Как очистить от пыли и увлажнить воздух в квартире. Устройства для очистки воздуха от пыли.

В процессах пылеулавливания существенное значение имеют размеры частиц пыли, их плотность, заряд, удельное сопротивление, адгезионные свойства, смачиваемость и т. п.

По размеру твердых частиц выделяют следующие виды пыли:

Более 10 мкм;

0,25–10 мкм;

0,01–0,25 мкм;

Менее 0,01 мкм.

Эффективность пылеулавливания мелких частиц меньше – 50–80%, крупных больше – 90–99,9%.

Различают два типа пылеуловителей: сухие и мокрые. Сухим путем пыль улавливают пылеосадительные камеры, циклоны, вихревые циклоны, электрофильтры и др. Для очистки от пыли мокрым способом применяют пенные аппараты, скрубберы Вентури и др.

Сухие пылеуловители, пылеосадительные камеры. Это наиболее простейшие аппараты, использующие для осаждения пыли поле гравитации, а при установке перегородок – инерционное поле. Эффективность улавливания пыли размером более 25 мкм – 50–80%. Для очистки горячих дымовых газов от пыли с размером более 20 мкм при температуре 450–600°С используются жалюзные пылеотделители. В них отделение пыли от основного потока газа происходит за счет инерционных сил, возникающих при резком повороте очищаемого газового потока, когда он проходит через жалюзи решетки. Эффективность очистки достигает 80%.

На рисунках 14 и 15 показаны схемы циклона (греч. kyklon – вращающийся) и скруббера (англ. scrub – cкрести) Вентури соответственно для сухого и мокрого способов пылеулавливания.

Циклоны – основной вид аппаратов для улавливания пыли, которые для ее осаждения используют центробежное поле. В циклон газовый поток вводится через патрубок – 1 по касательной к внутренней поверхности корпуса циклона – 2 (рис. 14). Поток совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса к бункеру – 4. Частицы пыли под действием центробежной силы обра-зуют на стенке циклона пылевой слой, который осыпается и попадает в бункер. Газовый поток, освободившись от пыли, образует вихрь и через трубу – 3 покидает циклон. Бункер при его накоплении периодически разгружается от пыли.

Избыточное давление газов, поступающих в циклон, не должно превышать 2500 Па, температура – не выше 400°С. Допустимая входная концентрация слабо слипающейся пыли – около 1000 г/м 3 , среднеслипающейся – до 250 г/м 3 . Эффективность очистки газов от пыли более 5 мкм в цилиндрических циклонах 80–90%. Обычно их используют для предварительной очистки газов перед электрофильтрами и фильтрами. При очистке больших объемов газов применяют батареи, состоящие из необходимого числа параллельно установленных циклонов.

Ротационные пылеуловители – аппараты центробежного действия типа вентиляторов особой конструкции. Их используют для очистки газов от пыли с размером частиц более 5 мкм. Они обладают большой компактностью. Более перспективной модификацией являются противопроточные ротационные пылеотделители. Их размеры в 3–4 раза меньше, чем у циклонов, а энергозатраты меньше на 20–40%. Однако сложность конструкции и процесса эксплуатации затрудняет их широкое распространение.

Вихревые пылеуловители. Это тоже аппараты центробежного действия, которые в качестве завихрителя газовых потоков используют наклонные сопла или лопатки. Они способны очищать большие объемы газов от тонких фракций пыли, меньше 3–5 мкм. Эффективность очистки достигает 99%. Она мало зависит от содержания пыли в пределах до 300 г/м 3 .

Электрофильтры. Они представляют собой устройства с набором трубчатых осадительных, положительно заряженных электродов (анодов), внутри которых по их осевому центру распо-ложены тонкие стержни (струны) коронирующих, отрицательно заряженных электродов (катодов). Между этими электродами, представляющими цилиндрический электрический конденсатор, источником постоянного тока создается электрическое поле высокой на-пряженности, до 50–300 кВ/м. В этом сильном электрическом поле при столкновении заряженных частиц с молекулами происходит ударная ионизация газа. Однако до пробоя газа напряженность поля не повышают, т.е. создают условия для коронного разряда в газе. Аэрозольные частицы, поступающие в зону между катодом и анодом, адсорбируют образующие ионы, приобретают электрический заряд и движутся к электроду с противоположным зарядом. Так как площадь стержня (катода) значительно меньше площади трубки, плотность тока у катода будет значительно больше, чем у анода. Коронный разряд преимущественно локализуется у катода. Это приводит к значительно большему разряду катионов и образованию отрицательно заряженных аэрозольных частиц. Поэтому примеси в основном движутся к аноду и осаждаются на нем. Отсюда понятны названия: коронирующий и осадительный электроды.

При пропускании газа и примесей через электрофильтр скорость их потока обычно задают в пределах от 0,5 до 2 м/с. Скорость движения заряженных частиц к электродам зависит от их размера, заряда и напряженности электрического поля. При напряженности поля 150 кВ/м она составляет от 0,01 до 0,1 м/с для частиц с диаметром соответственно от 1 до 30 мкм. На электродах хорошо оса-ждаются и затем легко удаляются встряхиванием пыли с удельным сопротивлением от 104 до 1010 Ом·см. При меньших его значениях частицы пыли легко разряжаются на электроде, перезаряжаются и возвращаются обратно в газовый поток. Пыли с удельным сопротивлением более 1010 Ом·см медленно разряжаются на электродах, препятствуют осаждению новых частиц и улавливаются труднее всего. В этом случае используют увлажнение газа.

Электрофильтры используются для тонкой очистки газов от пыли и тумана. Сухие электрофильтры имеют производительность от 30 до 1000 м 3 /ч. Они способны очищать газы с эффективностью до 99,9% при содержании пыли до 60 г/м 3 и температуре газа до 250°С.

Фильтры. Их конструкции различны. Однако у всех фильтров основным элементом является пористая перегородка – фильтроэлемент. По виду материала перегородки различают: зернистые, гибкие, полужесткие, жесткие фильтры.

Зернистые фильтры из гравия, кокса, песка используют для очистки газов от крупных фракций пыли, создаваемых дробилками, грохотами, мельницами и др. Эффективность очистки – до 99,9%.

Гибкие пористые фильтроэлементы – это ткани, войлоки, губчатая резина, пенополиуретан. Ткани и войлоки чаще всего из-готавливают из синтетических волокон, стеклянных нитей, получая такие ткани, как нитрон, лавсан, хлорин, стеклоткань. Их широко используют для тонкой очистки газов с исходным содержанием пыли 20–50 г/м 3 . Эффективность очистки – 97–99%.

Жесткие фильтроэлементы изготавливают из пористой керамики и пористых металлов. Они незаменимы при очистке от примесей горячих и, агрессивных газов.

Полужесткие фильтры типа вязаных металлических сеток, прессованных спиралей и стружек из нержавеющей стали, латуни, никеля применяют для очистки горячих газов с температурой до 500°С от пыли с размером частиц более 15 мкм и начальной концентрацией до 50 г/м 3 .

Процесс фильтрования заключается в осаждении дисперсных частиц на поверхности пор фильтроэлемента. Осаждение происходит в результате эффекта касания, диффузионного, инерционного, гравитационного процесса, кулоновского взаимодействия заряженных частиц. Последнее характерно для нашедших в настоящее время широкое применение фильтров Петрянова из перхлорвиниловых волокон (ФПП). Такие ультратонкие волокна несут на своей поверхности заряды, что позволяет в начальной стадии фильтрования достигать очень высокой эффективности очистки газов от аэрозолей, до 99,99% при скорости фильтрации 0,01 м/с и диаметре частиц 0,34 мкм. Эти фильтры используют для очистки воздуха от радиоактивных аэрозолей. После нейтрализации заряда эффективность очистки снижается до 90%.

Если размер частиц больше размера пор, то наблюдается ситовой эффект с образованием слоя осадка. Этот эффект, а также постепенное закупоривание пор оседающими частицами увеличивают сопротивление фильтроэлемента и эффективность очистки, но снижает ее производительность. Поэтому фильтроэлементы периодически регенерируют.

Конструкции фильтров: рукавные, рулонные, рамочные.

Рукавные фильтры наиболее широко применяются для сухой очистки газовых выбросов. В цилиндрическом корпусе с конусным дном рукава из ткани или войлока крепятся к отверстиям нижней перегородки и к заглушкам верхней перегородки. Запыленный газ, подаваемый снизу через отверстия нижней перегородки, поступает в рукава, фильтруется и через межрукавное пространство и отвер-стия верхней перегородки выводится из аппарата. Регенерацию фильтра производят после его отключения от системы очистки путем встряхивания рукавов специальным устройством (пыль собирается в конусном дне) и обратной продувкой их сжатым газом. Допустимая концентрация пыли на входе в рукавный фильтр 20 г/м 3 , наибольшая температура газов – 130°С для рукавов из лавсана и 230°С – для стеклоткани, производительность – до 50 м 3 /ч, эф-фективность очистки – около 98%.

Мокрые пылеуловители. Аппараты мокрой очистки газов характеризуются высокой эффективностью тонкой очистки мелких пылей (0,3–1 мкм), а также возможностью очистки от пыли горячих и взрывоопасных газов. Они работают, используя осаждение частиц пыли на поверхности капель или пленки жидкости. При этом действуют силы инерции, броуновского движения, диффузии, происходит взаимодействие заряженных частиц, конденсация, испарение и т.п. Важным фактором является смачиваемость частиц жидкостью.

По конструкции мокрые пылеуловители разделяют на скрубберы Вентури, форсуночные и центробежные скрубберы, на аппараты ударно-инерционные, барботажно-пенные и др.

Скруббер Вентури (рис. 15). Основная часть этого скруббера – сопло Вентури – 1, в сужающуюся часть которого вводится запыленный газ, а через центробежные форсунки – 2 распыляется вода. При этом происходит разгон газа от входной скорости в 15–20 м/с до скорости 30–200 м/с в узком сечении сопла. Для эффективной очистки очень важна равномерность распределения капель воды по сечению сопла. В расширяющейся части сопла поток тормозится до скорости 15–20 м/с и подается в каплеуловитель – 3 – прямоточный циклон. Расход воды: 0,1–6 л/м 3 . Скрубберы Вентури обеспечивают высокую эффективность очистки (до 99,9%) от аэрозолей со средним размером частиц 1–2 мкм при их начальной концентрации до 100 г/м 3 . Производительность скрубберов Вентури – до 80 000 м 3 /ч.

Форсуночные и центробежные скрубберы эффективно улавливают частицы размером более 10–20 мкм. В них газовый по-ток направляется под углом на зеркало воды, выступающей над поверхностью шлама (рис. 16а). Крупные частицы оседают в воде, а мелкая пыль с газовым потоком поднимается вверх навстречу дождевому потоку, создаваемому форсунками – 2а или пленке воды, подаваемой через сопла в центробежном скруббере.

Удельный расход воды в форсуночных скрубберах составляет 3–6 л/м 3 , скорость движения потока газа – 0,7–1,5 м/с, эффективность очистки доменного газа – 60–70%. В центробежных скрубберах при запыленности газа пылью до 20 г/м 3 удельный расход воды составляет 0,09–0,18 л/м 3 , эффективность очистки при скорости газа 15–20 м/с – от 80 до 98%.

Барботажно-пенные пылеуловители (рис. 16б). В них газ на очистку поступает под горизонтальную решетку – 2б, затем проходит через отверстия в решетке и слой жидкости – 4 и пены – 5. При скорости газа до 1 м/с наблюдается барботажный режим очистки. При росте скорости до 2–2,5 м/с возникает пенный слой над жидкостью. Это приводит к повышению эффективности очистки, но также растет унос брызг из аппарата. Эффективность очистки газа от мелкой пыли достигает 95–96% при удельном расходе воды 0,4–0,5 л/м 3 .

Туманоуловители. Их используют для очистки воздуха от туманов кислот, щелочей, масел и других жидкостей. Туманы улавливают волокнистыми фильтрами, на поверхности пор кото-рых осаждаются капли и затем жидкость стекает под действием сил тяготения. В качестве материала применяется стекловолокно с диаметром волокон от 7 до 30 мкм или полимерные волокна (лав сан, полипропилен) диаметром от 12 до 40 мкм. В низкоскоростных туманоуловителях, со скоростью движения газа менее 0,15 м/с, преобладает механизм диффузионного осаждения капель, а в высокоскоростных (2–2,5 м/с) действуют инерционные силы.

Для низкоскоростного туманоуловителя используют трубчатые фильтрующие элементы. Их формируют (набирают) из волокнистых материалов в зазоре шириной 5–15 см между двумя сетчатыми цилиндрами, диаметры которых отличаются на 10–30 см. Эти элементы, в отличие от рукавных фильтров, с одного конца крепятся вертикально к отверстиям верхней перегородки цилинд-рического аппарата, а нижние концы через трубчатые гидрозатворы погружаются в стаканы с конденсированной жидкостью. Туман, проходя с наружной стороны цилиндра во внутреннюю полость, задерживает капли. Образующаяся из них жидкость стекает в стакан. Эффективность очистки частиц размером менее 3 мкм 99,9%.

Высокоскоростные туманоуловители имеют меньшие размеры и обеспечивают эффективность очистки в 90–98%. Для очистки воздуха ванн хромирования от тумана и брызг хромовой и серной кислоты с температурой до 90°С разработана конструкция фильтра с волокнами из полипропилена: ФВГ-Т. Его производительность 3 500–80 000 м 3 /ч, эффективность очистки – 96–99%.

Пылеотделитель, циклон типа ЦОЛ.

Циклоны типа ЦОЛ (центробежный очиститель ЛИОТ)предназначены для очистки запыленного воздуха. Состоят из цилиндра, конуса, выхлопной трубы, колпака, регулятора.Особенностью конструкции циклонов ЦОЛ является наличие противоподсосного конусного устройства, служащего для регулирования величины давления во входном патрубке циклона работающего на нагнетании.Степень очистки 98%.

Устройство и принцип работы:

Принцип работы пылеотделителей основан на использовании действия центробежных сил на частицы пыли, находящиеся в очищенном воздухе. Запыленный воздух через приемный патрубок (10), попадая со значительной скоростью в пространство между верхним (1) и внутренним (3) цилиндрами, получает вращательное движение. В результате частицы пыли, как более тяжелые, прижимаются к стенке нижнего цилиндра и скатываются

Рис. 1. Пылеотделитель, циклон типа ЦОЛ

в конус (4), откуда выводятся через отверстие в выпускном патрубке. Отталкиваясь от конуса (5), очищенный воздух через внутренний цилиндр (3) поступает в выпускной патрубок. Колпак устанавливается на фланце внутреннего цилиндра и защищает от воздействия атмосферных осадков. В конусе имеется люк (10) для обеспечения возможности регулирования положения дросселя и, как следствие, качества очистки выбрасываемого в атмосферу воздуха от пыли.

ПДК=1мг/м 3

Степень очистки 95%

Количество пыли в загрязненном воздухе 150мг/м 3

После очистки получим воздух с концентрацией пыли 7,5мг/м 3 , что не соответствует нормам ПДК

Очистка от h2s

Механические абсорберы.

Типич­ным аппаратом с механическим разбрызгиванием является абсорбер с вращающимся погружным кону­сом (рис. 3.33). Внутри цилиндричес­кого кожуха I расположено по вы­соте несколько тарелок 2, заполнен­ных жидкостью. На валу 5 закреп­лены вращающиеся вместе с ним конусы 4. Нижние края конусов по­гружены в находящуюся на тарел­ках жидкость. При вращении вала жидкость поднимается по конусам и под действием


Рис. 2. Скруббер Дойля.

1-трубы; 2-наконечники; 3,4- перегородки.

центробежной силы сбрасывается с их верхних обрезов, образуя факел распыла.

Такие абсорберы применяют в коксохимической промышленнос­ти, а также при охлаждении и очи­стке газов. Степень очистки от H 2 Sсоставляет 95 %.

ПДК=10мг/м 3

Степень очистки 95%

Количество пыли в загрязненном воздухе 100мг/м 3

После очистки получим воздух с концентрацией пыли 5мг/м 3 , что соответствует нормам ПДК.

Очистка от so2

Известковый метод.

Этот метод основан на поглощении сернисто­го ангидрида из газов суспензией СаО. При очистке отходящих га­зов, поступающих после концент­раторов серной кислоты, кроме S0 2 содержится туман серной кис­лоты. Основное его количество улавливается в электрофильтрах, однако около 10 % тумана остает­ся в газах, поступающих в скруб­бер. Здесь H 2 S0 4 вступает в реак­цию с СаО:

Двуокись углерода, содержащая­ся в газах, частично улавливается известковым молоком; образующи­еся карбонаты кальция вступаютдалее в реакцию с сернистым ан­гидридом, образуя сульфит кальция.При недостатке извести может об­разоваться хорошо растворимый би­сульфит кальция, который переходит далее в сульфит при добавлении к суспензии извест­кового молока.

Таким образом, в отходящем растворе содержится также осадок малорастворимых солей сульфита и сульфата кальция. Суспензия имеет рН в пределах 6,1-6,2.

Большие затруднения в работе при замкнутом цикле производства создаются в результате отложения кристаллов гипса на насадку скруб­бера вследствие насыщения раство­ра серно-кислым кальцием.

Для очистки отходящих газов после концентраторов серной кис­лоты применяется технологическая схема, показанная на рис. 3.

Газы передаются на очистку с помощью газодувки в скруббер 1, орошаемый суспензи­ей известкового молока. Очищен­ный газ выбрасывают в атмосфе­ру, а поглотительный раствор - из башни в резервуар 9, откуда с по­мощью насоса 8 их подают в крис­таллизатор 4 и далее вновь на оро­шение скруббера.

В процессе работы в циркулиру­ющем растворе увеличивается со­держание сульфита и сульфата каль­ция, которые кристаллизуются из раствора и забивают насадку и ком­муникации. Для предохранения си­стемы от забивки устанавливают промежуточный кристаллизатор, в котором при охлаждении выпада­ют кристаллы солей кальция.

Рис. 3. Схема известкового метода очистки газов от S0 2:

1 - скруббер; 2 - емкости; 3 - насос; 4 - кристаллизатор, 5 - вакуум-фильтр;

6 - сборник; 7 - насос; 8 - циркуляционный насос; 9 - сборник известкового молока

Часть циркулирующей жидкости, содер­жащей кристаллы CaSО 4 и CaSО 3 , периодически выводится из систе­мы и подается на вакуум-фильтр 5, где происходит отделение кристал­лов. Сульфит и сульфат кальция в виде шлама удаляются в отвал.

Фильтрат из вакуум-фильтра сли­вают в бак 6, откуда с помощью насоса 7 его подают в емкость 2 на приготовление свежего поглотитель­ного раствора. Чтобы состав и коли­чество орошающего раствора оста­вались неизменными, в приемный бак 9 с помощью насоса 3 периоди­чески подается свежеприготовлен­ный поглотительный раствор.Степень очистки газа составляет 85 %.

К достоинствам известкового метода следует отнести сравнитель­но небольшие капитальные затра­ты и возможность изготовления тех­нологического оборудования из не­кислотоупорных материалов.

Кроме того, необходимо отме­тить простоту и надежность работы установок, относительно неболь­шую площадь для их сооружения. К недостаткам метода следует отнес­ти необходимость фильтрации шла­ма и наличие отходов в виде солей сульфита и сульфата кальция.

ПДК=10мг/м 3

Степень очистки 85%

Количество пыли в загрязненном воздухе 70мг/м 3

После очистки получим воздух с концентрацией пыли 10,5мг/м 3 , что не соответствует нормам ПДК.

Аппаратура, используемая для очистки атмосферы от промышленных выбросов пыли

Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.

Помощь в написании работы, которую точно примут!

КУРСОВАЯ РАБОТА

аппаратура, используемая для очистки атмосферы от промышленных выбросов пыли

Введение

1. Основные понятия и определения процессов пылеулавливания

1.1 Общие понятия о пыли и ее классификация

1.2 Классификация пылеуловителей

2. Гравитационные и инерционные методы сухой очистки газов и воздуха от пыли

2.1 Гравитационные пылеуловители

2.2 Инерционные пылеуловители

2.2.1 Жалюзийные пылеуловители

2.2.2 Одиночные возвратнопоточные циклоны

2.2.3 Групповые циклоны

2.2.4 Батарейные циклоны

2.2.5 Прямоточные циклоны

3.2.6 Ротационные аппараты

3. Мокрые пылеуловители

3.1 Циклоны с водяной пленкой

3.2 Ротационные мокрые пылеуловители

3.3 Скрубберы

3.4 Ударно-инерционные пылеуловители

3.5 Пенные аппараты

4. фильтры

4.1 Пористые аэрозольные фильтры

4.1.1 Сухие пористые фильтры

4.1.2 Мокрые пористые фильтры

4.2 Электрические аэрозольные фильтры

4.2.1 Коронно-разрядные фильтры

4.2.2 Электретные фильтры

4.2.3 Мокрые электрофильтры

5. некоторые инженерные разработки

5.1 Система двухэтапной очистки газовых пылевых выбросов

5.2 Пылеуловитель для мелкодисперсной пыли на основе центробежной и инерционной сепарации

Заключение

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. До определенного этапа развития человеческого общества, в частности, индустрии, в природе существовало экологическое равновесие, то есть деятельность человека не нарушала природных процессов или очень незначительно влияла на них. Двадцатый век вошел в историю как век небывалого технического прогресса, бурного развития науки, промышленности, энергетики, сельского хозяйства. Одновременно как сопровождающий фактор росло и продолжает расти вредное воздействие индустриальной деятельности человека на окружающую среду. В результате происходит в значительной степени непредсказуемое изменение экосистем и всего облика планеты Земля .

По данным моделирования в город с населением 1 млн. человек ежесуточно поступает 732 тыс. т вещества (вода, пища, топливо). Из них 1 тыс. т. - газообразные и пылевые загрязняющие вещества (твердых частиц в среднем около 150 т.). Плотность выброса пыли с 1 км 2 площади такого города составляет 500 т/год, причем максимум поступления в атмосферу загрязняющих веществ отмечается в зимние месяцы, когда на полную мощность работают ТЭЦ и котельные . В связи с вышесказанным представляет определенный интерес рассмотрение различных методов пылеочистки.

Цель работы - представить обзор основных методов пылеулавливания:

· гравитационных и инерционных методов пылеочистки;

· рассмотреть основные принципы устройства и работы мокрых пылеуловителей и фильтров, а также представить некоторые инженерные новинки в области пылеулавливания.

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЦЕССОВ ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ

1.1 Общие понятия о пыли и ее классификация

Пыль представляет собой дисперсную систему с газообразной дисперсионной средой и твердой дисперсной фазой, состоящей из частиц от квазимолекулярного до макроскопического размеров, обладающих свойством находиться во взвешенном состоянии более или менее продолжительное время.

Аэрозоли также представляют собой дисперсные системы с газообразной (воздушной) дисперсионной средой и твердой или жидкой дисперсной фазой. Скорость оседания частиц аэрозоля очень мала, и они могут неопределенно долгое время находиться во взвешенном состоянии. Наиболее тонкие частицы аэрозоля по размерам приближаются к наиболее крупным молекулам, а наиболее крупные достигают 1 мкм. В технической литературе термины грубый аэрозоль и пыль являются синонимами.

Пыли и аэрозоли обычно полидисперсны, т. е. частицы их дисперсной фазы имеют неодинаковый размер. В природе и технике монодисперсные пыли и аэрозоли встречаются крайне редко.

Масса частиц, содержащихся в единице объема газа или воздуха, называется концентрацией пыли, пылесодержанием или запыленностью .

Атмосферные частицы классифицируют по размерам следующим образом:

1) крупные частицы (средний диаметр 20 мкм) - сосредоточены в нижнем слое тропосферы (до 3000 м), осаждаются под действием силы тяжести, но могут переноситься ветром на большие расстояния;

2) полутонкая пыль (диаметр 0,1 - 5 мкм) - осаждается с трудом или не осаждается вовсе. Частицы размером меньше 1 мкм служат ядрами конденсации водяного пара. Для частиц диаметром менее 0,1 мкм из-за броуновского движения осаждение в обычных условиях невозможно (эти частицы называют аэрозолем);

3) тонкая (микроскопическая) неосаждающаяся пыль (диаметр менее 0,001 мкм), это так называемые частицы Айткена.

Большинство атмосферных частиц, удерживающихся в воздухе в течение длительного времени, имеют диаметр 0,1 - 5 мкм. Тонкая и частично полутонкая пыль не осаждается в местах выброса при сухой атмосфере и может поэтому попасть в потоки региональных и глобальных загрязняющих веществ .

1.2 Классификация пылеуловителей

По назначению устройства для очистки газа (воздуха) от пыли подразделяются на пылеуловители и воздушные фильтры. Первые служат для санитарной очистки газов и воздуха перед их выбросом в атмосферу и для технологической очистки с целью улавливания и возврата ценных пылевидных продуктов или полуфабрикатов, а вторые - для очистки приточного воздуха, подаваемого вентиляционными установками в производственные и общественные здания. Пылеуловители делятся на две категории: аппараты без применения жидкости и с ее применением. Такое деление принято в ГОСТ 12.2.043-80 «Оборудование пылеулавливающее. Классификация».

Сухие пылеуловители делятся на гравитационные, инерционные, фильтрационные и электрические. По некоторым особенностям их действия или основному конструктивному признаку группы пылеуловителей делятся на подгруппы, а в зависимости от специфики конструктивного оформления на типы аппаратов.

Гравитационные пылеуловители - пылеосадочные камеры, в которых выпадение частиц из газового потока происходит под действием силы тяжести. Существуют полые и полочные камеры. Полки в камерах устанавливают с целью осаждения более тонких частиц или чтобы иметь возможность увеличить скорость и, соответственно, расход газа в сечении камеры без снижения степени очистки.

В инерционных пылеуловителях выделение частиц из газового потока происходит под действием сил инерции, возникающих вследствие изменения направления или скорости движения газа. Они делятся на три подгруппы: жалюзийные (пластинчатые или конические); циклонные (возвратнопоточные, прямоточные и вихревые); ротационные.

Фильтрационные пылеуловители - это устройства, в которых выделение частиц пыли из газового потока происходит вследствие его прохода через слой пористого материала. Эта группа состоит из следующих подгрупп: тканевые фильтры (каркасные и рукавные), волокнистые (рукавные, панельные, ячейковые), зернистые (насыпные, жесткие), сетчатые (ячейковые, барабанные).

Электрофильтры действуют на основе сообщения частицам в поле коронного разряда электрического заряда с последующим их осаждением на осадительных электродах. Электрофильтры делятся на две подгруппы: однозонные и двухзонные с осадительными электродами пластинчатыми и трубчатыми, подвижными и неподвижными.

Пылеулавливающие средства с применением жидкости можно объединить в три группы: инерционные, фильтрационные и электрические.

В группу инерционных мокрых пылеуловителей входят циклопы с водяной пленкой, ротационные, скрубберы и ударные аппараты.

К циклонам с водяной пленкой относятся циклоны типа ЦВП, центробежные скрубберы ВТИ, скоростные промыватели СИОТ. К ротационным - вентиляторные мокрые пылеуловители ВМП-ЛИОТ, ТбИОТ и НИИ углеобогащения, а также различного типа дезинтеграторы.

К подгруппе скрубберов следует отнести различной формы камеры с форсунками, полые, либо заполненные слоями насадки из кусков неправильной формы или реек, дисков, колец, либо с лопастями и другими деталями и конструкциями правильной геометрической формы. Кроме того, в эту подгруппу входят скрубберы с трубой Вентури, известные в технической литературе также под названием турбулентных промывателей, коагуляционных мокрых пылеуловителей и эжекторных скрубберов.

В подгруппу ударных инерционных мокрых аппаратов входит простейший пылеуловитель типа полой башни или ямы, в нижней части которых налита вода. Запыленный газ, выходящий из вертикально расположенного патрубка, ударяется о зеркало воды. В эту подгруппу входят различного типа аппараты с импеллерами (направляющими лопастями) и самооборотом орошаемой воды: ротоклон Гипротяжмаша, пылеуловители типа ПМВК ВЦНИИОТ и ПВМ ЦНИИПромзданий.

К группе мокрых фильтрационных аппаратов, предназначенных для очистки пылевых выбросов, относятся различные пенные пылеуловители. В эту группу входят пенные пылеуловители с переливной и провальной решеткой (ПГС и ПГМ ЛТИ), струйно-пенные НИГМИ, ударно-пенные, циклоно-пенные и пенновихревые аппараты. К этой же группе можно отнести и барботажные пылеуловители без решетки и с подачей запыленного воздуха под утопленную в воде решетку.

Мокрые электрофильтры классифицируются так же, как и сухие, и отличаются от последних только применением воды в виде стекающей пленки на осадительных электродах. При отделении жидкой дисперсной фазы (например, тумана) уловленная жидкость стекает по электродам без применения воды .

2. ГРАВИТАЦИОННЫЕ И ИНЕРЦИОННЫЕ МЕТОДЫ СУХОЙ ОЧИСТКИ ГАЗОВ И ВОЗДУХА от ПЫЛИ

2.1 Гравитационные пылеуловители

В гравитационных пылеуловителях выделение взвешенных частиц из газообразной среды происходит главным образом под действием силы тяжести.

Размеры полых пылеосадочных камер (рис. 1, а) определяют, исходя из заданного расхода газа L и минимального седиментационного диаметра частиц пыли d х, которые вместе с более крупными частицами должны


выпасть из потока. Соотношение длины l и высоты Н камеры находят из соотношения скорости газа v г и седиментационной скорости частицы v s:

v s / v г = H / l (1)

Ширину камеры b определяют, исходя из принятых в расчете скорости газа v г, высоты камеры H и заданного расхода газа L:

b = L / H v г

Из соотношения (1) видно, что чем меньше скорость газа и высота камеры и больше ее длина, тем меньшую скорость оседания можно получить, т. е. тем меньшего размера частицы пыли можно выделить из запыленного потока.

Резкое снижение высоты оседания дают так называемые полочные камеры (рис. 1, б). Для удобства сбора пыли полки делают наклонными; по оси камеры расположен шнек для выгрузки осевшей пыли. Для более эффективного удаления пыли с наклонных полок применяют вибраторы или другие встряхивающие устройства периодического действия, а для горизонтальных можно применить механизм, периодически наклоняющий их к центру бункера.

При конструировании пылеосадочной камеры весьма важно обеспечить равномерный подвод запыленного газа. Для этой цели устанавливают газораспределительные решетки или применяют диффузоры с рассечками, располагая их под углом 10 - 12° друг к другу.

Недостатками пылеосадочных камер по сравнению с другими пылеулавливающими устройствами являются их большой объем и малая эффективность, а преимуществами - малое гидравлическое сопротивление, простота и надежность конструкции и возможность удалять из газового потока фракции крупных частиц, обладающих повышенной абразивностью.

2.2 Инерционные пылеуловители

К простейшим инерционным пылеулавливающим средствам можно отнести небольшие по сравнению с пылеосадочными камерами емкости, в которых скорость запыленного потока, подводимого сверху или сбоку, изменяется по величине и направлению. Изменение направления скорости потока достигается, в частности, благодаря установке одной или нескольких перегородок. Учитывая сравнительно небольшое сопротивление (1 - 4 гПа) этих устройств, их целесообразно устанавливать для улавливания наиболее крупных частиц с повышенными абразивными свойствами .

2.2.1 Жалюзийные пылеуловители

Принцип действия жалюзийных пылеуловителей основан на резком

(около 150°) изменении направления узких струек газового потока, проходящих через зазоры между лопастями жалюзи, и отражении ударяющихся о поверхности лопастей частиц пыли в направлении щели, через которую удаляется часть газового потока, обогащенного пылью (рис. 2).

Конические инерционные пылеуловители (ИПы) собраны из большого числа конических колец, закрепленных в каркасе с просветами между кольцами 4,2 мм. Скорость выхода воздуха в первое, самое большое кольцо принимается 15 - 25 м/с.

Небольшая часть воздуха вместе с концентрированной пылью отводится из отверстия наименьшего кольца в вершине конуса и поступает в циклончик, рассчитанный на 5 - 7 % от общего расхода установки (рис. 3).

Основными достоинствами ИПов являются малое гидравлическое сопротивление и значительно меньшие по сравнению с любыми другими пылеуловителями габариты. К недостаткам этого пылеуловителя следует отнести малую надежность в условиях недостаточно квалифицированной эксплуатации. Малейшая негерметичность бункера под циклончиком приводит к резкому, а иногда и к полному нарушению процесса пылеулавливания. Воздухопровод, соединяющий ИП с циклончиком, не должен иметь поворотов, так как из-за большой концентрации пыли он подвержен быстрому износу. Циклончик по тем же соображениям целесообразно делать литым или обкладывать изнутри листовой резиной.

Пластинчатые жалюзийные золоуловители (рис. 4), предназначены для очистки дымовых газов от летучей золы. Лопасти жалюзи изготавливают из обычной угловой стали. В зависимости от ширины входной камеры (209¸1425мм) берут 11 - 75 лопастей длиной 595 - 4038 мм. Лопасти собирают в плоские пакеты, располагаемые в газоходе под углом 18 - 20° друг к другу.

Жалюзи устанавливают так, чтобы в конце их образовалась одна или две отсосные щели (см. рис. 4). Газ со сконцентрированной золой поступает

из отсосной щели и циклон, а оттуда после очистки возвращается в газоход за пылеуловителем. Движение газа в такой обходной ветви может быть обеспечено перепадом давления в жалюзи.

В связи с тем, что в обходной тракт газы поступают с высокой концентрацией пыли, состоящей в основном из крупных частиц, необходимо, так же как и в ИПах, принимать меры к защите этого тракта (в особенности участков на повороте до циклона) и корпуса циклона от эрозии.

2.2.2 Одиночные возвратнопоточные циклоны

Циклоны начали применять в промышленности с 80-х годов прошлого столетия. В настоящее время благодаря простоте конструкции, малым габаритам и надежности в работе это одно из наиболее широко распространенных устройств пылеочистной техники.

Принцип действия циклона основан на выделении частиц пыли из газового потока под воздействием центробежных сил, возникающих вследствие вращения потока в корпусе аппарата.

Наибольшее распространение в технике получили циклоны с изменением основного направления потока газа, называемые возвратнопоточным.

В этих циклонах (рис. 5) воздух входит в циклон через тангенциальный патрубок 1, и, приобретая вращательное движение, опускается винтообразно вдоль внутренних стенок цилиндра 2 и конуса 3.

В центральной зоне вращающийся воздушный поток, освобожденный

Рис. 5. Движение запыленного и очищенного газа в возвратнопоточном циклоне

от пыли, двигается по направлению снизу вверх и удаляется через коаксиально расположенную выхлопную трубу 7 и улитку 8 из циклона. Небольшая часть этого потока, в котором сконцентрирована основная масса выделяющейся пыли, поступает через пылеотводящее отверстие 4 в бункер 5, где происходит окончательное осаждение частиц. Эта часть потока, освободившись от сконцентрированных в нем частиц, выходит из бункера через центральную зону того же пылеотводящего отверстия 4. Уловленная пыль выгружается из бункера 5 через пылеспускной патрубок и разгрузочное устройство 6, которое в период работы циклона должно обеспечивать полную герметичность.

Вследствие интенсивного вращения газа в корпусе циклона статическое давление понижается от его периферии к центру. Такая же картина наблюдается и в пылесборном бункере. Отсюда следует, что герметичность бункера должна быть полностью обеспечена не только при установке циклона на всасывающей, но и на нагнетающей стороне вентилятора. Несоблюдение этого условия приводит к резкому снижению пылеотделения в циклоне и даже к полному его нарушению.

Своеобразный смерч (рис. 5), образующийся в циклоне, пятой опирается о дно пылесборного бункера. При этом в центре смерча винтообразное движение газа направлено вверх. Нарушение вращательного движения газа в бункере неизбежно приводит к заметному снижению степени очистки. В частности, именно поэтому степень очистки в группе циклонов с общим бункером несколько ниже, чем одиночном аппарате.

В отечественной пылеочистной технике применяются различные типы циклонов одного назначения (рис. 6). Причиной такого чрезмерного разнообразия является то обстоятельство, что разработкой этих устройств на протяжении десятилетии занималось множество организаций, не координировавших свою деятельность.

До последнего десятилетия во многих отраслях промышленности широко применялся одиночный цилиндрический циклон ЛИОТ, нормаль которого была разработана еще в 1934 г. В послевоенный период большое распространение получают конические циклоны СИОТ и циклоны НИИОГАЗ ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У и ЦН -24. Цифры 11, 15, 24 соответствуют углу развертки винтового подвода газа в верхней части аппарата. Индекс «У» (укороченный) присвоен циклону ЦН-15, применяемому в условиях, когда высота лимитирована .

2.2.3 Групповые циклоны

С увеличением диаметра циклона при постоянной тангенциальной скорости потока центробежная сила, воздействующая на пылевые частицы, уменьшается и эффективность пылеулавливания снижается. Кроме того, установка одного высокопроизводительного циклона вызывает затруднения при его размещении вследствие его большой высоты. В связи с этим в технике пылеулавливания широкое применение нашли групповые (рис. 7) и батарейные циклоны.

Рис. 7. Круговая компоновка циклонов ЦН

Степень очистки в группе циклонов принимается равной степени очистки в одиночном циклоне, входящем в эту же группу, хотя экспериментально это и не доказано. Есть некоторые основания предполагать, что она несколько ниже степени очистки, достигаемой в одиночном циклоне .

2.2.4 Батарейные циклоны

Батарейные циклоны, называемые также мультициклонами, состоят из нескольких десятков и даже сотен параллельно включенных циклончиков. В отечественных конструкциях в одном аппарате насчитывается до 792 циклонных элементов.

В циклонных элементах применяются закручивающие поток устройства: двухходовой винт с лопастями, установленными под углом 25° к горизонту; розетка из 8 лопастей, устанавливаемых под углом 25 или 30°; розетка с загнутыми вверх лопастями для безударного входа потока газа; патрубок для тангенциального подвода газа.

Ось циклонных элементов может располагаться вертикально и с наклоном. Диаметр циклончиков в отечественных аппаратах принимается в пределах 150 - 250 мм.

Конфигурация камер подвода запыленного и отвода очищенного газа наиболее часто бывает клиновидная (рис. 8).

Запыленный газ через патрубок 1 входит в клиновидную форкамеру 2 и, проходя через пространство между выхлопными трубами 5, поступает в закручивающие устройства, расположенные в кольцевой щели циклонных элементов 6. Выделившаяся пыль поступает в пылесборный бункер 7. Очищенный газ через выхлопные трубы 5 проходит в сборную камеру 4 и выходит из аппарата. В крышке аппарата установлены патрубки с взрывными клапанами 3, причем численное значение их общей площади (в м 2) должно составлять не менее 5% численного значения объема аппарата (в м 2). Весь аппарат разделен перегородкой 9 на две параллельно работающие секции, чтобы при понижении расхода воздуха одну можно было отключить.

На рис. 8 изображен батарейный циклон БЦ-2, изготовляемый Кусинским машиностроительным заводом. Корпуса циклонных элементов изготавливаются из серого чугуна, выхлопные трубы и корпус аппарата - из углеродистой стали. Допустимая запыленность газа для слабослипающихся пылей 75 г/м 3 , для среднеслипающихся - 35 г/м 3 . Допустимая температура газа до 400°. Эффективность очистки газа от золы при d 50 = 10 мкм составляет около 80%. Циклопы ВЦ-2 могут быть использованы в технологических установках на любой неволокнистой и неслипающейся пыли.

Пылеуловители батарейные циклонные ПБЦ предназначены для очистки технологических газов и воздуха сушильных установок. Они могут также быть использованы в системах аспирации углеобогатительных фабрик и на предприятиях химической промышленности. Аппараты типа ПБЦ в зависимости от типоразмера имеют от 24 до 96 сварных циклонных элементов с диаметром корпуса 250 мм и с полуулиточным входом газа. Циклонные элементы расположены с наклоном 45°. Запыленный газ входит в аппарат через патрубок и, поступая в пространство, где расположены циклонные элементы, освобождается от наиболее крупных частиц пыли, которые осаждаются в отдельном отсеке пылесборного бункера. Пыль, отделяемая в циклонных элементах, собирается в центральном отсеке. Очищенный газ через выхлопны трубы поступает в боковые камеры и выводится из аппарата через выхлопной патрубок. В камерах очищенного газа и крышках аппарата предусмотрены предохранительные клапаны. Допустимая запыленность газа 75 г/м 3 , температура 120°С, расчетное давление до 0,04 МПа.

В настоящее время наиболее эффективными батарейными циклонами являются аппараты с частичной рециркуляцией газа БЦРН (рис. 9).

Циклонные элементы БЦРН имеют улиточный подвод газа и снабжены конусными раскручивателями для снижения гидравлических потерь. Они, так же как и в циклонах ПБЦ, расположены под углом 45° в отсеке, который служит одновременно для сепарации крупных частиц. Под этими отсеками расположены дополнительные бункеры. Для разгрузки выделившейся пыли все бункеры снабжены шлюзовыми затворами .

Рис. 9. Батарейный циклон БЦРН

2.2.5 Прямоточные циклоны

Рис. 10. Вихревой циклон

Циклоны, в которых вращающийся поток газа не изменяет направления своего основного движения по оси аппарата, называются прямоточными. Вследствие их малой по сравнению с возвратно-поточными циклонами эффективности и меньшими гидравлическими потерями они находят применение в качестве первой ступени очистки перед более эффективными пылеуловителями - тканевыми или электрофильтрами.

Разновидность прямоточных циклонов представляют появившиеся в последние годы варианты вихревого циклона (рис. 10).

Запыленный воздух подводится через патрубок 6, расположенный коаксиально с цилиндрическим корпусом аппарата 4. В конце патрубка установлены розетка или винт 5 для закручивания воздушного потока, который, поднимаясь винтообразно, отбрасывает частицы пыли к стенкам аппарата. В верхней части корпуса через патрубок 2 и тангенциальные сопла 3, наклоненные вниз, подается вторичный поток. Струи воздуха, выходящие из сопел с большими скоростями в одном направлении с основным потоком, интенсифицируют его вращение и одновременно создают около стенок аппарата винтовое движение, направленное вниз. Опускающийся наружный вихрь отводит отброшенные на периферию частицы пыли в нижнюю часть 7 корпуса аппарата, где они окончательно выделяются из вращающеюся потока. Вверху цилиндрического корпуса установлена диафрагма с целью разделения восходящего и нисходящего вихрей .

3.2.6 Ротационные аппараты

К последней подгруппе инерционных пылеуловителей относятся ротационные аппараты, в которых сепарация пыли происходит вследствие вращения ротора. Эти аппараты делятся на два типа. Одни из них имеет ротор в виде вентиляторного колеса особой конструкции, который отбрасывает частицы пыли к периферии и одновременно заставляет их двигаться в радиальном направлении к кольцевой щели пылесборной улитки и далее через циклонный элемент или непосредственно в бункер. В качестве примера таких аппаратов можно привести кориолисовый пылеотделитель ПВК. Эффективность ПВК на грубой кварцевой пыли равна 77%. Поэтому рекомендовать эти аппараты для улавливания пыли не представляется возможным.

Аппараты второго типа имеют ротор с отверстиями, через которые запыленный газ просасывается в радиальном направлении к оси ротора. Частицы пыли вследствие действия центробежной и кориолисовой сил не могут пройти через отверстия ротора в центральную зону аппарата, отбрасываются на периферию и оседают в пылесборном бункере. К таким аппаратам относятся центробежные пылеотделители Грищенко, Розенкранца и Пречистенского. Недостатками этих аппаратов являются их энергоемкость и высокие окружные скорости ротора, которые необходимы для отделения частиц мельче 10 мкм.

Запыленный газ через патрубок 11 поступает и спиральный пылеуловитель 5. В результате криволинейного движения пыль концентрируется в периферийной зоне улитки, откуда через поперечную щель и патрубок 8 отводится вместе с 15 - 19% газа в выносной циклон 9, где окончательно улавливается и скапливается в бункере 10. Из циклона очищенный газ возвращается во входной патрубок 7 крыльчатки 6, установленной для обеспечения необходимого расхода рециркулируемого газа. Перед рабочим колесом 2 дымососа 3 находится радиальное направляющее устройство 4. Крыльчатка 6 и рабочее колесо дымососа установлены на одном валу 1. Регулировка производительности дымососа осуществляется односторонним клапаном 12, смонтированным во входном патрубке 11 спирального пылеуловителя 5 .

3. Мокрые пылеуловители

3.1 Циклоны с водяной пленкой

В сухих циклонах частицы пыли, отброшенные под воздействием центробежной силы к стенкам аппаратов, могут быть вынесены наружу вследствие радиального стока, поперечных циркуляций и подсоса воздуха из пылесборного бункера. В случае применения жидкой пленки на внутренних стенках циклона явления так называемого вторичного уноса пыли устраняются. Кроме того, конструкция становится более компактной, так как появляется возможность применить схему прямоточного циклона.

Корпус циклона типа ЦВП (рис. 12) представляет собой цилиндр 5, к нижней и верхней части которого касательно по ходу вращения потока присоединены патрубки 2 и 8 для подвода запыленного и отвода очищенного газов. Внутренняя стенка орошается водой, стекающей по ней в виде пленки. Водоподающие сопла 6 установлены в верхней части касательно (с наклоном 30 ° вниз) к внутренней поверхности циклона по направлению вращения газового потока. Такое расположение сопел обязательно, так как предотвращает образование брызг и вынос капель воды из аппарата. Вода подводится к соплам через кольцевой коллектор 7. К нижней части цилиндра циклона припарен конус, к которому на фланце присоединяется гидрозатвор в виде конического патрубка 1 или ковша-мигалки. На входном патрубке 2 имеется подвод воды к соплам 3 для периодического смыва пылевых наростов, образующихся на границе сухой и смоченной поверхности. На верхней плоскости патрубка 2 имеется смотровой люк с легко снимающейся крышкой.

Типовые циклоны ЦВП имеют два исполнения - основное и скоростное.

В скоростном сечение входа при помощи вставки 9 сужено в два раза и, соответственно, входная скорость газа в нем вдвое выше, чем в основном

Рис. 12. Устройство циклона с водяной пленкой типа ЦВП в скоростном (а) и основном (б) исполнении и номограмма для определения гидравлического сопротивления

У скоростных ЦВП степень выноса e = 100 - h или остаточная концентрация пыли ориентировочно вдвое меньше, чем у ЦВП основного исполнения.

Вода для орошения внутренней поверхности цилиндра ЦВП подается под давлением 0,02 - 0,025 МПа из уравнительного бачка с шаровым клапаном. Для наблюдения за работой сопел в верхней крышке цилиндра имеются два застекленных люка 10 .

3.2 Ротационные мокрые пылеуловители

Аппараты, в которых контакт газа с водой (каплями, струями, пленкой) происходит вследствие вращения ротора вентилятора или специального ротора, называют ротационными мокрыми пылеуловителями.

В научно-технической литературе описан ряд типов мокрых пылеуловителей с роторами различной конструкции. К ним можно отнести дезинтеграторы, мокрые ротоклоны и механические скрубберы с вращающимися перфорированными дисками. Однако мокрые аппараты со сложными роторами не нашли широкого применения в отечественной пылеочистной технике .

3.3 Скрубберы

В начале развития отечественной пылеочистной техники скрубберами (рис. 13, 14) называли пылеуловители в виде емкостей (башен, камер) полых или с насадками (неправильной формы - кусков угля, камней, гальки или с определенными геометрическими формами - колец, реек), а также с полками и тарелками, на которые подается орошающая жидкость (вода). Полые и насадочные скрубберы в зависимости от спутного или противоположного направления движения газа и жидкости делятся па прямоточные или противоточные аппараты. К такого типа устройствам можно отнести орошаемые газоходы и промывные камеры вентиляционных систем.

Эффективность полых орошаемых скрубберов по сравнении с другими мокрыми пылеуловителями невелика. Они обеспечивают высокую степень очистки только при улавливании частиц пыли крупнее 10 мкм. Насадочные скрубберы с орошаемым насыпным слоем для целей очистки газов от пыли в настоящее время применяют редко, потому что трудно регенерировать слой при образовании в нем пылевых отложений.

Их применяют в основном в процессе теплообмена и очистки воздуха (газов) от вредных газовых примесей.

Скрубберы Вентури известны уже более 70 лет. Патенты на это устройство появились в первом десятилетии нашею века. Интенсивное изучение этого пылеуловителя происходило во многих исследовательских организациях. Это породило различные названия одного и того же аппарата: скруббер Вентури, труба Вентури, турбулентный газопромыватель, труба-коагулятор, коагуляционный мокрый пылеуловитель и др.

Принцип действия скрубберов Вентури (рис. 14) основан на столкновении частиц пыли с диспергированной жидкой фазой вследствие разности их скоростей и под влиянием интенсивной турбулентности газового потока.

Возможность различного подхода к выбору их формы, методов водоподачи, улавливания отработавшей жидкой фазы, компоновки трубы и каплеуловителя, а также соединения скрубберов в группы и батареи привела к чрезвычайному многообразно видов этого аппарата. Остановимся более подробно только на типовых устройствах, широко апробированных в отечественной пылеулавливающей технике.

Труба-коагулятор состоит из воздухопроводящего патрубка, конфузора 5, горловины 6, диффузора 7 и водоподающих устройств. Основная подача воды осуществляется через сопло с отбойником, установленное по оси трубы в зоне конфузора. В целях предотвращения отложений шлама на границе сухой и мокрой поверхности конфузора предусмотрена дополнительная подача воды в виде пленки, равномерно стекающей из водяной камеры. Вода в камеру подводится через патрубок 3 и полукольцевой коллектор с двумя штуцерами, приваренными к корпусу камеры.

Каплеуловитель 4 представляет собой циклон типа ЦВП. Он состоит из корпуса с воздухоподводящим патрубком и воздухоотводящей улитки. К фланцу в нижней части корпуса крепится гидрозатвор для отвода шлама. На гидрозатворе имеется штуцер подвода воды для взмучивания осевшего шлама. Для периодической промывки внутренних стенок в верхней части корпуса установлены сопла. Вода к ним подается через резиновые трубки, присоединенные к кольцевому коллектору .

3.4 Ударно-инерционные пылеуловители

Простейший тип пылеуловителя ударно-инерционного действия - это камера (яма) с водой и с установленным ортогонально зеркалу воды патрубком, через который поступает запыленный воздух. Воздушный поток, ударяясь о зеркало поды, резко изменяет направление, а частицы пыли по инерции отбрасываются на ее поверхность. Такого типа пылеуловители применялись на заре пылеочистной техники.

С начала 60-х годов в промышленности стали применять высокоэффективные ударно-инерционные пылеуловители, которые также представляют собой камеру с водой (рис. 15).

Камера разделена на два отсека фигурной перегородкой, не доходящей до дна резервуара. В перегородке имеется частично затопленная щель, через которую воздух может перетекать из первого отсека во второй. Запыленный воздух входит в первый отсек через патрубок, ударяется о водную поверхность и при перетекании в чистый отсек увлекает с собой некоторый слой воды. Благодаря этому запыленный поток интенсивно контактирует со струями, каплями и пленками воды.

Отработавшая вода отбрасывается на водную поверхность чистого отсека, уровень которой регулируется устройством. Часть капель, увлекаемая очищенным потоком воздуха, улавливается каплеуловителем. Такая схема действия аппарата обеспечивает самооборот воды, которая может рециркулировать до заданных величин осадка пыли в резервуаре или концентрации шлама, удаляемого через отвод. Очищенный воздух, пройдя каплеуловитель, удаляется центробежным вентилятором, установленным на пылеуловителе .

Рис. 15. Аппараты ударно-инерционного типа: а - ударно-инерционый пылеуловитель; б - пылеуловитель ПВМ; в - скрубберДойля; I -запыленный газ; II - очищенный газ; III - вода; IV - шлам.

3.5 Пенные аппараты

Пенные аппараты обычно делятся по способу отвода жидкости с решетки на два основных типа: с переливными устройствами и с так называемыми провальными решетками (рис. 16).

Аппараты с переливными решетками не получили широкого применения в пылеочистной технике вследствие зарастания решетки пылевыми отложениями. Поэтому в настоящее время их используют в основном и процессах тепломассообмена.

Аппараты, в которых вся жидкость «проваливается» сквозь решетку, в настоящее время принято называть противоточными. Их можно применять в качестве пылеуловителей.

В зависимости от скорости газа v г в полном сечении аппарата F устанавливаются различные гидродинамические режимы. Первый режим при v г = 0,2 ¸ 0,6 м/с, называемый режимом смоченной решетки, характеризуется весьма малым количеством жидкости на решетке. При барботажном режиме гидравлическое сопротивление резко понижается, и на решетке образуется слой жидкости, через которую барботируют пузырьки газа. Переход от барботажного режима к пенному происходит при v г = 0,7 ¸ 1,3 м/с. При v г = 0,8 ¸ 2,2 м/с на решетке наблюдается пенный режим, сопровождающийся образованием турбулизированной пены, в которой происходит непрерывное разрушение, слияние и образование новых газовых пузырьков. Дальнейший рост скорости газа приводит к прорыву газовых струй, колебанию слоя пены и образованию так называемого волнового режима.

В новейших интенсифицированных пенных аппаратах с противоточной решеткой применяется стабилизатор пенного слоя. В качестве стабилизатора рекомендуется использовать сотовую решетку со следующими оптимальными размерами: высота h ст = 60 мм и размеры ячеек от 35 ´ 35 до 45 ´ 45 мм.

Решетки промышленных аппаратов могут быть дырчатыми с живым сечением S 0 от 14 до 22% с ромбической разметкой на расстоянии l, а также трубчатыми с диаметром труб 20 - 32 мм и промежутками между ними b т = 3,0 ¸ 6,5 мм при S 0 = 13,0 ¸ 18.2%. Аппараты с трубчатыми решетками обозначаются ПАСС-Т, а с дырчатыми - ПАСС-Д .

4. фильтры

Под тонкодисперсной пылью понимают пыль или агломераты с размером частиц не менее 5 мк. Для очистки воздуха от тонкодисперсной пыли в настоящее время применяют в основном пористые и электрические аэрозольные фильтры .

Пористые аэрозольные фильтры бывают:

1) сухие - волокнистые, тканевые и губчатые;

2) мокрые - волокнистые и масляные;

электрические аэрозольные фильтры подразделяют на:

1) коронно-разрядные;

2) электростатические с фильтрующим материалом;

3) электретные.

4.1 Пористые аэрозольные фильтры

Пористыми фильтрами принято называть пылезадерживающие устройства, действие которых основано на осаждении и удерживании взвешенных в газе частиц на поверхности фильтрующих элементов при соприкосновении частиц с этими поверхностями. Размеры отверстий для прохода воздуха в пористых фильтрах значительно превышают размеры удерживаемых частиц.

Осаждение пылевых частиц в пористых фильтрах определяется рядом факторов, например, эффектом зацепления, инерционного выпадения частиц из криволинейных потоков, гравитационное и диффузионное осаждение частиц на стенках каналов фильтра и др.

Эффективность пористых фильтров зависит от: размера омываемой воздухом поверхности, способности этой поверхности удерживать осевшие частицы, характера траектории и скорости движения частиц при их прохождении через фильтрующие элементы и т. д. .

4.1.1 Сухие пористые фильтры

Волокнистые фильтры. Типичными пористыми волокнистыми фильтрами являются кассетные сменные фильтры. Кассета фильтра обычно состоит из металлической зажимной рамки (каркаса) и фильтрующего элемента. Филльтрующую набивку этих фильтров после запыления не регенерируют. В качестве фильтрующего материала используют различные сорта пористой бумаги, стеклянное волокно, легкую искусственную или хлопчатобумажную ткань и пр.

Кассетные фильтры являются фильтрами тонкой очистки, они рассчитаны на малую начальную запыленность воздуха, примерно до 2 мг/м 3 . В зависимости от назначения эти фильтры могут иметь различный коэффициент очистки и соответственно разное сопротивление.

Кассетный бумажный фильтр представляет собой металлический каркас, выполненный из уголковой стали и присоединенный к установочной раме. Фильтрующий материал (алигнин) накладывают на металлическую сетку и зажимают упругими гребенчатыми вставками.

Фильтровальная бумага, которую используют для кассетных фильтров, представляет собой сгруппированные и соединенные вместе волокна из целлюлозы, хлопка, асбеста, стекла или силона и т. д. Асбестовые волокна добавляют для улучшения фильтрующих свойств бумаги.

Бумажные фильтры могут состоять из одного или нескольких фильтрующих слоев. Современные кассетные фильтры из стекловолокна представляют собой пакет, две стенки которого выполнены из стальной решетки. Пакет заполняют тонким эластичным стекловолокном. Коэффициент очистки таких фильтров составляет в зависимости от плотности набивки при работе на тонкодисперсной пыли (размер частиц до 10 мк) от 70 до 95 %. Эти фильтры используются в установках искусственного климата и кондиционерах.

Тканевые фильтры. По форме фильтрующей поверхности тканевые фильтры делятся на рукавные и рамочные. В промышленности наиболее распространены рукавные или мешочные фильтры.

Рукавные фильтры имеют круглое или овальное сечение. При работе овальный фильтр становится круглым, при выключении вентилятора он вновь приобретает исходную форму, что облегчает удаление пыли.

Рукавный фильтр состоит из рядя тканевых рукавов, подвешенных в металлической камере. Запыленный газ поступает в нижнюю часть аппарата и проходит через ткань рукавов. На поверхности ткани в ее порах осаждается пыль. По мере увеличения толщины слоя пыли возрастает сопротивление фильтра прохождению газа, а поэтому осевшую на ткани пыль следует периодически удалять.

В качестве фильтрующего материала для тканевых фильтров применяют шерстянку Мелстроя, шерстяную фланель, шерстяную байку, полушерстяную саржу. Хорошими заменителями шерстяных тканей являются красный вельветон, пестротканная фланель, замша, фильтр-прессный холст и др. в силу высокой стоимости шерстяные фильтры применяют сравнительно редко.

Шерстяные ткани позволяют очищать газы с температурой не выше 80 °С, а хлопчатобумажные ткани пригодны для фильтрации газов с еще более низкой температурой (60 - 65 °С).

Очистка ткани от пыли достигается в рукавных фильтрах механическим встряхиванием рукавов автоматическим устройством или механическим встряхиванием рукавов с одновременной обратной продувкой их очищенным газом или воздухом.

Губчатые фильтры. В качестве фильтрующего материала для губчатых фильтров применяют пенополиуретан (полиуретановый поропласт), представляющий собой полимерный материал губчато-сотовой структуры. Товарный пенополиуретан обладает большим аэродинамическим сопротивлением, так как его поры разделены тонкими упругими перегородками. Для использования в воздушных фильтрах этот материал необходимо предварительно обрабатывать раствором щелочи, чтобы разрушить перегородки между порами и тем самым повысить его воздухопроницаемость. От пыли пенополиуретан очищается водой и используется неоднократно .

4.1.2 Мокрые пористые фильтры

Волокнистые фильтры. Очистительное устройство из мокрых волокнистых фильтров включает обычно один или несколько фильтрующих элементов, за которыми расположен сепаратор капель. Эти элементы изготавливают из стеклянных и в виде исключения металлических, например, алюминиевых, волокон. Толщина волокон составляет 50 - 250 мк; чаще всего используют волокна толщиной 150 мк. Толщина фильтрующих элементов достигает иногда 200 мк.

Фильтрующие элементы орошаются либо со стороны поступающего загрязненного газа, т.т. прямоточно, либо со стороны выходящего газа - противоточно. При противоточном обрызгивании фильтрующего элемента происходит значительный унос капелек потоком газа. Поэтому в очистительных устройствах с одним фильтрующим элементом необходимо использовать прямоточное орошение, а при нескольких элементах, следующих один за другим, прямоточное орошение рекомендуется применять перед последним фильтрующим элементом.

Линейная скорость движения воздуха через мокрые волокнистые фильтрующие элементы значительно выше, чем через сухие волокнистые фильтры.

Для орошения фильтрующих элементов применяют систему разбрызгивания воды под небольшим давлением. При этом важно обеспечить полное и наиболее равномерное смачивание водой фильтрующего элемента.

Рис. 17. Самоочищающийся масляный фильтр шторчатого типа

Чтобы предотвратить унос газом капелек разбрызгиваемой воды, за последним элементом помещают сепаратор, в большинстве случаев в форме жалюзийных решеток.

Масляные фильтры. Кассетные фильтры, имеющие в качестве фильтрующего элемента смоченную маслом металлическую сетку, известны очень давно и находят широкое применение. Существует множество различных модификаций фильтров этого типа, отличающихся друг от друга формой и размерами кассеты и ее заполнением. Для смачивания фильтрующих поверхностей применяют различные минеральные и реже растительные масла.

Наряду с кассетными масляными фильтрами широкое распространение у нас и за рубежом получили самоочищающиеся масляные фильтры (рис.17). Фильтрующим элементом самоочищающихся масляных фильтров является, как и в кассетных фильтрах, металлическая сетка, смоченная маслом. Отличительной особенностью этих фильтров является то, что регенерация фильтрующих элементов осуществляется здесь непрерывно в процессе работы фильтра. Эта особенность самоочищающихся фильтров обеспечивает им существенные эксплуатационные преимущества: постоянные сопротивление и коэффициент очистки и значительно большую пылеемкость.

Самоочищающиеся масляные фильтры состоят из непрерывно движущейся фильтрующей панели и масляной ванны. При прохождении через ванну панель отмывается от пыли и, которая постепенно оседает на дно ванны. Для заполнения ванны применяют веретенное, вазелиновое или парфюмерное масло. Эффективность очистки воздуха достигает 90 - 98 %. На рис. 17 показана движущаяся панель фильтра шторчатого типа, который состоит из плотно перекрывающих друг друга металлических звеньев-шторок, подвешенных к двум непрерывным цепям и покрытых маслом. Запыленный воздух, проходя через них, оставляет на их поверхности частицы пыли .

4.2 Электрические аэрозольные фильтры

4.2.1 Коронно-разрядные фильтры

Действие коронно-разрядных фильтров основано на использовании коронного разряда. Коронно-разрядные фильтры делятся на две основные группы:

1. однозонные электрофильтры, в которых процесс ионизации газа с помощью коронного разряда и процесс осаждения заряженных частиц осуществляется в одной зоне;

2. двухзонные электрофильтры (рис. 18), в которых зарядка и осаждение частиц разделены: в первой зоне расположена коронирующая, а во второй - осадительная система.

Однозонные электрофильтры в зависимости от формы осадительных электродов подразделяют на трубчатые и пластинчатые. В трубчатых электрофильтрах газ движется в вертикальном направлении. По осям труб располагаются проволочные коронирующие электроды круглого или иного сечения.

В пластинчатых электрофильтрах осадительными электродами являются пластины, расположенные на расстоянии 250 - 300 мм друг от друга. Между осадительными пластинами располагаются проволочные коронирующие электроды.

Двухзонные электрофильтры изготовляют в виде отдельных ячеек, которые монтируют в секции, рассчитанные на определенную производительность. Секции устанавливают в одном корпусе. Запыленный воздух сначала проходит через коронирующую систему, где частицы получают ионный заряд того же знака, что и коронирующие электроды, а затем через осадительную систему .

4.2.2 Электретные фильтры

Схематический вариант электретного фильтра приведен на рис. 19. В принципе этот фильтр представляет собой систему плоских или концентрических щелей, образованных электретными поверхностями, несущими заряды чередующейся полярности.

Между поверхностью электрета и ограничивающими его электродами действует сильное электрическое поле. Максимальная величина этого поля может составлять 33 кВ/см, т. е. быть равной пробивной прочности окружающего электрет воздуха при нормальном атмосферном давлении.

После пропускания определенной порции запыленного газа поверхности электрета и электрода очищают от прилипших к ним частичек пыли, так как под действием слоя пыли электрическое поле в зазоре может перестать действовать .

4.2.3 Мокрые электрофильтры

Мокрые электрофильтры предназначены для очистки от смолы, масляных туманов и пыли генераторных и коксохимических газов. Они рассчитаны на работу при температуре до 50 °С и давлении до 40 кПа или разрежении до 5 кПа. Аппараты - вертикальные, однопольные, односекционные со стальным корпусом цилиндрической формы. Осадительные электроды трубчатой формы. Электрофильтры изготавливают двух типоразмеров с активным сечением 5 и 7,2 м 2 .

Электрофильтр ПГ-8 предназначен для очистки от пыли и смолы газов, образующихся при газификации углей; для очистки газов, используемых в газовых турбинах, для синтеза аммиака, спиртов, обогрева коксовых печей и др. Электрофильтр оборудован устройством, через которое продувают пар или газ для удаления взрывоопасных газовых смесей при пуске и остановке .

Как следует из приведенного выше, для очистки от тонкодисперсной пыли находят применение различные по устройству фильтры, имеющие особенности:

1. Из пористых воздушных фильтров наиболее эффективными являются волокнистые фильтры. Однако вследствие значительного аэродинамического сопротивления конструктивное их исполнение позволяет допускать нагрузки до 4000 м 3 /(м 2 . ч) и в некоторых типах фильтров при различной фильтрующей поверхности - до 8000 м 3 /(м 2 . ч). Как правило, волокнистые фильтры являются фильтрами однократного действия, т. е. после запыления их не регенерируют.

2. Тканевые фильтры имеют высокий коэффициент очистки и в то же время большое аэродинамическое сопротивление. Они рассчитаны на очистку газов с большой начальной запыленностью

3. Губчатые воздушные фильтры имеют незначительное аэродинамическое сопротивление, но по степени очистки относятся к фильтрам III класса, то есть эффективно улавливают пыль с размером частиц свыше 10 мк.

4. Мокрые волокнистые фильтры достаточно эффективно улавливают тонкодисперсную пыль, однако очистка их от пыли не представляется возможной.

5. Масляные фильтры Рекка и масляные самоочищающиеся фильтры используют в основном как фильтры первой ступени очистки. Эффективность их сравнительно невысокая. Кроме того, при эксплуатации масляных фильтров происходит срыв капелек масла, которые загрязняют оборудование.

6. Электрофильтры обладают целым рядом преимуществ по сравнению с другими известными устройствами по обеспыливанию воздуха. Они способны очищать до 1 млн. м 3 газов в 1 ч при любой концентрации взвешенных частиц. Электрофильтры работают как при атмосферном, так и при другом давлении. Их можно выполнять из материалов, стойких к кислотам, щелочам и другим агрессивным веществам. Эффективность очистки газов таким образом очень высока. Эти устройства способны улавливать как сухие, так и мокрые частицы размером менее 0,001 мк. При этом они обеспечивают высокий коэффициент очистки при сравнительно небольшом аэродинамическом сопротивлении. Установки безопасны в эксплуатации и могут быть полностью автоматизированы.

Однако используемые в настоящее время электрофильтры имеют ряд недостатков. Они плохо улавливают тонкодисперсные частицы с небольшим удельным электрическим сопротивлением, так как частицы, попадая на осадительный электрод, перезаряжаются и уносятся газовым потоком из электрофильтра. При большом же удельном электрическом сопротивлении частиц пыли может произойти обратная корона.

Электрофильтры очень чувствительны даже к незначительному изменению режима их эксплуатации. Они могут работать лишь при невысокой скорости очищаемого газа. Кроме того, они ненадежны при очистке агрессивных и высокотемпературных газов и не позволяют улавливать пыль в месте ее образования. К тому же все еще высока их стоимость.

7. Электростатические фильтры с фильтрующим материалом позволяют достичь более высокого коэффициента очистки, чем при использовании обычных фильтров, или при том же коэффициенте очистки значительно снизить аэродинамическое сопротивление последних. Однако применение этих фильтров затруднено вследствие сложности их конструктивного выполнения.

8. Электретные фильтры пока еще не нашли широкого применения в промышленности .

5. некоторые инженерные разработки

5.1 Система двухэтапной очистки газовых пылевых выбросов

Рис. 20. Схема пылеулавливающей установки

В настоящее время разрабатываются новые высокоэффективные и экономичные аппараты сухой сепарации с возможностью возврата уловленной пыли в технологический процесс. Одной из таких разработок является пылеулавливающая установка ДЕКО-2ПУ (рис. 20), предназначенная для очистки газовых (воздушных) потоков от промышленной пыли. Установка обладает низкой энергоемкостью и металлоемкостью, характеризуется максимальной надежностью, а технические характеристики остаются постоянными в течение всего периода эксплуатации. Таких результатов достигают за счет того, что входной патрубок подключен к пылевыпускному патрубку первого аппарата, в результате чего происходит высвобождение чистого воздуха из запыленного потока с целью создания оптимальной запыленности потока. Первый пылеулавливающий аппарат состоит из цилиндрического корпуса, тангенциального входного 2, выходного 3 и пылевыпускного 4 патрубков и конусообразной обечайки 5, расположенной концентрично внутри нижней конической части корпуса 1, в результате чего образуется кольцевой зазор. Входной патрубок 7 второго пылеулавливающего аппарата 6 подсоединен к пылевыпускному патрубку 4 первого пылеулавливающего аппарата, а выходной патрубок 8 - к входному патрубку 2 первого аппарата. Пылевыпускной патрубок 9 второго аппарата подсоединен к пыленакопительному бункеру 10 с патрубком 11 выгрузки пыли.

Между входным патрубком 8 второго пылеулавливающего аппарата 6 и входным патрубком 2 первого пылеулавливающего аппарата располагается основное тягодутьевое устройство 12 (вентилятор или дымосос).

Запыленный газовый поток поступает через тангенциальный входной патрубок 2 внутрь цилиндрического корпуса 1, где приобретает винтообразное движение и направляется в нижнюю часть корпуса. Под действием центробежных сил частицы пыли перемещаются к стенке корпуса. Пристеночный слой газового потока, имеющий максимальную концентрацию пыли, попадает в кольцевой зазор между конусообразной обесчаткой 5 и конической частью корпуса 1. Отсюда частицы пыли с частью газового потока удаляются через пылевыпускной патрубок 4. Далее запыленная часть газового потока из первого аппарата поступает во второйпылеулавливающий аппарат 6, где обеспыливается и направляется в газовый поток, перемещаемый тягодутьевым устройством. Выделенная из газового потока пыль собирается в пыленакопительном бункере.

Установка ДЕКО-2ПУ обеспечивает высокую степень сепарации пыли независимо от фракционного состава и массы, отличается простотой конструкции, малыми размерами, минимальными трудозатратами при обслуживании и опорожнении накопительных бункеров и высокой степенью очистки воздуха .

5.2 Пылеуловитель для мелкодисперсной пыли на основе центробежной и инерционной сепарации

Сочетание центробежный и инерционных процессов, на основе которых работает пылеуловитель (рис. 21), позволяет значительно повысить степень улавливания мелкодисперсных частиц из газового потока за счет снижения вторичного уноса пыли.

Рис. 21. Конструкция пылеуловителя

Запыленный газ через входной патрубок 6 поступает в завихрительное устройство 2, в котором расположены определенного профиля лопатки 5, способствующие закручиванию газопылевого потока. Особое расположение входного патрубка обеспечивает сохранение высокой скорости газа (до 20 м/с) в верхней части аппарата в отличие от обычных циклонов.

Отделение частиц пыли в закрученном потоке происходит под действием центробежных сил в пространстве между корпусом 1 и экраном 8, установленным под завихрителем 2. Очищенный газ дважды изменив свое направление, поступает в патрубок вывода 7. Установка экрана соответствующей геометрии повышает эффективность пылеулавливания за счет лучшей аэродинамики потока в верхней части аппарата и снижает вторичный унос, предотвращая попадание отскочивших от корпуса частиц в поток очищенного газа. Отделившаяся пыль по стенке корпуса под действием силы тяжести поступает в нижнюю часть корпуса и собирается в бункер 9.

Проведенные испытания показали, что при использовании описанного выше пылеуловителя вторичный унос пыли по сравнению с существующей системой пылеочистки (циклон ЦН-15) снизился в 1,5 раза, а общая степень очистки составила 98,5 % .

Заключение

Каждый из представленных в работе методов пылеочистки рассмотрен достаточно детально, выявлены его недостатки и достоинства, даны краткие технические характеристики и описаны основные виды аппаратов, применяемых в конкретном случае.

После анализа этих методов можно сделать вывод, что наиболее эффективным из них является очистка промышленных выбросов от пыли с использованием электрических пылеуловителей. Однако аппаратурное оформление этого метода требует больших капитальных затрат и наличия высококвалифицированного обслуживающего персонала.

В целом работа отвечает поставленной задаче - раскрытию и описанию применяемых методов пылеочистки.

Литература

1. Основы химической технологии / Под ред. проф. И.П. Мухленова. М.: Высшая школа, 1991, с. 218, с. 246 - 261.

2. Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Промышленно-транспортная экология. М.: Высшая школа, 2001. с. 54 - 55.

1 – катионит; 2 – песок. Адсорбционно-каталитические методы применяют для очистки промышленных... При этом в отходящих газах будут содержаться пыль и сернистый газ. Для очистки от газов и пыли предусматривается устройство специальных...


Для очистки воздуха от пыли применяют пылеуловители и фильтры. К фильтрам относятся устройства, в которых отделение пылевых частиц от воздуха производится путем фильтрации через пористые материалы. Аппараты, основанные на иных принципах пылеотделения, принято называть пылеуловителями.

В зависимости от природы сил, действующих на взвешенные в газе пылевые частицы для их отделения от газового потока, используют следующие типы пылеулавливающих аппаратов:

сухие механические пылеуловители (взвешенные частицы отделяются от газа при помощи внешней механической силы);

мокрые пылеуловители (взвешенные частицы отделяются от газа путем промывки его жидкостью, захватывающей эти частицы);

электрические пылеуловители (частицы пыли отделяются от газового потока под действием электрических сил);

фильтры (пористые перегородки или слои материала, задерживающие пылевые частицы при пропускании через них запыленного воздуха);

комбинированные пылеуловители (используются одновременно различные принципы очистки).

По функциональному назначению пылеулавливающее оборудование подразделяют на два вида: 1) для очистки приточного воздуха в системах вентиляции и кондиционирования; 2) для очистки воздуха и газов, выбрасываемых в атмосферу системами промышленной вентиляции.

Основными технико-экономическими показателями, характеризующими промышленную эксплуатацию пылеуловителей и фильтров, являются:

производительность (или пропускная способность аппарата), определяемая объемом воздуха, который может быть очищен от пыли за единицу времени (м 3 /ч, м 3 /с);

аэродинамическое сопротивление аппарата прохождению через него очищаемого воздуха (Па). Оно определяется разностью полных давлений на входе в аппарат и выходе из него, т. е. р = р вх - р вых ;

общий коэффициент очистки или общая эффективность пылеулавливания, определяемая отношением массы пыли, уловленной аппаратом G ул , к массе пыли, поступившей в него с загрязненным воздухом GBX и выражаемый в относительных единицах или в %:

η = (G ул /G вх )100;

фракционный коэффициент очистки, т. е. эффективность пылеулавливания аппарата по отношению к различным по крупности фракциям (в долях единицы или в %)

η = [Ф вх – Ф вых (1 – η)] /Ф вх

где Ф вх, Ф вых - содержание фракции пыли в воздухе соответственно на входе и выходе из пылеуловителя, %.

Стоимость очистки воздуха (руб. на 1000 м 3 очищаемого воздуха).

Наиболее простыми по устройству и эксплуатации аппаратами являются пылеосадительные камеры, в которых отделение частиц пыли от воздуха происходит под действием силы тяжести при прохождении воздуха через камеры. Эти устройства применяют для грубой очистки, их эффективность пылеулавливния составляет 50...60 %. Скорость движения воздуха в камере выбирается из условия обеспечения ламинарного движения и обычно составляет 0,2... 0,8 м/с. Аэродинамическое сопротивление камер невысоко и равно 80...100 Па. С целью повышения эффективности пылеулавливания камер они иногда разделяются по высоте полками, которые могут периодически встряхиваться для очистки от оседающей пыли. Для этой же цели применяют пылеосадительные камеры лабиринтного типа.

Центробежные пылеотделители - циклоны - находят более широкое применение, так как при сравнительно простой конструкции обеспечивают высокую степень обеспыливания воздуха (80...90%). Наиболее известные типы отечественных циклонов приведены на рис. 7.1.

Циклон состоит из цилиндрического корпуса, к которому тангенциально подведен входной патрубок; нижней конической части и выхлопного патрубка, размещаемого внутри корпуса соосно с ним. Входя в циклон со скоростью 1&...20 м/с, запыленный воздух приобретает вращательное движение и опускается вниз. При этом частицы пыли под действием сил инерции отбрасываются к стенкам аппарата и, скользя по ним вниз, попадают в бункер. Очищенный поток воздуха поворачивает вверх и через выхлопную трубу выходит из циклона.

Эффективность пылеулавливания возрастает с увеличением скорости входа воздуха в циклон, однако при слишком большой скорости возрастает турбулизация воздушной среды и эффективность циклона падает. Максимальную скорость воздуха принимают обычно не более 20 м/с. На эффективность этих аппаратов влияет и их диаметр: с его увеличением эффективность падает, поэтому диаметр циклонов принимается не более 1 м.

Гидравлическое сопротивление циклонов колеблется в пределах 500... 1100 Па. Оно зависит от конструкции аппарата и скорости воздуха на входе в него.

Рис. 7.1. Схемы циклонов основных типов:

а - НИИОГАЗ ЦН-15; б - СИОТ; в - ВЦНИИОТ; г - Гипродрев;

1 - входной патрубок; 2-выхлопная труба; 3-цилиндрический корпус; 4-коническая часть; 5-бункер; 6-улитка на выходе; 7-отверстие выхлопного патрубка; 8-коническая вставка; 9-перегородки

Конструкции современных циклонов довольно разнообразны, что объясняется многообразием условий их рационального применения. Наибольшее распространение получили циклоны типа НИИОГАЗ (несколько модификаций), СИОТ, ВЦНИИОТ, ЛИОТ, Гипродрева (см. рис. 7.1). Они различаются конструктивным оформлением, эффективностью пылезадержания и гидравлическим сопротивлением. Каждый циклон имеет свою рациональную область применения.

Циклон НИИОГАЗ отличается удлиненной конической частью и имеет малое гидравлическое сопротивление. Применяется он для улавливания неслипающихся и неволокнистых пылей.

Циклон СИОТ имеет корпус в виде конуса без цилиндрической части с входной трубой треугольного поперечного сечения. Используется он в тех случаях, когда имеются ограничения габаритов по высоте.

Циклон ВЦНИИОТ рекомендуется применять при улавливании абразивных пылей, так как он отличается малой изнашиваемостью стенок благодаря наличию обратно расположенного конуса внизу аппарата. Гидравлическое сопротивление его несколько выше, чем у циклонов других типов. Циклон ВЦНИИОТ можно использовать для улавливания волокнистых пылей (нижний внутренний конус в этом случае снимается).

Циклон ЛИОТ имеет развитую цилиндрическую часть и применяется для улавливания сухой неслипающейся пыли.

Циклон Гипродрева отличается бочкообразной формой, имеет малое гидравлическое сопротивление и используется в основном для улавливания отходов деревообработки.

Окончательный выбор того или иного типа циклона должен определяться по технико-экономическим показателям. В тех случаях, когда требуется очищать большие объемы воздуха, применяют групповые циклоны. В них аппараты подсоединяются параллельно входными патрубками к общему трубопроводу и устанавливаются на один бункер больших размеров. Необходимым условием эффективной работы циклонов в этом случае является исключение возможности перетекания воздуха из одного циклона в другой.

Рукавные фильтры для улавливания сухих неслипающихся пылей нашли широкое применение в промышленности (рис. 7.2). Основными рабочими элементами этих устройств являются матерчатые рукава, подвешиваемые к встряхивающему устройству и размещаемые в герметичном металлическом корпусе. Нижние открытые концы рукавов соединены с бункером. Воздух, проходя через ткань рукавов, оставляет на их поверхности пыль и удаляется из корпуса фильтра вентилятором. Накапливаясь на поверхности ткани в виде слоя, пыль сама становится фильтрующей средой и увеличивает эффективность пылезадержания фильтра. Очистка ткани рукавов от осевшей пыли производится путем их встряхивания, для чего устанавливается автоматически действующий встряхивающий меха низм. Во многих типах фильтров встряхивание рукавов сочетается с обратной их продувкой с целью лучшей очистки от пыли. Фильтры выполняются многосекционными. При отключении одной из секций для очистки рукавов остальные продолжают работать. Фильтры бывают всасывающего и напорного типов.

Рис. 7.2. Схема рукавного фильтра:

1 - входной патрубок; 2- рукав; 3- подвеска рукавов; 4- встряхивающий механизм;

5- выходной патрубок; 6 - бункер

Эффективность пылезадержания рукавных фильтров составляет 90...99 %. Воздушная нагрузка на ткань принимается в пределах 50...80 м 3 /(м 2 ·ч). Гидравлическое сопротивление фильтра в зависимости от степени запыления рукавов колеблется в пределах 1...2.5 кПа.

В последние годы разработаны фильтры, в которых рукава выполнены из стеклоткани или пористых керамических материалов. Очистка фильтрующих элементов в них производится сжатым воздухом. Такие фильтры можно применять для очистки высокотемпературных газов, отсасываемых от технологического оборудования. Из выпускаемых промышленностью рукавных фильтров наибольшее распространение получили фильтры типов ФВК, ФВВ, ФРМ, ФТНС и др.

Электрические фильтры (рис. 7.3) находят широкое применение на предприятиях строительной индустрии для очистки воздуха и промышленных газов от пыли. В этих аппаратах отделение пылевых частиц от воздуха производится под воздействием статического электрического поля высокой напряженности. В металлическом корпусе, стенки которых заземлены и являются осадительными электродами, размещены коронирующие электроды, соединенные с источником постоянного тока. Напряжение выпрямленного тока составляет 30...100 кВ.

Вокруг отрицательно заряженных электродов образуется электрическое поле. Проходящий через электрофильтр запыленный газ ионизируется, вследствие чего приобретают отрицательные заряды и пылевые частицы. Последние начинают перемещаться к стенкам фильтра, и, оседая на них, образуют плотный слой. Очистка осадительных электродов производится путем их остукивания или вибрации, а иногда путем смыва водой.

Рис. 7.3. Схема электрофильтра:

1 - входной патрубок; 2- корпус электрофильтра (осадительный электрод); 3-коронирующий электрод;

4- изоляторы; 5- выходной патрубок; 6- высоковольтный выпрямитель тока; 7- бункер

Эффективность пылеулавливания электрофильтров высокая, она достигает 99,9 %. Причем улавливаются частицы любых размеров, включая субмикронные при их высоких концентрациях в газах, достигающих 50 г/м 3 . Преимуществами этих аппаратов являются низкое гидравлическое сопротивление 100...150 Па, экономичность эксплуатации, возможность очищать газы при их высоких температурах (до450°С).

Для различных условий применения промышленностью выпускаются разные типы электрофильтров: УГ, ЭГА, УТТ, ОГП, УБ, УВВ, ПГ, ДМ и др.

Пылеуловители мокрого типа являются аппаратами глубокой очистки и отличаются высокой эффективностью пылеулавливания. Их применение целесообразно в том случае, когда улавливаемая пыль хорошо смачивается водой, не цементируется и не образует твердых, трудно разрушаемых отложений.

Из этого класса аппаратов наиболее часто применяют циклон с водяной пленкой ЛИОТ (рис. 7.4). Он имеет вертикальный цилиндрический корпус, в нижнюю часть которого тангенциально подводится очищаемый воздух. Последний закручивается и, вращаясь, поднимается в верхнюю часть аппарата, откуда отводится в атмосферу через выхлопной патрубок.

Рис. 7.4. Циклон с водяной пленкой:

1 - входной патрубок; 2 - корпус; 3 - выходной патрубок; 4 - устройство для подачи воды

При вращении потока из него под действием центробежных сил выделяются пылевые частицы, которые удаляются со стенок аппарата стекающей сверху водой. Последняя подается на стенки аппарата через водоподающее кольцо и несколько тангенциально расположенных трубок и стекает по стенкам аппарата в виде сплошной водяной пленки. Образующийся шлам собирается в бункере.

Эффективность пылеулавливания циклонов с водяной пленкой составляет 99,0...99,5 %, потери давления в аппарате равны 400...800 Па. При очистке от пыли агрессивных газов, разрушающих металлические стенки аппарата, последние с внутренней стороны армируются кислотостойкими покрытиями.

Высокими эксплуатационными показателями отличаются также пенные пылеуловители (рис. 7.5). Аппараты этого типа имеют цилиндрический металлический корпус, внутри которого горизонтально размещена решетка. Вода подается на решетку, через которую снизу пропускается очищаемый воздух. При этом на решетке образуется слой пены, высота которого зависит от высоты сливной перегородки (порога). Обычно она составляет 80... 100 мм. С целью снижения капельного уноса влаги в верхней части аппарата размещается каплеуловитель, выполненный в виде решетки с лабиринтными каналами.

Рис. 7.5. Пенный пылеуловитель:

1 - приемная коробка; 2- корпус; 3- решетка; 4- сливная перегородка (порог); 5-сливная коробка

1. Назовите основные источники и свойства пылей, выделяющихся на строительных площадках. 2. Каковы методы контроля запыленности воздуха? 3. Перечислите общие и индивидуальные средства защиты работающих от пыли. 4. Назовите основные виды пылеуловителей и фильтров, применяемых для очистки воздуха. 5. Каковы технико-экономические показатели, применяемые при оценке пылеуловителей и фильтров? 6. Объясните принцип действия и укажите области применения пылеосадительных камер и циклонов. 7. Как устроены и работают рукавные фильтры? 8. Объясните принцип действия электрических фильтров. 9. Как устроены пылеуловители мокрого типа и в каких случаях они применяются? 10. Объясните принцип действия пенных пылеуловителей.


©2015-2017 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.

Еще одним распространенным и весьма опасным заблуждением, активно поддерживаемым производителями климатической техники, является миф о благотворном влиянии на качество воздуха озона. Бытовые озонаторы продаются под видом "очистителей воздуха" и ионизаторов. Биполярный ионизатор без озонатора, генерирующий как положительно, так и отрицательно заряженные ионы, - действительно полезное для здоровья и качества воздуха устройство, так как воссоздает естественную природную аэроионную среду. Однополярные ионизаторы генерируют лишь отрицательно заряженные ионы, что может привести к изменению естественного аэроионного фона. При использовании ионизаторов обязателен контроль аэроионного состава воздуха при помощи счетчиков аэроионов.

Российские Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.2.4.1294-03 нормируют (п. 1.2) содержание аэроионов обоих зарядов в следующих типах общественных и производственных помещений, где может иметь место аэроионная недостаточность или избыток аэроионов:
- помещения, в отделке и (или) меблировке которых используются синтетические материалы или покрытия, способные накапливать электростатический заряд;
- помещения, в которых эксплуатируется оборудование, способное создавать электростатические поля, включая видеодисплейные терминалы и прочие виды оргтехники;
- помещения, оснащенные системами (включая централизованные) принудительной вентиляции, очистки и (или) кондиционирования воздуха;
- помещения, в которых эксплуатируются аэроионизаторы и деионизаторы.

Таблица. Показатели аэроионного состава

Нормируемые показатели аэроионного состава

Концентрации аэроионов, р (ион/см3)

Коэффициент униполярности, У (отношение концентрации P+ ионов к Р- ионам)

положительной полярности

отрицательной полярности

Минимально допустимые

р + ≥ 400

р - > 600

0.4 ≤ У< 1.0

Максимально допустимые

р +< 50 000

р - ≤ 50 000

Пункт 2.5. СанПиН 2.2.4.1294-03 допускает в зонах источников электростатических полей (видеодисплейные терминалы или другие виды оргтехники) отсутствие аэроионов положительной полярности.

Именно аэроионы, а не озон создают ощущение "свежего воздуха", атмосферы "морского воздуха", "воздуха в сосновом бору". Также ионизаторы воздуха способствуют быстрому осаждению пылевых частиц за счет притяжения противоположных зарядов. Качественные биполярные ионизаторы, дозирующие количество отрицательных ионов с селекцией тяжелых и легких аэроионов, применяются в медицине для улучшения качества жизни больных с нарушениями сна, при гипертонической болезни, при бронхолегочной патологии. Для лечебных целей могут использоваться другие концентрации аэороионов (п. 2.6 СанПиН 2.2.4.1294-03). Кстати, самый простой способ насыщать атмосферу дома природными аэроионами - это часто проветривать помещения, либо держать окно или форточку постоянно открытыми.

А что же озонаторы? В России озон отнесен к классу чрезвычайно опасных веществ (I класс опасности - ГН 2.2.5.1313-03) с остронаправленным механизмом действия, требующих автоматического контроля за их содержанием в воздухе производственных помещений. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны согласно Гигиеническим Нормативам ГН 2.2.5.1313-03, утвержденных Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 27 апреля 2003 г, определяют ПДК озона как 0,1 мг/м 3 . Бытовые озонаторы не имеют счетчиков концентрации озона в атмосфере. В России использование озонаторов для обеззараживания воздуха допускается в медицинских учреждениях только при отсутствии в помещениях людей (СанПиН 2.1.3.2630-10 пункты 4.4.5. и 6.15).

В странах Запада техногенный озон и озон, образующийся в результате солнечной радиации, считается опасным загрязнителем атмосферного воздуха. Например, в 2005 году Канадский центр профессиональной безопасности и здоровья (CCOHC) распространил документ "Озон и его влияние на здоровье" (" Health Effects of Ozone "), в котором говорится: "Даже очень низкие концентрации озона может быть вредным для верхних дыхательных путей и легких. Тяжесть нарушений зависит одновременно от концентрации озона и продолжительности его воздействия. Даже кратковременное воздействие низких концентраций озона может привести к тяжелым нарушениям функций дыхательной системы или к смерти " . В брошюре Американского агентства по охране окружающей среды (2009 г.) говорится о том, что озон может вызывать раздражение слизистых оболочек дыхательных путей и глаз, ухудшать дыхательную функцию легких, вызывать воспаление легких, приводить к постоянному повреждению легких и ухудшать состояние людей с легочными заболеваниями и бронхиальной астмой. Проблема высокой концентрации озона в атмосфере остро встает перед жителями южных стран, где сильная солнечная радиация создает высокую концентрацию озона. В США публикуются ежедневные прогнозы индекса качества воздуха по содержанию озона с рекомендациями людям из подверженных воздействию озона групп (аллергики, страдающие бронхиальной астмой, легочными заболеваниями, спорсменам и рабочим) по контролю времени пребывания на открытом воздухе.

Почему озон так опасен? Озон является сильнейшим окислителем. Воздействие свободных радикалов озона повреждает мембраны клеток тканей дыхательных органов, вызывает их воспаление и увеличивает подверженность воздействию инфекционных и аллергенных факторов. Кроме того, озон является вероятным атерогеным фактором, увеличивающим вероятность инсультов и инфарктов. В 2004 году исследователями (Bell M.L., McDermott А. и др.) была статистически доказана связь смертности и кратковременных повышений концентрации озона в атмосфере и то, что значительнее всего смертность от воздействия озона увеличивается у пожилых людей. Детально биологические эффекты озона и их последствия для здоровья человека описаны на сайте Американского агентства по охране окружающей среды .

Кроме вреда здоровью озон наносит значительный вред полимерам (ускоренное старение и разрушение), электронным приборам, красителям и домашним растениям. Кроме того, детально не изучены побочные химические продукты, образующиеся при окислении озоном, которые также могут быть опасны для здоровья. В 2014 году Агентством по охране окружающей среды было издано специальное разъяснение о бытовых генераторах озона, выдаваемых производителями за воздухоочитстители , и о их потенциальных опасностях для здоровья потребителей.

Главный вывод : использование озонаторов не улучшает, а ухудшает качество воздуха жилых помещений, насыщая его чрезвычайно опасным веществом в неконтролируемой концентрации, способным спровоцировать развитие опасных заболеваний, ухудшить течение хронических заболеваний (бронхиальная астма) и привести к смерти.

Рисунок 13. Горшки с цветами - источник пыли и грибных спор.

В продолжение темы:
Отопление в нежилых помещениях

В наши дни ландшафтный дизайн, как направление, развивается стремительными темпами. Дизайнеры и архитекторы занимаются оформлением участков и территорий в разнообразных...

Новые статьи
/
Популярные