Конструкции аппаратов для пылеулавливания
Сухие пылеуловители
Пылеосадительные камеры применяются главным об-разом для улавливания крупной пыли. Запыленный воздух (газ) направляется в камеру, где движение егo значительно замедляется и частицы пыли выпадают из воздушного потока под действием силы тяжести. Коэффициент эффективности пылеулавливания составляет 0,4—0,7. Ниже показаны конструкции пылеосадительных камер, имеющихся на обогатительных фабриках.
Пылеосадительная камера, показанная на рис. 246, разделена наклонными щитами на ряд продольных каналов, высотой 800—1000 мм, по которым направляется запыленный воздух. Осевшая пыль опускается в воронки, откуда выгружается при помощи винтового конвейера.
Пылеосадительная камера, показанная на рис. 247, для удлинения пути воздушного потока разделена вертикальными перегородками на несколько отделений.
Производительность камеры по воздуху
Q = 3600 bhw, м3/час,
где b — ширина камеры, м;
h — высота камеры, м;
w — скорость движения воздуха в камере, м/сек.
Скорость движения воздуха в камере
где l — длина камеры, м;
v0 — скорость осаждения частиц пыли, м/сек.
Скорость осаждения частиц пыли можно ориентировочно определить по формуле
где d — диаметр частицы пыли, м;
b — удельный вес частицы пыли, кГ/мъ;
u — коэффициент вязкости, кГ*сек/м2.
Коэффициент вязкости воздуха:
Центробежные пылеуловители объединяют различные конструкции простых и батарейных циклонов, первые из которых применяются для улавливания крупной, а вторые — тонкой пыли.
Циклон (рис. 248) представляет собой цилиндроконическую пылеосадительную камеру, сбоку которой устроен спиральный ввод для запыленного воздуха, а внутри помещена выхлопная труба для выпуска очищенного воздуха.
Запыленный воздух со скоростью до 25 м/сек. поступает по спиральному вводу в верхнюю цилиндрическую часть пылеосадительной камеры по касательной к ее поверхности и совершает вращательное движение. Под действием центробежной силы и силы тяжести частицы пыли описывают траектории у стенок камеры по спирали и постепенно опускаются вниз в разгрузочную воронку. Обеспыленный воздух уходит из циклона через выхлопную трубу.
Величина центробежной силы, действующей на частицу пыли,
где m — масса частицы пыли, кГ*сек2/см;
v — окружная скорость, движения частицы в циклоне, м/сек;
r — радиус вращения частицы, м.
Коэффициент эффективности пылеулавливания в циклонах 0,6—0,8. Сопротивление системы циклона 60—70 мм вод. ст.
Техническая характеристика циклонов и данные о их работе приведены в табл. 172—173.
Батарейные циклоны представляют собой агрегаты, состоящие из небольших циклонов — элементов, работающих параллельно. Количество объединяемых в батарею элементов составляет от 6 до 30—35 и более. Принцип действия батарейных циклонов аналогичен простым циклонам.
Запыленный воздух поступает в пылеосадительную камеру батарейного циклона и распределяется по отдельным элементам. Очищенный от пыли воздух выбрасывается через выхлопные трубы в общий коллектор, а пыль собирается в бункер.
Коэффициент эффективности пылеулавливания в батарейных циклонах составляет 0,8—0,9.
Различные конструкции батарейных циклонов показаны на рис. 249, 250, 251.
Пылевые фильтры применяют для обеспыливания воздуха путем фильтрования его через пористую поверхность, например через матерчатую ткань. Один из таких фильтров показан на рис. 252.
Фильтр состоит из пылеосадительной камеры, разделённой поперечными перегородками на ряд секций. В каждой секции установлены матерчатые фильтры, выполненные в виде рукавов, подвешенных к встряхивающему механизму. Нижняя часть рукавов-фильтров открыта и располагается над пылевым бункером, куда подается запыленный воздух.
Каждая из секций попеременно периодически соединяется с коллектором обеспыленного воздуха, где при помощи вентилятора создается разрежение. Запыленный воздух устремляется в фильтры и, очистившись от пыли, направляется в коллектор.
После отключения секции от коллектора встряхивающий механизм встряхивает рукава-фильтры, и осевшая на них пыль осыпается в бункер, откуда она удаляется винтовым конвейером. В работу в это время, вступает другая секция, а первая — соединяется с атмосферой или с нагнетательным воздухопроводом для продувки фильтров.
При установке пылевых фильтров рукава их должны быть прошиты через ткань проволокой и заземлены для отвода в землю зарядов статического электричества которые могут возникать при трении частиц пыли о матерчатую ткань.
Коэффициент эффективности пылеулавливания в пылевых фильтрах зависит от материала фильтрующей ткани и достигает 0,99 — при тканях: шерстянке и шерстяной байке, 0,83 — при хлопчатобумажной ткани и 0,54 — при сухой бязи.
Производительность пылевого фильтра может быть определена по формуле
где S — фильтрующая поверхность одного рукава, м2;
n — рукавов, шт.;
vcp — средняя скорость фильтрации воздуха (0,03—0,08 м/сек).
Мокрые пылеуловители
Мокрые пылеуловители обычно применяются для очистки дымовых газов от тонкой пыли и летучей золы, а в системе промышленно-санитарной вентиляции — для очистки воздуха от пыли.
К аппаратам для мокрого пылеулавливания относятся пленочные и орошаемые пылеуловители и мокрые фильтры.
Пленочные пылеуловители работают на принципе осаждения частиц при помощи водяных пленок, растекающихся на поверхности насадок или стенок пылеулавливающего аппарата. К числу пленочных относятся пылеуловители с насадкой и скрубберы.
Пленочный пылеуловитель с вертикальной насадкой (рис. 253) состоит из пылеосадительной камеры, внутри которой установлена насадка в виде чугунных полых колонок квадратного сечения размером в поперечнике около 200 мм и высотой до 4 м, расположенных в шахматном порядке.
Колонки заполняются водой из напорного бака, которая переливается через край колонки и образует на ее внешней поверхности тонкую, стекающую вниз водяную пленку.
Дымовые газы (запыленный воздух), поступающие в пылеосадительную камеру сбоку через диффузор, обтекают колонки, многократно изменяя направление движения. При этом частицы золы (пыли) действием силы инерции отбрасываются на поверхность колонок, смачиваются водяной пленкой, увлекаются ею и выводятся из пылеуловительной камеры через гидравлический затвор. Очищенный газ (воздух), пройдя пылеосадительную камеру, выходит с противоположной стороны через конфузор.
Коэффициент эффективности золопылеулавливания составляет 0,85—0,95. Скорость движения газа (воздуха) в камере ~5 м/сек; расход воды 0,3—0,8 л/м3 очищаемого газа; сопротивление системы 15—20 мм вод. ст.; производительность по газу 700—750 м3/час.
Скруббер (рис. 254) представляет собой полый металлический цилиндр высотой 6—9 м. Диаметром 1,0—1,5 м, облицованный внутри метлахскими плитками. Верхняя часть цилиндра оканчивается выхлопной трубой, а внизу — коническим днищем. Сбоку внизу цилиндра устроен спиральный ввод для дымовых газов (запыленного воздуха), а вверху имеется кольцевой водопровод, оборудованный соплами для подачи воды и создания стекающей вниз водяной пленки на внутренней стенке цилиндра.
Дымовые газы со скоростью 15—20 м/сек поступают в скруббер по касательной к цилиндрической поверхности и, совершая вращательное движение, поднимаются вверх. Частицы золы (пыли) отбрасываются центробежной силой к стенке скруббера и смываются водяной пленкой.
Коэффициент эффективности золопылеулавливания в скрубберах составляет 0,85—0,97. Сопротивление системы 80—90 мм вод. ст.
Орошаемые пылеуловители работают на принципе осаждения частиц пыли путем смачивания их водой при прохождении запыленного воздуха через водяную завесу. К аппаратам этого типа относятся орошаемый циклон и центробежный пылеуловитель.
Орошаемый циклон (рис. 255) представляет собой обычный циклон для сухого пылеулавливания, внутри которого устроены кольцевые трубопроводы. Один из них. (верхний) предназначен для образования водяной пленки для смыва частиц пыли со стенки пылеосадительной камеры, а другой (нижний), снабженный форсунками, — для создания водяной завесы, через которую пропускается воздух, направляемый в выхлопную трубу.
Коэффициент эффективности пылеулавливания в орошаемом циклоне составляет 0,90—0,95. Расход воды 0,2—0,4 л/м3 воздуха.
Центробежный пылеуловитель (рис. 256) представляет собой цилиндрическую пылеосадительную камеру, в коническом днище которой установлена крыльчатка с наклонными лопастями. Запыленный воздух засасывается вентилятором и увлажняется водой (паром), распыленной при помощи турбинки, установленной на валу вентилятора. Смоченные при этом крупные частицы пыли отбрасываются к периферии корпуса вентилятора и в виде шламовой пульпы выводятся по трубопроводу из вентилятора, а воздух с остатками частиц пыли нагнетается в пылеосадительную камеру. При входе в камеру воздух проходит крыльчатку и приводится в вихревое движение. Взвешенные в нем частицы пыли и воды, ударяясь о стенки камеры, выпадают из воздушного потока и по шланговым трубопроводам выводятся из аппарата.
Мокрые фильтры работают на принципе осаждения частиц пыли путем пропускания запыленного воздуха через слой воды. Они представляют собой резервуары (рис. 257, 258), заполняемые до определенного уровня водой. Воздух пропускается через слой воды и очищается от пыли, которая осаждается в воде в виде шлама и периодически выпускается из пылеулавливающего аппарата. На пути движения воздуха в воде, для разделения его на тонкие струйки, в целях лучшей очистки, часто устанавливают сита, на которые укладывают какой-либо зернистый материал (коксик, мелкий уголь и др.).
Электрические фильтры
Электрические фильтры применяют для очистки от тонкой пыли дымовых газов, получаемых при сушке угля.
Электрический метод пылеулавливания основан на ионизации молекул газа электрическими коронными разрядами, зарядке электричеством взвешенных в газах частиц пыли газовыми ионами и движении их под действием полученного заряда и электрического поля к осадительным противоположно заряженным электродам.
Рабочими элементами электрофильтра являются коронирующий и осадительный электроды (рис. 259) различной формы, присоединяемые к источнику постоянного электрического тока с высокой разностью потенциалов (25—50 кв) на зажимах. Минус источника тока обычно присоединяют к коронирующему, а плюс — к осадительному электродам.
Между электродами создается неравномерное электрическое поле со значительно более высокой напряженностью около коронирующего электрода, что вызывает ионизацию молекул окружающего газа и коронные разряды, не распространяющиеся, однако, до другого (осадительного) электрода, так как по мере приближения к нему напряженность поля резко снижается.
Отрицательные газовые ионы от коронирующего электрода движутся к положительно заряженному осадительному электроду, создавая в пространстве между электродами ток короны. Частицы пыли дымовых газов при прохождении между электродами подвергаются интенсивной бомбардировке ионами газа и,. заряжаясь отрицательным зарядом электричества, совместно с ионами тока короны устремляются к осадительному электроду. Коснувшись электрода, частицы пыли отдают ему свой заряд и накапливаются на нем. Для удаления осевшей пыли осадительные электроды периодически встряхиваются.
На брикетных фабриках для очистки дымовых газов применяют электрофильтры типа УПВ (рис. 260).
Фильтр состоит из пылеосадительной камеры, внутри которой помещены электроды: коронирующие — из нержавеющей стальной проволоки диаметром ~ 1,5 мм, натянутой на рамы; осадительные — из пластин, подвешенных на штангах.
Дымовые газы поступают в камеру снизу и проходят между коронирующими электродами. Очищенный газ направляется в коллектор. Пыль, стряхиваемая с электродов, удаляется из фильтра через пылеотвод.
В целях безопасности на наклонных верхних стенках пылеосадительнои камеры устроены взрывные клапаны в виде откидных щитов, которые в случае взрыва ныли в фильтре свободно отбрасываются и дают выход газам.
Техническая характеристика электрофильтров приведена в табл. 175.
Для питания электрофильтров током выпускаются специальные агрегаты типа АФ (агрегат фильтра) мощностью 18 ква. Высокое напряжение в этом агрегате создается однофазным трансформатором, а выпрямление тока — механическим выпрямителем по двухполупериодной системе.
