2.4.4. Очищення повітря

Очищення повітря від пилу може проводитися як при подачі зовнішнього повітря в приміщення, так і при вилучені з нього запиленого повітря. В першому випадку забезпечується захист працюючих у виробничих приміщеннях, а в другому – захист оточуючого середовища.

Універсальних пилезатримуючих пристроїв, придатних для довільних видів пороху та для довільних початкових концентрацій, не існує. Кожен з відомих пристроїв придатний для певного виду пороху, початкової концентрації та необхідної степені очищення.

Важливим показником роботи знепилюючого устаткування є коефіцієнт очищення повітря, який визначається за формулою

, (2.14)

де q₁ та q₂ вміст пороху до і після очищення в мг/м³.

Очищення повітря від пороху може бути грубим, середнім та тонким.

При грубому очищенні повітря затримується крупний пил з розміром частинок > 100 мкм. Таке очищення використовують як попереднє для сильно запорошеного повітря при багатоступінчатому очищенні.

При середньому очищенні затримується порох з розміром частинок до 100 мкм, а його кінцевий вміст не повинен перевищувати 100 мг/м³.

Тонким є таке очищення, при якому затримується дуже дрібний пил (до 10 мкм) та з кінцевим вмістом пилу в повітрі до 1 мг/м³.

Зенпилююче обладнання поділяється на пилеуловлювачі та фільтри.

Пилеуловлювачі – це устаткування, дія якого базується на використанні для осідання частинок пилу сил тяжіння або інерційних сил, які відокремлюють пил від повітряного потоку при зміні швидкості (що використовується в пилеосадочних камерах) і напрямку його руху (циклони, інерційні та ротаційні пилеуловлювачі).

Рис. 2.7. Пилеосадочні камери: а – звичайна, б – лабіринтного типу

Пилеуловлювачі використовують при вмісті пилу у вилучаємому повітрі більше 150 мг/м³.

а) Пилеосадочні камери. Ці камери використовують для осадження крупного та важкого пилу з розміром часток більше ніж 100 мкм.

Потік запиленого повітря потрапляє у великий об’єм камери (рис. 2.7, а) і різко втрачає свою швидкість. Швидкість запиленого повітря в поперечному перерізі камери приймається невеликою (до 0.5 м/сек) для того, щоби пил встиг осісти в камері раніше, ніж він залишить її. Тому розміри камери отримуються досить значні, що обмежує їх використання, не дивлячись на очевидні переваги – малий гідравлічний опір, дешева експлуатація та простий догляд. К_еф ~ 70%.

Ефективність очищення можна підвищити до 80-90%, якщо камеру зробити лабіринтного типу (рис. 2.2, б), хоч це і призводить до збільшення гідравлічного опору.

б) Інерційні пилеуловлювачі.

Рис. 2.8. Інерційний пилевловлювач

Такий пилевловлювач представляє собою набір усічених конусів 1 (рис. 2.8), які встановлені один в один таким чином, що між ними утворюються щілини 2. Запилене повітря поступає через отвір 3. Пилевідділення основане на зміні напрямку руху запиленого повітря, при цьому завислі частинки пилу, які мають значно більшу силу інерції ніж чисте повітря, продовжують рухатися в тому самому осьовому напрямку до вузького отвору 4, а чисте повітря виходить через щілини 2.

в) Циклони. Їх використовують для грубого та середнього очищення повітря від сухого не волокнистого та незлипающогося, пилу.

Пилевідділення основане на принципі відцентрової сепарації. Попадаючи в циклон по дотичній через вхідний патрубок 1 (рис. 2.9), запилений повітряний потік набуває обертального руху по спіралі. Під дією відцентрових сил частинки пилу відкидаються до стінок циклону та захоплені повітряним потоком осідають на дно в пилезбірник.

Ефективність очищення зростає до 90% при зменшенні розмірів циклона, оскільки в цьому випадку збільшується відцентрова сила. Тому замість одного циклона великого розміру для забезпечення того ж гідравлічного опору встановлюють паралельно два чи більше циклонів меншого діаметру.

Рис. 2.9. Циклон

Через можливе самозапалення та вибух пилу в циклонах їх встановлюють зовні виробничих приміщень.

Для очищення повітря з великим вмістом пилу використовують циклони з водяною стікаючою плівкою, яка створюється на його внутрішній поверхні.

г) Ротаційні пилеуловлювачі (ротоклони). Ці пилеуловлювачі представляють собою центробіжний вентилятор (рис. 2.10), який одночасно з переміщенням повітря очищує його від частинок пилу з розміром >10 мкм завдяки силам інерції та силам Коріоліса, що виникають при обертанні робочого колеса вентилятора.

Рис. 2.10. Ротаційний пилевловлювач

Запилене повітря поступає у всмоктувальний отвір 1. При обертанні колеса 2 суміш пилу з повітрям рухається по міжлопаточним каналам колеса при цьому частинки пилу під дією відцентрових сил і сил Коріоліса притискуються до поверхні диску колеса та до набігаючих сторін лопаток колеса. Пил з дуже невеликою кількістю повітря (3-5%) поступає через проміжок 8 між колесом 2 та диском колеса у кільцеподібний приймач 3, а очищене повітря – в завиток 4 та вихідний патрубок 9. Збагачена пилом суміш через патрубок 5 поступає в бункер 6, в якому пил осідає, а повітря, що звільнилося від нього, через отвір 7 знову повертається в пилеприймач 3. У бункері 6 пил зволожується.

Ротоклони забезпечують порівняно високу ефективність очищення: для частинок пилу від 8 до 20 мкм – 83%, а для крупніших до 97%.

Фільтри – це устаткування, в якому запилене повітря пропускається через пористі, сітчасті матеріали, а також через конструкції, здатні затримувати чи осаджувати пил.

В якості фільтруючих матеріалів використовують скловату, гравій, кокс, металеву стружку, пористий папір чи тканину, тонку металеву сітку, фарфорові кільця та інше. В залежності від матеріалу, який використовується, або від принципу дії фільтри мають відповідну назву – матерчасті, паперові, електричні, ультразвукові тощо.

а

)Паперові фільтри. Фільтруючим матеріалом в них є гофрований пористий папір складений в 4-10 шарів та закладений в спеціальні касети. Ефективність очищення паперовими фільтрами дуже велика 98-99%. Для того, щоб касети періодично звільнялися від пилу, який осів, фільтри час від часу струшують, витрясаючи з них пил.

П

рикладом можуть слугувати паперові фільтри, що використовуються для очищення нагнітаємого в двигуни автомобілів повітря.

б) Тканинні фільтри. Розглянемо рукавний самострушуючий фільтр типу ФВ зі зворотною продувкою. Він складається з кількох секцій одна з яких показана на рис. 2.11. В кожній з секцій р

озміщено по 18 рукавів 3 з діаметром 135 мм. Запилене повітря через патрубок 1 подається в корпус 2, загальний для всіх рукавів, звідки потрапляє в рукави 3 і, проходячи через тканину останніх, на їх поверхні залишає пил. Очищене повітря виходить через патрубок 4.

Рис. 2.11. Тканинний рукавний самострушуємий фільтр

Періодичне струшування рукавів фільтру проводиться механізмом 7, при цьому проводиться зворотна продувка при відкритому клапані 6.

Для тонкого та практично повного очищення повітря (К_еф = 99.9%) використовується фільтруючий матеріал з тканини марки ФПП.

в) Електричні фільтри. Їх використовують для очищення повітря чи газу від дрібнодисперсного пилу.

Робота електричного фільтру базується на створенні сильного електричного поля за допомогою випрямленого струму високої напруги (50-100 кВ), яка підводиться до коронуючих електродів (рис. 2.12).

Рис. 2.12 Електричний фільтр

Рис. 2.13 Ультразвуковий фільтр

П

ри проходженні запиленого повітря через фільтр відбувається іонізація частинок пилу: частинки пилу отримують заряд від від’ємного коронуючого електроду і прагнуть осісти на додатному електроді, яким є заземлені стінки фільтру та спеціальні осадочні електроди. Ці електроди періодично струшуються. Осівший пил збирається в бункері.

г

)Ультразвуковий фільтр. В таких фільтрах (рис. 2.13), які використовуються для тонкого очищення, під впливом ультразвуку високої інтенсивності відбувається коагуляція, тобто злипання, укрупнення найдрібніших частинок пилу. Отримані укрупнені частинки осаджуються потім в звичайних пилевловлювачах, наприклад в циклонах.

Ефективність очищення ~90% при дії ультра звуку на протязі 3-5 с.

д) Масляні фільтри. Такі фільтри використовують для очищення повітря, яке нагнітають в приміщення при малих концентраціях пилу (до 20 мг/м³). Приклад конструкції такого фільтру, який використовується в купейних вагонах, показано на рис. 2.9: касета, яка являє собою прямокутну раму, обтягнута сіткою і заповнена гофрованими сітками. Ця касета перед встановленням в систему опускається у веретенне чи вазелінове мастило. Частинки пилу, проходячи з повітрям ч

ерез лабіринт отворів, утворених сітками, затримуються на їх змочених поверхнях. Ефективність очищення 95-98%. При забрудненні масляних фільтрів їх пром

ивають в содовому розчині.

Рис. 2.14. Масляний касетний фільтр

Рис. 2.15. Самоочисний масляний фільтр

В останній час широке поширення отримали самоочисні масляні фільтри (рис. 2.15). Фільтрація здійснюється двома полотнами з металевої сітки 2 які неперервно рухаються. Нижня частина полотна приблизно на 150 мм занурена в мастило, яке знаходиться у ванні 1.

Якщо необхідна ефективність очищення повітря досягається в одному пилеуловлювачі чи фільтрі, то таке очищення називається одноступінчатим. При великій початковій запиленості повітря для отримання необхідної чистоти використовують двоступінчате чи багатоступінчате очищення. Наприклад, спочатку повітря очищають в циклоні, а потім в тканинному фільтрі.