2.2. Устройства очистки воздуха от пыли
Очистка газов в сухих механических пылеуловителях. К сухим механическим пылеуловителям относятся аппараты, в которых использованы различные механизмы осаждения: гравитационный (пылеосадительные камеры (рисунок 2.1), инерционный камеры (рисунок 2.2)), осаждение пыли в которых происходит в результате изменения направления движения газового потока или установки на его пути препятствия и центробежный одиночные, групповые и батарейные циклоны, вихревые и динамические пылеуловители (рисунок 2.3). Перечисленные аппараты отличаются простотой изготовления и эксплуатации, их достаточно широко используют в промышленности.
а - простейшая камера, б - камера с перегородками, в-многополочная камера,
1- корпус, 2 - бункеры, 3 - перегородка, 4 – полки Рисунок 2.1. Пылеосадительные камеры
Инерционные пылеуловители. При резком изменении направления движения газового потока частицы пыли под воздействием инерционной силы будут стремиться двигаться в прежнем направлении и после поворота потока газов выпадают в бункер. Эффективность этих аппаратов небольшая (рисунок 2.2, 2.3.).
ПП
а - с перегородкой, б - с плавным поворотом газового потока,
в - с расширяющимся конусом, г – с боковым подводом газа
Рисунок 2. 2 Инерционные пылеуловители.
1- корпус, 2 – решетка.
Рисунок 2.3 Жалюзийный пылеуловитель.
Циклоны. Циклонные аппараты наиболее распространены в промышленности.(рисунок 2.4)Они имеют следующие достоинства:
отсутствие движущихся частей в аппарате,
надежность работы при температуре газов до 500 оС,
возможность улавливания абразивных материалов при защите внутренних поверхностей циклонов специальными покрытиями,
улавливание пыли в сухом виде,
почти постоянное гидравлическое сопротивление аппарата,
успешная работа при высоких давлениях газов,
простота изготовления,
сохранение высокой эффективности очистки при увеличении запыленности газов.
Недостатки:
высокое гидравлическое сопротивление – 1250 – 1500 Па,
плохое улавливание частиц размером < 5 мкм.,
невозможность использования для очистки газов от липких загрязнений.
а – спиральный, б – тангенциальный, в – винтообразный, г, д – осевые (розеточные).
Рисунок 2.4. Основные виды циклонов по подводу газов.
а – соплового типа, б – лопаточного типа, 1- камера, 2. выходной патрубок, 3 – сопла, 4 – лопаточный завихритель типа «розетка», 5.- входной патрубок, 6 – подпорная шайба, 7 – пылевой бункер, 8 – кольцевой лопаточный завихритель.
Рисунок 2.5. Вихревые пылеуловители.
Вихревые пылеуловители. Основным отличием вихревых пылеуловителей от циклонов является наличие вспомогательного закручивающего газового потока (рисунок2.5).
Динамические пылеуловители. Очистка газов от пыли осуществляется за счет центробежных сил и сил Кориолиса, возникающих при вращении рабочего колеса тягодутьевого устройства. Динамический пылеуловитель потребляет больше энергии, чем обычный вентилятор с идентичными параметрами по производительности и напору. Наибольшее распространение получил дымосос-уловитель. Он предназначен для улавливания частиц пыли размером > 15 мкм. (рисунок 2.6)
1 – «улитка», 2 – циклон, 3 – пылесборный бункер.
Рисунок 2.6. Динамический пылеуловитель
Тканевые фильтры. Эти фильтры имеют наибольшее распространение. Возможности их использования расширяются в связи с созданием новых температуростойких и устойчивых к воздействию агрессивных газов тканей. Корпус фильтра представляет собой металлический шкаф, разделенный вертикальными перегородками на секции, в каждой из которых размещена группа фильтрующих рукавов (рисунок 2.7,2.8).
Зернистые фильтры. Зернистые фильтры применяют для очистки газов реже, чем волокнистые фильтры. Достоинства зернистых фильтров: доступность материала, возможность работать при высоких температурах и в условиях агрессивной среды, выдерживать большие механические нагрузки и перепады давлений, а также резкие изменения температуры. Различают насадочные и жесткие зернистые фильтры.
1 – корпус, 2 – встряхивающее устройство, 3 – рукав,
4 – распределительная решетка.
Рисунок 2.7. Рукавный фильтр
а – рамный: 1 – П-образная планка, 2 – боковая стенка, 3 – фильтрующий материал,4–разделитель, б – с сепараторами клиновой формы типа Д-КЛ: 1 – фильтрующий материал, 2 – рамка-сепаратор клиновидной формы,
в – комбинированный: 1 – секция с набивным слоем из волокон, 2 – секция тонкой очистки.
Рисунок 2.8. Фильтры тонкой очистки.
Зернистые жесткие фильтры. В этих фильтрах зерна прочно связаны друг с другом в результате спекания, прессования или склеивания и образуют прочную неподвижную систему. К ним относятся пористая керамика, пористые материалы, пористые пластмассы. Недостатки таких фильтров: высокая стоимость, большое гидравлическое сопротивление и трудности регенерации, которую проводят четырьмя способами: 1. продуванием воздухом в обратном направлении, 2. пропусканием жидких растворов в обратном направлении, 3. пропусканием горячего пара, 4. пропусканием или вибрацией трубной решетки с элементами. (рисунок 2.9)
1 – короб для подачи свежего зернистого материала, 2 – питатели,
3 – фильтрующие слои, 4 – затворы, 5 – короб для вывода зернистого материала.
Рисунок 2.9.Фильтр с движущимися слоями зернистого материала
Насадочные газопромыватели. Их используют для улавливания хорошо смачиваемой пыли, но при невысокой ее концентрации. Из-за частой забивки насадки такие газопромыватели используют мало. (рисунок 2.10)
1 – корпус, 2 – форсунки.
Рисунок 2.10. Скруббер форсуночный
Газопромыватели с подвижной насадкой. В качестве насадки используют шары из полимерных материалов, стекла или пористой резины. Плотность шаров насадки не должна превышать плотности жидкости. Они имеют большое распространение в пылеулавливании. (рисунок 2.11).
Тарельчатые газопромыватели ( барботажные, пенные). Наиболее распространены пенные аппараты с провальными тарелками или тарелками с переливом (рисунок 2.12).
Газопромыватели ударно-инерционного действия. В этих аппаратах контакт газов с жидкостью осуществляется за счет удара газового потока о поверхность жидкости с последующим пропусканием газожидкостной взвеси через отверстия различной конфигурации или непосредственным отводом газожидкостной взвеси в сепаратор жидкой фазы. В результате такого взаимодействия образуются капли диаметром 300 – 400 мкм.(рисунок 2.13,2.14)
а – с цилиндрическим слоем: 1 – опорная решетка, 2 – шаровая насадка, 3 – ограничительная решетка, 4 – оросительное устройство, 5 – брызгоуловитель,
б и в – с коническим слоем форсуночный и эжекционный: 1 – корпус, 2 – опорная решетка, 3 – слой шаров, 4 – брызгоуловитель, 5 – ограничительная решетка, 6 – форсунка, 7 – емкость с постоянным уровнем жидкости.
Рисунок 2.11. Газопромыватели с подвижной насадкой.
а – с переливной тарелкой, б – с провальной тарелкой: 1 – корпус,
2 – тарелки, 3 – приемная коробка, 4 – порог, 5 – сливная коробка,
6 – ороситель.
Рисунок 2.12. Пенные пылеуловители (газопромыватели).
1 – входной патрубок, 1 – труба, 2 – резервуар с жидкостью, 2 – конус,
3 – сопло. 3 – перегородки.
Рисунок 2.13. Пылеуловитель Рисунок 2.14. Скруббер Дойля.
ударно-инерционного действия.
Скоростные газопромыватели. Скрубберы Вентури (рисунок 2.15).
а – циклон с водяной пленкой: 1 – входной патрубок, 2 – выходной патрубок, 3 – кольцевой коллектор, 4 – сопло,
б – скруббер Вентури с выносным каплеуловителем: 1 – труба-распылитель, 2 – циклон-пылеуловитель.
Рисунок 2.15.Мокрые пылеуловители.
Очистка газов в электрофильтрах. В электрофильтрах очистка газов от пыли происходит под действием электрических сил. В камере электрофильтра располагаются отрицательно (коронирующие) и положительно (осадительные) заряженные электроды, к которым подводится постоянный ток высокого напряжения. Запыленный газ движется в пространстве между электродами. При этом происходит ионизация молекул газа на отрицательно и положительно заряженные ионы. Отрицательно заряженные ионы, двигаясь в запыленном газе, сообщают частицам пыли свой заряд и увлекают их к осадительным электродам, где частицы отдают свой заряд и осаждаются.
Наиболее распространены электрофильтры с пластинчатыми и трубчатыми электродами. В трубчатых электрофильтрах осадительные электроды представляют собой цилиндры (трубки), внутри которых по оси расположены коронирующие электроды. В пластинчатых электрофильтрах между осадительными пластинчатыми электродами натянуты проволочные коронирующие.
При высоких температурах газа понижается электрическая проводимость межэлектронного пространства, что приводит к ухудшению улавливания пыли. С повышением температуры газов возрастают их вязкость и объем, а следовательно, увеличивается скорость потока в электрофильтре, что снижает степень обеспыливания. С увеличением скорости газа возрастает так называемый вторичный унос. Для нормальной работы электрофильтров необходимо обеспечить чистоту осадительных и коронирующих электродов (рисунок 2.16).
1- осадительный электрод, 2 – коронирующий электрод, 3 – рама,
4 – встряхивающее устройство, 5 – изолятор
Рисунок 2.16. Трубчатый электрофильтр.
Рекуперация пылей. В зависимости от способа улавливания (сухие и мокрые), природы, количества, физико-химических свойств, концентрации потенциально полезного компонента, его токсичности, стоимости, перспектив последующей переработки и ряда других показателей существуют методы рекуперации, ликвидации и изоляции промышленных пылей. Наиболее рациональным является рекуперация пылей.(рисунок 2.17)
а – рекуперации сажи из технологических газов производства форсуночной сажи: 1 – электрофильтр, 2 – дымосос, 3 – циклоны, 4 – вентилятор пневмотраспортера;
б – рекуперации пыли из газов распылительной сушки ортофосфатов натрия: 1 – распылительная сушилка, 2 – батарейный циклон, 3 – дымосос, 4 – полый скруббер, 5 – насос, 6 – емкость для орошающего раствора,
7 – турбокальцинатор,
в – рекуперации газообразного аммиака и пылевидного карбамида из отходящих газов кристаллизаторов в производстве карбамида: 1 – пенный аппарат, 2 – вентилятор, 3 – емкость для конденсата, 4 – промежуточная емкость, 5 – насос, 6 – емкость для поглотительного раствора. Рисунок 2.17. Схема установок рекуперации пыли