Краткая характеристика пылеулавливающих устройств

Универсальных пылеулавливающих устройств, пригодных для любых видов пыли и для любых начальных концентраций, не существует. Каждое из устройств пригодно для определенного вида пыли, начальной концентрации и имеет требуемую эффективность очистки.

Очистка воздуха от пыли может быть грубой, средней и тонкой. При грубой очистке воздуха задерживается крупная пыль (с размером частиц >50 мкм). Такую очистку можно использовать, например, как предварительную для сильно запыленного воздуха при многоступенчатой очистке. При средней очистке задерживается пыль с размером частиц до 50 мкм, а при тонкой – пыль с размером частиц менее 10 мкм.

Для грубой и средней очистки применяют пылеуловители, действие которых основано на использовании для осаждения частиц пыли сил тяжести или инерционных сил, отделяющих частицы примесей от воздуха при изменении скорости движения (пылеосадочные камеры) и направления его движения (циклоны, инерционные, жалюзийные и ротационные пылеуловители). Виды пылеуловителей, предназначенных для грубой и средней очистки, приведены на рис. 11.

Широкое применение для очистки воздуха от пыли с размером частиц более 10 мкм получили циклоны (рис. 11, а). Их устройство простое и эксплуатация несложная, они имеют сравнительно небольшое гидравлическое сопротивление (750…1000 Па), высокие экономические показатели. Циклоны длительно эксплуатируют в разнообразных условиях окружающей среды при температурах воздуха до 550 К.

Циклоны применяют для очистки воздуха от сухой неволокнистой и неслипающейся пыли. Пылеотделение в циклонах основано на принципе центробежной сепарации. Попадая в циклон по касательной через входной патрубок 1, воздушный поток приобретает вращательное движение по спирали и, опустившись в низ конической части корпуса 3, выходит наружу через центральную трубу 2. Под действием центробежных сил частицы отбрасываются к стенке циклона и опускаются в нижнюю часть циклона, а оттуда – в пылесборник 4. Поскольку эффективность очистки увеличивается при уменьшении диаметра циклона, то обычно вместо одного циклона большого размера ставят параллельно два и более циклонов меньших размеров. Используются также батарейные циклоны (рис. 11, б), состоящие из типовых циклонных элементов 1, объединенных конструктивно в корпусе 2.

Вихревые пылеуловители (рис. 11, в) отличаются от циклонов наличием вспомогательного воздушного потока. Запыленный воздух, поступающий через патрубок 5, закручивается лопаточным завихрителем 4и перемещается вверх в корпусе 3, подвергаясь воздействию вытекающих из тангенциально расположенных сопел 2 струй вторичного воздуха. Под действием центробежных сил частицы пыли отбрасываются к периферии, а затем поступают в бункер 6через кольцевое межтрубное пространство, увлекаемые потоком вторичного воздуха. Очищенный от пыли воздух выходит через патрубок 1. В вихревых пылеуловителях достигается эффективность очистки 0,98…0,99 для частиц пыли размером около 10 мкм. Гидравлическое сопротивление аппарата около 3700 Па.

К группе инерционных пылеуловителей относят жалюзийные пылеуловители (рис. 11, г) и различные камеры, в которых запыленный поток изменяет направление движения (рис. 11, д). Жалюзийные пылеуловители представляют собой набор лопастей 5, установленных последовательно в корпусе 2так, что между ними образуются щели. Воздух поступает через патрубок 1. Пылеотделение основано на изменении направления движения запыленного воздуха, при этом взвешенные частицы пыли под действием сил инерции и эффекта отражения от лопастей двигаются в направлении к патрубку 5, а чистый воздух проходит через щели и поступает к патрубку 4на выход из аппарата. Обычно жалюзийные пылеуловители используют для грубой и средней очистки воздуха от твердых частиц, разделяя поток в соотношении 9:1 на чистый и загрязненный. После жалюзийного пылеуловителя загрязненный поток воздуха направляют на очистку в циклоны. Жалюзийные пылеуловители работают при скорости газа 12…15 м/с, имеют гидравлическое сопротивление 100…500 Па и улавливают частицы пыли размером крупнее 20 мкм. Недостаток – износ жалюзийной решетки при высокой концентрации пыли.

Рис. 10. Пылеуловители

Рис. 11. Пылеуловители

В камерных пылеуловителях (рис. 11, д) запыленный воздух поступает через патрубок 1 в расширительную камеру 3, где отделяется от пыли и выходит через патрубок 2. Пыль оседает в бункер 4. Камерные инерционные пылеуловители применяют для грубой и средней очистки воздуха от примесей. Скорость движения воздуха в камере около 1 м/с, при этом улавливают частицы пыли размером 25…30 мкм с эффективностью очистки до 0,65…0,85.

Ротационные пылеуловители (ротоклоны) очищают воздух от твердых и жидких примесей за счет центробежных сил и силы Кориолиса, возникающих при вращении ротора. Конструктивно они представляют собой центробежный вентилятор (рис. 11, е), который одновременно с перемещением воздуха очищает его от частиц размером более 10 мкм. Запыленный воздух поступает во входной патрубок 6. При вращении колеса 7 пылевоздушная смесь движется по межлопаточным каналам колеса, при этом частицы пыли под действием центробежных сил и сил Кориолиса прижимаются к поверхности диска колеса и к набегающим сторонам лопаток колеса. Пыль с очень небольшим количеством воздуха (3…5 %) поступает через зазор между колесом 7 и улиткой 3 в кольцеобразный пылеприемник 5, а очищенный воздух – в улитку 3и выходной патрубок 2. Обогащенная пылью смесь через патрубок 8поступает в бункер 9, в котором пыль оседает, а воздух через отверстие в патрубке 1 снова возвращается к колесу 7. В бункере 9пыль увлажняется.

Ротоклоны обеспечивают сравнительно высокую эффективность очистки: для частиц пыли размером 8–20 мкм – 0,83, а для более крупных – до 0,97. Для повышения эффективности очистки в газодинамический тракт ротоклонов иногда вводят воду.

Пылеосадочные камеры (рис. 12) применяют для осаждения крупной и тяжелой пыли с размером частиц более 100 мкм. Скорость запыленного воздуха в поперечном сечении корпуса камеры 2 принимается небольшой (около 0,5 м/с) для того, чтобы пыль могла осесть в камере раньше, чем ее покинет. Поэтому габариты камер получаются довольно большими, что ограничивает их применение, несмотря на очевидные преимущества – малое гидравлическое сопротивление и простоту эксплуатации. Эффективность очистки можно увеличить (до 0,80–0,95), если камеру выполнить лабиринтного типа, хотя это влечет за собой повышение гидравлического сопротивления.

Рис. 12. Пылеосадочная камера:

1 – входной патрубок; 2 – корпус; 3 –выходной патрубок; 4 – бункер

Для очистки приточного вентиляционного воздуха от пыли и туманов применяют электрофильтры. Работа электрофильтров основана на создании сильного электрического поля при помощи выпрямленного тока высокого напряжения (до 35 кВ), подводимого к коронирующим и осадительным электродам. При прохождении запыленного воздуха через зазор между электродами происходит ионизация молекул воздуха с образованием положительных и отрицательных ионов. Ионы, адсорбируясь на частицах пыли, заряжают их положительно или отрицательно. Пыль, получившая заряд отрицательного знака, стремится осесть на положительно заряженном электроде, а положительно заряженная пыль оседает на отрицательно заряженных коронирующих электродах. Эти электроды периодически встряхиваются при помощи специального механизма, после чего пыль собирается в бункере, откуда удаляется. Схема расположения электродов в электрофильтре показана на рис. 13, а.

Для очистки приточного атмосферного и рециркуляционного воздуха от различных пылей, а также вентиляционных выбросов с малой концентрацией загрязнений применяют двухзонные электрофильтры (рис. 13, б). В электро-фильтре загрязненный воздух проходит ионизатор, в состав которого входят положительные 1и отрицательные 2электроды. Ионизатор выполнен так, чтобы при скорости около 2 м/с частицы пыли успели зарядиться, но не смогли осесть на электроды. Зарядившиеся частицы пыли воздушными потоками увлекаются в осадитель, представляющий собой систему пластин осадительных электродов 3и 4, где частицы оседают на пластинах противоположной полярности. Выбором расстояния между пластинами (6...7 мм) удается при сравнительно небольшом напряжении между пластинами (7 кВ) получить напряженность электрического поля 80...100 В/м, что достаточно для осаждения частиц субмикронных размеров. Далее воздух проходит противоуносный фильтр и выходит из аппарата. Эффективность пылеулавливания достигает 0,95, гидравлическое сопротивление чистого фильтра – 30...50 Па, производительность по воздуху – 1000 м³/ч и более, входная концентрация загрязнений – не более 10 мг/м³.

а	б б
Рис. 13. Электрофильтры:
а – схема расположения электродов в электрофильтре: 1 – коронирующий электрод; 2 – осади-тельный электрод; 3 – силовые линии; 4 – выпрямитель	б – схема двухзонного электрофильтра:   I – ионизатор; II – осадитель; 1,2,3,4 – электроды