – канал для видалення осаду.

Принцип дії

Барабан виготовляють суцільним без отворів. При обертання барабану тверді завислі частинки під дією центробіжної сили осідають на його стінках, а рідина через гору барабана переливається в простір між барабаном і стінками кожуха 2 і видаляється в трубопровід. По мірі накопичення осаду центрифугу зупиняють та розвантажують через нижній отвір барабану.

Переваги: розділять дрібнодисперсні суспензії.

Недоліки: затрати часу; затрати енергії; нагрівання.

4.3. Центрифуга неперервної дії з вертикальним конічним барабаном і гальмуючим пристроєм

Рис. 4.3. Центрифуга неперервної дії з вертикальним конічним барабаном і гальмуючим пристроєм:

1 – конічний барабан; 2 – шнек; 3 – кожух; 4 – патрубок для видалення осаду; 5 – трубопровід для відводу фільтрату.

Принцип дії

Суспензія подається згори і відкидається на внутрішню поверхню конічного барабану 1 з отворами. Рідина проходить через стінки барабану і видаляється в трубопровід 5. На поверхні барабану утворюється шар осаду, товщина якого до широкого кінця конусу постійно зменшується. З метою збільшення тривалості зневоднення руху осаду гальмується шнеком 2, який обертається повільніше за барабан. Необхідна різниця швидкостей досягається за допомогою зубчастого редуктора.

Осад поступово переміщується до розвантажувального кінця барабану і через патрубок 4 вивантажується на транспортер.

Переваги: висока продуктивність; неперервність дії.

Недоліки: вплив відцентрових сил на клітину; складність в експлуатації; важкість при герметизації.

4.4. Рідинний сепаратор

Рис. 4.4. Барабан рідинного сепаратора:

1 – корпус; 2 – конічна кришка; 3 – накидна гайка; 4 – конічна тарілка (а – трубка; б – перетинка; в – воронка); 5 – вал; 6 – отвір для виходу важкої рідини; 7 – отвір для виходу легкої рідини.

Принцип дії

Барабан сепаратора складається з циліндричного корпусу 1 та конічної кришки 2, з’єднаних накидною гайкою 3. В нутрі барабана розміщена конічна тарілка 4. Остання являє собою трубку а, на зовнішній поверхні якої є радіальні перетинки б та воронка в. Емульсія потрапляє по трубі а і рухається за напрямком, вказаним стрілками. Під дією центробіжної сили більш важка рідина утворює шар у стінки барабану, проходить по кільцевому зазору між між ним і воронкою в, після чого видаляється через отвір 6. Більш легка рідина рухається ближче до центра барабану і видаляється через отвір 7.

Розділення суспензії проводиться до моменту заповнення осадом майже всього об’єму барабану, після чого центрифугу зупиняють, барабан розбирають і очищують від осаду.

Переваги: розділення потоку рідини в барабані на ряд тонких шарів за допомогою декількох конусоподібних перетинок.

Недоліки: невисока кількість обертів у порівнянні з трубчатими суперцентрифугами; громіздкість;складність конструкції.

4.5. Тарілчастий сепаратор

Рис. 4.5. Барабан тарілчастого сепаратора:

1 – труба для подачі емульсій; 2 – тарілки; 3 – отвір для відводу важкої рідини; 4 – кільцевий канал для відводу легкої рідини; 5 – ребра.

Принцип дії

В тарілчастих сепараторах маса рідини поділяється на шари без збільшення швидкості.

Емульсія подається по центральній трубі 1 в нижню частину барабану, звідки через отвори в тарілках 2 розподіляється тонкими шарами між ними. Більш тяжка рідина ковзає по перетинці донизу, збирається у периферії барабану і відводиться через отвори 3. Легка рідина, навпаки, піднімається по перетинкам догори до центру і виливається через кільцевий канал 4.

Отвори в тарілках розміщуються орієнтовно по поверхні розділу важкої та легкої фракції. Для того щоб рідина не відставала від барабана, що обертається, останній оснащують ребрами 5, а тарілки – виступами.

Переваги: ефективність розділення.

Недоліки: складність конструкції; значна висота машини.

4.6. Суперцентрифуга

Рис. 4.7. Суперцентрифуга:

1 – станина; 2 – барабан; 3 – трубка для подачі рідини; 4 – патрубок для виведення легкої рідини; 5 - патрубок для виведення важкої рідини; 6 – привідна голівка; 7 – гнучкий вал (веретено); 8 – пасова передача з натяжними роликами; 9 – направляючий підшипник; 10 – гальма.

Принцип дії

Рідина потрапляє в трубчатий барабан (ротор) 2 через трубку 3. В середині барабану є вставка з декількома радіальними лопастями, які перешкоджають відставанню рідини від барабана, що обертається. Рідина розділяється на шари по питомій вазі її складових частин; при цьому з рідини відділяються тверді частинки, що знаходяться в ній у завислому стані.

Легка фракція виходить через патрубок 4, а більш важка – через патрубок 5.

Барабан має у верхній частині отвори для відводу освітленої рідини. У розділяю чому барабані встановлена змінна кільцева діафрагма для регулювання рівня важкої рідини, а в його кришці є отвір для відводу більш тяжкої рідини.

Ротор суперцентрифуги підвішено на привідній головці 6. Вона еластично з’єднується з гнучким валом 7. Ротор приводиться в обертання пасовою передачею 8 від електродвигуна, який робить 3000 об/хв. Для досягнення стійкості нижньої частини ротора служить направляючий підшипник 9. Центрифуга оснащена гальмом 10.

Переваги: компактність в порівнянні з тарілчастими центрифугами; простота конструкції; зручність в експлуатації.

Недоліки: висока енергоємність.

4.7. Центрифуга з пульсуючим поршнем для видалення осаду

Рис. 4.8. Центрифуга з пульсуючим поршнем для вивантаження осаду:

1 – труба для надходження суспензії; 2 – конічна лійка; 3 – перфорований ротор; 4 – металеве щілинне сито; 5 – поршень; 6 – штуцер для видалення фугату; 7 – канал для відводу осаду; 8 – шток; 9 – порожній вал; 10 – диск, що переміщається поступально.

Принцип дії

Суспензія по трубі 1 надходить у вузьку частину конічної лійки 2, що обертається з такою ж швидкістю, як і перфорований ротор 3, покритий зсередини метале­вим щілинним ситом 4. Суспензія переміщається по внутрішній поверхні лійки і поступово здобуває швидкість, майже рівну швидкості обертання ротора. Потім суспензія відкидається через отвори в лійці на внутрішню поверхню сита в зоні перед поршнем 5. Під дією відцентрової сили рідка фаза проходить крізь щілини сита і віддаляється з кожуха центрифуги по штуцері 6. Тверда фаза затримується на ситі у виді осаду, що періодично переміщається до краю ротора при русі поршня вправо. Таким чином, за кожен хід поршня з ротора віддаляється кількість осаду, що відповідає довжині ходу поршня; при цьому поршень робить 10—16 ходів у 1 хв. Осад віддаляється з кожуха через канал 7.

Поршень укріплений на штоку 8, що знаходиться усередині порожнього вала 9., що з'єднаний з електродвигуном і повідомляє ротору обертальний рух. Порожній вал з ротором і шток з поршнем і конічною лійкою обертаються з однаковою швидкістю. Напрямок зворотно-поступального руху поршня змінюється автоматично. На іншому кінці штока насаджений перпендикулярно його осі диск 10, на протилежні поверхні якого в особливому пристрої поперемінне впливає тиск олії, створюваний шестерним насосом.

Переваги: незначне ушкодження осаду при його вивантаженні.

Недоліки: захоплення твердих часток фугатом у той момент, коли суспензія попадає на щілинне сито безпосередньо після зсуву з його осаду поршнем; також значна витрата енергії поршнем.

4.8. Трубчаста суперцентрофуга

Рис. 4.9. Трубчаста суперцентрифуга:

1 – кожух; 2 – ротор; 3 – радіальні лопати; 4 – шпиндель; 5 – опора;6 – шків; 7 – підп’ятник; 8 – труба для подачі суспензії; 9 – отвір;10 – труба для відводу проясненої рідини.

Принцип дії

У кожусі 1 розташований ротор 2 із глухими стінками, усередині якого маються радіальні лопати 3, що перешкоджають відставанню рідини від стінок ротора при його обертанні. Верхня частина ротора жорстко з'єднана з конічним шпинделем 4, що підвішений на опорі 5 і приводиться в обертання за допомогою шківа 6. У нижній частині ротора розташований еластичний направляючий підп'ятник 7, через який проходить труба 8 для подачі суспензії. При русі суспензії в роторі нагору на стінках його осідають тверді частки, причому прояснена рідина приділяється через отвори 9 у трубу 10. Після закінчення визначеного часу суперцентрифугу зупиняють і видаляють осад, що нагромадився в роторі.

Переваги: високий фактор розділення; розділяє дуже тонко дисперсні системи; низька кінцева вологість осаду.

Недоліки: можливість виникнення значних вібрацій із-за високої швидкості обертання ротора.

5. МАСООБМІННІ АПАРАТИ

5.1. Абсорбер з плоско паралельною насадкою

Рис. 5.2. Плівковий абсорбер з плоско паралельною (листовою) насадкою:

1 – пакети листової насадки; 2 - розподілювальний пристрій

Принцип дії

Пакет листової насадки 1 у вигляді вертикальних листів з різного матеріалу (метал, пластичні маси, натягнута на каркас тканина і ін.) поміщають в колону (абсорбер). У верхній частині абсорбера знаходяться розподільні пристрої 2 для забезпечення рівномірного змочування листової насадки з обох боків.

Переваги: простота конструкції; зручність використання; висока ефективність із-за збільшеної контактуючої площі; малі гідростатичні опори.

Недоліки: некомпактність апарату.

5.2. Насадковий абсорбер

Рис. 5.3. Насадковий абсорбер:

1 – насадка; 2 – сітка, яка фіксує насадку; 3 – гідравлічний затвор; 4 – опорна решітка; 5 – розподілювач газу

Принцип дії

У колоні насадка 1 укладається на опорну решітку 4 і фіксується сіткою 2, Опорна решітка має отвори або щілини для проходження газу і стоку рідини, яка досить рівномірно зрошує насадку 1 Проте рівномірного розподілу рідини по всій висоті насадки по перетину колони зазвичай досягається, що пояснюється пристінковим ефектом. Внаслідок цього рідина має тенденцію розтікатися від центральної частини колони до її стінок. Виходить, що рідина практично повністю відтісняється від місця введення абсорбенту до периферії колони на відстані, рівному 4-5 її діаметрам. Тому часто насадку в колону завантажують секціями заввишки в 4-5 діаметрів, а між секціями встановлюють розподілювач газу 5.

Переваги: рівномірний розподіл рідини по насадці

Недоліки: необхідна наявність розподілювача газу, для проведення рівномірного контактування газу із рідиною.

5.3. Трубчастий одноходовий абсорбер

Рис. 5.4. Трубчастий абсорбер:

1 — трубні грати; 2 — труби.

Принцип дії

Трубчастий абсорбер подібний за будовою з вертикальним кожухотрубчастим теплообмінником. Абсорбент надходить на верхні трубні грати 1, розподіляється по трубах 2 і стікає по їх внутрішній поверхні у виді тонкої плівки.

В апаратах з великим числом труб для більш рівномірної подачі і розподілу рідини по трубах використовують спеціальні розподільні пристрої. Газ рухається по трубах знизу нагору назустріч стікаючій рідкій плівці.

Для відводу тепла абсорбції по міжтрубному простору пропускають воду чи інший охолодний агент.

Переваги :

• простота конструкції.

Недоліки :

- гідравлічний опір цих апаратів відносно великий.

5.4. Багатоходовий (по міжтрубному просторі) трубчастий абсорбер

Рис. 5.5. Трубчастий абсорбер:

1—корпус; 2—труби; 3—перегородка.

Принцип дії

По пристрою він аналогічний кожухотрубчастому теплообміннику. Абсорбент поступає на верхні трубні грати, розподіляється по трубах 2 і стікає по їх внутрішній поверхні у вигляді тонкої плівки. У абсорберах з великим числом труб для поліпшення розподілу абсорбенту по трубах застосовують спеціальні розподільні пристрої. Газ рухається по трубах від низу до верху назустріч стікаючій рідкій плівці. У разі потреби відведення теплоти абсорбції в міжтрубний простір абсорбера подають охолоджуючий агент.

Переваги: простота конструкції; зручність використання; у апаратах з висхідним потоком рідини можна створювати дуже високі швидкості газу (порядку десятки метрів в секунду), коефіцієнти масопередачі при цьому істотно зростають.

Недоліки: значні гідростатичні опори; мала ефективність із-за малої площі контакту