Біля стінки пиловловлювача;

Vmax — максимальна швидкість пилинок; у — лімітуюча товщина шару;

d — еквівалентний діаметр пилинки

У різних сухих механічних пиловловлювачах (наприклад, у пилозбірниках, решітчастих сепараторах і циклонах) для відокремлення частинок використовують траєкторії різної кривизни. У вихрових сепараторах також застосовується кривизна траєк­торії завдяки пересувним стінкам. Цей принцип використа­ний у конструкції гравітаційних пиловловлювачів.

Використовуючі сили інерції для вилучення твердих части­нок пилу, переважно не враховують дифузію в повітряному (газо­вому) потоці, що визначає межі дії сили маси та сил інерції. Ос­кільки сила інерції значно перевищує силу маси, дифузійне переміщення стає значним лише для дуже дрібних частинок. Отже, можна застосовувати силу інерції для відокремлення значно мен­ших частинок, ніж під дією сили маси. На рис 2.8 зображені реальні умови сепарації пилинок твердих частинок, реальний профіль швидкості повітря (газу), а також товщина пограничного шару біля стінки пиловловлювача. До змінних входять флуктації швидкості

Третій варіант механічного принципу ґрунтується на безпосе­редньому захопленні (захваті) твердих частинок за допомогою спе­ціальних матеріалів (наприклад, волокнами фільтрувальної тка­нини). Цей принцип застосовується переважно тоді, коли розмір пилинок і характеристичний розмір матеріалу (наприклад, розмір комірок фільтрувальної тканини) порівнювані. За таким принци­пом працюють тканинні пиловловлювачі.

Четвертий варіант механічного принципу ґрунтується на яви­щі молекулярної дифузії твердих частинок у повітряному потоці. Під молекулярною дисфузією розуміють рух молекул, спричине­ний тепловим рухом або різницею парціальних тисків. Цей прин­цип закладений у конструкцію рукавних фільтрів.

Електричні принципи видалення пилу з повітряного потоку.

Електричне очищення — один з найбільш досконалих видів очи­щення повітря від зважених частинок пилу й туману. В основі цього принципу лежить ударна іонізація повітря (газу) в зоні коронуючого розряду, передача заряду іонів частинкам домішок і їх осаджування на осаджувальних і коронуючих електродах.

Забруднене повітря, що поступає в електрофільтр, завжди є частково іонізованим завдяки дії різних зовнішніх факторів (рент­генівських, радіоактивних, електромагнітних випромінювань та ін.) тому здатне проводити електричний струм, потрапивши в про­стір між двома електродами. Сила струму залежить від числа іонів і напруги між електродами. При збільшенні напруги рух між електродами охоплює все більше іонів і сила струму зростає доти, доки в русі не візьмуть участь усі іони, які знаходяться в повітрі. При цьому величина сили струму стає постійною, незважаючи на подальший ріст напруги.

Рух заряджених частинок пилу до осаджувального електрода здійснюється під дією аеродинамічних сил, а також сили взаємо­дії електричного поля та заряду частини, сили тяжіння та сили електричного вітру. Під дією аеродинамічних сил частина рухаєть­ся в напрямку основного потоку повітря зі швидкістю ш_a, близь­кою до швидкості повітря, яка становить 0,5—3м/с. Основною си­лою, що спричиняє рух частинок пилу до осаджувального елект­рода, є сила взаємодії між електричним полем і зарядом частинки. Основним чинником електричного вітру у місцях генерації іонів є механічна дія рухомих іонів на молекули та частинки пилу.

Частинки пилу в іонізованому повітрі (газі) заряджаються двома способами. Малі частинки (розміром менше 1 мкм) "зв'язу­ють" на своїй поверхні електрони або іони внаслідок дифузійного зближення. Переміщення електронів та іонів у повітрі аналогіч­не руху малих частинок пилу в ламінарному потоці повітря (газу). При цьому вторинні переміщення призводять до відхилення траєкторій електронів та іонів у напрямках, перпендикулярних до силового поля, і внаслідок цього до їх дифузії у повітряний потік. Крупні частини заряджаються електричним полем тоді, коли їх поляризація за допомогою електронів або іонів супроводжується дифузією, а також виникненням сили притягання зарядів.

Електрично заряджені частинки, незважаючи на опір середо­вища, переміщаються в силовому полі вздовж силових ліній до протилежного за знаком полюсу з відносно малою (приблизно декількох см x с^-1) швидкістю, що називають швидкістю сепарації.

Акустичний принцип вилучення пилу з повітряного пото­ку. Цей принцип ґрунтується на процесі коагуляції — злипанні дрібних частинок у крупні під дією ультразвукових хвиль і вилу­ченні цих частинок інерційним пиловловлювачем. У наш час, крім вищеописаних принципів усунення пилу з повітряного потоку, в інженерній практиці відомі також інші прин­ципи: ефект коагуляції під впливом теплових, гравітаційних, тур­булентних та електростатичних сил. У рукавних і деяких інших фільтрах (з волокнистими, гранувальованими, пористими фільт­рувальними елементами)для очищення повітря застосовують ефект сита. Він ґрунтується на збиранні часток пилу на фільтру­вальній решітці з отворами, меншими за розміри частинок»

Класифікація повітряних фільтрів

Важливими показниками повітряних фільтрів є ефективність, пилоємність (пилопродуктивність) та опір. Ефективність фільтрів залежить від умов, в яких вони використовуються, зокрема від дисперсності вловлюваного пилу.

Повітряні фільтри класифікуються за продуктивністю. В різ­них країнах класифікація фільтрів має відмінності та особливості. У табл. нижче наведена класифікація повітряних фільтрів, які за­стосовуються в країнах СНД і ФРН.

Показники ефективності, наведені в таблиці можуть бути використані для оцінки нижніх меж ефективності під час очи­щення атмосферного повітря, запиленість якого знаходиться на максимальному рівні, встановленому нормами (0,5 мг/м³), або перевищує його не більше, ніж у два рази. Під ефективним влов­люванням розуміють вловлювання з ефективністю, близькою до 100%.

До фільтрів І і II класів відносять переважно волокнисті фільт­ри з різною товщиною та щільністю фільтрувального матеріалу. Фільтри І класу характеризуються здатністю вловлювати та до­статньо надійно утримувати на сухих фільтрувальних поверхнях частинки пилу всіх розмірів — від частинок, що вимірюються десятими, а навіть сотими частками мікрометра, які вловлюють­ся в результаті дії механізму дифузії і зачеплення до великих частинок, що затримуються в густому переплетенні тон­ких волокон фільтрувального матеріалу.

У волокнистих фільтрах II класу з товстішими волокнами ме­ханізм дифузії менше діє, тому в них затримуються не всі частинки, особливо менші 1 мкм. Великі частинки ефективно затримуються в результаті механічного зачеплення (Е_z Е_s). Частинки, більші 4—5 мкм, в сухих фільтрах цього класу затримуються недостат­ньо. Товщина волокна у волокнистих фільтрах II класу не повин­на перевищувати 8—10 мкм. В електричних фільтрах частинки пилу затримуються під впливом електричних сил.

У пористих фільтрах III класу, що заповнюються відносно товстими волокнами, дротом, перфорованими та зигзагоподібни­ми листами, основними діючими факторами є інерція, ефект якої визначається значенням числа S_t > 100, Унаслідок великих розмі­рів пор і каналів заповнення фільтрів та створення умов ефектив­ного затримання великих частинок фільтри цього класу змочу­ють різними рідинами.

У країнах СНД для очищення атмосферного повітря широко застосовують повітряні фільтри таких викидів: масляні, волок­нисті змочувальні, волокнисті сухі, губчасті, двозональні промив­ні (електричні).

Серед повітряних масляних фільтрів найчастіше зустрічають­ся такі види: коміркові ФяР, коміркові ФяВ, самоочищувальні Кд, КдМ, Кт, ФШ. Основними видами волокнистих самоочищу валь­них фільтрів є коміркові ФяУ, рулонні ФРУ, а серед волокнистих сухих — коміркові ЛАНК, коміркові ФяЛ, панельні ФР-2, рулон­ні ФРП. До губчастих фільтрів відносять лише один вид — ФяП.

В інженерній практиці широко застосовують двозональні про­мивні електричні повітряні фільтри, до яких належать агрегатні ФЭі тумбові ЭФ-2.

Масляні фільтри та сфера їх застосування.

Для підвищення ефективності вловлювання великих частинок пилу масляні фільтри змочують маловипарними в'язкими ріди­нами. Донедавна для змочування фільтрів застосовувалися нафтові мастила, внаслідок чого фільтри стали називатися масляними. їх недоліком є трудомісткі та брудні операції промивання» а перева­гою — довговічність конструкцій і дешевизна змочуваного мате­ріалу — мастила.

Масляні фільтри часто застосовуються на металургійних, ма­шинобудівних, нафтопереробних, хімічних та інших підприєм­ствах для очищення повітря у притІчних камерах і кондиціонерах.

За конструкцією, як вже згадувалось, масляні фільтри поді­ляють на два основні види: коміркові та самоочищувальні.

Масляні фільтри Е. В. Рекка. Першим представником комір­кових масляних фільтрів став фільтр Е. В. Рекка. Фільтри цього типу — це металеві коробки, заповнені гофрованими сталевими сітками. Коробка закріплена у металевій вставній коробці. Висо­та гофрів сітки — 4 мм. Сітки вкладають у коробку фільтрів так, щоб гофри суміжних сіток були перпендикулярними один до од­ного. Заповнення фільтрів складається із трьох шарів сталевих сіток різних номерів, розташованих таким чином, щоб розміри отворів у сітках зменшувалися в напрямку руху очищуваного повітря.

Уніфіковані коміркові масляні фільтри типу Фя. Внаслі­док недостатньої ефективності та складності в експлуатації фільт­ри Е. В. Рекка були модернізовані. На їх основі промисловість стала випускати уніфіковані масляні фільтри типу Фя. Такі фільт­ри заповнювалися гофрованими сітками, а також волокнистими та губчастими матеріалами.

Само очищувальні масляні фільтри Слов'янського машино­будівного заводу (Україна) та фільтри "Мальті Д'юті" фірми АAФ (СШA). Ці фільтри відрізняються від фільтрів Кд і Кт тим, що у них фільтрувальні панелі виготовлені із сітчастих шторок, прикріплених до втулкових ланцюгів, накладених на привідні зубчасті шестерні (рис. 3.5). На вертикальній дільниці руху шторки перекривають одна одну, створюючи фільтрувальний шар із трьох - чотирьох шарів сіток. У нижній частині фільтра при пере­ході через масляну ванну шторки роз'єднуються, а в його верхній частині вони перевертаються. Шлам видаляють вручну за допо­могою скребка.

Волокнисті повітряні фільтри

Перевагою фільтрів цього типу перед масляними є те, що при їх експлуатації відпадає необхідність регенерації фільтрів, вико­нання трудомістких процесів очищення й промивання.

До волокнистих належить велика група фільтрів різної конструкції, обладнаних тканинними волокнистими фільтрувальни­ми шарами. Об'ємні тканинні фільтрувальні матеріали виготов­ляються із декількох тонких шарів штапельного волокна, що обробляється на чесальних машинах текстильних підприємств. Шари склеюють полівінілацетатною смолою або латексом. Дляфільтрувальних шарів можуть використовуватись також синтетич­ні волокна й тканини.

Волокнисті повітряні фільтри широко застосовуються на мета­лургійних, вуглевидобувних, машинобудівних та інших підпри­ємствах для вловлювання великодисперсного пилу.

За конструкцією волокнисті фільтри поділяються на три гру­пи: коміркові, рулонні та панельні.

Електричні повітряні фільтри

До групи апаратів електричного очищення входять електро­статичні осаджувані різного типу, які традиційно називають елек­трофільтрами. За конструкцією електрофільтри значно відрізня­ються від електричних пиловловлювачів, які застосовуються для очищення повітря й газів, що вловлюють високодисперсний пил у значних концентраціях,

У промисловості широко використовують декілька типових конструкцій сухих і мокрих електрофільтрів для очищення по­вітря від технологічних викидів пилу.

Опишемо принцип роботи двозонального електричного фільт­ра. Потік очищуваного повітря спочатку проходить через іоніза­ційну зону 1, що має вигляд решітки із металевих пластинок з на­тягнутими між ними вертикальними коронуючими електродами з тонкого дроту. До коронуючих електродів підводиться напруга 13—15 кВ позитивного полюсу спеціального живильного елект­ричного агрегату 2, що випрямляє змінний електрострум і підви­щує його напругу. В іонізаційній зоні частинки пилу заряджа­ються. Далі повітря проходить через осаджувальну зону 3, що має вигляд пакету металевих пластинок, встановлених паралельно один до одного на відстані від 8 до 12 мм. До пластин через одну підводиться напруга 6,5—7,5 кВ позитивного заряду. Пил осаджується на проміжкових заземлених пластинах.

Під час подачі напруги на фільтр навколо коронуючих елект­родів утворюється неоднорідне електричне поле, внаслідок чого виникає електричний розряд.

Рис. 2.9 Принципова схема сухого двозонального електричного фільтра:

1 — зона іонізації повітря; 2 — джерело живлення; 3 — осаджувальна зона

Електрони, які не отримали від електричного поля достатню кількість енергії, повертаються на попередній рівень енергії, віддаючи акумульовану енергію у ви­гляді ультрафіолетових променів. Унаслідок цього коронний роз­ряд спричиняє легке світіння електродів.

У металургійній та машинобудівній промисловостях широко використовуються сухі горизонтальні двосекційні електрофільтри для очищення повітря від дрібнодисперсного пилу (рис. 3.13).

Сухі електрофільтри типу УГМ (уніфіковані горизонтальні ма­логабаритні) рекомендують для тонкого очищення повітря від пи­лу різної дисперсності.

Мокрі електрофільтри застосовують для очищення повітря від пилу великої дисперсності, частинок смол та ін. На рис, 3.14 зоб­ражена конструктивна схема мокрого електрофільтра типу С. У корпусі 3 встановлені коронуючі та осаджувальні електроди 2, до яких підводять запилене повітря через розподільчі решітки 1. У верхній частині фільтра встановлені смоловловлювальні зон­ти 4. Вловлена на електродах смола стікає в бункер і через гідрозатвор виводиться з апарата. При загущенні смоли апарат розігрі­вають.

Рис. 3,12. Схема сучасного електрофільтра "Пеципитрон":

1 — решітка для вирівнювання потоку повітря; 2 — іонізатор; З — пластини, на яких осідають частинки пилу; 4 — джерело ви­сокої напруги; 5 — підключення до електромережі; 6 — підведен­ня електроструму напругою 6 кВ до трубок іонізатора; 7 — підве­дена шина; 8 — елемент, на якому осідають частинки (загальний вигляд)

Класифікація пиловловлювачів, характеристика та сфера застосування

Конструкція пиловловлювачів та їх тип безпосередньо зале­жать від дисперсності пилу та ефективності його вловлювання.

За дисперсністю пил поділяється на 5 груп:

I — дуже великодисперений, d > 140 мкм;

II — великодисперсний, d = 40 ... 140 мкм;

3. — середньодисперсний, d = 10 ... 40 мкм;

4. — дрібнодисперсний, d = 1 ... 10 мкм;

V — дуже дрібнодисперсний, d < 1 мкм.

Залежно від розмірів частинок пилу та ефективності його влов­лювання пиловловлювачі поділяються на 5 класів (табл. 3.3).

Таблиця 2.15.