Очищення газів в сухих механічних пиловловлювачах.

До сухих механічних пиловловлювачів відносяться апарати, в яких використані різні механізми осадження: гравітаційний (пилоосаджувальна камера), інерційний (камери, осадження пилу в яких відбувається в результаті зміни напряму руху газового потоку або установки на його шляху перешкоди) і відцентровий.

Гравітаційне осадження засноване на осадженні зважених часток під дією сили тяжіння при русі запиленого газу з малою швидкістю без зміни напряму потоку. Процес проводять у відстійних газоходах і пилоосаджувальних камерах (мал.2). Для зменшення висоти осадження часток в осаджувальних камерах встановлено на відстані 40-100 мм безліч горизонтальних полиць, що розбивають газовий потік на плоскі струмені. Гравітаційне осадження дієво лише для великих часток діаметром більше 50-100 мкм, причому міра очищення складає не вище 40-50%. Метод придатний лише для попереднього, грубого очищення газів.

Мал. 2

Пилоосаджувальні камери (мал. 2). Осадження зважених в газовому потоці часток в пилоосаджувальних камерах відбувається під дією сил тяжіння. Простими конструкціями апаратів цього типу є відстійні газоходи, що забезпечуються іноді вертикальними перегородками для кращого осадження твердих часток. Для очищення гарячих пічних газів широко застосовують багатополичні пилоосаджувальні камери.Пилоосаджувальна камера має: 1 - вхідний патрубок; 2 - вихідний патрубок; 3 - корпус; 4 - бункер зважених часток.

Інерційне осадження засноване на прагненні зважених часток зберігати первинний напрям руху при зміні напряму газового потоку. Серед інерційних апаратів найчастіше застосовують жалюзійні пиловловлювачі з великим числом щілин (жалюзі). Гази знепилюються, виходячи через щілини і міняючи при цьому напрям руху, швидкість газу на вході в апарат складає 10-15 м/с. Гідравлічний опір апарату 100 - 400 Па (10 - 40 мм вод. ст.). Частки пилу з d < 20 мкм в жалюзійних апаратах не уловлюються. Міра очищення залежно від дисперсності часток складає 20-70%. Інерційний метод можна застосовувати лише для грубого очищення газу. Окрім малої ефективності недолік цього методу - швидке стирання або забивання щілин.

Ці апарати відрізняються простотою виготовлення та експлуатації, їх доволі широко використовують в промисловості.

Відцентрові методи очищення газів засновані на дії відцентрової сили, що виникає при обертанні газового потоку, що очищається, в очисному апараті або при обертанні частин самого апарату. В якості відцентрових апаратів пилоочистки застосовують циклони (мал.3) різних типів: батарейні циклони, пиловловлювачі (ротоклоны) та ін., що обертаються.

Циклони найчастіше застосовують в промисловості для осадження твердих аерозолів. Циклони характеризуються високою продуктивністю по газу, простотою пристрою, надійністю в роботі. Міра очищення від пилу залежить від розмірів часток. Для циклонів високої продуктивності, зокрема батарейних циклонів (продуктивністю більше 20000 м3/ч), міра очищення складає близько 90% при діаметрі часток d > 30 мкм. Для часток з d = 5-30 мкм міра очищення знижується до 80%, а при d == 2-5 мкм вона складає менше 40%.

Мал.3 Мал.4

 

На мал. 3 повітря вводиться тангенціально у вхідний патрубок (4) циклону, що є апаратом, який закручує повітря. Обертовий потік, що сформувався тут, опускається по кільцевому простору, утвореному циліндричною частиною циклону (3) і вихлопною трубою (5), в його конусну частину (2), а потім, продовжуючи обертатися, виходить з циклону через вихлопну трубу (1) - пиловипусний пристрій. Аеродинамічні сили викривляють траєкторію часток. При обертально-низхідному русі запиленого потоку пилові частки досягають внутрішньої поверхні циліндра, відділяються від потоку. Під впливом сили тяжіння і потоку частки, що відокремилися, опускаються і через пилевипусний отвір проходять у бункер. Вища міра очищення повітря від пилу в порівнянні з сухим циклоном може бути отримана в пиловловлювачах мокрого типу (рис.4), в яких пил уловлюється в результаті контакту часток зі змочуючою рідиною. Цей контакт може здійснюватися на змочених стінках, на краплях або на вільній поверхні води.

На мал. 4 представлений циклон з водяною плівкою. Запилене повітря подається через воздуховод (5) в нижню частину апарату тангенціально із швидкістю 15-21 м/с. Закручений повітряний потік, рухаючись вгору, зустрічає плівку води, що стікає вниз по поверхні циліндра (2). Очищене повітря відводиться з верхньої частини апарату (4) також тангенціально по напряму обертання повітряного потоку. У циклоні з водяною плівкою немає вихлопної труби, яка властива сухим циклонам, таким чином це дозволяє зменшити діаметр його циліндричної частини. Внутрішня поверхня циклону безперервно зрошується водою з сопл (3), розміщених по колу. Пил, захоплений водяною плівкою, стікає разом з водою в конічну частину циклону і віддаляється через патрубок (1), занурений у воду відстійника. Вода, що відстоялася, знову подається в циклон. Швидкість повітря на вході циклону 15-20 м/с. Ефективність циклонів з водяною плівкою складає для пилу розміром часток до 5 мкм - 88-89%, для пилу з більшими частками – 95-100%.

Іншими типами відцентрового пиловловлювача є ротоклони (мал. 5) і скрубери (мал. 6).

Циклонні апарати найбільш поширені в промисловості, оскільки у них відсутні частини в апараті, що рухаються та висока надійність роботи при температурі газів до 5000С, уловлювання пилу в сухому вигляді, майже постійний гідравлічний опір апарату, простота виготовлення, висока міра очищення.

Мал. 5 – Газопромиватель с центральною опускною трубою:1 - вхідний патрубок; 2 - резервуар з рідиною; 3 - сопло

 

Запилений газ входить по центральній трубі, з великою швидкістю ударяється об поверхню рідини і, повертаючи на 180°, видаляється з апарату. Частки пилу при ударі проникають в рідину і у вигляді шламу періодично або безперервно відводяться з апарату.

Недоліки: високий гідравлічний опір 1250-1500 Па, погане уловлювання часток розміром менше 5мкм.

По напряму руху газів і рідини порожнисті скрубери діляться на протитечійні, прямоточні та з поперечним підведенням рідини. При мокрому знепилюванні зазвичай застосовують апарати з протиспрямованим рухом газів і рідини, рідше - з поперечним підведенням рідини. Прямоточні порожнисті скрубери широко використовуються при випарному охолодженні газів.

У протитечійному скрубері (мал. 6) краплі з форсунок падають назустріч запиленому потоку газів. Краплі мають бути досить великими, для того щоб не бути віднесеними газовим потоком.

 

Мал. 6.Порожнистий скрубер форсунки:

1 - корпус;

2 - газорозподільні грати;

3 – форсунки

 

Висота апарату зазвичай в 2,5 разу перевищує його діаметр (Н = 2,5D). Форсунки встановлюють в апараті в одному або декількох перерізах: іноді рядами (до 14-16 в перерізі), іноді тільки по осі апарату.Факел розпилювання форсунок може бути спрямований вертикально зверху вниз або під деяким кутом до горизонтальної площини. При розташуванні форсунок в декілька ярусів можлива комбінована установка розпилювачів: частина факелів спрямована по ходу газів, інша частина - в протилежному напрямі. Для кращого розподілу газів по перерізу апарату в нижній частині скрубера встановлюють газорозподільні грати.

Порожнисті скрубери форсунок широко використовують для уловлювання великого пилу, а також при охолодженні газів і кондиціонування повітря.

Для очищення газів використовують також фільтри. Фільтрація заснована на проходженні газу, що очищається, через різні матеріали, що фільтрують. Перегородки, що фільтрують, складаються з волокнистих або зернистих елементів і умовно підрозділяються на наступні типи.

Гнучкі пористі перегородки - тканинні матеріали з природних, синтетичних або мінеральних волокон, нетканинні волокнисті матеріали (волок, папери, картон), пористі листи (губчаста гума, пенополиуретан, мембранні фільтри).

Фільтрація - дуже поширений прийом тонкого очищення газів. Її переваги - порівняльно низька вартість устаткування (за винятком металокерамічних фільтрів) і висока ефективність тонкого очищення. Недоліки фільтрації високий гідравлічний опір і швидке забивання матеріалу пилом.