Общие понятия о пыли и ее классификация

       Эффективность очистки этих аппаратов зависит  от выбранного соотношения  центробежной  и  аэродинамической сил и теоретически может достигать 100 %. Величина центробежной силы является функцией числа оборотов и диаметра ротора. Величина аэродинамической силы является функцией скорости просасывания  воздуха  через  перфорацию  ротора, т.е. производительности вентилятора. 

 Рис.7. Пылеуловитель  ротационного типа:         Рис.8.Противоточный ротационный

                                                                                                           пылеуловитель

 1- вентилятрное  колесо; 2-кожух;                                          1-кожух; 2-ротор;

 3-пылеприемное  отверстие;                                                    3-колесо вентилятора;

 4-выхлопная  труба.                                                                  4-бункер. 

       Пылеулавливающее  оборудование при всем его многообразии может быть классифицировано по ряду признаков: по назначению, по основному способу действия, по эффективности, по конструктивным особенностям.

       Оборудование, применяемое для очистки от пыли воздуха  в  системах вентиляции, кондиционирования и воздушного отопления, а также для защиты от загрязнения  пылью воздушной среды зданий, сооружений и прилегающих к ним территорий, метрополитенов, подземных и открытых горных выработок, подразделяются на следующие типы.

       Оборудование, применяемое для очистки от взвешенных частиц пыли воздуха, подаваемого в помещения системами приточной вентиляции, кондиционирования и воздушного отопления – воздушные фильтры. Оборудование, применяемое для очистки от пыли воздуха, выбрасываемого в атмосферу системами вытяжной вентиляции – пылеулавливающее оборудование или пылеуловители. Пылеуловители в зависимости от способа отделения пыли от воздушного потока  применяют  следующих  исполнений:  оборудование для улавливания пыли сухим способом, при котором отделенные от воздуха частицы осаждаются на сухую поверхность; оборудование для улавливания пыли мокрым способом, при котором отделение частиц от воздушного потока осуществляется с использованием жидкостей. По принципу действия пылеулавливающее оборудование  подразделяется на следующие группы: гравитационное, инерционное, фильтрационное, электрическое. Пылеулавливающее оборудование, в котором отделение пыли от воздушного потока осуществляется  последовательно в несколько ступеней, отличающихся по принципу действия, конструктивным особенностям и способу очистки, относят к комбинированному пылеулавливающему оборудованию. Механические пылеосадители (пылеосадительные камеры, циклоны и пр.) в которых отделение частиц от газов происходит за счет внешних сил, применяются для   грубой очистки газов от частиц более 15-20 мкм, выполняются сухими (отделение под действие механических сил) и мокрыми (отделение при соприкасании частиц с жидкостью).

       Мокрые  пылеуловители. В мокрых пылеуловителях эффект отделения пыли усиливается тем, что она в значительной мере поглощается водой, растворяясь с ней или превращая в шлам.

       Скруббер  Вентури — устройство для очистки  газов от примесей. Работа его основана на дроблении воды турбулентным потоком  газа, захвате каплями воды частиц пыли, коагуляции этих частиц с последующим осаждением в каплеуловителе инерционного типа.Вентури-устройства используются уже более 100 лет для измерения расходов жидкости и в других приложениях. В 1949 году было обнаружено, что Вентури-устройства могут быть использованы для очистки газов от пыли.

       Простейший  скруббер Вентури включает трубу  Вентури и прямоточный циклон. На рис. 1 показана классическая конфигурация скруббера Вентури.

       Принцип действия

       Скруббер  Вентури состоит из трёх секций: сужающейся секции, небольшой горловины, и расширяющейся секции.

       Входящий  поток газа поступает в сужающуюся секцию, и по мере того, как площадь  поперечного сечения потока уменьшается, скорость газа увеличивается (согласно Уравнению Бернулли). В то же время, сбоку по патрубкам в сужающуюся секцию (или в горловину) поступает жидкость. 

       Рис. 9. Скруббер Вентури: Converging section — сужающаяся секция; Throat — горловина; Deverging section — расширяющаяся секция 

       Поскольку газ вынужден двигаться с очень  большими скоростями в небольшой  горловине, то здесь наблюдается  большая турбулентность потока газа. Эта турбулентность разбивает поток жидкости на очень большое количество очень мелких капель. Пыль, содержащаяся в газе, оседает на поверхности этих капель. Покидая горловину, газ, перемешанный с облаком мелких капель жидкости, переходит в расширяющуюся секцию, где скорость газа уменьшается, турбулентностть снижается и капли собираются в более крупные. На выходе из скруббера капли жидкости с адсорбированными на них частицами отделяются от потока газа.

       Скрубберы Вентури могут быть использованы как для очистки газа от мелких частиц, так и для очистки от загрязнений в виде инородных газов. Однако они наиболее эффективны для очистки газа от частиц, чем для очистки от инородных газов. 
 

       Рис. 10. Скруббер Вентури с влажной  горловиной: Throat — горловина; Liquid inlet — подача жидкости 

       Проблемы  эксплуатации

       Основной  проблемой эксплуатации данного  вида технических устройств является абразивный износ стенок скруббера, возникающий вследствие высоких  скоростей газа, которые в горловине  могут достигать значений 430 км/ч. Твёрдые частички или капли жидкости, двигаясь с такой скоростью и соударяясь со стенками, вызывают быструю эрозию стенок.

       Износ может быть уменьшен, если стенки горловины  изнутри покрыть сменной втулкой  из карбида кремния. Износ может также происходить в колене в нижней части скруббера. Для уменьшения износа здесь, дно колена, ведущего в разделитель, заполняют слоем той же жидкости, которую подают в скруббер в верхней части. Частички и капельки жидкости попадают в этот слой, и ударные нагрузки на стенки уменьшаются.

       Пенные  аппараты. Принцип действия пенного аппарата основан на взаимодействии запыленного газового потока и орошающей жидкости с образованием высокоразвитой поверхности контакта между жидкостью и газом - пенного слоя. Это позволяет эффективно осуществлять как пылеулавливание, так и химическую очистку газов.

       При различных нагрузках пенного  аппарата по газу и жидкости на его  решетках могут возникать различные  гидродинамические режимы: барботажный, пенный и волновой. Пенный режим отличается от барботажного тем, что при пенном режиме линейная скорость газов выше и 'составляет 1,5-2,5 м/сек в расчете на полное сечение аппарата. Движение газов с такими скоростями позволяет создавать на поверхности щелевых или дырчатых решеток постоянно обновляющийся слой подвижной высокотурбулизированной газожидкостной пены.

       При больших линейных скоростях в  пенном аппарате возникает волновой режим. Работа пенного аппарата в  этом режиме нецелесообразна ввиду  резкого увеличения каплеуноса. Кроме того, возникающие при этом колебания слоя жидкости на решетке могут привести к тому, что часть отверстий в решетке не будет покрыта жидкостью. В этом случае часть запыленного газа пройдет через аппарат без контакта с орошающей жидкостью. Пенные аппараты наиболее эффективно работают при очистке промышленных газов с температурой до 400° С.

       Пенные  аппараты в зависимости от назначения могут быть с переливными устройствами и частичным протеканием жидкости через отверстия решетки (ПГС) (рис. 11, а) или с полным провалом жидкости через решетку (ПГП) (рис. 11, б). 
 

       Рис. 11. Пенные аппараты: 1 - с переливным устройством, 2 - с провалом воды через  отверстия решетки 

       В аппаратах ПГС орошающая жидкость поступает на решетку из переливного  короба через порог, определяющий высоту слоя пены, и стекает в приемный короб, а в аппаратах ПГП орошающая жидкость подается на решетку сверху и полностью проваливается через решетку в бункер аппарата.

       Пенные  аппараты с переливными устройствами позволяют работать при больших  колебаниях нагрузки по газу и жидкости и с малым удельным расходом воды. Частичный провал орошающей жидкости обеспечивает смывание пыли, осевшей на решетке со стороны входа газов.

       Конструкция пенных аппаратов с полным провалом воды более проста, но работают они при меньших допустимых колебаниях расхода газа и с повышенным удельным расходом воды. Удельный расход жидкости на орошение пенных аппаратов с переливными устройствами составляет 0,2-0,3 л/м³ р. г., а в аппаратах с полным провалом жидкости - 0,8—0,9 л/м³ р. г.

       По  конструкции корпуса пенные аппараты могут быть круглого или прямоугольного сечения. Прямоугольное сечение  обеспечивает более равномерное  распределение жидкости, а круглое  — более равномерное газораспределение. Максимальный расход газов для одного аппарата независимо от конструкции корпуса допускается до 15 м³/сек. Это вызвано необходимостью равномерной раздачи воды и газа по всему сечению аппарата. При больших объемах очищаемого газа рекомендуется устанавливать параллельно несколько пенных аппаратов.

       Решеткой  в пенном аппарате обычно служит перфорированный  лист с равномерно расположенными отверстиями  круглой или любой другой формы (свободное сечение щелевых решеток  должно быть примерно на 1% меньше свободного сечения соответствующей решетки  с круглыми отверстиями). Диаметр круглых отверстий должен быть от 3 до 8 мм; расстояние между отверстиями от 6 до 18 мм. Величина свободного сечения решетки зависит от назначения и режима работы пенного аппарата и составляет, как правило, 10-40% площади сечения аппарата.

       Степень очистки газовых выбросов от пылевых  частиц в основном зависит от их дисперсности, скорости газов в свободном  сечении аппарата и высоты слоя пены.

       С увеличением числа решеток эффективность  пылеулавливания в пенном аппарате возрастает весьма незначительно, так как после каждой решетки повышается дисперсность пыли. Практически для пылеулавливания достаточно эффективно применение однополочных пенных аппаратов.

       Повышение скорости газа в пенном аппарате оказывает  положительное влияние как на эффективность пылеулавливания, так и на уменьшение его габарита. Однако при этом возрастает брызгоунос, которой начинает проявляться при скоростях газов в полном сечении аппарата более 2,5 м/сек.