Аппараты грубой очистки

а) Гравитационные пылеосадительные камеры

Простейшим пылеулавливающим устройством являются пылеосадительные камеры, они работают по принципу осаждения пыли за счет сил тяжести при медленном движении запыленного воздуха, через эту камеру.

направляющие плоскости

 

H

 

Vв

 

шнек привод

 

патрубок загрязнённого воздуха патрубок очищенного воздуха

Процесс очистки. Пылевая частица движется к спинке камеры со скоростью витания Vв, м/с. Размеры камеры должны быть подобраны так, чтобы частица успевала осадиться на стенку камеры. i – время пребывания частицы пыли в камере , с.; также , u – скорость воздуха, , – расход очищаемого воздуха, м³/с; в – ширина камеры.

Таким образом, зная Н и Vв мы определяем ℓ, или наоборот, зная ℓ b , определяем Н.

Минимальный диаметр частиц, осевших в камере

, (10.1)

где

– коэффициент динамической вязкости воздуха, Па С;

≈ 18 х 10^-6 Па с, при t = 20 С;

_т – плотность пылевых частиц, кг/м³;

g = 9,81 м/c².

Вывод: для того, чтобы в камере выпадали более мелкие частицы необходимо уменьшить:

1. Скорость воздушного потока (Vв);

2. Высоту камеры (Н).

Полочная осадительная камера, которая возникает из требования уменьшить Н.

вибратор

полки

h

 

шнек

 

 

шнек

В таких камерах можно улавливать пылевые частицы с d 15-20 мкм, тогда как в обычных камерах 30-40 мкм, при скорости 0,3-0,4 м/с.

Основной недостаток полочных камер: из-за сложности удаления осевшей пыли пространство между полками быстро зарастает пылевыми отложениями.

б) Циклоны

В циклонах осаждение частиц происходит за счет центробежных сил, возникающих при криволинейном движении частиц. Благодаря простоте конструкции, малым габаритам и повышенной надежности в эксплуатации циклоны получили наибольшее распространение.

 

α = 11˚, ЦН - 11

α Цилиндрическая часть

 

коническая

часть

 

бункер осевшей пыли

 

пылевой затвор

 

 

Физический процесс осаждения пыли в циклоне. Процесс сепарации – отделение частиц в циклонах определяется уравнением: , центробежная сила = сопротивлению среды.

 

Fy

V дрейф

Vi

, (10.2)

где

Рст – проекция сил сопротивления на радиус;

Vi – скорость частиц;

r – радиус (r стремится к R цикл.).

Закон Стокса:

. (10.3)

Формула осаждения частиц пыли в циклоне:

, (10.4)

где

Vдр. – скорость осаждения частиц.

. (10.5)

Из формулы видно, что Vдр. растет с увеличением Vi.

Основные свойства циклонов:

1. Чем меньше диаметр циклона, тем больше его эффективность;
2. Чем больше концентрация пыли в очищенном воздухе, тем выше коэффициент очистки (влияние коагуляции);
3. Коэффициент очистки воздуха возрастает с увеличением V_у (V_y≈16-8м/c).

Циклон не учитывает:

1. Оттенок частиц;
2. Герметизацию выпуска.

Инерционные пылеуловители мокрого типа

В пылеуловителях сухого типа сепарация пыли происходит неустойчиво. Причина этой неустойчивости:

1. Оттенок частиц при столкновении с сухой поверхностью циклона;

2. Вынос осевшей пыли из-за плохой герметизации пылевого затвора бункера.

В результате в сухих циклонах улавливается крупная пыль d, d >10 мкм.

Пылеулавливатели мокрого типа этим недостатком не обладают.

Наиболее распространенные пылеуловители мокрого типа:

Циклон с водяной пленкой (Скрубберы)

выходные патрубки

 

водопадающее кольцо

 

входные трубы

 

 

в канализацию

 

 

Характерной особенностью этих циклонов является:

1. Подача воды в верхнюю часть циклона для образования сплошной пленки стекает по внутренней поверхности стенок (чтобы образовать устойчивую пленку сопла) распределяется равномерно по периметру циклона в направлении закрепления потока. Давление воды не менее 15-20 кПа.

2. Устройство в нижней части гидрозатвора, что испытывает вторичный унос пыли.

Оптимальный процесс очистки обеспечивается при следующих параметрах:

а) Скорость воздуха во входной патрубке, Vвх = 20-23 м/с, средняя скорость поперечного сечения возрастает, V = 4,5-5 м/с;

б) При расходе воды на орошении = Д, м/с.

Для устойчивости канализации сточной воды необходим расход не менее 20 т. воды на 1 т. пыли.

 

Циклон с промыванием СПОТ

перфорированная труба для подачи воды

 

V_вх=15-21 м/с

V_вх. входной патрубок

 

вода

спускной патрубок

 

гидрозатвор

Отличительная особенность этих циклонов:

а) Подача воды на орошение осуществляется при входе воздуха в пылеуловители, что обеспечивает равномерное образование очищенного воздуха и повышает вероятность захвата пылевых частиц каплями воды;

б) Подбором d подборного патрубка обеспечивается скопление воды в конической части циклона. Эта вода подхватывается воздушным потоком, закрепляется и под действием центробежных сил настилается на стенки аппарата, образуя устойчивую пленку большой толщины, в которую пылевые частицы надежно связываются водой;

в) Корпус циклона имеет коническую форму, что позволяет уменьшить унос.

Габариты этого циклона в 2,5-3 раза меньше центробежного скруббера.

Коагуляционный мокрый пылеуловитель типа Вентури

Высокой эффективностью обладают капельные крышки в камере орошения очищаемого воздуха произведенной в трубе Вентури.

входящий запал воздуха

подача воды

 

центральная выходной патрубок

подача воды

 

горловина

 

 

В горловине (трубе Вентури) поддерживается высокая скорость воздуха (V = 50-70 м/c), что обеспечивает:

а) Турбулизацию потока, способствующую коагуляции пылевых частиц;

б) Высокую скорость частиц относительно капель воды, что повышает вероятность захвата частиц пыли водой.

В конечном итоге это ведет к высокой степени очистки. При удельном расходе воды на орошение 0,2-0,6 л/м³, Vгор. = 70 м/с.

Недостатки аппаратов очистки мокрого типа:

1. Требует большое количество воды, которые необходимо очищать;
2. Присутствует брызгоунос;
3. Более низкая надежность работы, из-за наличия мокрых пылеулавливателей границы между сухой и мокрой поверхностью.

Ротоклоны

Сократить количество воды для мокрого пылеулавливания можно применением мокрых пылеуловителей струйного типа (ротоклоны). В нижней части этих аппаратов находится постоянный объем циркулирующей воды.

каплеуловитель выходной

патрубок

входной

патрубок

 

воздух

 

 

вода

стационная перегородка

импеллер

Одноперегородочный Двухперегородочный

Основным элементом ротоклонов является перегородка, под которой протекает очищаемый воздух, при небольшом погружении перегородки, образуется плоская струя воздуха, которая оттесняет воду, образует криволинейную поверхность для сепарации частиц. Для сглаживания возникающих колебаний уровня воды предусматривается второй – передвижной перегородки – импеллера.

Образующийся шлам удаляется периодически с помощью скребкового конвейера. Расход воды на подпитку не велик и составляет с учетом потерь на испарение около 5 гр. На 1 м³очищаемого воздуха, т.е. в 40 раз меньше и для КМП.

Контрольные вопросы к главе 10

1. По какому принципу работают гравитационные пылеосадительные камеры?

2. Объясните процесс очистки пылеосадительных камер.

3. Как определить min диаметр частиц, осевших в камере?

4. Как происходит осаждение частиц в циклонах?

5. Перечислите основные свойства циклонов.

6. Назовите причины неустойчивости сепарации пыли в пылеуловителях сухого типа.

7. Особенности циклонов с водяной пленкой (скрубберы).

8. Назовите отличительную особенность циклонов с промыванием СПОТ.

9. Принцип действия коагуляционного мокрого пылеуловителя типа Вентури.

10. Перечислите недостатки аппаратов мокрой очистки.

11. Основные элементы ротоклонов.