Лекция 5, 6. Пылеулавливающее оборудование сухой механической очистки выбросов

План

5.1 Пылеосадительные камеры

5.2 Инерционные пылеуловители

5.3 Циклоны

5.3.1 Одиночные циклоны

5.3.2 Батарейные циклоны

5.1 Пылеосадительные камеры

Рассмотрим теоретические основы методов пылеулавливания и конструктивные схемы их реализации.

Различают три состояния воздушной среды: спокойное, ламинарное и турбулентное движения. В случае движения потока воздуха возможны два его направления: горизонтальное и вертикальное. В спокойной воздушной среде, а также при ламинарном движении в горизонтальном направлении частица будет оседать под действием силы тяжести. При этом частица участвует в сложном движении: в переносном (под действием потока) и под действием силы тяжести и инерции.

Действие силы тяжести используется в осадительных пылеулавливающих камерах различной конструкции (рис.5.1). Они применяются для улавливания грубодисперсного материала с размерами частиц от 50 до 500 мкм.

Рис.5.1. Типы пылеосадочных камер: а – простая камера; б – камера с вертикальными перегородками; в – лабиринтная камера (план); г – камера с горизонтальными полками; д – камера с наклонными полками; 1 – корпус камеры; 2 – бункер; 3 – штуцер для улавливания пыли; 4 – полки; 5 – перегородки; 6 – тросы; 7 – колокольные затворы; 8 – люки для удаления пыли.

Принцип действия камерных пылеуловителей (рис.5.2) состоит в том, что запыленный газ поступает в камеру, поперечное сечение которой позволяет двигаться потоку при ламинарном режиме. Образование ламинарного режима обеспечивается резким расширением поперечного сечения камеры, а следовательно, резким уменьшением скорости потока. Под действием силы тяжести крупная пыль оседает в бункер, а освобожденный от нее воздух (газ) вместе с тонкой пылью уносится за пределы камеры.

Рис. 5.2. К расчету движения частиц в камерах

Частица осядет в бункер, если соблюдается условие: t_п ≥ t_к, где tп и t_к – время движения частицы соответственно в горизонтальном и вертикальном направлениях. Так как при ламинарном потоке движение частицы предполагается равномерным, то значения t_п и t_к равны:

и . (5.1)

Сравнив эти временные выражения, получим

и . (5.2)

Скорость V_п задается, исходя из расхода загрязненного воздуха, так как она примерно равна скорости потока, а скорость витания частицы (V_к, м/с) при которой создается сопротивление, удерживающее частицу и не дающее ей падать, можно определять из уравнения Стокса:

, (5.3)

где g – ускорение силы тяжести, м/с²; d – диаметр частицы (предполагается частица сферической формы), м; μ_в – динамическая вязкость воздуха при данной температуре, Па·с; ρ_т и ρ_с – плотность соответственно материала частицы пыли и газовой среды, кг/м³.

Поскольку в случаях газообразной (воздушной) среды ρ_т в сотни раз больше ρ_с, то последним показателем пренебрегают. Тогда имеем:

. (5.4)

Производительность камеры (Q, м³/c) равна:

, (5.5)

где F – площадь горизонтального разреза камеры, т.е. площадь осаждения, м².

Для часовой производительности вводят переводной коэффициент 3600. Тогда

Q_ч=3600·F·V_к . (5.6)

Видно, что при заданном Q_ч приближенный расчет камер сводится к определению площади осаждения F и габаритных размеров.

Эффективность рассмотренных пылеулавливающих камер невысока: она составляет 40 - 50 % при скорости потока воздуха 2 м/с. Поэтому такие камеры применяют, в основном, в качестве первой ступени очистки. В дальнейшем воздушный поток поступает на пылеулавливающие аппараты более высокой эффективности.

Улучшение качества очистки достигается в так называемых камерах Говарда, где поток разбивается рядом горизонтальных пластин по нескольким секциям (рис.5.3).

Рис.5.3. Осадительная камера Говарда

Описанный способ и средство его реализации не получили широкого распространения из-за громоздкости и трудности чистки секции от накапливающейся пыли. Их применяют на обогатительных, агломерационных фабриках в качестве первой ступени очистки от пыли и при больших ее концентрациях.