Все способы борьбы с пылью схематично можно разделить на три группы:
• конструктивные решения без учета аспирации, рассматриваемые как при проектировании предприятия, так и в процессе всего периода эксплуатации;
• пассивное пылеподавление (установка кожухов, рукавов, мягких переносных ограждений, конструкций, препятствующих выходу пыли из системы);
• активное пылеподавление (установка в производственных помещениях устройств очистки воздуха).
Основным принципом конструктивных решений при установке и обслуживании оборудования является максимальное сохранение пылевых частиц в среде груза и предотвращение их распространения в воздухе производственной зоны.
Для этого ленточные конвейеры выполняются с использованием глубоких желобчатых роликоопор, а умеренные скорости ленты позволяют контролировать воздушные потоки вокруг нее. Оптимальное натяжение ленты транспортера должно обеспечить ее минимальное провисание между роликоопорами и устранить «подпрыгивание» сыпучего груза на каждой желобчатой роликоопоре. Длинных участков свободного падения и крутых углов падения груза в трубах и желобах следует избегать, т.к. это приводит к турбулентности и увлекает воз дух, что может вызвать выделение пыли. Для уменьшения выделения пыли на неизбежно длинных участках можно эффективно использовать тормозные коробки и оборудование для подачи груза в плотном слое. Загрузчики такого типа часто обеспечивают более эффективную загрузку при меньшем объеме воздуха.
Для весов и подобного оборудования, где сыпучий груз выгружается партиями, следует использовать внутренний переток, позволяющий сохранять пылевые частицы в емкости (рис. 6.8).
При работе с пылевыделяющими грузами желательно использовать закрытые системы, к которым относятся винтовой и полностью закрытый скребковый конвейеры, а также нории. Крышки и смотровые отверстия норий должны быть закрытыми и обеспечены быстродействующими зажимами для их снятия. Крышки бункеров и смотровые отверстия оборудуются прокладками, все щели, отверстия и трещины ликвидируются, что обеспечивает пыленепроницаемость в воздух производственной зоны.
Горизонтальные поверхности и выступы в производственных зданиях, галереях и навесах, которые накапливают пыль, следует устранять путем установки наклонных поверхностей на этих элементах. Если произойдет взрыв, неподвижная пыль с плоской поверхности поднимется, и будет находиться в воздухе, что может привести к повторному взрыву.
Грубым вертикальным бетонным стенам и распоркам от боковых стен до других строительных конструкций, на которых оседает пыль, необходимо с помощью цементного раствора придать гладкую по верхность или окрасить высокоглянцевой эмалевой или эпоксидной краской.
Рис.6.8. Весы с системой внутреннего вентилирования
Но даже с учетом всех конструктивных мер предотвращения пыления невозможно полностью избежать проникновения пылевых частиц в профзону и окружающую среду. Для решения данной проблемы используются пассивные методы борьбы с пылью (установка кожухов, рукавов, мягких переносных ограждений и т.д.). В производственном помещении необходимо регулярно проводить влажную уборку, препятствующую накоплению пыли более 0,3 мм на гладких поверхностях.
В местах максимального пыления устанавливается специальное пылеулавливающее оборудование, основанное на принципиальных особенностях механизма отделения твердых частиц от воздушной или газовой фазы. Пылеулавливающее оборудование весьма разнообразно и может быть разделено на 4 типа (рис.6.9).
Наиболее простыми и широко распространенными являются аппараты сухой очистки воздуха от крупной неслипающейся пыли. К их числу относятся разнообразные по конструкции циклоны, принцип действия которых основан на использовании центробежной силы, воздействующей на частицы пыли во вращающемся потоке воздуха (рис.6.10).
Газы, подвергаемые очистке, вводятся через патрубок по касательной к внутренней поверхности корпуса. За счет тангенциального подвода происходит закрутка газопылевого потока. Частицы пыли отбрасываются к стенке корпуса и по ней ссыпаются в бункер. Газ, освободившись от пыли, поворачивает на 180° и выходит из циклона через трубу. Циклон такой конструкции разработан НИИОГАЗом и предназначен для улавливания сухой пыли аспирационных систем. Его рекомендуется использовать для предварительной очистки газов и устанавливать перед фильтрами или электрофильтрами. Для очистки газа от пыли используются цилиндрические (ЦН-11, ЦН-15, ЦН-24, ЦП-2) и конические (СК-ЦН-34, СК-ЦН-34М и СДК-ЦН-33) циклоны.
Для очистки больших масс газов используются батарейные циклоны, состоящие из большого числа параллельно установленных циклонных элементов, расположенных в одном корпусе и имеющих общий подвод и отвод газов. Эффективность работы батарейных циклонов на 20-25% ниже, чем у одиночных, что объясняется перетоком газов между циклонными элементами.
Рис.6.9. Классификация пылеулавливающего оборудования
Для разделения газового потока на очищенный и обогащенный пылью газ используются жалюзийные пылеотделители (рис.6.11).
На жалюзийной решетке поток воздуха, подаваемого на очистку, с расходом О разделяется на два потока: очищенный с расходом О-1 = (0,8-0,9)О и обогащенный пылью -О2 = (0,1-0,2)О. Отделение частиц пыли от основного газового потока на жалюзийной решетке происходит под действием инерционных сил, которые заставляют частицы пыли двигаться вдоль жалюзийной решетки, а также за счет отражения частиц от поверхности решетки при соударении. Очищенный от пыли поток воздуха проходит через отверстия жалюзийной решетки. Обогащенный пылью газовый поток направляется в циклон, где очищается от пыли, и подводится в очищенный поток газа за жалюзийной решеткой. Жалюзийные пылеотделители отличаются простотой конструкции, хорошо компонуются в газоходах и обеспечивают эффективность очистки, равную 0,8 для частиц размером более 20 мкм. Они применяются для очистки дымовых газов от крупнодисперсной пыли при температуре до 450-600°С.
Ротационные пылеуловители предназначены для очистки воздуха от частиц размером более 5 мкм и относятся к аппаратам центробежного действия, которые одновременно с перемещением воздуха очищают его от пыли. Принципиальная конструкция простейшего ротационного пылеотделителя представлена на рис.6.12. Вентиляторное колесо обеспечивает подачу содержащего пыль воздуха или газа. Причем частицы пыли, обладающие большей массой, под действием центробежных сил отбрасываются к стенке спиралеобразного кожуха и движутся вдоль нее в направлении пылеприемного отверстия, через которое они отводятся в пылевой бункер, а очищенный газ поступает в отводящий патрубок. На этом же принципе действия основаны и более сложные противопоточные ротационные пылеотделители. Аппараты ротационного типа отличаются компактной конструкцией, так как вентилятор и пылеуловитель совмещены в одном корпусе, и обеспечивают достаточно высокую эффективность очистки воздуха или газа, содержащих сравнительно крупные частицы пыли размером более 20…40 мкм.
Рис.6.10. Схема работы циклона: 1-корпус; 2-патрубок; 3-труба; 4-бункер
Аппараты мокрой очистки воздуха или скрубберы имеют широкое распространение из-за высокой эффективности очистки от частиц мелкодисперсной пыли с размером более 0,3.1,0 мкм, а также в связи с возможностью очистки от пыли горячих и взрывоопасных газов. Принцип их действия основан на осаждении частиц пыли на поверхности капель или пленки жидкости, которой может быть вода (при очистке от пыли) или химический раствор (при улавливании одновременно с пылью вредных газообразных компонентов). Такая комплексная очистка газов является важным достоинством аппаратов мокрой очистки — полых форсуночных скрубберов рис. 6.13.
Наиболее простыми по конструкции являются полые или форсуночные скрубберы, в которых 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
Рис.6.12. Пылеулавливатель ротационного типа:
1 — вентиляторное колесо;
2- спиральный кожух;
3- пылеприемное отверстие;
4- отводящий патрубок
Рис.6.13. Форсуночный скруббер:
1 — корпус;
2-фарсуночные пояса;
3- патрубок орошающей жидкости. Аппараты этого типа работают по принципу противотока.
Очищаемый газ движется навстречу распыляемой жидкости. Эффективность очистки, достигаемая в форсуночных скрубберах, невысока и составляет 0,6…0,7 для частиц с размером более 10 мкм. Одновременно с очисткой воздух, проходящий через полый форсуночный скруббер, охлаждается и увлажняется до состояния насыщения.
Наряду с полыми скрубберами широко используются насадочные скрубберы (рис.6.14), представляющие собой колонны, заполненные специальными насадками в виде колец или шариков, изготовленных из пластмассовых или керамических элементов или крупного шлака и щебня. Насадка может распределяться в виде отдельных регулярных слоев или беспорядочно.
За счет насадки скруббер обладает хорошо развитой поверхностью контакта между газом и орошающей жидкостью, пленка которой образуется на элементах насадки и постоянно разрушается, перетекая с одного элемента насадки на другой.
Элементы, используемые в качестве насадки, обладают большой удельной поверхностью, т. е. поверхностью, приходящейся на единицу объема насадки. Такими элементами часто являются кольца Рашига, представляющие собой керамические или пластмассовые полые цилиндры, или свободно перемещающиеся полые или сплошные шары из пластмассы или резины диаметром 20.40 мм. Насадочные скрубберы используются в основном для предварительного охлаждения газа, улавливания тумана или хорошо растворимой пыли, например, сульфата натрия, присутствующего в дымовых газах содорегенерационных котлоагрегатов.
Для мокрой очистки от пыли нетоксичных или невзрывоопасных газов применяют центробежные скрубберы (рис.6.15), в которых частицы пыли отбрасываются на пленку жидкости центробежными силами, возникающими при вращении газового потока в аппарате 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. Эффективность очистки газа от пыли в аппаратах такого типа зависит главным образом от диаметра корпуса аппарата, скорости газа во входном патрубке и дисперсности пыли.
Наиболее распространенными аппаратами мокрой очистки газов являются скрубберы Вентури (рис.6.16), которые состоят из орошающей форсунки, трубы Вентури и каплеуловителя. Труба Вентури состоит из сужающегося участка (конфузора), в который подается очищаемый газ из расширяющегося участка (диффузора). Орошающая жидкость вводится при помощи форсунок, распыляющих ее на капли, движущиеся со скоростью 30.40 м/с. Этот поток капель увлекает очищаемые газы. В трубе Вентури происходит осаждение частиц пыли на каплях жидкости, которое зависит от поверхности капель и относительно скорости частиц жидкости и пыли в диффузорной части. Степень очистки в значительной мере зависит от равномерности распределения капель жидкости по сечению конфузорной части трубы Вентури. В диффузорной части поток тормозится до скорости 15…20 м/с и подается в каплеуловитель. Каплеуловитель обычно представляет собой прямоточный циклон. Скрубберы Вентури обеспечивают высокую эффективность очистки аэрозолей (до 99%), со средним размером частиц 1-2мкм при начальной концентрации примесей до 100 г/м3.
Рис.6.14. Насадочный скруббер: 1-орошающее устройство; 2- насадка
Рис.6.15. Центробежный скруббер: 1- распределительное устройство; 2- пленка жидкости; 3- корпус;
4- бункер; 5- входной патрубок
Рис.6.16. Скруббер Вентури: 1 — орошаемая фарсунка;
2 — труба Вентури;
3 — каплеуловитель
Рис.6.17. Барботажно-пенный пылеуловитель с переливной решёткой: 1- корпус; 2- слой пены; 3- переливная решетка
К мокрым пылеуловителям относятся барботажно-пенные пылеуловители с провальной и переливной решетками (рис.6.17). В таких аппаратах очищаемый газ подается под решетку и проходит через слой жидкости, очищаясь от частиц пыли. При малых скоростях очищаемого воздуха или газа, не превышающих 1 м/с, последний проходит через слой орошающей жидкости в виде отдельных пузырьков. Такой режим работы аппарата называется барботажньм. Дальнейший рост скорости очищаемого газа в корпусе аппарата до 2…2,5м/с приводит к возникновению пенного слоя над слоем жидкости, что повышает эффективность очистки газа за счет более интенсивного перемешивания газовой и жидкой фаз. Современные барботажно-пенные пылеуловители обеспечивают эффективность очистки газа от мелкодисперсной пыли до величин 0,95.0,96.
Недостатком таких аппаратов является засорение решеток, что приводит к снижению эффективности очистки газов при их неравномерной подаче под решетку, приводящей к местному сдуву с нее слоя жидкости.
К недостаткам работы мокрых пылеуловителей следует отнести: образование большого количества шламосодержащих стоков, для обработки которых необходимо специальное оборудование; наличие в очищенных газах капель жидкости с частицами пыли, забивающих газоходы, дымососы и вентиляторы.
Для отделения очищенного воздуха от капель и брызг жидкости все сепараторы снабжены специальными устройствами. Простейшим способом удаления влаги из очищенного воздуха является расширение его потока, в результате чего происходит снижение скорости газа, и капли под действием силы тяжести отделяются. Широко используются также жалюзийные решётки, состоящие из профилированных пластин, установленных в потоке очищенных газов, соударяясь с которыми, капли теряют энергию и оседают. Такие решетки весьма эффективны, но обладают повышенным гидравлическим сопротивлением и склонны к забиванию слипшейся пылью. В качестве каплеуловителей используются также циклоны.
Аппараты фильтрационной очистки предназначены для тонкой очистки газов за счет осаждения частиц пыли на поверхности пористых фильтрующих перегородок. Осаждение частиц в порах фильтрующих элементов происходит в результате совокупного действия эффекта касания, а также диффузионного, инерционного и гравитационного процессов. Классификация фильтров основана на типе фильтровальной перегородки, конструкции фильтра и его назначении, тонкости очистки и т. д.
По типу перегородки фильтры делятся на: с зернистым слоем (неподвижные свободно насыпанные зернистые материалы, псевдоожиженные слои); с гибкими пористыми перегородками (ткани, войлоки, волокнистые маты, губчатая резина, пенополиуретан и др.); с полужесткими пористыми перегородками (вязаные и тканные сетки, прессованные спирали и стружка); с жесткими пористыми перегородками (пористая керамика, пористые металлы и др.).
Выбор фильтрующих материалов определяется требованиями к очистке и условиями их работы: степенью очистки, температурой, влажностью, агрессивностью газов, количеством и размером пыли. Все используемые материалы должны обладать высокой пылеемкостью (количеством пыли, оседающей на единице поверхности фильтрующего материала), стабильностью свойств в условиях действия температуры и влаги, механической и химической стойкостью, способностью легко освобождаться от уловленной пыли в процессе регенерации, невысокой стоимостью.
Большинство промышленных фильтрующих установок работает в двух режимах — фильтрации и регенерации, т. е. очистки от уловленной пыли. Регенерация повышает степень использования фильтрационных материалов и удешевляет процесс очистки. Она производится путем встряхивания, периодической продувкой или промывкой. В результате поры материалов освобождаются от уловленной пыли и они могут использоваться повторно.
В системах промышленной газоочистки широкое распространение нашли рукавные фильтры непрерывного действия с импульсной продувкой, с цилиндрическими рукавами из шерстяной или синтетической ткани (рис.6.18). Скорость прохождения газа через поры тканей, т. е. скорость фильтрации невысока и составляет от 0,02 до 0,2 м/с.
Очистка (регенерация)
фильтрационной ткани, из которой изготовлен рукав, производится периодической импульсной продувкой сжатым воздухом каждого рукава по очереди. Такие фильтры могут состоять из одной или нескольких секций, в каждой из которых может быть от 4-6 до нескольких сотен рукавов. При
Рис.6.18. Каркасный рукавный фильтр с импульсной продувкой: 1 —
сопло; 2 — подвод сжатого воздуха; 3 -соленоидный клапан; 4 — струя сжатого воздуха;
5 — рукав; 6 — каркас; 7 — бункер очистке больших объемных расходов газов при небольших скоростях фильтрации поверхность фильтрующих рукавов достаточно велика, что приводит к большим габаритам таких фильтров. Аппараты электрофильтрационной очистки предназначены для очистки больших объемных расходов газа от пыли и тумана (масляного), в частности дымовых газов содорегенерационных котлоагрегатов. Конструкция таких агрегатов отличается большим разнообразием, но принцип действия одинаков и основан на осаждении частиц пыли в электрическом поле. На рис.6.19 представлены различные типы электрофильтров.
Очищаемые газы проходят через систему коронирующих и осадительных электродов. К коронирующим электродам подведен ток высокого (до 60 кВ) напряжения, благодаря коронному разряду происходит ионизация частиц пыли, которые приобретают электрический заряд. Заряженные частицы двигаются в электрическом поле в сторону осадительных электродов и оседают на них.
Осевшая пыль удаляется из электрофильтров встряхиванием электродов в сухих электрофильтрах или промывкой в мокрых. В однозонных электрофильтрах (см. рис.6.19 а, б) ионизация и осаждение частиц осуществляется в одной зоне. Для тонкой очистки газов наиболее эффективными являются двухзонные электрофильтры, в которых ионизация частиц происходит в специальном ионизаторе. Электрофильтры могут состоять из одной или нескольких секций, в каждой из которых создается свое электрическое поле. Аппараты с последовательным расположением таких секций называются многопольными, а с параллельным — многосекционными или многокамерными.
Рис.6.19. Типы электрофильтров: а — вертикального трубчатого однозонного однопольного; б — горизонтального пластинчатого однозонного однопольного; в -горизонтального двузонного однопольного; 1- агрегаты электропитания; 2- изоляторы; 3- коронирующие электроды; 4 — осадительные электроды; 5 — отрицательные электроды ионизатора; 6- положительные электроды ионизатора
Для очистки вентиляционных выбросов от пыли, туманов минеральных масел, пластификаторов и т. п. разработаны электрические туманоуловители типа УУП (рис.6.20). Они состоят из корпуса, в котором установлен блок электродов типа ФЭ (двухзонный электрофильтр), который питается от источника напряжением 13 кВ.
Подвод питания к электродам осуществляется через высоковольтные электроизоляторы с клеммами. Загрязненный воздух через входной патрубок, распределительную решетку и сетку поступает к блоку электродов, очищается от примесей и, пройдя каплеуловитель, подается на выход. Примеси загрязнений, отделенные от воздуха, собираются в воронках и сливаются через гидрозатворы. Туманоуловители УУП отличаются высокой эффективностью и низким гидравлическим сопротивлением.
Условием эффективной работы электрофильтров является герметичность камер, исключающая подсос воздуха, приводящий к вторичному уносу загрязнения. Достоинством электрофильтров является высокая эффективность очистки при соблюдении оптимальных режимов работы, сравнительно низкие затраты энергии, а недостатком — большая ме таллоемкость и крупные габариты.
Рис.6.20. Туманоуловитель УУП: 1- корпус; 2- блок электродов; 3- высоковольтные электроизоляторы с клеммами; 4- источник напряжения; 5- каплеуловитель; 6-вооонка; 7- сетка; 8- распределительная бешетка
⇐Общие принципы вентилирования и очистки воздуха от пылевых частиц | Емкости для сыпучих грузов в транспортно-грузовых системах | Выбор оборудования⇒