Фильтры и пылеуловители

Для очистки вентиляционного воздуха от пыли применяются пылеочистные устройства, которые в зависимости от назначения подразделяются на два типа: воздушные фильтры - для очистки приточного (наружного и рециркуляционного) воздуха и пылеуловители - для очистки воздуха, удаляемого в атмосферу.

Для правильного выбора пылеочистного устройства необходимо знать основные физико-химические свойства пыли, влияющие на эффективность ее улавливания. Это дисперсность (содержание частиц разных размеров), плотность, слипаемость и смачиваемость.

По дисперсности пыль подразделяют на 5 групп:

I- очень крупнодисперсная пыль с медианным размером частиц σ₅₀>150 мкм (σ₅₀ определяется из условия, что количество частиц крупнее или мельче, чем σ₅₀, в пыли содержится 50%);

II - крупнодисперсная с 40< σ₅₀<150 мкм (например, кормовые дрожжи, моющие синтетические средства);

III - среднедисперсная с 10<σ₅₀<40 мкм (например, белково-витаминные концентраты);

Рис. 10. Циклоны: слева – БЦ, справа – ВЦНИИОТ.

1 – входной патрубок, 2 – выходная труба, 3 – бункер, 4 – внутренний конус

Работа пылеочистных устройств характеризуется следующими показателями:

- эффективность очистки или коэффициент очистки η_п - отношение массы уловленной пыли My к массе пыли М, поступившей на очистку, %.

или

- производительность по воздуху: расход воздуха, поступающего на очистку, м³/ч; в фильтрах - воздушная нагрузка: расход воздуха, приходящийся на I м² фильтрующей поверхности, м³/(ч·м³);

- аэродинамическое сопротивление устройства, Па.

По принципу действия пылеочистные устройства подразделяются на:

Рис. 2.11. Рукавный фильтр Г4-1БФМ (секция)

1 – вход запыленного воздуха, 2 – герметичный корпус, 3 – тканевые рукава, 4 – выход очищенного воздуха, 5 – коробка с механизмом встряхивания, 6 – электропривод, 7 – люк, 8 – сборник пыли, 9 – шлюзовой затвор с электроприводом.

- гравитационные (пылеосадочные камеры), в которых пыль осаждается под действием силы тяжести; требуют больших размеров, имеют
низкий коэффициент очистки, поэтому распространения в пищевых
производствах не получили;

- инерционные (циклонные, ротационные, жалюзийные, ударные), в которых выделение пыли из воздушного потока происходит под действием центробежных сил, возникающих вследствие поворота потока; наибольшее распространение получили циклоны (рис. 2.10);

- фильтрационные (сетчатые, тканевые, пенные и др.) – в них пыль задерживается материалом фильтра, а воздух проходит сквозь поры; наиболее распространены тканевые рукавные фильтры (рис. 2.11);

- электрические, в которых пылевые частицы воздушного потока, проходя зону с высоким напряжением (до 13 кВ), приобретают электрический заряд и осаждаются на электроде в осадительной зоне (рис. 2.12).

Кроме этого пылеочистительные устройства делятся на сухие и мокрые. Мокрые используются для очистки смачиваемых пылей.

Рассмотрим циклоны и рукавные фильтры, которые нашли широкое
применение на пищевых предприятиях.

В циклоне (рис. 2.10) запыленный воздух поступает в верхнюю часть
аппарата по касательной, совершает винтовое движение вниз и выходит по центральной трубе вверх. Вследствие вращения потока частицы пыли центробежной силой отбрасываются к наружной стенке циклона, теряют инерционную силу и опускаются в бункер. Для нормальной работы циклона пылесборный бункер должен быть герметичен и не допускать подсосов.

Существует много конструкций циклонов. Наиболее известны циклоны

НИИОГаз серии ЦН: ЦН-11, ЦН-15 и др. Цифры означают угол наклона входного патрубка. Циклоны выпускаются различных диаметров: ЦН-11-250, 315, 400, 500, 630, 800 мм; ЦН-15-400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800 мм. Следует иметь в виду, что эффективность очистки циклона повышается с уменьшением диаметра. Поэтому предпочтение отдают циклонам небольшого диаметра, компонуя их в батареи. Батарейные циклоны обозначают БЦ, а при наличии шлюзового затвора – БЦШ.

В пищевой и зерноперерабатывающей промышленности применяются циклоны ОТИ (Одесского технологического института), УЦ, УЦМ (последней конструкции МТИППа), ВЦНИИОТ с обратным конусом. Конструктивное отличие циклонов УЦ и УЦМ от циклонов ЦН состоит в основном в спиральном закручивающимся аппарате (в УЦ - плоская улитка, а в УЦМ - улитка винтовой формы), а также в соотношении геометрических размеров. Эти циклоны нашли применение на крахмало-паточных и масложировых предприятиях. Циклон ВЦНИИОТ с обратным конусом (рис. 2.10) имеет цилиндрический и расширяющийся к низу конический корпус и установленный на дне опрокинутый конус (внутренний корпус), уменьшающий подсос воздуха в циклон. Выгрузка оседающей пыли производит­ся через кольцевую щель в днище в герметичный бункер, установленный под циклоном. Эти циклоны используются, когда невозможно добиться герметизации пылесборного бункера или когда улавливаемая пыль имеет склонность к нарастанию.

Основные геометрические и эксплуатационные характеристики рассмотренных циклонов приведены в таблице 2.4.

Таблица 2.4

Примечание: размер Д^х принимается в м.

Эффективность очистки циклонов зависит от дисперсного состава пыли. Пыль крупнее 10 мкм улавливается с коэффициентом очистки 90%.

При подборе циклонов вначале определяют допустимую концентрацию пыли в удаляемом после очистки в атмосферу воздухе и требуемую эффективность очистки воздуха, затем выбирают тип аппарата, устанавливают его диаметр, определяют потери давления, Па

где V – скорость воздуха во входном патрубке, м/с,

ρ – плотность воздуха, принимаемая равной 1,2 кг/м³/

Тканевые рукавные фильтры применяются для средней и тонкой очистки воздуха от пыли III, IV, V групп.

В настоящее время для пищевых предприятий выпускаются рукавные фильтры ГЧ-БФМ, предназначенные для аспирационных систем мельниц и крупозаводов, и тканевые пылеуловители кассетного типа А1-БПШ и А1-БПУ небольшой производительности, предназначенные для аспирации участков пылящих продуктов в тару (А1-БПШ) и растаривания мешков (А1-БПУ). Изготовитель - Щебекинский машиностроительный завод.

Техническая характеристика тканевых фильтров дана в таблице 2.5.

Таблица 2.5

На рис. 2.11 показан рукавный фильтр Г4-1БФМ. Запылённый воздух поступает через патрубок 1 в бункер, который представляет собой пылеосадочную камеру. Под действием разрежения, создаваемого вентилятором в герметичном корпусе 2 запыленный воздух проходит через тканевые рукава 3 диаметром 135 мм, длиной 2090 мм (в каждой секции 18 рукавов). Очищенный воздух выходит из фильтра через патрубок 4. Осевшую на внутренней поверхности пыль удаляют поочередно по секциям встряхиванием рукавов с помощью кулачкового механизма с одновременной продувкой рукавов в обратном направлении. Обратная продувка осуществляется воздухом из помещения фильтр-камеры автоматическим переключением клапанов в коробке 5, встряхивающий механизм приводится в движение электродвигателем 6. Продолжительность встряхивания 12-15 сек, интервал между циклами встряхивания 3-4 мин. Расход воздуха за один цикл обратной продувки составляет 90-110 м³/(ч·м²).

Эффективность очистки рукавных фильтров заводского изготовления при нормальной эксплуатации оценивается по остаточной запыленности, которая составляет 20-50 мг/м³ при начальной (поступающей в фильтр) 5-15 г/м³. Нетрудно подсчитать, что даже при меньшей начальной запыленности очищаемого воздуха и наибольшей остаточной получим эффективность очистки (5·10³-50)100/5·10³=99%.

При высокой начальной запыленности и при наличии крупных фракций в составе пыли обычно применяют двухступенчатую схему очистки. На 1-й ступени очистки ставят циклон, очищающий грубую пыль, на 2-й ступени – тканевые фильтры.

По данным ЦНИИ промзернопроекта, а также на основании опыта эксплуатации рекомендуется применять одноступенчатую очистку воздуха от пыли:

- зерновой - в циклонах,

- мучной, крахмальной и табачной - в тканевых рукавных фильтрах (на складах БХМ).

Одноступенчатая очистка имеет ряд технических и эксплуатационных преимуществ: упрощается компоновка сети и ее обслуживание, сокращается производственная площадь под очистные установки, снижается энергоемкость.

Из пылеуловителей мокрого типа в вентиляционной технике наибольшее распространение получили пылеуловители двух видов: с внутренней циркуляцией воды – пылеуловители вентиляционные мокрые (ЦВМ), проточные пылеуловители с подводом воды извне из системы водоснабжения и сбросом подведенной воды в систему шламоудаления, пылеуловители Вентури низкого давления (рис. 2.15); циклоны с водяной пленкой ЦВП (центробежные скрубберы), циклоны-промыватели СИОТ. Мокрые пылеуловители обладают более высокой эффективностью очистки, чем сухие циклоны (90-95%; при очистке мелкодисперсной пыли), имеют различный расход воды (0,2-0,6 л/м³).

Для очистки воздуха от газообразных вредных загрязнений применяются специальные установки оросительного, абсорбционного, барботажного типа, в которых улавливание вредных веществ осуществляется использованием химических (нейтрализация), физических (растворение) или физико-химических процессов (сорбция) (рис. 2.13, 2.14).

Для очистки вентиляционного воздуха от органических газообразных примесей применяются адсорбционные установки с активированным углем в качестве сорбента. Регенерация (десорбция) угля осуществляется острым паром или каталитическим дожиганием.

Известны также ионнообменные способы очистки газов, в которых осуществляется избирательное поглощение одного или нескольких вредных компонентов. Примеры: сорбция аммиака производится катионитом КУ-2, диоксида серы из воздуха - ионитами ЭДЭ-10П, АН-2Ф, АВ-17П, МВП-10 и др.

При высоких концентрациях органических загрязняющих воздух веществ рекомендуется использовать этот воздух в качестве дутьевого в топках печей для утилизации теплоты.