Устройства очистки воздуха

На промышленных предприятиях производится очистка воздуха, не только подаваемого в цехи, отделы, но и удаляемого из них в атмосферу, чтобы не допускать загрязнения наружного воздуха на территории предприятия и прилегающих к нему жилых кварталов.

Воздух, выбрасываемый в атмосферу из системы местных отсосов и общеобменной вентиляции производственных помещений, содержащий загрязняющие вещества, должен очищаться и рассеиваться в атмосфере с учетом требований санитарных норм проектирования промышленных предприятий.

Очистка технологических и вентиляционных выбросов от взвешенных частиц пыли или тумана осуществляется в аппаратах пяти типов:

1. Механические сухие пылеуловители (пылеосадочные камеры различных конструкций, инерционные пыле- и брызгоуловители, циклоны и мультициклоны. Пылеосадочные камеры улавливают частицы размером более 40 – 50 мкм, инерционные пылеуловители – более 25 – 30 мкм, циклоны – 10 – 200 мкм.

2. Мокрые пылеуловители (скрубберы, пенные промыватели, трубы Вентури и др.) более эффективны, чем сухие механические аппараты. Скруббер улавливает частицы пыли размером более 10 мкм, а с помощью трубы Вентури – частицы пыли размером 1 мкм.

3. Фильтры (масленые, кассетные, рукавные и др.)улавливают частицы пыли размером от 0,5 мкм.

4. Электрофильтры применяются для тонкой очистки газов. Они улавливают частицы размером от 0,01 мкм.

5. Комбинированные пылеуловители (многоступенчатые, включающие не менее двух различных типов пылеуловителей).

Выбор типа пылеуловителя зависит от характера пыли ( от размеров пылинок и её свойств; сухая, волокнистая, липкая пыль и т.д.), ценность данной пыли и необходимой степени очистки.

Сухие пылеуловители

Гравитационные пылеуловители. Простейшим типом пылеуловителей являются пылеосадочные камеры, относящиеся к гравитационным пылеуловителям. Их действие основано на том, что скорость потока запыленного воздуха, поступающего в камеру и расширяющегося в ней, уменьшается, вследствие чего находящиеся в нем твердые частицы осаждаются под влиянием собственного веса.

Для повышения эффективности очистки и сокращения времени осаждения пылевых частиц, т. е. сокращения длины камеры, ее разбивают на ряд каналов или устраивают лабиринты. Из-за своей громоздкости все эти камеры широкого распространения не получили. Эффективность очистки в лабиринтовых камерах доходит до 55—60%.

Инерционные пылеуловители. К сухим инерционным пылеуловителям относятся циклоны, струйные ротационные пылеуловители типа ротоклон и др.

Циклоны. Циклоны представляют собой пылеулавливающие аппараты, в которых улавливание пыли происходит а результате инерционной сепарации (см. Приложение А).

Очищаемый воздух, поступая в верхнюю цилиндрическую часть циклона тангенциально и вращаясь, опускается из кольцевого пространства, образуемого корпусом циклона и выхлопной трубой, в конусную часть и, продолжая вращаться, поднимается, выходя через выхлопную трубу. При этом как в нисходящем, так и в восходящем вихревом течении циклона происходит непрерывное изменение направления скорости потока, а поэтому скорость частиц, движущихся в потоке, в каждый данный момент времени не совпадает со скоростью потока. Аэродинамические силы, которые возникают под влиянием разности скоростей движения воздуха к частиц пыли, искривляют траектории частиц. Достигают же стенок циклона, т. е. сепарируются из потока, те частицы, вес которых достаточно велик.

Под влиянием силы тяжести, радиального стока, турбулентности, уменьшения угла конусности циклона и других гидродинамических факторов отделившиеся частицы опускаются в коническую часть циклона или в присоединенный к нему бункер.

Циклоны широко применяются для очистки от пыли вентиляционных выбросов, а также находят большое распространение во многих отраслях промышленности (горнорудной, керамической, энергетической и др.).

Особенно широкое распространение получили циклоны НИИОГаза, СИОТ и ЛИЭОТ.

Эффективность очистки воздуха в циклоне зависит от дисперсного состава пыли, массы отдельных пылевых частиц, скорости движения воздуха в подводящем патрубке, от конструкции и размеров циклона (чем меньше диаметр циклона, тем выше его эффективность).

Циклоны могут устанавливаться как на всасывании, так и на нагнетании.

Циклоны, в которых очищается воздух, содержащий влажную пыль (например, в литейных цехах), должны устанавливаться в отапливаемых помещениях, так как в противном случае возможны смерзание пыли и выход циклонов из строя.

При содержании в воздухе большого количества пыли для уменьшения износа вентилятора его целесообразно устанавливать после циклона.

Из различных конструкций циклонов наибольшее распространение получили циклоны ЦН (ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15у, ЦН-24), СИОТ и вцнииот.

На основе оценки показателей действия циклонов — эффективности, экономичности и удобства компоновки — циклон ЦН-11 утвержден Госстроем СССР в качестве унифицированного пылеуловителя.

В циклоне ЦН-11 НИИОГаза повышенной эффективности. Запыленный воздух поступает в тангенциально расположенный входной патрубок. Вращаясь в цилиндрической части корпуса, частицы пыли, выделившиеся из воздуха, опускаются в бункер. Пыль удаляется из бункера через его, нижнее отверстие. Очищенный воздух по выхлопной трубе поступает в улитку и удаляется из циклона в атмосферу. Циклон ЦН-11 НИИОГаза выпускается с улиткой и без нее.

При необходимости очистки значительного количества запыленного воздуха рекомендуется вместо одного циклона большого размера устанавливать несколько циклонов меньших размеров. Так, при расходе воздуха более 5500 м³/ч рекомендуется компоновать циклоны ЦН-11 в группы по 2, 4, 6,8, 10, 12 и 14 циклонов.

Относительные характеристики циклонов при аэродинамическом сопротивлении 981 Па (100 кгс/м²) и одинаковой пропускной способности.

Циклоны конструкции НИИОГаза серии ЦН можно применять для улавливания золы из дымовых газов котельных, работающих на твердом топливе, сухой пыли из воздуха в системах аспирации помольных установок, пыли из сушилок и из воздуха пневматических транспортных систем при начальной запыленности от 0,3 до 400 г/м³. Циклоны НИИОГаза не следует устанавливать для очистки слипающейся, взрывоопасной и волокнистой пыли.

Циклон СИОТ (см. Приложение Б. Рис Б.1)состоит из корпуса 1, крышки корпуса 2 с расположенным на ней входным патрубком 3, раскручивателя 4, который заканчивается выходным патрубком 5, и пылеотводящего патрубка 6, находящегося в нижней части циклона. Конструкция циклона СИОТ характеризуется отсутствием цилиндрической части и треугольной формой входного патрубка.

Циклоны СИОТ можно применять для очистки воздуха от сухой неслипающейся неволокнистой пыли. Эти циклоны выпускают семи номеров (№ 1—7) пропускной способностью от 1500 до 10 000 м³/ч.

Циклон ВЦНИИОТ (с обратным конусом, см. Приложение Б. Рис Б.2)состоит из цилиндра 1, обратного конуса 2, внутреннего конуса 3, выхлопной трубы 4, входного патрубка 5, бункера для приёма пыли 6 и шибера 7. Циклоны ВЦНИИОТ применяют для средней очистки воздуха от сухой неслипающейся неволокнистой пыли и для очистки воздуха от абразивной пыли. Их можно применять также при слипающихся пыли типа сажи и талька. Для повышения эффективности пылеосаждения и предохранения пыли от взмучивания и уноса из пылеприемного бункера в нижней части циклона имеется внутренний конус.

Спирально-конусные циклоны НИИОГаза СДК-ЦН-33 (см. Приложение В. Рис В.1)и СК-ЦН-34 относятся к аппаратам с высоким аэродинамическим сопротивлением и могут устанавливаться только в тех случаях, когда при максимальной степени очистки аэродинамическое сопротивление не нормируется.

Циклон Л И ОТ № 1 (см. Приложение В. Рис В.2)состоит из корпуса 1, конуса 2, входного патрубка 3, выхлопной трубы 4, спирали 5 и патрубка для выхода пыли 6. Циклоны изготовляются как правого, так и левого исполнения. У циклона правого исполнения воздух движется по часовой стрелке (если смотреть на Циклон сверху), а у циклона левого исполнения — против часовой стрелки (см. Приложение В. Рис В2). Циклоны Л И ОТ могут устанавливаться как на всасывании, так и на нагнетании.

В деревообрабатывающей промышленности для улавливания древесных отходов применяют циклоны Гипродрева, Гипродревпрома и циклоны типа Клайпедского ОЭКДМ (см. Приложение Г). Циклон Клайпедского ОЭКДМ можно применять для улавливания стружки, опилок, пыли и древесных отходов на деревообрабатывающих заводах и в цехах производства древесностружечных плит. Циклон, устанавливаемый на нагнетании, может быть как правого, так и левого исполнения. Все циклоны для улавливания древесных отходов при установке следует -заземлять.

Струйные ротационные пылеуловители типа ротоклон. Ротационный пылеуловитель представляет собой вентилятор, который одновременно с перемещением воздуха очищает его от пыли. Очистка воздуха происходит под действием центробежных сил, возникающих при вращении рабочего колеса.

В ротационный пылеуловитель типа ротоклон (см. Приложение Д) запыленный воздух поступает через всасывающее отверстие 1. При вращении центробежного колеса пылевоздушная смесь движется по межлопаточным каналам и под действием сил инерции и сил Кориолиса пылевые частицы прижимаются к поверхности диска колеса и к поверхностям набегающих лопаток. Пыль небольшим количеством воздуха (3—5%) поступает через зазор 2 между корпусом и диском колеса в кольцеобразный приемник 3. Из приемника пыль через патрубок 4 направляется в бункер 5, где оседает. Воздух из бункера через отверстие 6 вновь возвращается в пылеприемник 3. Очищенный воздух поступает в улитку кожуха и через нагнетательное отверстие 7 покидает пылеуловитель.

Ротационные пылеуловители имеют высокую эффективность при улавливании пылевых частиц размером не менее 8 мкм (83%), а при улавливаний частиц пыли размером более 20 мкм эффективность их достигает 97%.

При ротационном методе пылеотделения эффект пылезадержания может быть увеличен с помощью водяной пленки. В этом случае для очистки воздуха может быть использован центробежный вентилятор.

Мокрые пылеуловители

Инерционные пылеуловители.

К мокрым инерционным пылеуловителям относятся центробежные скрубберы, циклоны-промыватели, пылеуловители Вентури и др.

Принцип действия центробежного скруббера ВТИ состоит в следующем. Запыленный воздух вводится в скруббер наклонно расположенным патрубко, в котором находится смывное приспособление. Воздушный поток со смоченными и укрупненными частицами пыли со скоростью 15— 23 м/с входит тангенциально в корпус. По стенкам корпуса сверху вниз винтообразно стекает водяная пленка, подаваемая оросительной трубкой через форсунки, установленные касательно к внутренней поверхности цилиндра. Эта пленка смывает отделяющуюся пыль со стенок вниз. Шлам собирается в конусе и через конусный патрубок (гидрозатвор) поступает в шламоотстойник.

Очищенный воздух через улитку и выходной патрубок удаляется в атмосферу.

Степень очистки в скруббере колеблется от 86 до 99% и повышается с увеличением удельного веса пыли, скорости движения воздуха во входном патрубке и с уменьшением диаметра корпуса.

Центробежный скруббер ВТИ применяют в вытяжных системах вентиляции для очистки воздуха от кварцевой, коксовой, угольной, известковой, абразивной пыли и т. п.

В циклоне-промывателе СИОТ (см. Приложение Ж) улавливание пыли происходит в результате осаждения ее на смоченную внутреннюю поверхность стенок корпуса под действием сил инерции и благодаря промывки воздуха водой, распыляемой во входном патрубке воздушным потоком. Вода подается в циклон во входной патрубок и на днище водораспределителя 1, которое расположено в верхней части циклона. Циклон-промыватель состоит из корпуса 2, входного и выходного патрубков, а также из раскручивателя 3. Для поддержания постоянного давления воды, необходимой для промывки воздуха, циклон-промыватель снабжается водонапорным бачком с шаровым клапаном.

У циклона, изображенного, в Приложение Ж, входной и выходной патрубки могут располагаться под углом в пределах от 0 до 225°. В верхней горизонтальной части циклона имеется два люка 4 для наблюдения за работой водоподводящих насадков. Степень очистки в циклонах-промывателях может достигать 95 %.

Циклоны-промыватели применяют для очистки воздуха от различных видов пыли, кроме цементирующихся и волокнистых. Их следует устанавливать на всасывании.

Действие пылеуловителя Вентури (турбулентного промывателя) основано на использовании энергии газового потока для распыления впрыскиваемой воды. Газовый поток, имеющий высокую степень турбулентности, способствует коагуляции частиц. Крупные капли жидкости, содержащие частицы пыли, легко улавливаются в устанавливаемых вслед за трубой Вентури мокрых циклонах, циклонах-каплеуловителях и т. п.

Достоинство трубы Вентури с подачей воды к горловине состоит в возможности укрупнения пылевых частиц до размера 10 мкм в результате соударений их с каплями жидкости, чем и объясняется высокая степень очистки, достигающая 99,9%.

Капли жидкости после трубы Вентури могут улавливаться в пылеуловителе мокрого типа (рис. XII 1.13,6) или в мощных электрических фильтрах. Агрегаты пылеуловителя Вентури могут содержать одну или несколько труб. Укрупнение частиц пыли в трубе Вентури в результате коагуляции происходит под воздействием сил инерции движения частиц, броуновского движения, турбулентной и поляризационной диффузии, электростатических сил и в большой степени под влиянием конденсации водяных паров, возникающей при адиабатическом расширении газа.

От скорости движения газа в большой степени зависит также эффективность очистки. Увеличение диаметра капель с увеличением удельного расхода воды приводит к увеличению сопротивления труб Вентури и повышению эффективности их работы. Расход воды в больших трубах может достигать 0,5—I кг/м³.

При всех своих достоинствах трубы Вентури имеют существенный недостаток — большое аэродинамическое сопротивление пылегазового тракта—10 000 Па (1000 кгс/м³ и больше), а следовательно, и большой расход энергии.

Пылеуловители Вентури используют главным образом для очистки газов на предприятиях металлургической, химической и других отраслей промышленности, а также для улавливания пыли из вентиляционных выбросов.

Пенные пылеуловители. В качестве пенных пылеуловителей используют пенные газоочистители ПГС-ЛТИ и ПГП-ЛТИ. Пенные газоочистители применяют для очистки от пыли нейтральных газов с температурой до 100° С, которые не образуют в процессе промывки водой кристаллизующихся солей, забивающих отверстия решеток или отлагающихся на поверхностях аппарата. Очищаемые газы должны иметь плотность не менее 0,6 кг/м³ и высокую начальную запыленность. Степень очистки при размерах частиц 15—20 мкм составляет 96—90%, при размерах частиц 3—5 мкм падает до 80%.

Мокрые пылеуловители следует устанавливать в отапливаемых помещениях во избежание выхода их из строя в зимнее время года. Необходимо периодически проверять соответствие расхода и распределения воды по отдельным насадкам или форсункам по паспортным данным.