Пылеуловителями называются аппараты для очистки воздуха от пыли, используемые в промышленности вместо дорогих газоочистных сооружений, где пыле- или золоулавливание производятся в небольших объемах или лишь время от времени.
Некоторые из видов пыли вредны для здоровья, что приводит к необходимости очищения воздуха с целью соблюдения требуемых санитарно-гигиенических норм в производственных помещениях. Скопление пыли в производственных помещениях ведет к преждевременному износу оборудования. Концентрация ее выше определенного уровня может привести к взрыву. Все это послужило предпосылкой для создания пылеулавливающих аппаратов.
Пылеуловители подразделяются на:
1) аппараты сухой инерционной очистки;
2) аппараты мокрой чистки. Аппараты сухой очистки газов подразделяются на:
1) пылеосадительные камеры инерционного действия;
2) жалюзийные аппараты;
3) циклоны;
4) ротационные пылеуловители;
5) дымососы-золоуловители.
Аппараты мокрой очистки подразделяются на:
1) центробежные скрубберы;
2) мокрые аппараты ударно-инерционного действия;
3) полые газопромыватели;
4) насадочные газопромыватели;
5) барботажные и пенные аппараты;
6) дезинтеграторы;
7) скоростные газопромыватели. Кратко охарактеризуем каждый из них.
Пылеосадительные камеры инерционного действия.
Принцип их действия основан на гравитационном осаждении частиц из горизонтально направленного потока газов, а также их инерционном осаждении при обтекании газовым потоком цепных или проволочных завес и отклоняющихся перегородок.
Достоинства: простота конструкции. Недостатки: продолжительное время очистки, большие габариты.
Жалюзийные аппараты — принцип действия основан на отсасывании той части газового потока, разделенного жалюзийной решеткой, которая содержит основную массу пыли, обычно составляющую 10—20% от всего поступившего в пылеуловитель газа.
После очищения эта часть газа снова смешивается с основным потоком газов, поступивших в пылеуловитель.
Достоинства: простота конструкции и малая занимаемая площадь.
Недостатки: улавливание частиц размером не менее 20 мкм, снижение коэффициента очистки из-за износа жалюзийных решеток после трех месяцев использования.
В настоящее время используется для очистки газов, образующихся при сжигании торфа, от крупных составляющих золы.
Циклоны — принцип действия основан на применении центробежной силы, образующейся при вращательно-поступательном движении потока газа.
Частицы пыли, вместе с частью газа попавшие в циклон, под действием центробежной силы опускаются в бункер, а затем за счет сил инерции отделяются от газов, меняющих направление на 180°.
При движении этой части газов к выхлопной трубе они смешиваются с частью газов, не попавшей в бункер.
Достоинство: используются для очистки дымовых газов и улавливания пыли с высокой слипаемостью и абразивностью частиц.
Недостаток: поскольку бункер играет важную роль в аэродинамике циклонной очистки, то уменьшение размеров бункеров по сравнению с рекомендуемым приводит к снижению эффективности работы аппарата.
Циклоны используются в одинарном или групповом исполнении. Циклоны могут иметь прямоточную или батарейную конструкцию.
Прямоточные циклоны достаточно эффективно используются при небольшом содержании мелких частиц в очищаемых газах.
После поступления во входное отверстие прямоточного циклона раскручиваемые с помощью направляющего аппарата частицы газа попадают к стенкам выходного патрубка, спускаются в пылевую камеру, а затем очищенный там поток газа через выходной батарейный циклон объединяет в своем корпусе несколько циклонных элементов. Они имеют общие провод и отвод газов и один сборочный бункер.
Достоинство: уменьшенные по сравнению с другими циклонами габариты и возможность их использования для улавливания наиболее крупных с высокой образивностью частиц, для уменьшения износа других более эффективных циклонов, установленных после прямоточных.
Недостаток: маленький коэффициент эффективности работы.
В применяемых раньше циклонных элементах для раскручивания потоков газа использовались направляющие с двумя винтовыми лопастями, наклоненными под углом 25°, или с восемью наклоненными под тем же углом лопастями типа «винт» или «розетка». Направляющие аппараты типа «розетка» имеют лучший коэффициент эффективности очищения, чем направляющие аппараты типа «винт», но при этом быстрее забиваются пылью. Поэтому последние разработки конструкций циклонов привели к применению тангенциального подвода газов к элементам и к увеличению диаметра нижнего конуса циклонного элемента с одновременным отсосом концентрата пыли или золы из сборного бункера.
Центробежные пылеуловители ротационного действия
Их работа заключается в следующем: очищающая смесь газов приобретает вращательное движение с помощью рабочего колеса и попадает в кожух пылесборника, а затем очищенный газ выходит через выходной патрубок.
Ротационные пылеуловители бывают двух типов. В первом из них улавливаемые частицы очищаемой смеси с помощью наклонных лопастей вентилятора движутся в направлении подачи газа, обратном движению ротора. В ротационных пылеуловителях второго типа частицы пылегазовой смеси с помощью центробежной силы вращающегося барабана приобретают направление, обратное движению поступающего газового потока. В этом случае эффективность очистки газа определяется отношением центробежной силы к силе аэродинамического сопротивления газового потока.
Дымососы-золоуловители — дымовой газ всасывается через входной патрубок и под действием центробежной силы, образующейся в результате вращения улитки рабочего колеса, осаждается на стенках корпуса дымососа, а затем посредством перепада давления, производимого крыльчаткой, через патрубок уловленной золы попадает в циклон.
Очищенный таким образом газовый поток через крыльчатку тракта рециркуляции, снова закручивающей поток газа, повторно попадает в улитку рабочего колеса. Благодаря работе рециркуляционного тракта значительно повышается коэффициент эффективности работы дымососа-золоуловителя.
В связи с этим была создана последняя модификация дымососов-золоуловителей, в которых на валу дымососа были установлены спиральная улитка и крыльчатка отсосного тракта. Это привело к увеличению размеров дымососа, но значительно продлило срок работы улитки рабочего колеса.
Достоинство: при увеличении нагрузки коэффициент эффективности очистки остается неизменным.
Недостаток: быстрый износ крыльчатки рабочего колеса.
Центробежные скрубберы работают следующим образом: частицы поступающего газового потока, подлежащего очищению, при помощи центробежных сил, образованных вращением лопастной направляющей, попадают на орошаемые стенки скруббера и, захватываясь каплями воды, вместе с ними выводятся из аппарата.
Достоинство: простота конструкции.
Недостаток: эффективно используются только при улавливании частиц размером менее 20 мкм.
Мокрые ударно-инерционные аппараты — принцип действия состоит в следующем: через входной патрубок частицы очищаемого газа попадают в резервуар с жидкостью и при повороте газового потока на 180° абсорбируются на водной поверхности, а очищенный поток газа удаляется через выходной патрубок.
Последняя модификация аппаратов ударно-инерционного действия — ротоклон. Он предполагает использование в их конструкции изогнутых каналов с находящейся в них жидкостью, после удара о поверхность которой частицы газа вместе с каплями жидкости пропускаются через каплеотбойник.
Достоинство: простота конструкции, возможность регулировать их производительность, не влияя на эффективность очистки.
Недостаток: эффективно используется только при улавливании частиц размером менее 20 мкм.
Полые газопромыватели — принцип действия заключается в следующем: входящие в цилиндрическую камеру частицы очищаемого газа абсорбируются жидкостью, распыленной в ней, а очищенный газ направляется к выходному патрубку.
Достоинство: высокая степень очистки.
Недостаток: эффективно используется только при улавливании частиц размером более 10 мкм.
Насадочные газопромыватели
В этих устройствах для очистки газов используются укладываемые на опорную решетку насадки с различной конфигурацией.
Достоинство: эффективно применяется только для улавливания хорошо смачиваемой газовой смеси при условии абсорбции в процессе очистки.
Недостаток: частое забивание насадки.
Барботажные и пенные пылеуловители
Принцип действия барботажных аппаратов заключается в том, что газы очищаются с помощью осаждения частиц пыли на пузырьках жидкости. Конструктором Б. М. Позиным был разработан метод очистки с использованием пены. Последняя модификация пенного пылеуловителя предусматривает установку в цилиндрическом корпусе аппарата провальной тарелки, через отверстия которой осуществляется подвод газа для контакта с пеной, а затем и вывод его из рабочей зоны через те же отверстия.
Достоинство пенного аппарата заключается в том, что промывание отверстий провальной тарелки жидкостью в процессе его работы препятствует загрязнению отверстий тарелки, таким образом продлевая срок службы аппарата.
Дезинтеграторы — принцип действия основан на очищении пыли с помощью жидкости, распыляющейся лопатками ротора и поступающей со скоростью 90 м/с потоком газа.
Достоинство: высокая эффективность при улавливании частиц размером более 1 мкм, возможность регулирования коэффициента эффективности работы увеличением количества лопастей ротора или статора устройства.
Недостаток: сложность конструкции.
Скоростные газопромыватели (скру-берры Вентури) представляют собой отрезок трубы Вентури с подведенной в нее распыляемой жидкостью и укрепленным за ней кагглеуловителем. Частицы газового потока, поступающие в аппарат с высокой скоростью, распыляют орошающую его жидкость, а затем улавливаются ею. Имеют широкие предпосылки использования в связи с повышением требований к очистке газовых выбросов промышленных ггредприятий.
Достоинство: данные аппараты отличаются высокой эффективностью очистки.
Недостаток: быстрое загрязнение форсу-юк аппарата при использовании для оро-пения недостаточно осветленной воды.