Классификация пылеулавливающего оборудования

Классификация пылеулавливающего оборудования основана на особенностях процесса отделения твердых частиц от газовой фазы. Пылеулавливающее оборудование делится на дв е группы:

- I – для улавливания пыли сухим способом (пылеосадительные камеры, циклоны, жалюзийные пылеотделители, пылеотделители ротационного типа, фильтры, электрофильтры);

- II – для улавливания пыли мокрым способом (скрубберы различных типов, барботажно-пенные пылеуловители и др.).

Пылеуловители в зависимости от размера улавливаемой пыли, мкм (по нижнему пределу крупности) делятся на 5 классов:

I II III IV V

0,3 2 4 8 20

1. Сухие пылеуловители являются наиболее простыми и распространенными, однако неэффективны для удаления мелкодисперсной и налипающей пыли.

А) Пылеосадительные камеры (рис. 1) относятся к гравитационным устройствам. Осаждение пыли происходит за счет силы тяжести при снижении скорости движения воздуха в камере. Аппарат представляет собой металлическую или железобетонную емкость прямоугольного сечения, площадь которой в несколько раз превышает площадь газоподводящих трубопроводов. Для повышения эффективности и уменьшения длины камеры ее разбивают на ряд каналов и устраивают лабиринты.

Рис. 1. Схема пылеосадительной камеры

Пылеосадительные камеры используют для предварительной очистки воздуха от грубодисперсной пыли с размером частиц более 20 мкм при повышенной запыленности и высокой температуре отходящих газов (около 1000^оС).

К недостаткам пылеосадительных камер относят:

- невысокую эффективность очистки (30 – 60%);

- высокую материалоемкость;

- необходимость значительных площадей для их размещения.

Б ) Циклоны (рис.2) получили более широкое распространение, чем пылеосадительные камеры. Они относятся к аппаратам инерционного действия. Принцип действия циклона основан на использовании центробежной силы, воздействующей на частицы пыли во вращающемся потоке воздуха.

Рис. 2. Схема устройства циклона

1 – корпус; 2 – входной патрубок; 3 – выхлопная труба; 4 – сборник пыли

Пылегазовый поток вводится в циклон через входной патрубок по касательной (тангенциально) к внутренней поверхности корпуса, далее поток совершает поступательно- вращательное (винтовое) движение вдоль корпуса к бункеру. Под действием центробежной силы частицы пыли отбрасываются к стенкам корпуса. Отделение частиц пыли происходит при повороте газового потока в бункере на 180^о. Освободившись от пыли, газовый поток образует вихрь и выходит из бункера, а затем из циклона через выходную трубу.

Применяются в основном типовые циклоны НИИОГАЗа (Государственный научно-исследовательский институт по промышленной и санитарной очистке газов) двух типов:

- цилиндрические (ЦН – 11, ЦН – 15), с эффективностью очистки 70 – 90%, относятся к пылеуловителям V класса, рассчитаны на I – II группы пылей. Число в марке циклона означает угол наклона входного патрубка к горизонту;

- конические, с более развитой конической частью, с эффективностью очистки 95%, применяются для очистки газов от сажи.

Циклоны применяют для очистки газов от пыли с размером частиц более 10 мкм, или в качестве первой ступени очистки перед пылеуловителями более интенсивного действия (фильтрами и электрофильтрами). Их можно применять при сравнительно высоких температурах.

Циклоны сваривают из стальных листов и труб (материал корпуса – углеродистая сталь, жароупорная сталь). Внутренний диаметр циклонов колеблется в пределах от 200 до 3000 мм. Чем меньше диаметр аппарата, тем больше степень закручивания потока и выше эффективность (степень очистки). При малых диаметрах очистка протекает полнее, но уменьшается производительность аппарата.

Поэтому для очисткибольших объемов газов и для улавливания более мелких частиц применяют батарейные циклоны (мультициклоны), состоящие из большого числа циклонных элементов, устанавливаемых параллельно и размещаемых в одном корпусе. Они имеют общие подвод, отвод газов и разгрузочный бункер. Батарейные циклоны объединяют до нескольких сотен мультициклоном диаметром от 100 до 400 мм, степень очистки в них составляет 80 – 98%.

В) Фильтры широко используют для тонкой очистки (до 5 мкм) газовых выбросов от примесей. Фильтр (рис. 3) представляет собой корпус, разделенный пористой перегородкой на две полости. Частицы примесей оседают на входной части перегородки и задерживаются в порах, образуя на поверхности перегородки слой. Для вновь поступающих частиц этот слой становится частью фильтровальной перегородки, что увеличивает эффективность очистки и гидравлическое сопротивление.

Рис. 3. Схема процесса фильтрования

По типу фильтрующего материала фильтры бывают:

- зернистые (из зерен различной формы, чаще из гравия, керамики), толщина фильтров составляет 100 – 150 мм;

- тканевые (матерчатые);

- из нетканых материалов (войлочные);

- синтетические (из лавсана, капрона), они устанавливаются в кислой и щелочной средах, выдерживают повышенную температуру (до 130^оС);

- проволочные, сеточные.

В системах промышленной пылегазовой очистки широкое применение получили рукавные фильтры (рис. 4) с цилиндрическими рукавами из шерстяной или синтетической ткани повышенной термостойкости. Они непригодны для очистки выбросов с налипающими и увлажненными загрязнениями.

Рис. 4. Схема действия тканевого (рукавного) фильтра

1 – загрязненный поток; 2 – рукава из ворсистой ткани; 3 – очищенный поток

Г) Электрофильтры применяются на ТЭЦ, в котельных, на мусоросжигательных заводах для очистки дымовых газов от сажи при больших расходах уходящих газов и высокой их температуре. Это один из наиболее совершенных методов очистки выбросов.

Схема электрофильтра приведена на рис. 5. Принцип действия аппарата основан на ионизации пылегазового потока у поверхности коронирующих электродов. Очищаемые газы проходят через систему коронирующих электродов, к которым подведен ток высокого напряжения (до 90 тыс. В).

В металлической трубе или между пластинами 1 на изолирующей раме подвешены провода 2. От источника постоянного тока (выпрямленный переменный ток) к проводам подводят высокое напряжение, при этом им сообщают отрицательный заряд. Эти провода называют коронирующими электродами.

Трубы или пластины заряжают положительно. Их называют осадительными электродами. Осадительные электроды заземляют, а отрицательные – изолируют. Проходя по трубе или между пластинами, газы ионизируются. Ионы и электроны сталкиваются с частицами пыли и передают им свой заряд.

Время зарядки аэрозольных частиц невелико и измеряется долями секунды. Большинство частиц заряжается отрицательно и устремляется к стенкам трубы или пластинам. На электродах частицы теряют заряд и оседают. Осевшая пыль удаляется встряхиванием электродов и под действием силы тяжести падает вниз в сборник пыли. Электрофильтры обеспечивают высокую эффективность очистки (99 – 99,5%).

К недостаткам электрофильтров относят высокую стоимость, большой расход электроэнергии и возможность воспламенения от взрыва горючих и взрывоопасных газовых смесей.

Рис. 5. Схема электрофильтра

1 – пластины; 2 – провода (коронирующие электроды)

2. Мокрые пылеуловители применяются для тонкой очистки (0,3 – 1 мкм), а также для очистки от пыли горячих и взрывоопасных газов. Они не годятся для очистки выбросов, содержащих слипающиеся и образующие комки вещества (например, цемент), которые могут схватываться и затвердевать.

Аппараты работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхности капель или пленки жидкости (то есть жидкость должна быть раздроблена для увеличения адсорбирующей поверхности). Они характеризуются усложнением конструкции, требуют организации систем водоподготовки и шламоудаления, создания оборотных систем подачи воды. К аппаратам мокрой очистки газов от пылей относятся скрубберы.

А ) Скруббер Вентури ( рис. 6) наиболее часто применяется на практике. В нем дробление жидкости происходит высокоскоростным потоком газа. Основная часть скруббера – сопло Вентури, в конфузорную часть которого подводится запыленный поток газа. Через орошающие форсунки подается вода. В конфузорной части газ разгоняется от входной скорости 15 – 20 м/с до скорости в узком сечении сопла 200 м/с. В диффузорной части поток тормозится до скорости 15 – 20 м/с и подается в каплеуловитель, который выполняется в виде прямоточного циклона. Скорость движения потока в каплеуловителе составляет 4 – 5 м/с.

Рис. 6. Схема скруббера Вентури

1 – центробежная форсунка; 2 – сопло Вентури; 3 - каплеуловитель

Б) Форсуночный скруббер (рис.7) является наиболее простым по конструкции. Дробление жидкости осуществляется в нем при помощи форсунки. Запыленный газовый поток по патрубку направляется на зеркало жидкости, на котором осаждаются наиболее крупные частицы пыли. Затем запыленный газ, равномерно распределенный по сечению корпуса, поднимается навстречу потоку капель жидкости, подаваемой в скруббер через форсуночные пояса, которые образуют несколько завес из распыленной на капли орошающей жидкости.

Рис. 7. Схема форсуночного скруббера

1 – корпус; 2 – форсуночные пояса; 3 – патрубок

В) Центробежный скруббер (рис. 7.8) применяют для мокрой очистки нетоксичных или невзрывоопасных газов от пыли. В данном аппарате частицы пыли отбрасываются на пленку жидкости центробежными силами, возникающими при вращении газового потока за счет тангенциального расположения входного патрубка в корпусе. Пленка жидкости толщиной не менее 0,3 мм создается подачей воды через распределительное устройство и непрерывно стекает вниз, увлекая в бункер частицы пыли.

Рис. 8. Схема центробежного скруббера

1 – распределительное устройство; 2 – пленка жидкости;

3 – корпус; 4 – бункер; 5 – входной патрубок

Существуют также другие типы скрубберов (насадочные, барботажно-пенные).

Дата добавления: 2015-07-16