Методы и техника пылеулавливания

Большое влияние на выбор способов и средств пылеулавливания и пыле-подавления оказывают свойства пыли: плотность частиц, их дисперсность, ад-гезионные свойства, сыпучесть пыли, смачиваемость, абразивность, гигроско-пичкость и растворимость частиц, электрические и электромагнитные свойства, способность пыли к самовозгоранию и образованию взрывоопасных смесей с воздухом.
Плотность частиц.Различают истинную, насыпную и кажущуюся плотность. Насыпная плотность учитывает воздушную прослойку между частицами пыли и при слеживании возрастает в 1,2 - 1,5 раза. Кажущаяся плотность представляет собой отношение массы частицы к занимаемому ею объему, включая поры, пусто-ты и неровности. Гладкие монолитные частицы имеют кажущуюся плотность, практически совпадающую с истинной. Снижение кажущейся плотности по отно-шению к истинной наблюдается у пылей, склонных к коагуляции или слипанию первичных пылей, например у таких как сажи, оксиды цветных металлов и других.
Размер частиц по дисперсности является одним из основных показателей, определяющей выбор пылеочистного оборудования.

Дисперсный состав пыли можно представить в виде содержания по числу или по массе частиц различных фракций.

Фракцией называют относительную долю частиц, размеры которых находятся в определенном интервале значений, принятых в качестве нижнего и верхнего пределов. Дисперсный состав пыли определяется по следующей шкале:

0 - 5, 5-10, 10-20, 20-40, 40-60, 60 -100 и > 100 мкм

Выход классов более 60 мкм определяется с помощью рассеивания на ситах, а выход классов менее 60 мкм - воздушной классификацией или седиментацией.

В некоторых случаях состав пыли определяют по крупности при помощи микроскопов по шкале:

0-1, 1-2, 2-3, 3-5, 5-10, 10-25, 25-50,50-100 и > 100 мкм.
Наиболее удобным является графическое изображение дисперсного состава пыли в виде интегральных кривых. Большинство промышленных пылей подчиняется нормально-логарифмическому закону распределения частиц по размерам. Важным свойством нормально логарифмического распределения частиц по размерам является тот факт, что если подобный вид распределения получен относительно числа частиц, то он сохраняется и относительно их распределения по массе.

Адгезионные свойства частицопределяют их склонность к слипаемости. Повышенная склонность частиц пыли к слипаемости может привести к части-чному или полному забиванию пылеулавливающих аппаратов. Поэтому для многих пылеулавливающих аппаратов установлены определенные границы применимости в зависимости от слипаемости пыли. Чем меньше размер частиц пыли, тем легче они прилипают поверхности аппарата. Пыли, у которых 60-70% частиц имеют диаметр меньше 10 мкм, ведут себя как слипающиеся, хотя те же пыли размером частиц более 10 мкм обладают хорошей сыпучестью.
Со слипаемостью тесно связана другая характеристика пыли - сыпучесть.
Сыпучестьпыли оценивается по углу естественного откоса, который прини-мает пыль в свеженасыпанном состоянии. Эта величин определяет скорость и характер движения пыли в бункерах и течках пылеулавающих установок.
Абразивность пыливлияет на интенсивность износа металла и зависит от твердости материала частиц, формы, размера и плотности частиц. Абразив-ность улавливаемой пыли учитывается при выборе скорости запыленных газов, толщины стенок аппаратов и газоходов и выборе для них облицовочных материалов.
Смачиваемость пылиобъясняется наличием разноименных зарядов на поверхности твердых частиx и смачивающей жидкости, также наличием адсорбированной поверхности частиц газа или воздуха, газовой оболочки на поверхности частиц и другими факторами. Смачиваемость пыли обычно значи-тельно хуже смачиваемости кусков вещества, из которого образовалась пыль. Смачивание затруднено наличием на поверхности частиц газовой пленки. Раз-рушение пленки достигается ударами частиц пыли и частиц воды, а также по-вышением температуры. При нагревании частиц некоторое количество воздуха может удалиться, и кроме того, уменьшается поверхностное натяжение воды. Для лучшего смачивания пыли в воду добавляют поверхностно активные веще-ства, которые способны понижать поверхностное натяжение воды. К хорошо смачиваемым материалам (гидрофильным) относятся минералы кальция, кварц, большинство силикатов и окисленных минералов галогениды щелочных метал-лов. К плохо смачиваемым (гидрофобным) материалам относятся: графит, уголь, сера; к абсолютно гидрофобным материалам относятся парафин, тефлон, битумы.
Гигроскопичность и растворимость частиц определяется их химическим составом, а также размером, формой и степенью шероховатости поверхности. Эти свойства способствуют улавливанию частиц в аппаратах мокрого типа и в случае использования жидкостей для снижения запыленности на карьерных дорогах.
Электрические и электромагнитные свойства пылизависят от ее проис-хождения, наличия на поверхности частиц адсорбированных ионов и электро-нов, которые возникают в результате трения частиц друг о друга, удара частиц о поверхность твердых предметов и другие частицы. Если во взвешенном состоянии частицы имеют разноименные заряды, то они притягиваются друг к другу, образуя агрегаты, и быстро оседают под действием силы тяжести. В зависимости от удельного электрического сопротивления, пыли делятся на три группы.
Первая группа - низкоомные пыли с удельным электрическим сопро-тивлением слоя ниже 104 Ом ·см. При осаждении на электроде эти частицы пыли мгновенно разряжаются, что может привести к вторичному уносу.
Вторая группа - пыли с удельным электрическим сопротивлением слоя от 100 до 1010 Ом·см. Эти пыли хорошо улавливаются в электрофильтре, так как при осаждении на электроде разрядка частиц происходит не сразу, а в течение определенного времени, необходимого для накопления слоя.
Третья группа - пыли с удельным электрическим сопротивлением слоя выше 1010 Ом·см. Улавливание пылей этой группы электрофильтрами пред-ставляет большие трудности. Частицы такой пыли образуют на электроде по-ристый изолирующий слой. При повышении некоторого критического значения напряженности электрического поля происходит электрический пробой пори-стого слоя с образованием тонкого канала, заполненного положительными ио-нами. Возникает мощный обратный коронный разряд, действующий навстречу основному, что приводит к резкому снижению эффективности электрофильтра.
Электрическая заряженность частиц оказывает влияние на их поведение в пылеуловителях, она также влияет на взрывоопасность и адгезионные свойства частиц.
Способность частиц пыли к самовозгоранию и образованию взрывоопасных смесей с воздухом зависит от ее химических и термических свойств, от размеров и формы частиц, их концентрации в воздухе, от влагосодержания и состава газов размеров и температуры источника воспламенения и относительного содержания инертной пыли.

При перемещении пылегазовоздушных смесей по трубопроводам и пыле-очистным аппаратам может наводиться значительный электрический потенциал и если пыль взрывоопасна, то может произойти взрыв. Так в одном из цехов, изготавливающих корпусы телевизоров скопившаяся в вентиляционной системе пыль от распыления лакокрасочного материала взорвалась, в результате, находившиеся в цехе 100 человек погибли. Инициатором взрыва был разряд накопившегося на осевшей на стенках вентиляционного канала электрического потенциала.

Причиной взрыва пыли может быть искрение вызванное вентиляционным колесом вентилятора. Для предотвращения взрывов пылей в пылеочистных системах используются вентиляторы с колесами из неискрящего материала (алюминия).
При повышении температуры воспламенение иногда происходит само-произвольно. Минимальные взрывоопасные концентрации взвешенной в воздухе пыли концентрации составляют 20 - 500 г/м³, максимальные около 700-800 г/м³. Чем больше содержание кислорода в газовой смеси, тем вероятнее взрыв и больше его сила; при содержании кислорода менее 16% пылевое облако не взрывается.

В технике пылеулавливания применяется большое число аппаратов раз-личного принципа действия, в основу классификации которых положены силы, действующие на пылинки и отделяющие их от потока-носителя.

По принципу действия они разделяются на следующие виды:
- механические обеспыливающие устройства, вкоторых пыль отделяется под силой тяжести, например пылеоосадительные камеры,

- устройства, в которых отделение пыли происходит за счет сил инерции и центробежных сил (циклоны, инерционные, жалюзийные пылеуловители);
- мокрые аппараты,в которых твердые частицы в газообразной среде улавливаются жидкостью (промывные камеры, скрубберы, трубы Вентури, ротоклоны);
- обеспыливающие устройства с фильтрующим материалом из различного вида тканей (шерсть, дакрон, нитрон, стекловолокно, металлоткань, картон);
- электрические обеспыливающие устройства (электрофильтры).
В гравитационных обеспыливающих устройствах (пылеосадительные ка- меры) пыль выпадает под действием силы тяжести при существенном уменьше-нии скорости пылевого потока. Действие пылеосадочных камер основано на следующем. Если запыленный газ, движущийся с определенной скоростью по газоходу, ввести в камеру, имеющую площадь поперечного сечения значитель-но большую, чем площадь газохода, то в этой камере скорость газа резко уме-ньшается и содержащаяся в газе пыль выпадает из него под действием сил тя-жести. Условия осаждения пы-и в пылеосадочной камере должны быть тaкими, чтобы частицы пыли успели осесть на дно камеры раньше, чем содержащий их газ выйдет из нее. На входе газа в пылеосадочную камеру содержащиеся в нем частицы будут находиться на разной высоте. Все они должны осесть на дно камеры. Самый длинный путь должны пройти частицы, расположенные на входе, в камеру под ее потолком, т. е. на расстоянии h от ее дна (см. рис.3.1).

В таких аппаратах тонкие фракции пыли не задерживаются, кроме того, они громоздки и сложны для очистки. Поэтому пылеосадительные камеры применяются только в качестве аппаратов предварительной очистки, особенно при высокой начальной концентрации пыли.

Рисунок 3.1 - Пылеосадочная камера

Инерционные пылеуловители основаны на резком изменении направле-ния движения пылевого потока, в результате чего частицы пыли соприкасаются с поверхностями осаждения, теряют скорость и выпадают из газового потока.

Инерционные пылеуловители (пылевые мешки) улавливают пыль за счет резкого изменения направления движения газа (на 90 или 180⁰) вследствие уста-новки в аппаратах перегородки, ввода газа через центрально расположенную или под углом к аппарату трубу или отклонения потока газа от прямолинейного направления (рис. 3.2). Их используют для очистки газа от крупных частиц пы-ли (размером 25 -30 мкм) и устанавливают перед аппаратaми тонкой очистки.

Рисунок 3.2 - Типы инерционных пылеуловителей с различными способами подачи газа: а – при помощи перегородок, б – через центральную трубу, в – через боковую трубу, г - пылеуловитель, встроенный в газоход.

В пылеуловителе показанном на рис.3.2 а, частицы пыли отделяются от газа при ударе о перегородку и во время огибания газом перегородки. В первом случае частицы теряют скорость и падают в бункер под действием гравитационных сил, а во втором за счет инерционных сил. Очистка газа в пылеуловителе с центрально расположенной трубой (рис.3.2 б) осуществляется за счет инерционных сил. Диффузорный насадок на конце трубы уменьшает cкорость газа на выходе из трубы, т.е. снижает удар его о бункер. При этом скорость пыли не уменьшается. В пылеуловителе показанном на рис. 3.2 в пыльпо инерции отделяется от газа пpи его повороте после входа в аппарат. Выпадение кpyпных частиц пыли в пылеуловителе, показанном на рис.3.2 г, происходит при отклонении потока газа от прямолинейного. Скорость газа на входе в инерционные пылеуловитeли составляет до 10 м/с. Размеры поперечного сечения aппа ратов рассчитывают, исходя из скоро-сти газа в них 1 м/с. Высоту цилиндрической части инерционных аппаратов делают немного больше их диаметра. Гидравлическое сопротивление таких аппаратов 150-390 Па. Эффективность инерционных пылеуловителей составляет 65 -80 %.
Жалюзийные пылеуловители применяют для улавливания частиц пыли крупнее 20 мкм. Несмотря на простоту конструкции и сравнительно с другими аппаратами небольшую стоимость этим пылеуловителям необходима дополни-тельная ступень очистки, как правило, циклон. Кроме того, они характеризуются интенсивным износом пластин и цементацией пылевых частиц на пластинах.

Жалюзийный пылеуловитель состоит из двух частей: жалюзийной решетки, где пыль отделяется от газа и aппарата, предназначенного для улавливания пыли (чаще всего циклона. Жалюзийная решетка может быть выполнена из пластин, уголков или конусов колец, которые помещаются под углом к направлению движения газа. Совокупность таких пластин или конусов составляет жалюзийнyю решетку (рис.3.3).

Рисунок 3.3 - Схема работы жалюзийного пылеуловителя

Встречаясь с пластинами жалюзийной решетки, пыль ударяется о них и отражается в сторону. Большая часть газа (80-90 %) огибает пластины, резко меняя нaправление движения. В результате освобожденный от пыли газ, про-шедший через пластины, продолжает свое движение по газопроводу в первона-чальном направлении. Меньшая часть газа (10-20%) обогащенная пылью, отво-дится из гaзохода в циклон. После очистки от пыли в циклоне эта небольшая часть газа присоединяется к газовому потоку, который прошел через жалюзи.
В циклоны имеют не большой размер так как в них очищается лишь не-большая часть газового потока. Для эффективного отделения пыли, при его проходе через жалюзийную решетку создают скорость газа 12 - 25 м/с. Чем меньше размеры частиц и меньше их плотность, тем большая скорость газа должна быть перед жалюзийной решеткой. С большей скоростью, чем пе-ред жалюзийной решеткой, обогащенный пылью газ должен поступать в циклон, чтобы создать в аппарате необходимую для очистки от пыли центробежную силу.
Чем крупнее пыль тембольше ее плотнсть и и меньше вязкость газа тем лyчше пыль отделяется от газа как в жалюзийной решетке, так и в циклоне. В жалюзийном пылеотделителе газ освобождается от частиц пыли размером более 20 мкм. Величина степени очистки газа обусловлена совместным действием жалюзийной решетки и циклона или другого аппарата для улавливания пыли.

Центробежные обеспыливающие устройства (циклоны)основаны на дей-ствии центробежной силы на частицу. Схема циклона показана на рисунке 3.4.

Циклон работает по следующей схеме. Запыленный газ поступает в ци-линдрическую часть циклона совершает движение по спирали. Частицы пыли за счет центробежной силы отбрасываются к стенке, их скорость при прико-сновении замедляется и они стекают в бункер, а газ резко меняя направление движения удаляется по выходному патрубку. Циклоны просты по конструкти-вному исполнению сравнительно недороги, достаточно эффективны для кру-пной и среднедисперсперсной пыли.

1-входной патрубок запыленного газа, 2- выходной патрубок очищенного газа, 3 – цилиндрическая часть корпуса, 4 – коническая часть корпуса, 5- бункер.

Рисунок 3.4 - Схема циклона

Частицы размером меньше 5мкм улавливливаются циклоном плохо.
В пылеуловителях со смоченными поверхностями, например, мокрый цен-тробежный циклон,запыленный газовый поток соприкасается с жидкостью или с орошаемыми ею поверхностями и частицы пыли ударяются о смоченную поверхность, прилипают к ней и вместе с водой стекают в нижнюю часть пылеуловителя.

Мокрые пылеуловители просты в изготовлении, надежны в работе и доста-точно эффективны. К недостаткам можно отнести высокие энергозатраты и необходимость организации шламового хозяйства для отделения шлама от воды.
Мокрые способы очистки, в зависимости от формы контактирования газовой и жидкой сред можно условно разделить на три вида: улавливание в объеме жидкости, улавливание пленкой жидкости, улавливание распыленной жидкостью.
Аппараты для мокрой очистки - в прямоточных скрубберах запыленный воздух и диспергированная вода подаются сверху, направление движения запыленного воздуха и воды совпадают. Частицы пыли улавливаются капельками жидкости (рис. 3.5).

В обратноточных скрубберах запыленный газ подается в цилиндрический корпус снизу вверх, а сверху подается распыленная форсунками вода.

1 - патрубок для выхода газа; 2 - конфузор; 3 - форсунка; 4 - кол­лектор орошении; 5 - корпус скруббера; 6 – продувочный патрубок; 7 - клапан для продувки коллектора орошения; 8 - патрубок для входа газа; 9 - бункер; 10 - патрубок для удалении шлама; 11 - гидравлический затвор; 12 - поплавковая камера.

Рисунок 3.5 -Полый скруббер

Из мокрых аппаратов наиболее высокоэффективным является скоростной турбулентный промыватель – туба Вентури, которая состоит из трех частей конфузора (суживающая часть в виде поверхности конуса), цилиндрической части – (горловина) и диффузора (расширяющаяся часть в виде поверхности конуса). В горловину подается тонкораспыленная вода. Высокие скорости газа в этой части трубы способствуют тонкому измельчению воды, мелкие капельки которой движутся со скоростями, очень близкими к скоростям пылевых частиц. Это обеспечивает высокий эффект захвата и смачивания пылевых частиц. В дффузоре происходит адиабатическое расширение смеси, за счет чего температура ее резко падает, происходит конденсация паров влаги на поверхности частиц, которые объединяются в агрегаты и выпадают из потока под действием силы тяжести в центробежном циклоне. Скруббер Вентури может работать на оборотной воде, он мало чувствителен к колебаниям параметров газов, коэффициент пылеулавливания при содержании 60% частиц менее 1 мкм составляет более 90%.

Схема пылеуловителя с трубой Вентури показана на рисунке 3.6.

А - турбулентный промыватель – труба Вентури; Б - инерционный пыле- и брызго- уловитель; В - центробежный скруббер (циклон)

Рисунок 3.6 – Скоростной турбулентный промыватель с трубой Вентури

К числу аппаратов пылеочистки, реализующих инерционный метод очистки относятся ротоклоны. Ротоклон –устройство, в котором барботажный пылеуловитель скомпонован в одном блоке с центробежным вентилятором (рис.3.7).

В этом аппарате газ проходит через щелевые каналы (импеллеры), образованные изогнутыми лопатками, нижняя часть которых опущена в жидкость. При этом создается завеса из капель разбрызгиваемой жидкости. В этой завесе газ охлаждается и очищается от пыли. Скорость газа в щелевых ка­налах ротоклона не превышает 15 м/с. Жидкость в аппарате поддерживают на определенном уровне, который играет важную роль в нормальной эксплуатации ротоклона. Ротоклон та­кого типа предназначен для очистки вентиляцинного воздуха от волокнистой и липкой пыли.

Шлам удаляют из аппарата периодически по мере накопления в нем определенного количе­ства пыли. Для компенсации уноса и испарения воды ее подают в ротоклон в количе­стве, не превышающем 0,03 кг/м³. Производительность ротоклонов — от 2,5 до 90 тыс. м³/ч. Газо­вую нагрузку принимают, исходя из площади зеркала воды в резервуаре. Она равна в сред­нем 1000 м³/(ч. м² ). Длина щелевого канала составляет от 0,8 до 15 м. Гидравлическое со­противление ротоклона не превышает 1,5—2,0кПа.

1-устройство для подачи газа; 2 – направляющие лопатки, 3 – уро­вень воды, 4- зона промывки, 5 – каплеотбойник, 6 – устройство для вывода газа с вентиля­тором.

Рисунок 3.7 – конструкция ротоклона

Барботажный пылеулови­тель типа ПВМ представлен на рис.3.8. Пыле-уловители ПВМ выпускаются с производительностью от 3,5 до 40 тыс. м³/ч.

1-входной патрубок, 2-корпус, 3–верхняя перегородка, 4–нижняя пере-городка, 5– сливной патрубок, 6–устройство для поддержания уровня воды, 7–каплеуловитель, 8 – вентилятор.

Рисунок 3.8 - Пылеуловитель типа ПВМ

Достаточно высокой эффективностью очистки газов от пыли обладают пенные аппараты.

Принцип работы пенных аппаратов заключается в следующем. Если через слой воды, поступающей на дырчатую или щелевую решетку, будет проходить газ в направлении снизу вверх со скоростью, большей, чем скорость свободного всплывания пузырьков при барботаже, из слоя воды будет образовываться пена, состоящая из пузырьков газа и капелек воды. В такой пене газ интенсивно перемешивается с капель­ками жидкости. Охлаждение газа, очистка его от пыли и капельных примесей, а также поглощение газообразных компонентов происходят более эффективно, чем в барбо­тажных аппаратах. Аппараты с таким принципом действия называют пенными.Пенный режим может быть достигнут при оптимальном количестве отверстий в решетке и скорости газа в сечении аппарата в пределах 5 — 12 м/с. Пенный аппарат (рис.3.9) представ­ляет собой корпус 1 круглой или прямоугольной формы, выполненный из нержавеющей или углеродистой стали в зависимости от свойств газа и жидкости. Внутри корпуса в горизон­тальной плоскости установлена решетка 3, которую называют также тарелкой. На нее через приемную коробку 2 или сверху с помощью оросителя подают воду. В горизонтальном на­правления по решетке дви-жется вода со скоростью до 1 м/с. Запыленный газ вводится в ап­парат под решетку через входной патрубок 4, снабженный диффузором для уменьшения ско­рости газа на входе в аппарат и его равномерного распределения по сечению корпуса. При прохождении газа через отверстия решетки из жидкости, которая находится на решетке, образуется слой пены. При высоте слоя воды 20- 50 мм образуется слой пены высотой 100-200 мм.

1 – корпус, 2- патрубок подачи воды, 3 – решетка, 4 – патрубок по­дачи загрязненного воздуха, 5 – шламосборник, 6, 8 – патрубки для удаления шлама с гидро­затворами, 9 – порожек, 10 – каплеуловитель, 11 – выдача очищенного воздуха; а – щелевая решетка, б – решетка с круглыми отверстиями.

Рисунок 3.9 - Пенный аппарат

На решетке возникают три слоя: сплошной слой жидкости непосред­ственно на решетке, через который газ проходит в виде пузырьков (барботирует); за ним слой пены и еще выше слой брызг. В основном очистка и охлаждение газа происходят в слое пены. При высоте слоя пены 100 мм обеспечивается максимальная степень улавливания пыли в пенном аппарате и его охлаждение до температуры жидкости. При большей толщине слоя пены улучшения улавливания пыли не наблюдают. Оптимальная скорость газа в свободном сечении аппарата (до и после решетки) составляет 2-2,5 м/с. С этой же скоро­стью газ движется через слой пены. При более высоких скоростях наблюдают брызгоунос. При скорости газа в отверстии решетки меньше 5- 6 м/с значительная часть жидкости про­валивается через решетку в бун­кер, а при скорости больше 12 м/с жидкость не попадает в бункер вообще, что может привести к засорению отверстий решетки пылью.
Для нормальной работы пенного аппарата необходимо, чтобы через отвер-стия решетки про­текало 50 % жидкости, подаваемой на решетку. Остальное ее количество будет удаляться из аппарата через сливную коробку 7 и патрубок 8. Протекание жидкости через решетку в бун­кер в количестве более 50 % нежела-тельно, так как при этом может нарушиться равномер­ность слоя пены по всей площади решетки. Уловленную пыль удаляют из аппарата в канали­зацию в ви-де шлама через патрубки 6и 8, снабженные гидрозатворами. Жидкость по­дают на решетку и удаляют в виде шлама в сливную коробку через порог 9. Высота порога и ско­рость подачи жидкости определяют высоту слоя воды на решетке и, следовательно, вы­соту слоя пены. Равномерный слой пены на решетке может быть достигнут при площади ре­шетки не более 8 м².Так как при большом ко-личестве газа площадь решетки может полу­читься больше указанной величины, в одном аппарате очищают не свыше 50 тыс. м³/ч газа. Для очистки большого количества газа устанавливают 2 и более аппа­рата. Для того, чтобы слой пены не нарушался не допускают колебания количества газа, по­сту­пающего на очи-стку. После очистки от пыли газ проходит через сепаратор 10, в котором осво-бождается от капелек жидкости, и выводится из аппарата че­рез патрубок 11.
При очистке газа с большой запыленностью (> 5 - 20 г/м³) или использовании пенного аппа­рата в качестве теплообменника в аппаратах устанавливают две и более полок. При очи­стке газа с меньшей запыленностью обычно достаточно устанавливать в пенном аппарате одну полку. Число необходимых полок определяют расчетом по уравнению тепло- и массопере­дачи. Полки устанавливают с интервалом 400 - 600 мм. Основная часть уловленной пыли (60—80 %) содержится в жидкости, которая проваливается через решетку в бункер. Концентрация пыли в шламе обычно составляет 50-100 г/л. При большей концентрация пыли возникают затруднения при транспортировке шлама по канали­зационным трубопроводам.
Прямоугольное сечение аппарата обеспечивает более равномерное распределение жидкости на решетке. Круглая форма аппарата дает возможность газу более равномерно распреде­ляться по сечению аппарата. В аппаратах применяют два вида решеток: дырчатые и щелевые (рис.3.9 а,б) Решетки выполняют из стали толщиной 4-6 мм и с диаметром 2-8 мм; при щеле­вой конструкции ширина щели составляет 4-5 мм дырчатые решетки обычно выпл­няют с квадратной (ромбической) разбивкой для улавливания хорошо растворимой пыли или ту­мана диаметр отверстий принимают равным 3- 4 мм, для мелкодисперсной пыли 5-6 мм. Решетку делают из углеродистой или нержавеющей стали в зависи­мости от свойств сточной жидкости.
Пенные аппараты эффективно работают по очистке технологических и вентиляцион­ных га­зов при температуре до 100^оС и запыленности не выше 300 г/м³. При этом удельный расход воды на охлаждение и очистку газа в аппаратах с переливным устройством состав­ляет 0,2 - 0,3 л/м³ газа. При более высокой температуре газа, а также при использовании пенного аппарата для очистки газа от газообразных компонентов расход воды определяют расчетом. Пыль, содержащаяся в газе, не должна в процессе промывки образовывать кри­сталлизующиеся соли или давать твердые отложения, способные забить отверстия решетки. В пенном аппарате пыль улавливается не только в слое пены, но и в подрешеточном про­странстве, где вследствие потери газом скоро­сти и изменения направления его движения на 90⁰ частицы пыли крупнее 10 мкм выпадают из газового потока под действием сил инерции, Этому способствует и процесс смачивания пыли жидкостью, которая проваливается через решетку. Более мелкие частицы улавлива­ются в пенном слое, причем частицы размером ме­нее 2 мкм задерживаются в пенном аппа­рате с недостаточной полнотой.

Иногда на решетку укладывается слой полых и сплошных шариков из полиэтилена, полистирола, стекла и других материалов высотой 200-300 мм. В режиме псевдоожижен­ного слоя шарики интенсивно двигаются в потоке газа и пены и улучшают процесс теплооб­мена между жидкостью и газом и условия пылеулавливания.
Конструкция пенного аппарата должна обеспечивать слой пены по решетке аппарата при возможно меньшем гидравлическом сопротивлении. Гидравлическое сопротивление пенного аппарата складывается из гидравлических сопротивлений корпуса аппарата и решетки с пе­ной. Гидравлическое сопротивление корпуса аппарата рассчитывают обычным методомпо потерям на трение и местные сопротивления.

Гидравлическое сопротивление пенных аппаратов обычно составляет 490-1700 Па. Фракционная эффективность пенных аппаратов достаточно вы-сока. Так для фракции 2,5 мкм она может составлять до 86%, для фракции 8 мкм – 95%.

Наибольшей эффективностью очистки от промышленных пылей обладают тканевые фильтры.

Тканевые фильтрыработают на использовании сил инерции, адгезии, и броуновской диффузии. Газовый поток, двигаясь сквозь фильтр, огибает волокна, а крупные частицы по инерции движутся прямо, сталкиваются с волокном и остаются на нем. Более мелкие частицы при проходке через фильтр зацепляются, прилипая к волокнам ткани и другим частицам, осевшим на них. При наличии электрических зарядов на поверхности частиц действуют электрические силы. В тканевых фильтрах образуется слой осевшей пыли на поверхности фильтровального материала, что приводит к непрерывному увеличению аэродинамического сопротивления, снижая пропускную способность фильтра. Для очистки ткани от пыли предусмотрена ее регенерация путем встряхивания или продувки материала.

Главным достоинством этих фильтров является высокая степень (до 99%) очистки, но они громоздки и металлоемки. Это объясняется тем, что фильтрование газов происходит при малых скоростях 15 - 20 мм/с, а для филь-тров с импульсной продувкой 50 - 75 мм/с. Это на 1-2 порядка меньше скоро-стей газа в рабочей зоне электрофильтра и на 2-3 порядка меньше, чем в цикло-не. А чем меньше скорость газа, тем больше требуется размер фильтровальной поверхности.

Промышленные тканевые пылеуловители обычно имеют форму барабана, обтянутого тканью,матерчатых мешков или карманов, работающих параллельно. На рисунке 3.10 показана схема рукавного фильтра с импульсной регенерацией рукавов.

1 - соленоидный клапан; 2 - труба сжатого воздуха 3 - сопло; 4 - струя сжатого во-здуха; 5 - прибор автоматического управления регенерацией; 6- рукав; 7 - каркас; 8 – бункер.

Рисунок 3.10 –Тканевый рукавный фильтр с импульсной продувкой

Процесс электростатического осаждения взвешенных заряженных частиц в электрофильтре заключается в их перемещении в электрическом поле и осаждении на электроде. Напряжение в электрофильтре составляет 20 000 – 40 000 В. При этом образуется коронный разряд и частицы пыли заряжаются. Заряженная частица, находясь в электрическом поле, перемещается в направлении электрода с противоположным знаком заряда, осаждаясь на нем.

Пылевые частицы удаляют с электродов путем встряхивания или с помощью водяной пленки, непрерывно стекающей с поверхности электродов.
Преимущества электрофильтров: возможность получения любой степени очистки (до 99%); небольшое гидравлическое сопротивление (5-13 мм вод.ст); надежная работа при любом атмосферном давлении, незначительный расход электроэнергии, возможность работать при высоких температурах и в химически агрессивных средах; полная автоматизация работы.
Недостатки: высокая стоимость; большие размеры; взрывная опасность при улавливании взрывчатых пылей; значительное выделение оксидов азота и озона при их работе снижение эффективности улавливания пыли с малым элек-трическим сопротивлением.

1- люк обслуживания, 2 - газораспределитель, 3-механизм встрхивания газорас-пределителя, 4 – фиксатор коронирующих электродов, 5- корпус, 6 – коронирую-щий электрод, 7 – осадительный электрод, 8 – механизм встряхи-вания осадительных электродов, 9 – коробка подвода тока.

Рисунок 3.11 – Электрофильтр типа УВ

Дата добавления: 2014-10-15