Методы улавливания пыли мокрым способом

Системы улавливания пыли для промышленных отработанных газов

• Какие существуют способы пылеулавливания?
• Каков расход энергии электропылеуловителем?

При работе промышленных установок и установок для сжигания высвобождается значительное количество пыли, которая удаляется после пропускания через обеспыливающее оборудование. Прежде всего оно применяется на цементных заводах, электростанциях, предприятия черной и цветной металлургии, заводах по производству извести и химической, пищевой и легкой промышленности.

Промышленная пыль весьма многообразна по происхождению, составу и размеру частиц (0,1–1000 мкм). По своей дисперсности она подразделяется на 5 групп:

• очень крупнодисперсная (˃ 140 мкм),
• крупнодисперсная (песок) (10–140 мкм),
• среднедисперсная (10–40 мкм),
• мелкодисперсная (молотый перец) (1–10 мкм),
• очень мелкодисперсная (˂ 1 мкм).

Применение различных типов осадителей и фильтров зависит от состава пыли, ее концентрации, габаритных условий и выбора параметров. Поэтому выбор пылеулавливающего оборудования — это процесс, в ходе которого необходимо анализировать значительное количество факторов.

Чем ближе всасывающее отверстие расположено к источнику пыли, тем эффективнее становится учет количества пыли, поскольку скорость всасывания уменьшается при удалении от источника ее появления.

Способы улавливания пыли

Для улавливания пыли из потоков газов используются различные способы:

• механический;
• сухой;
• мокрый;
• с помощью электрофильтров.

Механическое обеспыливание

Механическое обеспыливание газов основано на осаждении частичек пыли под действием силы тяжести или инерции и центробежной силы. Осадители, функционирование которых обеспечивается под действием силы тяжести, целесообразно применять для улавливания больших частичек (0,02 мм). При этом различают поперечные, противоточные, отклоняющие осадители и осадители кольцевого зазора. Скорость осаждения варьируется в зависимости от размера и поверхности частичек пыли. Содержащий пыль газ для очистки поступает сверху или сбоку в осадительную камеру. Благодаря увеличению ее объема снижается скорость воздуха, и грубая пыль осаждается под действием силы тяжести. У этих аппаратов низкое аэродинамическое сопротивление, простая и безотказно работающая конструкция, не требующая значительных затрат при эксплуатации. Их недостатки — громоздкость конструкции и невысокий уровень очистки. Поэтому их в основном применяют на стадии предварительной обработки загрязненного воздуха.

В инерционный пылеуловитель воздух также поступает сбоку или сверху и наталкивается на препятствие. При этом грубые частички отходят от потока воздуха и осаждаются. Эти осадители, как и устройства, действующие на основе силы тяжести, предназначены для удаления грубой пыли. Они способны улавливать частицы размером 40–50 мкм, однако неэффективны для задержания мелких фракций на стадии предварительной очистки.

Наиболее известными центробежными осадителями являются циклоны с диаметром 0,02–5 м, которые могут эксплуатироваться при температуре до 900 ºС. При этом частички стремятся сохранить направление своего движения. Загрязненный пылью воздух подается в цилиндрический циклон тангенциально, а центробежная сила отбрасывает частички к внешней стенке, и благодаря воронкообразной форме циклона в нижней его части они осаждаются. Одновременно повышается скорость потока и в середине циклона возникает восходящее вверх завихрение воздуха. Очищенный воздух исходит из его верхней части.

Центробежные осадители обеспечивают удаление грубых частичек. Преимущества циклонов наряду с сухим улавливливанием:

• отсутствие движущихся частей;
• надежная работа при температуре до 500 ºС и высоком давлении;
• простота конструкции и ремонтоспособность;
• эффективная работа даже при высоких концентрациях пыли.

Мокрые способы удаления пыли

При мокрых способах удаления пыли ее частички вступают в контакт с промывной жидкостью, соединяются с ней и удаляются из потока газа. Для такой обработки применяются различные устройства: струйный или вихревой промыватель, скруббер Вентури и ротационный скруббер. Их работа энергозатратна, но они осаждают частички размером более 1 мкм. Поэтому такие конструкции целесообразно использовать после предварительной очистки от грубых частиц и для одновременной очистки от пыли и осаждения вредных компонентов.

Применяя этот способ, важно понимать, требуется ли энергия, чтобы добиться специфической поверхности формы капли воды.

Потребность в энергии зависит от типа применяемого оборудования и так называемого размера частиц определенной фракции. Этот способ позволяет улавливать 99 % частиц размером около 5 мкм.

В фильтрующих устройствах для очистки воздуха его пропускают через проницаемый пористый слой (фильтрующий слой), который задерживает пыль и пропускает поток газа. Их целесообразно использовать на завершающей стадии, так как они обеспечивают высокий уровень сепарации (более 98 %). При этом наблюдается глубокая или поверхностная фильтрация с образованием осадка, который потом удаляется. К этим устройствам относятся тканевые фильтры, отличающиеся высокой производительностью. В этом случае частички пыли остаются со стороны набегающего потока. Через ритмические промежутки времени образующийся осадок удаляется. Эти фильтры предпочтительно используют для очистки от тонкой пыли.

Фильтрующей средой чаще всего служат гофрированные бумажные, полиэфирные и полипропиленовые холсты, имеющие различные покрытия. Благодаря этому большие фильтрующие поверхности концентрируются на маленьком пространстве. Поэтому эти устройства отличаются очень компактной конструкцией. Они применяются для очистки незначительного количества газов, содержащих тонкую пыль. Для большого количества газов используют многокамерные конструкции. Для регенерации патронных фильтров прибегают к очистке толчками давления или промывке под низким давлением.

Картриджные фильтры используют в химической, фармацевтической, пищевой и горной промышленности, дерево- и металлообработке и других отраслях. Они способны задерживать 99,9 % частиц размером до 1 мкм, в том числе при сильной запыленности и агломерационную пыль. По качеству очистки картриджные фильтры более эффективны по сравнению с рукавными, которые можно очищать в процессе работы и эксплуатировать в широком диапазоне температур. Кстати, стоят они недорого, однако требуют больших затрат на обслуживание и утилизацию фильтрпатронов.

Еще одним вариантом устройств для улавливания пыли являются рукавные фильтры цилиндрической формы диаметром 127, 220 и 300 мм и длиной до 12 м. Они преимущественно используются для очистки воздуха с температурой до 250 ºС при высоком содержании тонкой и грубой пыли. Очистку загрязненных фильтров осуществляют импульсами сжатого воздуха или продувным воздухом.

Преимущества рукавных фильтров:

• высокая степень очистки при любом давлении газов и любых концентрациях взвешенных частиц;
• возможность обработки газов, нагретых до высокой температуры,
• наличие условий для полной автоматизации процесса;
• стабильность работы даже при изменяющихся параметрах очищаемых газов;
• высокая химическая устойчивость благодаря использованию соответствующих материалов.

В то же время эти устройства обладают и недостатками, в частности это:

• необходимость периодической замены фильтрующих перегородок;
• относительно высокий расход энергии на очистку;
• габаритные размеры оборудования;
• относительно сложная эксплуатация.

Применение электрофильтров

Принцип действия электрообеспыливания основан на том, что электрически заряженные частички пыли притягиваются к противоположно заряженному электроду и связываются. Осажденные частички откладываются на электродах осаждения и могут дополнительно перемещаться приспособлением для выбивания пыли или пленкой жидкости.

Электростатические осадители отличаются хорошей производительностью и не оказывают влияния на содержание пыли в неочищенном газе. С его помощью можно осаждать частички размером более 1 мкм. Их прежде всего применяют для процессов с высокой температурой отработанного газа и больших их объемов (крупные промышленные установки для получения энергии путем сжигания ископаемых и биогенных энергоносителей, цементные обжиговые печи, печи для спекания железной руды).

Электрофильтры (сухие и мокрые, трубчатые и пластинчатые, одно- и двузонные, одно- и многосекционные, одно- и многопольные) преимущественно имеют горизонтальную конструкцию и различные параметры в зависимости от целей и отрасли (энергетика, металлургия, производство стройматериалов и др.). Маленькие устройства находят применение в деревообрабатывающей промышленности в нагревательных котлах, отапливаемых биомассой, или при термическом сжигании мусора. Их также целесообразно использовать в сталелитейной промышленности, системах охлаждения в установках для спекания, при обеспыливании помещений и конвертеров, в электродуговых и доменных печах. Они содействуют регенерации ресурсов на цементных заводах, установках для переработки угля, химическом и нефтехимическом оборудовании.

К другим преимуществам электрофильтрации относятся:

• незначительное падение давления;
• оптимизированная с точки зрения использования энергии работа установок, согласованная с остаточным содержанием пыли;
• надежная эксплуатация установок для электрофильтрации;
• возможность обработки газов с температурой до 450 ºС и объемом потоков до 4,5 млн м3/час;
• длительная эксплуатация при незначительных затратах на техническое обслуживание и поддержание оборудования в исправном состоянии;
• универсальные возможности применения в различных отраслях промышленности и энергетике;
• возникновение надежного напряжения благодаря неразрушаемым коронирующим электродам с преимущественно отрицательной полярностью.

Недостатки электрофильтрации:

• высокая стоимость установок;
• невозможность обработки взрывоопасных газов;
• значительная металлоемкость;
• необходимость в специальном агрегате для электропитания;
• существенная потребность в площади.

Автор: Александр Яковлевич Макаров, кандидат социологических наук, менеджер по стратегическому планированию, OMD.

Источник: «Журнал главного инженера», №5, 2019 (часть статьи)

Убедитесь, что вы подписаны на журнал и вся необходимая информация — под рукой!

Источник

Пылеуловитель — что это такое, каким может быть

Современная эпоха научно-технической революции, которая стартовала в начале 50-х годов прошлого столетия, наряду с развитием энергетики, ракетостроения, электроники, создания новых конструкционных материалов, принесла невиданные ранее объемы загрязнений окружающей среды. Чтобы воспрепятствовать этому явлению, на вредных производствах стали устанавливаться пылеуловители.

Сегодня их применяют не только на промышленных объектах, но и в быту. В торговой сети продаются пылеочистные насадки для болгарки и перфоратора, а также домовые пылеуловительные системы, позволяющие защитить жителей от опасного промышленного смога в крупных населенных пунктах. Промышленные пылеуловители бывают электрические, химические и механические.

Какие пылеуловители бывают

Пылеуловители — это установка, состоящая из одного или нескольких взаимосвязанных агрегатов, выполняющих функцию по улавливанию пыли и мелкодисперсных частиц, разнообразных видов вредных включений, находящихся в воздушных средах промышленных предприятий. В этом случае — это пылеуловители промышленные. Сегодня в домах крупных населенных пунктов, которые имеют высокие показатели атмосферного загрязнения также стали в системах воздухоочистки применять бытовые устройства.

Пылеуловители чаще всего размещаются там, где должны работать станки и производственное оборудование, перед дымовыми трубами или иными источниками технологических выбросов. Их устанавливают для того, чтобы максимально уловить образованные в процессе производства микрочастицы, тем самым предотвратить их попадание в воздух.

Сегодня во всем мире разрабатываются и выпускаются достаточно много эффективных и многофункциональных пылеуловителей, которые классифицируются по принципу работы и назначению.

Описание, как устроены пылеуловители

На рынке очистительного климатического оборудования имеется объемный ассортимент пылеуловительных систем как зарубежного, так и российского производства. Большая часть агрегатов обладают схожим принципом действия. Они чаще всего имеют цилиндрический корпус со ступенчатыми устройствами, расположенными по периметру для образования вихревого движения воздушного потока. В зонах завихрения, создаются условия для коагуляции взвешенной пыли.

Выделение из воздуха пылегазовых частиц протекает в рабочей камере пылеуловителя. После очищения воздух поступает в выходную часть воздуховода с помощью эжекторного всасывания и перфорированного клапана, регулирующего аэродинамическое сопротивление воздушного тракта.

В результате скорость выпадения и объем выделенных взвешенных частиц значительно увеличивается, и они под действием силы тяжести оседают в пылеуловительном бункере. С целью создания воздушной завесы нижнего отдела выходящего патрубка и для обеспечения вспомогательной очистки используют агрегат, который должен устроить подсос воздуха из внешней среды.

Особенности функционирования пылеуловителей зависят от разновидности конструкций. Основной признак подразделения этих устройств — принцип действия, в соответствии с чем, они классифицируются на гравитационные и инерционные пылеуловители, электрического или контактного способа очистки.

Сухие и сухие механические

К сухим пылеуловителям относят устройства 2-х типов: центробежно-циклонный и инерционный жалюзийный пылеуловитель. Сухие инерционные пылеуловительные системы действуют на базе центробежной силы и работают с использованием технологии работы вентиляторов.

Сухие пылеуловители выпускаются в трех модификациях:

• Пылеосадительные камеры, использующие для очистки принцип действия силы тяжести.
• Инерционные использующие силу инерции.
• Вертикальные циклоны, используют центробежную силу.

Чаще всего в промышленности устанавливают циклонные сухие механические пылеуловители, их эффективность улавливания пыли тем выше, чем меньше диаметр циклона, хотя при этом снижается суммарная пропускная способность системы очистки. Поэтому производительность таких систем будет заключаться в комплектации нескольких ступеней циклонов.

Мокрые

К мокрым пылеуловителям относят скрубберы. Они работают с использованием принципа центробежной силы. Загрязненный пылевыми частицами воздух нагнетается в скруббер, где происходит его увлажнение при проходе сквозь водяную пленку. Затем ставшие тяжелыми частички загрязнений направляют в специально отведенный шламоприемник, где грязь оседает.

Циклонные, центробежные

Циклонные пылеуловители самые популярные и эффективные системы очистки как в России, так и за рубежом. Они относятся к инерционному типу и широко применяются в промышленности не только для очистки воздуха, но и уходящих газов от вредных веществ, перед выбросом в атмосферу.

Работа циклонных пылеуловительных систем состоит из двухступенчатой схемы очистки. Первая обеспечивает центробежную очистку высококонцентрированного потока в пристенной граничной зоне устройства с выводом собранных твердых частиц в индивидуальный бункер, называемый пылесборником. А вторая — очистку газовоздушных сред в цилиндрической и конической областях циклонного газоочистителя.

Масляные

Масляный пылеуловитель для газа выпускается в виде сосуда, состоящего из 3-х секций: нижней промывочной с постоянным уровнем солярного масла, средней осадительной, в которой грязная воздушная среда очищается от присутствия масла, и верхней отбойной, где газовоздушная среда освобождается от следов масла.

Основные конструкционные элементы масляного пылеуловительного аппарата:

• Маслопатрубки для удаления и подачи масла;
• индикатор уровня масла;
• импульсные трубки;
• разделительная перегородка;
• выходной и входной газовые патрубки;
• секция с жалюзями;
• отбойный щиток;
• трубки для дренажа грязной среды;
• люк-лаз, для проведения ремонтных и обслуживающих операций.

Очищаемая газовоздушная среда поступает через входной патрубок и попадает на отбойный щиток, изменяя движение. В этот момент в масло попадают особо крупные частички из газового потока. Далее он следует в контактные трубки, под которыми расположена на уровне 30 мм маслянистая жидкость, смачивающая пыль и тем самым промывающая газ.

Дальше газ попадает в осадительную секцию, разбитую перегородками, из-за чего скорость газа резко уменьшается, тем самым создавая условия для выпадения пылегазовых составляющих, которые по дренажной системе опускаются в нижнюю часть устройства. Завершающий очистительный процесс протекает в осадительной насадке, загрязненную жидкость время от времени дренируют из пылеуловителя, заменяя на чистое масло.

Инерционные

Принцип функционирования инерционных пылеуловительных агрегатов основан на резкой смене направления движения грязного воздушного потока. Частички пыли двигаясь по инерции, когда встречают на своем пути препятствие, падают в сепаратный бункер.

Инерционные силы в разы превосходят силы тяжести, что и позволяет таким пылеуловительным устройствам быть более эффективными, чем функционирующим на пылеосадительном принципе. Частицы взвесей до 30 мкм улавливаются в диапазоне от 65 до 95%, при скорости в свободных проходах – 1 м/с. Эти устройства наиболее часто устанавливаются на 1 ступени очистки в мощных производственных пылеуловительных системах.

Гравитационные

Гравитационные пылеуловители функционируют с использованием силы тяжести, конструкционно заставляя пыль выпадать из объема грязного воздушного потока. К этим классам можно отнести специализированные пылеосадочные камеры, располагающиеся внутри установок производственной вентиляции и в газоочистительных агрегатах.

Резкое падение высоты осаждения создают полочные камеры, в которых полки выполнены наклонными, чтобы обеспечить сбор пыли, а по оси камеры размещен шнек для выгрузки осевшей грязи. Для реализации эффективного процесса удаления накоплений на наклонных полках установлены вибраторы либо иные встряхивающие приспособления эпизодического действия.

Коллектор Петерсона

Эта изысканная разработка Петерсона стала использоваться в системах пылеочистки сравнительно недавно и имеет широкую область применения. Коллектор может выполнять очистку воздушных сред в виде туманов кислот или масел, а также от микроскопических твердых элементов, например, окрашивающих пигментов.

Коллектор Петерсона относится к пылеуловителям, выполненным в форме спиральной пружины, с закрытым одним концом. Витки пружины имеют такую форму, что ее отдельные витки сцеплены друг с другом, тем самым вызывают смену движение газовой среды.

Жалюзийный коллектор использует принцип, когда при внезапной смене направления воздушного пылевые частицы сохраняют первоначальное прямолинейное движение. Данный коллектор работает с невысоким перепадом давления, применяется в системе подготовительного пылеуловителя и ставится перед циклонами либо рукавными фильтрами.

Назначение пылеуловителей

Пылеуловитель в промышленном производстве — это воздухоочиститель для очистки окружающей среды от выбросов взвешенных частиц в уходящих газах или вентилируемом воздухе. Может использоваться в помещениях закрытого типа для внутренней очистки газовоздушных сред, а все собранные пылеуловителем вещества собираются в специализированном резервуаре.

Важным показателем таких систем является эффективность очистки воздуха, которая зависит от модификации пылеуловителей и характеристики дисперсного состава загрязняющих частиц. Современный уровень очистки воздуха от пыли достигает показателя 99.9 % с условным ее диаметром 20 мкр.

Чем отличаются от промышленных пылеуловителей

Пылеулавливающее оборудование, при всем своем многообразии классифицируется по ГОСТ 12.2.043-80 и подразделяется на воздушные фильтры и пылеуловители. Первые имеют существенные отличия от промышленных пылеуловителей по главному показателю – эффективности очистки, она значительно ниже, в диапазоне от 60 до 85 %.

У данного оборудования разные области применения. Фильтры устанавливаются для очистки воздуха внутри производственных помещений, для поддержания заданной чистоты воздуха, не превышающей допустимые концентрации ПДК, а промышленные пылеуловители размещают, чтобы обеспечить чистоту воздуха, выбрасываемого в атмосферу после производственного процесса.

В отличие от воздушных фильтров пылеуловители промышленного назначения способны устранять частички пыли и вредных газов с КПД, который достигает 99%. Это самый главный отличительный параметр между модификациями и является преимуществом таких систем. Промышленные пылеуловители имеют более широкую область удаления различных вредных веществ и газов. Они могут быть использованы в системах рециркуляции воздуха в промышленных цехах.

Какой тип пылеуловителя считается одним из лучших

В настоящее время одним из лучших пылеуловителей является устройство центробежного типа — циклон. Однако из-за значимого гидромеханического сопротивления и небольшой эффективности при улавливании тонкодисперсных загрязнений, область их использования ограничена.

Таблица основных видов пылеуловителей

Класс пылеуловительных систем	Тип пылеуловительных систем	Эффективность по группам пыли, %
		1	2	3	4	5
1 класс	Электрические многофункциональные фильтры Система Вентури с высоким давлением	0.5	85	85/ 99.0	нет	нет
2 класс	Рукавные фильтры Электрофильтр 2 кл. Система Вентури 2 кл. Электроуловители паров масла и кислотных паров, волокнистого типа Мокрые очистители, струйной модификации	4	нет	45/90	90/99	нет
3 класс	Промыватели скоростного типа	5	нет	нет	80/99	99.9
4 класс	Циклонный пылеуловитель пыль менее 5 мкм, одиночного расположения Мокрый циклон пылеуловитель пленочного типа	9	нет	нет	нет	99.9
5 класс	Циклонный пылеуловитель крупных типоразмеров, одиночного расположения по чертежу Камеры пылеосаждающие	20	нет	нет	нет	нет

Пылеулавливающие устройства, функционирующие по технологии фильтрации, — рукавные фильтры, способны обеспечить наиболее высочайшую степень очистки в сравнении с прочими индустриальными пылеуловителями.

При равной эффективности пылеуловительных устройств различных классов преимущество отдают аппаратам низшего класса. Так, например, если по составу и объему загрязнений существует возможность использовать и мокрые, и сухие, предпочитают последние. Из агрегатов 4 и 5 класса делают выбор в пользу мокрого пылеуловителя с наименьшим расходованием воды.

Создание домашнего пылеуловителя своими руками

Промышленные пылесосы для уборки производственных помещений

Создание циклона для пылесоса — схемы для строительного и бытового

Инсинераторная установка для утилизации отходов

Как устроен пылесос и что с его помощью можно делать

Как выбрать автомобильный пылесос по мощности всасывания

Источник