Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Вентиляция.Часть 2. Учебно-методическое пособие для студентов направления подготовки 08.03.01 «Строительство», профиль «Теплогазоснабжение и вентиляци.pdf
1.4.3 Сухие механические пылеуловители
К сухим механическим пылеуловителям относятся аппараты, в которых
использованы различные механизмы осаждения: гравитационный
(пылеосадочные камеры), инерционный (камеры, осаждение пыли в которых
происходит в результате изменения направления движения газового потока или
установления на его пути препятствия) и центробежный (одиночные, групповые
и центробежные циклоны). Эти аппараты отличаются простотой изготовления и
эксплуатации, их достаточно широко используют в промышленности. Однако
эффективность улавливания в них пыли не всегда оказывается достаточной, в
связи, с чем они часто выполняют роль аппаратов предварительной очистки
газов.
Гравитационные пылеуловители
В пылеосадочных камерах (рис. 1.6) используется механизм
гравитационного осаждения частиц из горизонтально направленного потока
газов. Пылеосадочные камеры предназначены для улавливания
крупнодисперсных частиц размером 50 мкм и больше. Для получения более
высокой эффективности очистки необходимо, чтобы частицы находились в
пылеосадочной камере как можно больше времени.
Рисунок 1.6 - Пылеосадочная камера
21
Пылеосадочные камеры обычно сооружают из кирпича, сборного
железобетона и др.
Жалюзийные аппараты обычно применяют для улавливания пыли с
размером частиц 20 мкм. Они имеют жалюзийную решетку, состоящую из рядов
пластин или колец (рис. 1.7).
Рисунок 1.7 - Жалюзийный пылеотделитель
Очищаемый газ, проходя через решетку, делает резкие повороты. Пылевые
частицы вследствие инерции стремятся сохранить первоначальное направление,
что приводит к отделению крупных частиц из газового потока, которые,
сталкиваясь с наклонными решетками, отражаются и отскакивают в сторону от
щелей между лопастями жалюзи. Скорость газа перед жалюзийной решеткой
должна быть достаточно высокой (до 15 м/с), чтобы достигнуть эффекта
инерционного отделения пыли.
Основным недостатком этих аппаратов является износ пластин при
высокой концентрации пыли.
Инерционные пылеуловители
Наиболее простыми из этого типа аппаратов являются пылевые мешки
(рис. 1.8).
22
Рисунок 1.8 - Инерционные пылеуловители
Эффективность этих аппаратов низкая, а задерживают они только крупные
фракции пыли. Скорость газа в сечении таких аппаратов принимают 1,0 м/с. Для
частиц пыли размером 25-30 мкм достигается степень улавливания 65-80%.
Такие аппараты применяют на заводах черной и цветной металлургии. Их
гидравлическое сопротивления составляет 150 – 400 Па. Пылеуловители этого
типа обычно встраиваются в газоходы.
Центробежные пылеуловители
Наиболее ярким представителем данного типа пылеуловителей являются
циклоны. При работе циклона используется центробежная сила, которая
развивается при вращательно-поступающем движении газового потока. Под
действием центробежной силы частицы золы или пыли подводятся к стенке
циклона и вместе с частью газов попадают в бункер. Попавшая в бункер часть
газов, освободившись от пыли, возвращается в циклон через центральную часть
пылеотводящего отверстия, давая начало внутреннему вихрю очищенного газа,
покидающего аппарат. Отделение частиц от попавших в бункер газов
происходит под действием сил инерции при перемене направления движения
газов на 180º. Конструкция циклона представлена на рис. 1.9.
23
Рисунок 1.9 - Конструкция циклона
Ротационные пылеуловители относят к аппаратам центробежного
действия, которые одновременно с перемещением воздуха очищают его от
фракции пыли крупнее 5 мкм. Они обладают большой компактностью, так как
вентилятор и пылеуловитель обычно совмещены в одном агрегате (рис. 1.10).
Рисунок 1.10 - Пылеуловитель ротационного типа:
1 – вентиляторное колесо; 2 – кожух;
24
3 – пылеприемное отверстие; 4 – выхлопная труба.
При работе вентиляторного колеса частицы пыли за счет центробежных
сил отбрасываются к стенке спиралевидного кожуха и движутся по ней в
направлении выхлопного отверстия. Газ, обогащенный пылью, через
специальное пылеприемное отверстие отводится в пылевой бункер, а
очищенный газ поступает в выхлопную трубу.
1.4.4 Очистка газов в фильтрах
В основе работы фильтров лежит процесс фильтрации газа через пористую
перегородку, в ходе которой твердые частицы задерживаются, а газ полностью
проходит сквозь нее.
Фильтрующие перегородки условно делятся на следующие типы:
− гибкие пористые перегородки – тканевые материалы из природных,
синтетических или минеральных волокон; нетканые волокнистые материалы
(войлоки, бумага, картон, волокнистые маты); ячеистые листы (губчатая резина,
пенополиуритан);
− полужесткие пористые перегородки – слои волокон, стружка, вязаные
сетки, расположенные на опорных устройствах или зажатые между ними;
− жесткие пористые перегородки – зернистые материалы (пористая
керамика или пластмассы), металлические сетки или перфорированные листы.
В зависимости от назначения и величины входной и выходной
концентрации фильтры условно разделяют на три класса:
− фильтры тонкой очистки – предназначены для улавливания обычно с очень
высокой эффективностью (более 99%) в основном субмикронных частиц с
3
низкой входной концентрацией (менее 1 мг/м
) и скоростью фильтрации менее
10 см/с. Эти фильтры не подвергаются регенерации;
− воздушные фильтры – используют в системах приточной вентиляции и
кондиционирования воздуха. Работают при концентрации пыли менее 50 мг/м
25
3
,
при высокой скорости фильтрации - до 262 – 3 м/с. Эти фильтры могут быть не
регенерируемы и регенерируемые;
− промышленные фильтры (тканевые, зернистые, грубоволокнистые)
применяются для очистки промышленных газов с концентрацией пыли до 60
3
. Фильтры регенерируются.
г/м
Тканевые фильтры
Они обеспечивают тонкую очистку воздуха от пылевых частиц размером
менее 1 мкм. Известны всасывающие и нагнетательные рукавные фильтры.
Всасывающие фильтры устанавливаются до вентилятора, а нагнетательные
после. Воздух, очищенный в рукавах нагнетательных фильтров, поступает
непосредственно в помещение. Это является их существенным недостатком –
при наличии неплотностей происходит выбивание пыли в помещение.
Запыленный воздух проходит через вентилятор, что вызывает более быстрый его
износ, а при перемещении воздуха, содержащего взрывопожароопасную пыль
это не допускается.
Наиболее широкое распространение получили рукавные фильтры (рис.
1.11). В общем виде рукавный фильтр состоит из корпуса, который представляет
собой металлический шкаф, разделенный вертикальными перегородками на
секции, в каждой из которых размещена группа фильтрующих рукавов. Верхние
концы рукавов заглушены и подвешены к раме, соединенной с встряхивающим
механизмом. Внизу имеется бункер для пыли со шнеком для ее выгрузки.
Встряхивание рукавов в каждой из секций производится поочередно.
26
Рисунок 1.11 - Рукавный фильтр
1 – корпус; 2 - встряхивающее устройство, 3 – рукав, 4 – распределительная
решетка.
В тканевых фильтрах применяются фильтрующие материалы двух типов:
обычные ткани и войлоки.
К тканям предъявляются следующие требования:
− высокая пылеемкость;
− сохранение оптимально высокой воздухопроницаемости в равновесно
запыленном состоянии;
− высокая механическая прочность и стойкость к истиранию;
− способность к легкому удалению накопленной пыли;
− низкая стоимость.
По мере запыления аэродинамическое сопротивление ткани возрастает, а
расход газа через фильтр уменьшается. Ткань регенерируют путем продувки в
обратном направлении, а также механического встряхивания. После нескольких
циклов фильтрации – регенерации остаточное количество пыли в ткани
стабилизируется. Оно соответствует так называемому равновесному
пылесодержанию ткани.
27
1.4.5 Электрическая очистка газов
Под электрической очисткой понимают процесс, при котором твердые
частицы удаляются из газообразной среды под действием электрических сил.
Фундаментальным отличием процесса электростатического осаждения от
механических методов очистки является то, что в этом случае осаждающая сила
действует непосредственно на частицы, а не создает косвенное воздействие на
поток газа в целом.
Электрофильтр относится к наиболее эффективным пылеулавливающим
аппаратам.
Преимущества:
− эффективность очистки достигает 99,9% в широких пределах
3
концентраций (от нескольких мг до 200 г/м
) и дисперсности частиц (до долей
мкм);
− невысокие затраты электроэнергии;
− может обеспыливать влажную и коррозионноактивную газовую среду с
0
температурой до 500
С;
− высокая производительность (до сотен тысяч м3/ч очищаемого газа).
Недостатки:
− высокая чувствительность к поддержанию параметров очистки;
− высокая металлоемкость и большие габариты;
− высокая требовательность к уровню монтажа и обслуживания.
Ограничения для применения электрофильтров:
− не используется для улавливания пылей, обладающих очень высоким
электрическим сопротивлением;
− не используется для очистки взрывоопасных газовых примесей;
− не используется если, осаждение взвешенных частиц сопровождается
электрохимическими реакциями с выходом токсичных продуктов.
28
Электрофильтры как более сложное и дорогостоящее оборудование,
обеспечивающее тонкую очистку воздуха, обычно компонуют с другими
пылеуловителями, устанавливаемыми на начальных ступенях очистки.
Процесс обеспыливания в электрофильтре состоит из следующих стадий:
пылевые частицы, проходя с потоком газа электрическое поле, получают заряд;
заряженные частицы перемещаются к электродам с противоположным знаком;
осаждаются на этих электродах; удаляется пыль осевшая на электродах.
Основными элементами электрофильтра являются коронирующий и
осадительный электроды. Первый электрод в простейшем виде представляет
собой проволоку, натянутую в трубке или между пластинами, второй –
поверхность трубки или пластины, окружающий коронирующий электрод.
На коронирующие электроды подается постоянный ток высокого
напряжения 30 – 60 кВ.
После распределительных устройств обрабатываемые газы попадают в
проходы, образованные коронирующими и осадительными электродами,
называемые межэлектродными промежутками. Сходящие с поверхности
коронируюших электродов электроны разгоняются в электрическом поле
высокой напряженности и приобретают энергию, достаточную для ионизации
молекул газа. Сталкивающиеся с электронами молекулы газов ионизируются и
начинают ускоренно двигаться в направлении электродов противоположного
заряда, при соударении с которыми выбивают новые порции электронов. В
результате между электродами появляется электрический ток, а при некоторой
величине напряжения образуется коронный разряд, интенсифицирующий
процесс ионизации газов. Взвешенные частицы, перемещаясь в зоне ионизации
и сорбируя на своей поверхности ионы, приобретают в конечном итоге
положительный или отрицательный заряд и начинают под влиянием
электрических сил двигаться к электроду противоположного знака. Частицы
сильно заряжаются на первых 100…200 мм пути и смещаются к заземленным
осадительным электродам под воздействие интенсивного поля короны. Процесс
в целом протекает очень быстро, на полное осаждение частиц требуется всего
29
несколько секунд. По мере накопления частиц на электродах их стряхивают или
смывают.
1.4.6 Аппараты для мокрой очистки газов
Среди преимуществ использования аппаратов мокрой очистки газов
можно выделить следующие:
− небольшая стоимость и достаточно высокая эффективность улавливания
взвешенных частиц;
− возможность использования для очистки газов от частиц размером до 0,1
мкм;
− возможность очистки газов при высокой температуре и повышенной
влажности, а также опасности возгорания и взрывов очищенных газов и
уловленной пыли;
− возможность наряду с пылью одновременно улавливать парообразные и
газообразные компоненты.
К недостаткам аппаратов данного типа можно отнести:
− выделение уловленной пыли в виде шлама, что связано с необходимостью
обработки сточных вод, т.е. с удорожанием процесса;
− возможность уноса капель жидкости и осаждения их с пылью в газоходах
и дымососах;
− в случае очистки агрессивных газов необходимо защитить аппаратуру и
коммуникации антикоррозионными материалами.
В зависимости от способа организации поверхности контакта фаз и
принципа действия мокрые пылеуловители делят на следующие группы:
− полые газопромыватели;
− насадочные скрубберы;
− барботажные и пенные аппараты;
− аппараты ударно – инерционного действия;
− скоростные аппараты.
30