Пылеосадительные камеры

Сухие инерционные пылеуловители для улавливания пыли используют такие силы, как гравитационная, инерции, центробежная.

Инерционные пылеуловители разделяют на простейшие инерционные пылеуловители, пылеосадительные камеры, жалюзийные, циклоны, вихревые, или пылеуловители со встречными закрученными потоками (ВЗП) и ротационные.

Принцип работы инерционных пылеуловителей заключается в следующем: при резком изменении направления движения газопылевого потока частицы пыли, плотность которых примерно на три порядка больше плотности газа, продолжая по инерции движение в прежнем направлении, отделяются и попадают в пылесборник, а очищенный газовый поток выходит из пылеуловителя. Некоторые конструкции инерционных пылеуловителей приведены на рис.8.

В простейших инерционных пылеуловителях инерционные силы в несколько раз могут превышать силы тяжести, что позволяет уменьшить габариты пылеуловителя. Пылеуловители, представленные на рис. 8, а,б,называются также пылевыми мешками. Такие пылеуловители нашли применение в химической промышленности и металлургии. Например, пылевой мешок (а) для частиц с диаметром более 30 мкм, обеспечивает степень очистки 65–80%. Скорость потока газа в узком входном патрубке порядка 10 м/с, а в цилиндрической зоне мешка около 1 м/с, гидравлическое сопротивление указанных пылеуловителей 150–390 Па. Сопротивление аппарата зависит от скорости потока газа, которая в свою очередь определяется дисперсным составом пыли и требуемой степенью улавливания.

Эффективность пылеуловителя с отражательной перегородкой, представленного на рис. 8, в меньше, чем у пылевого мешка, однако ниже и потери давления в аппарате.

Пылеуловители, показанные на рис. 8, г,удобны тем, что их можно встраивать непосредственно в газоходы (диаметры таких газоходов должны быть не менее 2 м).

Кроме инерционных пылеуловителей используют также и пылеосадительные камеры, принцип работы которых основан на осаждении частиц пыли из газового потока под действием силы тяжести.

При движении частицы пыли в неподвижной среде или обтекании неподвижной частицы потоком газа возможны различные режимы движения. При ламинарном движении частицы, когда сила сопротивления газа уравновешивается силой тяжести, скорость осаждения постоянна и называется скоростью витания. Для частицы сферической формы она может быть определена по уравнению

, (31)

где d – диаметр частицы, м; ρ_г и ρ_ч – плотность газа и частиц пыли соответственно, кг/м³; μ – вязкость газа, Па с.

Эти пылеуловители применяют для предварительной, грубой очистки запыленных потоков, т. е. для улавливания относительно крупных частиц пыли размером примерно 100 мкм и более.

Пылеосадительные камеры отличаются относительно большими габаритами. Для более полного осаждения пыли скорость движения газа в них должна быть небольшой (не более 3 м/с).

Пылеосадительная горизонтальная камера простой конструкции представлена на рис. 9,а. Запыленный газовый поток медленно движется в сепарационном пространстве камеры, а частицы пыли оседают из него в секции пылесборника. Такая конструкция проста, но слишком громоздка, ибо сепарационная камера должна быть весьма объемной для обеспечения достаточно медленного движения газа в горизонтальной плоскости и исключения нежелательных локальных турбулентных потоков (как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении).

В многополочной камере (рис. 9,б) сепарационное пространство секционировано горизонтальными полками, что существенно уменьшает продолжительность осаждения частиц пыли и позволяет работать с большими скоростями потока газа, а также исключает вертикальное турбулентное перемешивание потока газовзвеси. Для удаления пыли полки делают наклонными; применяют также встряхивающие устройства, например вибраторы, кулачковые встряхиватели.

В камере с перегородками (рис. 9,в) кроме гравитационных сил используют и инерционные, что увеличивает эффективность очистки.

В пылеосадительной камере (рис. 9,г) в инерционном пространстве имеются цепные или проволочные завесы, которые задерживают горизонтальное движение газовзвеси, фильтруют пыль, разбивают случайные турбулентные потоки.

Вертикальная пылеосадительная камера показана на рис. 9,д. Действующие в ней на частицы пыли силы тяжести и лобового сопротивления газа противоположно направлены. Чтобы частица пыли осела, ее сила тяжести должна быть больше силы сопротивления газа. Такое соотношение между силами эквивалентно утверждению, что скорость витания частицы больше скорости газа Поток газа выходит из газохода, расширяется, скорость его существенно падает, и из него выпадают частицы пыли. Для смещения частиц пыли из осевой зоны камеры в ее верхней части установлен отражательный диск.

Приближенный расчет осадительных камер основан на предположении, что частицы пыли движутся в горизонтальном направлении вместе с потоком газа со скоростью w_г и одновременно оседают вниз со скоростью, равной скорости витания w_вит. Частица пыли будет уловлена, если она достигнет дна камеры раньше, чем газовый поток вынесет ее из камеры.

Время осаждения частицы зависит от высоты камеры H и скорости витания t = H/w_вит . Оно не должно превышать время прохождения потока газа через камеру t₁, которое зависит от скорости движения газа вдоль камеры w_г и длины камеры L, t₁ = L/ w_г. Приравнивая t и t₁, и выражая скорость газа через его расход V_г и площадь сечения камеры BH, получим

H/w_вит= L/ w_г= LBH / V_г, (32)

откуда, подставив выражение для скорости витания, можно определить минимальный диаметр частиц, оседающих в камере

. (33)

Анализ формулы (33) показывает, что уменьшение размера улавливаемых камерой частиц, а следовательно, и рост степени очистки, определяется прежде всего площадью дна камеры LB. Поэтому для повышения степени очистки приходится увеличивать размеры камеры.

Более точные методы расчета пылеосадительных камер, рассмотренные в литературе [10], показывают, что даже при оптимальных условиях степень осаждения частиц размером менее 30 мкм не превышает 50%, и их целесообразно использовать для улавливания частиц с размерами более 40 мкм в качестве предварительной ступени очистки.

Близкие характеристики имеют и жалюзийные пылеуловители, преимуществом которых являются меньшие размеры, так как они работают при более высоких скоростях газа.