Практическая работа 9
АППАРАТЫ ДЛЯ
ОЧИСТКИ ВОЗДУХА
Цель:
сформировать
представление об устройстве
и принципе действия аппаратов для очистки воздуха
План
1)
Пылеосадительная
камера
2)
Циклон
3)
Рукавный
фильтр
4)
Скруббер
Вентури
5)
Пенный
пылеулавливатель
6)
Трубчатый
электрофильтр
1 Осаждение пыли под действием
силы тяжести. Осаждение
пыли под действием силы тяжести осуществляется в различных аппаратах
периодического и полунепрерывного действия, в которых происходит изменение
направления и скорости потока газовзвеси.
Разделение
пылегазовых систем в поле действия сил тяжести осуществляют в гравитационных
пылеосадительных камерах, которые являются аппаратами периодического
действия (рис. 3.43).
Рис.
3.43. Пылеосадительная камера:
1
— камера; 2
— отражательная перегородка; 3
— полки; 4
— люки для удаления пыли
Запыленный
газ поступает в камеру 1,
внутри которой установлены на расстоянии 40... 100 мм горизонтальные полки
(перегородки) 3.
Частицы пыли оседают на полках, а газ огибает вертикальную
отражательную перегородку 2
и через люки 4
удаляется из камеры.
Пылеосадительные
камеры предназначены для грубой (50. 100 мкм) очистки газовых потоков от пыли.
Достигаемая степень очистки 40...50 %.
2 Осаждение пылегазовых
неоднородных систем под действием центробежной силы.
Центробежное
осаждение твердых частиц более эффективно, чем осаждение под действием
гравитационных сил.
Циклоны
обладают небольшим гидравлическим сопротивлением и позволяют достигать
относительно высокой степени очистки. Их широко применяют для разделения
неоднородных систем «газ твердое тело» под действием центробежной силы, например
для улавливания частиц сахара, барды сухого молока и др. Циклон (рис. 3.44)
имеет цилиндрический корпус 1
с коническим днищем.
Рис.
3.44. Циклон:
1-корпус;
2
—
входной патрубок; 3
— выходная труба;
4
— пылеотводящий патрубок
Пылегазовая
система вводится в циклон тангенциально через патрубок 2
со значительной скоростью (20...25 м/с), при этом прямолинейное движение
газового потока преобразуется во вращательное. Поток запыленного газа
движется в циклоне вниз по спирали. Частицы пыли как более тяжелые прижимаются к
внутренней поверхности циклона и сползают вниз через пылеотводящий патрубок
4
в пылесборник, соединенный с этим патрубком. Газ, дойдя до конца конической
части циклона и не находя выхода (пылесборник закрыт), меняет направление,
закручивается по меньшему радиусу и выходит по выходной трубе 3
Очистку
запыленного газа можно осуществлять с помощью фильтрующих пористых перегородок,
пропускающих газ и задерживающих на своей поверхности твердые
частицы.
Фильтрующие
пористые перегородки бывают трех видов: мягкие, полужесткие и
жесткие.
Фильтры с мягкими пористыми
перегородками. К
числу наиболее широко применяемых относятся рукавные фильтры.
Рукавные
фильтры.
Рукавные фильтры (рис. 3.46) используются в табачной промышленности для
разделения табачной пыли, в молочной промышленности в распылительных сушилках
при улавливании частиц сухого молока.
Рукавный
фильтр состоит из корпуса 7, в котором находятся тканевые мешки 2
(рукава) (обычно d
=
200 мм и / = 3...8 м). Нижние открытые концы рукавов закреплены на патрубках
общей трубной решетки б, верхние концы снабжены крышками, подвешенными к
общей раме 3.
Рис.
3.46. Рукавный фильтр:
1
—
корпус; 2
— тканевые мешки; 2
— рама; 4
— ку-
лачковый механизм; 5— выпускная труба; 6
— решет-
ка; 7 — секторный затвор
Запыленный
газ проходит изнутри рукавов наружу. При этом пыль осаждается на внутренней
поверхности и в порах ткани, а очищенный газ удаляется через выпускную трубу 5.
По мере увеличения толщины слоя пыли сопротивление ткани возрастает.
Поэтому рукава периодически очищают встряхиванием мешков с помощью
специального кулачкового механизма 4,
и пыль отводится через секторный затвор 7. В некоторых фильтрах наряду с
механическим встряхиванием рукава продувают воздухом, пропускаемым в
направлении, обратном движению очищенного газа.
Для
рукавных фильтров характерна высокая степень обеспыливания газа (до 5
мг/м3). Их недостатками являются большой износ рукавов и высокое
сопротивление по газу.
Мокрая очистка газов.
Мокрую
очистку применяют для тонкой очистки газов от пыли в аппаратах, называемых
скрубберами, в которых газы промываются водой
или другой жидкостью. В этом случае используются силы поверхностного натяжения,
за счет которых твердые частицы прилипают к каплям или пленке жидкости
(жидкость должна смачивать пыль).
Иногда мокрая очистка совмещается с
процессом абсорбции вредных газообразных или паровых примесей, содержащихся в
отходящих газах. Для эффективного обеспыливания необходимо обеспечить
максимальную поверхность контакта промывной жидкости с запыленным газом.
Мокрая очистка
имеет ряд преимуществ перед «сухими» способами (высокая степень очистки,
уменьшение взрывоопасности), однако большими недостатками являются коррозия
конструкций аппаратов, необходимость организации удаления и очистки жидких
стоков в условиях оборотного водоснабжения, необходимость теплоизоляции
аппаратов при работе в холодном климате.
4 Скруббер
Вентури. Для тонкой очистки газов от пыли применяют
скруббер Вентури (рис. 3.47), который используется для улавливания частиц
меньше 1 мкм. Он представляет собой комбинацию
центробежного скруббера и трубы Вентури. Запыленный газ поступает в конфузор
1, где ускоряется до скорости
60... 150 м/с Промывная жидкость подается в аппарат через разбрызгиватель 2 и разбрызгивается высокоскоростным
потоком газа. При движении по диффузору 3 скорость потока снижается, и он
через тангенциальный патрубок 4 вводится в циклонный сепаратор 5 Здесь под действием центробежной
силы капли жидкости с удавленными твердыми частицами отделяются от газа и в
виде шлама сползают к коническому днищу к нижнему патрубку и выводятся че-
рез него. Очищенный газ выбрасывается в атмосферу. Степень очистки 2 200 12 800
гидравлическое сопротивление очень велико -
Рис.
3.47. Скруббер Вентури:
1
— конфузор; 2
— разбрызгиватель; 3
— диф-
фузор; 4
— патрубок; 5
— циклонный сепаратор
5
Пенный пылеуловитель.
Для
очистки сильно запыленных газов используют барботажные (пенные)
пылеуловители.
Высокая степень очистки газов,
содержащих до 300 г/м3 растворенных в воде веществ, достигается
в пенном пылеуловителе (рис. 3.48), разработанном М.Е.Позиным. В данном
аппарате проходящая по решеткам 1 вода взаимодействует с
барботирующим через нее газом и превращается в слой подвижной пены, что
обеспечивает большую поверхность
контакта фаз, а следовательно, и высокую степень очистки газа от пыли. Избыток
пены и жидкости с каждой тарелки, переливаясь через сливной порог 2,
проходит через гидравлический затвор 3 на последующую тарелку, а
образующаяся при этом суспензия отводится через патрубок снизу. При
скорости воздуха 2,5...3,0 м/с, высоте слоя пены 150...200 мм и наличии в
аппарате не менее двух тарелок степень очистки воздуха достигает 98... 99
%.
С
увеличением скорости воздуха гидравлическое сопротивление пенного слоя
снижается из-за уменьшения плотности воздушно-водяной смеси.
Рис.
3.48. Пенный пылеуловитель:
1
—
решетка; 2
— сливной порог; 3
— гидравлический
затвор
6
Трубчатый электрофильтр.
Запыленный
газ (рис. 3.49) поступает в нижнюю часть аппарата и распределяется по трубчатым
электродам (анодам) 5, внутри которых расположены корони- рующие электроды
4
(катоды) в виде стержней. Катоды подвешены на общей раме 3, которая
опирается на изоляторы 2.
Твердые частицы, осаждающиеся на аноде, периодически встряхиваются встряхивающим
устройством 1
и удаляются из пылесборника 7, расположенного в нижней части
аппарата.
Рис.
3.49. Трубчатый электрофильтр:
1
— встряхивающее устройство; 2
— изолятор; 3
— рама; 4
— корониру- ющий электрод (катод); 5
— трубчатый электрод (анод); 6—
решетка; 7 — пылесборник
Скорость
газа в трубчатом электрофильтре составляет 0 75... 1,э м/с.
После
очистки промышленных газов собранную пыль необходимо утилизировать или
вывозить на свалку.
Контрольные
вопросы
1
Какой аппарат используют для тонкой очистки газов от пыли?
2
На чем оседают частицы пыли в трубчатом электрофильтре?
3
В чем заключается принцип мокрой очистки?
4
В каких отраслях применяются рукавные фильтры?
5
Под действием каких сил осуществляется процесс очистки в пылеосадительной камере
и циклоне?