Эффективность пылеулавливания

      Жалюзийный  пылеуловитель ВТИ по устройству и принципу действия аналогичен ИП. Аппараты, предназначенные для очистки газов с высокой температурой, изготовляют из чугуна или железнопрочной стали. Пылеуловитель расположен в газоходе, между стенкой газохода и решеткой образуется канал с постепенно уменьшающимся сечением, в который поступает газ, обеспыленный при прохождении решетки. В конической части пылеуловителя, по мере движения потока и выхода части газа через щели в решетке, концентрация пыли возрастает. Эта пылегазовая смесь направляется затем на очистку в циклон. Очищенный газ отсасывается дымососом. Гидравлическое сопротивление жалюзийного пылеуловителя ВТИ находится в пределах 100 – 500 Па. О фракционной эффективности пылеуловителя (e_ф) свидетельствуют такие данные. При очистке газов от золы с плотностью r = 2600 кг/м³ фракционная эффективность составляла:

      Приведенная эффективность отмечена при гидравлическом сопротивлении 400 – 500 Па. При уменьшении гидравлического сопротивления  фракционная эффективность снижается  на 10 – 5 %.

      Простейшие  инерционные пылеуловители. Один из пылеуловителей такого типа известен под названием «пылевой мешок». Очищаемый газ входит в корпус аппарата по центральной трубе, прямой или конической. Сепарация пыли происходит при повороте потока на 180° и последующем его подъеме к выходному патрубку. Скорость потока во входном патрубке 10 м/с, в цилиндрической части корпуса 1 м/с. Эффективность очистки газов с пылевыми частицами более 30 мкм находится в пределах 65 – 80 %. Гидравлическое сопротивление – 150 – 390 Па. Пылевые мешки целесообразно применять для предварительной очистки газов с высокой концентрацией пыли – несколько сот граммов на 1 м³. Используется преимущественно в металлургии.

      Экранный  инерционный пылеуловитель. Основной элемент аппарата – V-образный профиль. Струи, на которые разбивается поток запыленного газа, сталкиваются с основанием V-образного элемента. В результате столкновения и кругового движения пыль отделяется от потока и попадает в бункер, расположенный внизу. В случае необходимости для более полного удаления пыли из V-образных каналов прибегают к постукиванию или вибрации. Применяют также впрыскивание жидкости, что способствует удалению пыли и предотвращает ее повторный унос газовым потоком. Преимуществом аппарата является возможность его использования при высоких температурах и агрессивных средах.

      Гидравлическое сопротивление аппарата 25 – 100 Па. Эффективность очистки при запыленности газа 20 – 70 г/м³ и содержании фракций более 10 мкм 62 % составляла 80 – 91 %.

2. Циклоны

2.1. Общая характеристика

      Сепарация пылевых частиц в циклоне осуществляется на основе использования центробежной силы.

      Циклоны широко применяются для очистки  от пыли вентиляционных и технологических  выбросов во всех отраслях народного  хозяйства. Можно утверждать, что  циклоны являются наиболее распространенным видом пылеулавливающего оборудования. Их широкое распространение в значительной мере объясняется тем, что они имеют многие преимущества – простота устройства, надежность в эксплуатации при сравнительно небольших капитальных и эксплутационных затратах. Надежность циклонов обусловлена, в частности, тем, что в их конструкции нет сложного механического оборудования.

      Капитальные и эксплутационные затраты на пылеулавливающие установки, оборудованные  циклонами, значительно меньше соответствующих  расходов для установок с рукавными фильтрами, а тем более электрофильтрами. Циклоны делятся на циклоны большой производительности и циклоны высокой эффективности. Первые имеют обычно большой диаметр и обеспечивают очистку значительных количеств воздуха. Вторые – сравнительно небольшого диаметра (до 500 – 600 мм). Очень часто применяют групповую установку этих циклонов, соединенных параллельно по воздуху.

      Циклоны, как правило, используют для грубой и средней очистки воздуха  от сухой неслипающейся пыли. Принято  считать, что они обладают сравнительно небольшой фракционной эффективностью в области фракций пыли размером до 5 – 10 мкм, что является основным их недостатком. Однако циклоны, особенно циклоны высокой эффективности, улавливают не такую уж малую часть пыли размером до 10 мкм – до 80 и более процентов.

      В современных высокоэффективных  циклонах, в конструкции которых  учтены особенности улавливаемой пыли, удалось существенно повысить общую  и фракционную эффективность  очистки. Отмеченный выше недостаток обусловлен особенностями работы циклонов, в частности, турбулизацией потока запыленного воздуха, которая препятствует сепарации пыли.

      Разработано и применяется в технике обеспыливания  большое число различных типов  циклонов, которые отличаются друг от друга формой, соотношением размеров элементов и т. д.

      По  форме циклоны разделяются на цилиндрические (H_ц > H_к) и конические (H_к > H_ц), H_ц и H_к соответственно высота цилиндрической и конической части циклона. Коническая часть аппарата выполняется в виде прямого конуса, обратного конуса или может состоять из двух конусов – прямого и обратного. Строение конической части определяет особенности движения пылевоздушного потока в этой части циклона и оказывает существенное влияние на процесс сепарации, а также коагуляцию некоторых видов пыли в аппарате, на устойчивость его работы при улавливании данных видов пыли.

      Запыленный  воздух поступает в циклон через  патрубок, очищенный – удаляется  через выхлопную трубу. В зависимости  от способа подведения воздуха к  циклону различают циклоны с  тангенциальным и спиральным подводом воздуха. При прочных равных условиях циклоны со спиральным подводом обладают более высокой эффективностью очистки. Поток запыленного воздуха входит в корпус циклона обычно со скоростью 12 – 14 м/с.

      Ниже  рассматриваются теоретические основы циклонного процесса и наиболее распространенные и характерные виды циклонных аппаратов.

      Запыленный  воздух, войдя в корпус, движется по спирали вниз вдоль стенок корпуса. Крупные пылевые частицы (более 100 мкм) под действием центробежных сил движутся у стенок корпуса, а мелкие частицы (менее 10 мкм) – на некотором расстоянии от стенок. Достигнув уровня прорезей в стенках корпуса, крупные пылевые частицы с частью воздуха удаляются из корпуса через отверстия в пылесборник. Здесь происходит сепарация частиц, и они через патрубок удаляются.Мелкие пылевые частицы продолжают движение в составе воздушного потока в корпусе циклона, а затем в пылесборнике. Мелкие частицы совместно с крупными покидают аппарат через пылевыпускной патрубок. Воздушный поток через выхлопную трубу выходит из аппарата.

      Сферический циклон был испытан в производственных условиях на пыли древесной, цементной, известковой, угольной, песка, щебня, золы и шлака, горелой формовочной  смеси. Эффективность очистки находилась в пределах 98 – 99 % (для частиц 10 – 50 мкм).

      Повышение эффективности очистки, особенно в  области мелких фракций, достигается  благодаря более равномерной  подаче, распределению и закручиванию пылевоздушного потока (наличие нескольких входных патрубков). Сферическая  форма корпуса и пылесборника способствует интенсификации процесса коагуляции частиц.

2.2. Батарейные циклоны (мультициклоны)

      Батарейный  циклон (мультициклон) состоит из большого количества циклонных элементов  небольшого диаметра, расположенных  в общем корпусе с единым подводом и отводом газа и общим бункером.Корпус батарейного циклона разделен на несколько секций, которые частично могут отключаться при изменении нагрузки на аппарат.Наиболее распространены циклонные элементы с направляющими аппаратами типа «винт» и «розетка». Обычно применяют циклонные элементы диаметром 100, 150, 250 мм.

      Циклонный элемент состоит из корпуса, направляющего  аппарата и выхлопной трубы. Элементы с направляющим аппаратом «розетка»  имеют более высокую эффективность, но они более склонны к забиванию пылью, чем элементы с аппаратом «винт».

      Целесообразность  применения батарейных циклонов объясняется  тем, что эффективность циклонных  аппаратов малого диаметра выше, чем  большого. Кроме того, габариты батарейного  циклона, в частности, по высоте, меньше, чем группы циклонов при той же производительности.

      Недостатком батарейных циклонов является более  высокий удельный расход металла  по сравнению с одиночными циклонами, а также неравномерное распределение  очищаемого воздуха между элементами, что приводит к некоторому снижению эффективности очистки по сравнению с одиночными циклонами того же диаметра, что и элементы батарейного циклона.

      Батарейные  циклоны могут применяться для  улавливания слабо- и среднеслипающихся  пылей. Их используют для очистки  газов от летучей золы, пыли цемента, доломита, известняка, шамота и др. Для улавливания сильнослипающихся пылей их применять не рекомендуется.

      Ряд аппаратов предназначен для очистки  газов с температурой до 400°С. Часть аппаратов выпускается во взрывоопасном исполнении.

      Батарейный  циклон БЦ-2 включает (в зависимости  от типоразмера) от 20 до 56 чугунных литых  циклонных элементов диаметром 250 мм с направляющими аппаратами «розетка».

3. Ротационные пылеуловители

      В ротационных пылеуловителях очистка газов (воздуха) от пыли основана на использовании центробежных сил и сил Кориолиса, возникающих при вращении рабочего колеса аппарата.Характерной особенностью ротационных пылеуловителей является то, что в одном аппарате совмещен побудитель (вентилятор) и пылеуловитель. Благодаря этому аппарат более компактен, чем установка, состоящая из вентилятора и пылеулавливающего устройства. Ротационный пылеуловитель потребляет меньше электроэнергии, чем вентилятор и пылеуловитель в сумме.

      Ротационные пылеуловители делятся на две основные группы в зависимости от места подвода запыленного потока к аппарату. Большая часть ротационных пылеуловителей относится к группе, в которой запыленный поток поступает в центральную часть колеса, вращающегося в кожухе. Пылевые частицы под действием центробежных сил и сил Кориолиса отбрасываются на периферию диска и оттуда поступают в пылесборник.Применяются также аппараты ротационного типа, в которых для повышения эффективности очистки запыленный поток соприкасается с водной поверхностью, отдавая воде часть содержащейся в нем пыли.

      Ротационные пылеуловители служат для очистки  воздуха (газов) от неслипающихся и  слабослипающихся пылей при их значительной концентрации в потоке. Эффективность  очистки от пыли с частицами размером 8 – 12 мкм составляет 83 %. Для размера 20 мкм – до 97 %. 

3.1. Вихревые пылеуловители

      В вихревом пылеуловителе, как и в  циклоне, сепарация пыли основана на использовании центробежных сил. Основное отличие вихревых пылеуловителей от циклонов заключается в наличии вспомогательного закручивающего газового потока.Применяют два вида вихревых пылеуловителей: сопловые и лопаточные.

      В аппарате и того и другого типа запыленный газ поступает в камеру через входной патрубок с завихрителем типа «розетка» и обтекателем. В  кольцевом пространстве между корпусом аппарата и входным патрубком расположена подпорная шайба, которая обеспечивает безвозвратный спуск пыли в бункер.

      Обтекатель  направляет поток газа к периферии. Пылевые частицы за счет воздействия  центробежных сил перемещаются из центральной части потока к периферии.