Устройства очистки воздуха от загрязняющих веществ

3.  Фильтры  (масленые, кассетные, рукавные и  др.) улавливают частицы пыли размером от 0,5 мкм.

4.  Электрофильтры  применяются для тонкой очистки  газов. Они улавливают частицы размером от 0,01 мкм.

5.  Комбинированные  пылеуловители (многоступенчатые, включающие  не менее двух различных типов пылеуловителей).

Выбор типа пылеуловителя зависит от характера пыли (от размеров пылинок и её свойств; сухая, волокнистая, липкая пыль и т.д.), ценность данной пыли и необходимой степени очистки. 
 

2.1 Сухие пылеуловители

Гравитационные  пылеуловители. Простейшим типом пылеуловителей являются пылеосадочные камеры, относящиеся  к гравитационным пылеуловителям. Их действие основано на том, что скорость потока запыленного воздуха, поступающего в камеру и расширяющегося в ней, уменьшается, вследствие чего находящиеся  в нем твердые частицы осаждаются под влиянием собственного веса.

Для повышения  эффективности очистки и сокращения времени осаждения пылевых частиц, т. е. сокращения длины камеры, ее разбивают  на ряд каналов или устраивают лабиринты. Из-за своей громоздкости все эти камеры широкого распространения  не получили. Эффективность очистки  в лабиринтовых камерах доходит до 55—60%.

Инерционные пылеуловители. К сухим инерционным  пылеуловителям относятся циклоны, струйные ротационные пылеуловители типа ротоклон.

Циклоны. Циклоны представляют собой пылеулавливающие аппараты, в которых улавливание  пыли происходит в результате инерционной сепарации.

рис.1 Схема циклона (1 – входной патрубок; 2 – цилиндрическая часть; 3 – коническая часть; 4 – выхлопная труба)

Очищаемый воздух, поступая в верхнюю цилиндрическую часть циклона тангенциально  и вращаясь, опускается из кольцевого пространства, образуемого корпусом циклона и выхлопной трубой, в  конусную часть и, продолжая вращаться, поднимается, выходя через выхлопную  трубу. При этом как в нисходящем, так и в восходящем вихревом течении  циклона происходит непрерывное  изменение направления скорости потока, а поэтому скорость частиц, движущихся в потоке, в каждый данный момент времени не совпадает со скоростью  потока. Аэродинамические силы, которые  возникают под влиянием разности скоростей движения воздуха к частиц пыли, искривляют траектории частиц. Достигают же стенок циклона, т. е. сепарируются из потока, те частицы, вес которых достаточно велик.

Под влиянием силы тяжести, радиального стока, турбулентности, уменьшения угла конусности циклона  и других гидродинамических факторов отделившиеся частицы опускаются в  коническую часть циклона или  в присоединенный к нему бункер.

Эффективность очистки воздуха в циклоне  зависит от дисперсного состава  пыли, массы отдельных пылевых  частиц, скорости движения воздуха  в подводящем патрубке, от конструкции  и размеров циклона (чем меньше диаметр  циклона, тем выше его эффективность).

Циклоны могут устанавливаться как на всасывании, так и на нагнетании.

Циклоны, в которых очищается воздух, содержащий влажную пыль, должны устанавливаться в отапливаемых помещениях, так как в противном случае возможны смерзание пыли и выход циклонов из строя.

При содержании в воздухе большого количества пыли для уменьшения износа вентилятора  его целесообразно устанавливать после циклона.

При необходимости  очистки значительного количества запыленного воздуха рекомендуется  вместо одного циклона большого размера  устанавливать несколько циклонов меньших размеров.

Струйные  ротационные пылеуловители типа ротоклон. Ротационный пылеуловитель представляет собой вентилятор, который одновременно с перемещением воздуха очищает его от пыли. Очистка воздуха происходит под действием центробежных сил, возникающих при вращении рабочего колеса.

В ротационный  пылеуловитель типа ротоклон запыленный воздух поступает через всасывающее отверстие 1. При вращении центробежного колеса пылевоздушная смесь движется по межлопаточным каналам и под действием сил инерции и сил Кориолиса пылевые частицы прижимаются к поверхности диска колеса и к поверхностям набегающих лопаток. Пыль небольшим количеством воздуха (3—5%) поступает через зазор 2 между корпусом и диском колеса в кольцеобразный приемник 3. Из приемника пыль через патрубок 4 направляется в бункер 5, где оседает. Воздух из бункера через отверстие 6 вновь возвращается в пылеприемник 3. Очищенный воздух поступает в улитку кожуха и через нагнетательное отверстие 7 покидает пылеуловитель.

Ротационные пылеуловители имеют высокую  эффективность при улавливании  пылевых частиц размером не менее 8 мкм (83%), а при улавливаний частиц пыли размером более 20 мкм эффективность их достигает 97%.

При ротационном  методе пылеотделения эффект пылезадержания может быть увеличен с помощью водяной пленки. В этом случае для очистки воздуха может быть использован центробежный вентилятор. 

2.2 Мокрые пылеуловители

Инерционные пылеуловители.

К мокрым инерционным пылеуловителям относятся  центробежные скрубберы, циклоны-промыватели, пылеуловители Вентури и др.

Принцип действия центробежного скруббера  ВТИ состоит в следующем. Запыленный воздух вводится в скруббер наклонно расположенным патрубко, в котором находится смывное приспособление. Воздушный поток со смоченными и укрупненными частицами пыли со скоростью 15— 23 м/с входит тангенциально в корпус. По стенкам корпуса сверху вниз винтообразно стекает водяная пленка, подаваемая оросительной трубкой через форсунки, установленные касательно к внутренней поверхности цилиндра. Эта пленка смывает отделяющуюся пыль со стенок вниз. Шлам собирается в конусе и через конусный патрубок поступает в шламоотстойник. Очищенный воздух через улитку и выходной патрубок удаляется в атмосферу.

Степень очистки в скруббере колеблется от 86 до 99% и повышается с увеличением  удельного веса пыли, скорости движения воздуха во входном патрубке и  с уменьшением диаметра корпуса.

Центробежный  скруббер ВТИ применяют в вытяжных системах вентиляции для очистки  воздуха от кварцевой, коксовой, угольной, известковой, абразивной пыли и т. п.

В циклоне-промывателе СИОТ улавливание пыли происходит в результате осаждения ее на смоченную внутреннюю поверхность стенок корпуса под действием сил инерции и благодаря промывки воздуха водой, распыляемой во входном патрубке воздушным потоком. Вода подается в циклон во входной патрубок и на днище водораспределителя 1, которое расположено в верхней части циклона. Циклон-промыватель состоит из корпуса 2, входного и выходного патрубков, а также из раскручивателя 3. Для поддержания постоянного давления воды, необходимой для промывки воздуха, циклон-промыватель снабжается водонапорным бачком с шаровым клапаном.

 

У циклона  входной и выходной патрубки могут располагаться под углом в пределах от 0 до 225°. В верхней горизонтальной части циклона имеется два люка 4 для наблюдения за работой водоподводящих насадков. Степень очистки в циклонах-промывателях может достигать 95 %.

Циклоны-промыватели применяют для очистки воздуха от различных видов пыли, кроме цементирующихся и волокнистых. Их следует устанавливать на всасывании.

Действие  пылеуловителя Вентури основано на использовании энергии газового потока для распыления впрыскиваемой воды. Газовый поток, имеющий высокую степень турбулентности, способствует коагуляции частиц. Крупные капли жидкости, содержащие частицы пыли, легко улавливаются в устанавливаемых вслед за трубой Вентури мокрых циклонах, циклонах-каплеуловителях и т. п.

Достоинство трубы Вентури с подачей воды к горловине состоит в возможности укрупнения пылевых частиц до размера 10 мкм в результате соударений их с каплями жидкости, чем и объясняется высокая степень очистки, достигающая 99,9%.

Капли жидкости после трубы Вентури могут улавливаться в пылеуловителе мокрого типа или в мощных электрических фильтрах. Агрегаты пылеуловителя Вентури могут содержать одну или несколько труб. Укрупнение частиц пыли в трубе Вентури в результате коагуляции происходит под воздействием сил инерции движения частиц, броуновского движения, турбулентной и поляризационной диффузии, электростатических сил и в большой степени под влиянием конденсации водяных паров, возникающей при адиабатическом расширении газа.

От скорости движения газа в большой степени  зависит также эффективность  очистки. Увеличение диаметра капель с  увеличением удельного расхода  воды приводит к увеличению сопротивления  труб Вентури и повышению эффективности их работы. Расход воды в больших трубах может достигать 0,5—I кг/м³.

При всех своих достоинствах трубы Вентури имеют существенный недостаток — большое аэродинамическое сопротивление пылегазового тракта—10 000 Па (1000 кгс/м³ и больше), а следовательно, и большой расход энергии.

Пылеуловители Вентури используют главным образом для очистки газов на предприятиях металлургической, химической и других отраслей промышленности, а также для улавливания пыли из вентиляционных выбросов.

Пенные  пылеуловители. В качестве пенных пылеуловителей используют пенные газоочистители ПГС-ЛТИ  и ПГП-ЛТИ. Пенные газоочистители применяют  для очистки от пыли нейтральных  газов с температурой до 100° С, которые не образуют в процессе промывки водой кристаллизующихся солей, забивающих отверстия решеток или отлагающихся на поверхностях аппарата. Очищаемые газы должны иметь плотность не менее 0,6 кг/м3 и высокую начальную запыленность. Степень очистки при размерах частиц 15—20 мкм составляет 96—90%, при размерах частиц 3—5 мкм падает до 80%.

Мокрые  пылеуловители следует устанавливать  в отапливаемых помещениях во избежание  выхода их из строя в зимнее время  года. Необходимо периодически проверять  соответствие расхода и распределения  воды по отдельным насадкам или форсункам  по паспортным данным. 
 
 
 
 

2.3 Тканевые пылеуловители

При применении тканевых пылеуловителей степень очистки  воздуха может составлять 99% и  более. При пропускании запыленного  воздуха через ткань содержащаяся в нем пыль задерживается в порах фильтрующего материала или на слое пыли, накапливающейся на его поверхности.

Тканевые  пылеуловители по форме фильтрующей  поверхности выполняют рукавными и рамочными. В качестве фильтрующего материала применяют хлопчатобумажные ткани, фильтр-сукно, капрон, шерсть, нитрон, лавсан, стеклоткань и различные сетки.

Тканевые  рукавные пылеуловители получили большое  распространение для улавливания тонких и грубых фракций пыли.

Конструкция рукавного пылеуловителя — фильтра РФГ-УМС-4, который служит для улавливания пыли из технологических газов и вентиляционного воздуха. Изготовляются рукавные пылеуловители одинарными и сдвоенными. Одинарные рукавные пылеуловители состоят из 4, 6, 8 или 10 секций, а сдвоенные — из удвоенного числа секций. В каждой секции в шахматном порядке установлено по 14 матерчатых рукавов в три ряда.

Во избежание  конденсации влаги на ткани и  стенках рукавов при установке  пылеуловителей следует учитывать  температуру и влажность очищаемого воздуха. Рукавный пылеуловитель РФГ  состоит из корпуса 1, бункера 2, газораспределительного короба 3, фильтровальных рукавов 4, крышки с механизмом встряхивания рукавов  и переключения дроссель-клапанов 5, коллектора очищенного воздуха 6, вентилятора для продувки рукавов 7, шпека для выгрузки пыли 8 и шлюзового затвора 9. Очищаемый воздух подводится воздуховодом к входному фланцу газораспределительного короба бункера (с передней или задней торцовой стороны пылеуловителя) и опускается под влиянием направляющей перегородки в нижнюю часть бункера, где поворачивается на 180° и поступает в рукава. Проходя через ткань рукавов, воздух очищается от пыли, которая оседает на внутренней поверхности рукавов. Очищенный воздух поступает в межрукавное пространство секций и далее в предназначенный для него коллектор. Регенерация ткани осуществляется одновременным встряхиванием рукавов и их обратной продувкой. В этом случае регенерируемая секция отключается от коллектора очищенного воздуха.

Каждая  половина сдвоенного пылеуловителя  имеет свой механизм встряхивания и  переключения клапанов. Встряхивание и переключение клапанов на продувку осуществляется электродвигателем  через редуктор. Продолжительность  встряхивания одной секции составляет 1 мин при длительности процесса фильтрования 9 мин, а весь рабочий цикл составляет 10 мин.

Для продувки рукавов используется вентилятор, установленный  на одном валу с электродвигателем. Одновременно продувают только одну секцию. Продувочный воздух поступает  в секцию из коллектора продувочного воздуха, проходит через ткань рукавов  в направлении, обратном потоку очищаемого воздуха, и поступает во внутреннюю полость рукавов. В процессе регенерации  ткани пыль с поверхности рукавов  сбрасывается в бункер, а из последнего транспортируется шнеком к шлюзовому  затвору, через который и удаляется.