Оборудование для очистки воздуха от пыли

Охрана труда и безопасность жизнедеятельности

Оздоровление воздушной среды. Очистка воздуха от пыли

Очистка воздуха от пыли может производиться как при подаче наружного воздуха в помещение, так и при удалении из него запыленного воздуха. В первом случае обеспечивается защита работающих в производственных помещениях, а во втором — защита окружающей атмосферы.

Универсальных пылезадерживающих устройств, пригодных для любых видов пыли и для любых начальных концентраций, не существует. Каждое из этих устройств пригодно для определенного вида пыли, начальной концентрации и требуемой степени очистки.

Важным показателем работы обеспыливающего оборудования является коэффициент очистки воздуха, который определяется по формуле

где q1 и q2 — содержание ныли до и после очистки, мг/м3.

Очистка воздуха от пыли может быть грубой, средней и тонкой. При грубой очистке воздуха задерживается крупная пыль (размером частиц > 100 мкм). Такую очистку можно использовать, например, как предварительную для сильно запыленного воздуха при многоступенчатой очистке. При средней очистке задерживается пыль с размером частиц до 100 мкм, а ее конечное содержание не должно быть более 100 мг/м3. Тонкой является такая очистка, при которой задерживается очень мелкая пыль (до 10 мкм) с конечным содержанием в воздухе приточных и рециркуляционных систем до 1 мг/м3.

Обеспыливающее оборудование подразделяется на пылеуловители и фильтры.

Пылеуловители. Пылеуловители — это устройства, действие которых основано на использовании для осаждения частиц пыли сил тяжести или инерционных сил, отделяющих пыль от воздушного потока при изменении скорости (в пылеосадочных камерах) и направления его движения (одиночные и батарейные циклоны, инерционные и ротационные пылеуловители).

Пылеуловители применяют при содержании пыли в удаляемом воздухе более 150 мг/м3.

Пылеосадочные камеры. Эти камеры применяют для осаждения крупной и тяжелой пыли с размером частиц более 100 мкм (рис. 11, а). Скорость пыльного воздуха в поперечном сечении камеры принимается небольшой — около 0,5 м/с для того, чтобы пыль могла осесть в камере раньше, чем она покинет ее. Поэтому габариты камер получаются довольно большими, что ограничивает их применение, несмотря на очевидные достоинства — малое гидравлическое сопротивление, дешевая эксплуатация и простота ухода.

Эффективность очистки можно увеличить (до 80—95%), если камеру выполнить лабиринтного типа (рис. И, б), хотя это влечет за собой увеличение гидравлического сопротивления.

Инерционные пылеуловители. Такой пылеуловитель (рис. 11, в) представляет собой набор усеченных конусов 1, установленных после довательно таким образом, что между ними образуются щели 2. Пыльный воздух поступает через отверстие 5. Пылеотделение основано на изменении направления движения пыльного воздуха, при этом взвешенные частицы пыли, имеющие значительно большую силу инерции, чем чистый воздух, продолжают двигаться в прежнем осевом направлении к узкому отверстию 4, а чистый воздух выходит через щели 2.

Циклоны. Их применяют для грубой и средней очистки от сухой неволокнистой и неслипающейся пыли. Пылеотделение в циклонах основано на принципе центробежной сепарации. Попадая в циклон по касательной через входной патрубок 1 (рис. 11, г), воздушный поток приобретает вращательное движение по спирали и, опустившись до дна конической части 2, выходит наружу через центральную трубу 3. Под действием центробежных сил частицы пыли отбрасываются к стенке циклона и, увлекаемые воздушным потоком, опускаются на дно циклона, а оттуда удаляются в пылесборник. Эффективность очистки увеличивается (до 90%) при уменьшении размеров циклона, поскольку величина центробежной силы обратно пропорциональна расстоянию частиц пыли от оси циклона. Поэтому вместо одного циклона большого размера ставят параллельно два или более циклонов меньших размеров — так называемые батарейные циклоны.

Из-за возможного возгорания и взрывов пыли в циклонах их устанавливают вне производственных помещений.

Для очистки воздуха с большим содержанием пыли используют циклоны с водяной пленкой, создаваемой на его внутренней поверхности.

Ротационные пылеуловители (ротоклоны). Эти пылеуловители представляют собой центробежный вентилятор (рис. 11, д), который одновременно с перемещением воздуха очищает его от крупных частиц пыли (> 10 мкм) благодаря силам инерции, возникающим при вращении рабочего колеса.

Пыльный воздух поступает во всасывающее отверстие 1. При вращении колеса 2 пылевоздушная смесь движется по межлопаточным каналам колеса, при этом частицы пыли под действием центробежных сил и сил Кориолиса прижимаются к поверхности диска колеса и к набегающим сторонам лопаток колеса. Пыль с очень небольшим количеством воздуха (3—5%) поступает через зазор 8 между колесом 2 и диском колеса в кольцеобразный приемник 5, а очищенный воздух — в улитку 4 и выходной патрубок 9. Обогащенная пылью смесь через патрубок 5 поступает в бункер б, в котором пыль оседает, а освободившийся от нее воздух через отверстие 7 снова возвращается в пылеприемник 3. В бункере 6 пыль увлажняется.

Ротоклоны находят применение в пыльных производствах, например в литейном. Они обеспечивают сравнительно высокую эффективность очистки: для частиц пыли от 8 до 20 мкм — 83%, а для более крупных — до 97%.

В качестве фильтрующих материалов применяют стекловату, гравий, кокс, металлическую стружку, пористую бумагу или ткань, тонкую металлическую сетку, фарфоровые или металлические полые кольца. В зависимости от применяемого материала фильтры имеют соответствующее название — матерчатые, бумажные и т. п.

Бумажные фильтры. Фильтрующим материалом в них является гофрированная, пористая бумага (целлюлозная вата) или так называемая шел ковка (шелковистая пористая бумага), сложенная в 4— 10 листов и закладываемая в специальные кассеты. Такие кассеты устанавливаются в ячейки металлического каркаса. Эффективность очистки бумажных фильтров очень высокая — до 98—99%. Эти фильтры используют для очистки воздуха, подаваемого в помещение.

Для того чтобы кассеты периодически освобождались от части осаждаемой пыли, производят встряхивание фильтра.

Матерчатые фильтры. На рис. 12, а показан рукавный самовстряхивающийся фильтр типа ФВ с обратной продувкой. Он состоит из нескольких секций, в каждой из которых размещены 18 рукавов диаметром 135 мм.

Фильтр работает следующим образом: запыленный воздух через патрубок 1 поступает в корпус 2, общий для всех рукавов, откуда попадает в рукава 3, и, проходя через ткань последних, на ее поверхности оставляет пыль. Очищенный воздух через клапанные коробки 4 выходит из фильтра.

Периодическое встряхивание рукавов фильтра производится механизмом 7, а обратная продувка — переменной положения клапана 8. Пыль удаляется в пылесборник 5 с выпускным клапаном 6 при помощи шнека 9. Для тонкой и практически полной очистки воздуха (99,9%) в ряде производств используются фильтры из ткани ФПП.

Масляные фильтры. Такие фильтры применяют для очистки воздуха, подаваемого в помещение при малых концентрациях пыли (до 20 мг/м3).

Ряд конструкций представляет собой кассету, обтянутую сеткой и заполненную фарфоровыми или медными кольцами, гофрированными сетками (рис. 12, б). Эта кассета перед установкой в сеть опускается в веретенное или вазелиновое масло.

Частицы пыли, проходя с воздухом через лабиринт отверстий, образуемых кольцами или сетками, задерживается на их смоченной поверхности. Эффективность очистки достигает 95—98%.

а — матерчатый рукавный самовстряхивающийся; б — кассетный масляный; в — самоочищающийся масляный

В настоящее время широкое распространение получили самоочищающие масляные фильтры (рис. 12, в), в которых фильтрация осуществляется двумя непрерывно движущимися полотнами 2 из металлической сетки. Нижняя часть полотна на 150 мм погружена в масло, находящееся в ванне 1.

При загрязнении масляных фильтров кольца и сетки промывают в содовом растворе.

Электрические фильтры. Фильтры применяют для очистки воздуха и газа от мелкодисперсной пыли. Работа электрофильтров основана на создании сильного электрического поля при помощи выпрямленного тока высокого напряжения (50— 100 кВ), подводимого к коронирующим электродам (рис. 13, а). При прохождении пыльного газа или воздуха через фильтр происходит ионизация частиц пыли, т. е. образование положительных и отрицательных ионов. Пыль, получившая заряд от отрицательного коронирующего электрода, стремится осесть на положительном электроде, которым являются заземленные стенки фильтра и специальные осадительные электроды. Эти электроды периодически встряхиваются при помощи специального механизма, а осевшая пыль собирается в бункере, откуда удаляется.

Ультразвуковой фильтр. В таких фильтрах (рис. 13, б), применяемых для тонкой очистки, под влиянием ультразвука высокой интенсивности происходит коагуляция мельчайших частиц пыли. Образующиеся крупные частицы затем осаждаются в обычных пылеуловителях, например в циклонах.

а — электрический; б — ультразвуковой; 1 — изолятор; 2 — стенки фильтра; 3 — коронирующий электрод; 4 — заземление; 5 — генератор ультразвука; 6 — циклон

Эффективность очистки составляет 90% при действии ультразвука в течение 3—5 с.

Если требуемая эффективность очистки, достигается в одном пылеуловителе или фильтре, то такая очистка называется одноступенчатой. При большой начальной запыленности воздуха для получения требуемой чистоты используют двухступенчатую очистку. Например, если первой ступенью очистки воздуха является циклон, то в качестве второй может служить матерчатый фильтр и т. д.

Правильная эксплуатация фильтров (своевременная очистка, промывка и т. п.) имеет большое значение для эффективной работы вентиляции.

Сухие пылеуловители. В сухих пылеуловителях очистка движущегося воздуха от пыли происходит механически под действием сил гравитации и инерции. Эти системы называются инерционными — в них при резком изменении направления движения газового потока частицы пыли, по инерции сохраняя направление своего движения, ударяются о поверхность, теряют свою энергию и под действием сил гравитации осаждаются в специальном бункере. К простейшим пылеуловителям относятся пылеосадочные камеры различной конструкции (см. рис. 2.2). Эффективность их невысока, применяются они, как правило, для осаждения крупных взвешенных частиц.

Рис. 2.2 Пылеотделитeли:

а – пылеосадочная простая камера; б – пылеосадочная лабиринтовая камера; в – центробежный пылеотделитель (циклон): 1, 2 – внутренний и наружный цилиндры; 3 – конус; 4, 5 – разгрузочное и впускное отверстия

Для сухой очистки газов наиболее часто применяют центробежные обеспыливающие системы (циклоны) (рис. 2.3). Газовый поток, попадая во внутренний корпус циклона 1 через патрубок 2, совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса по направлении к бункеру 4. Под действием сил инерции частицы пыли осаждаются на стенках корпуса, а затем попадают в бункер. Очищенный газовый поток выходит из бункера через патрубок 3. Особенностью таких систем очистки является обязательная герметичность бункер, в противном случае из-за подсоса воздуха осаждаемые частицы пыли будут выбрасываться в атмосферу через патрубок 3.

Для циклонов средняя эффективность обеспыливания газов составляет:

E = 0,98 при размере частиц пыли d_с = 30. 40 мкм,

Рис.2.3 Центробежные обеспыливающие системы (циклоны)

Производительность циклонов лежит в диапазоне от нескольких сот до десятков тысяч кубических метров в час

Преимущество циклонов – простота конструкции, небольшие размеры, отсутствие движущихся частей; недостатки – затраты энергии на вращение и большой абразивный износ частей аппарата пылью.

Мокрые пылеуловители. Особенностью этих систем очистки является высокая эффективность очистки от мелкодисперсной пыли (менее 1,0 мкм). Эти системы обеспечивают возможность очистки от пыли горячих и взрывоопасных газов. Эти системы работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность капель (или пленки) жидкости под действием сил инерции и броуновского движения. Аппараты для промывки жидкостью газов в целях извлечения из них отдельных компонентов называются скрубберами.

Конструктивно мокрые пылеуловители разделяют на форсуночные скрубберы, скрубберы Вентури, аппараты ударно-инерционного, барботажного и других типов.

Большое практическое применение находят скрубберы Вентури (рис. 2.4), которые работают следующим образом. Через патрубок 4 газ подается в устройство 2, которое называется соплом Вентури. Сопло Вентури имеет конфузор (сужение), в который через форсунки 1 подается вода на орошение. В этой части сопла скорость газа увеличивается, достигая максимума в самом узком сечении (с 10. 20 до 100. 150 м/с). Увеличение скорости способствует осаждению частиц пыли на каплях воды. В диффузорной части сопла Вентури скорость потока мокрых газов уменьшается до 10. 20 м/с. Этот поток подается в корпус 3, где под действием сил гравитации происходит осаждение загрязненных пылью капель. В верхнюю часть корпуса выходит очищенный газ, а в нижнюю попадает шлам.

Эффективность скрубберов Вентури 0,97. 0,98.

Расход воды составляет 0,4. 0,6 л/м 3 .

Рис. 2.4 Скруббер Вентури

Полый скруббер (рис. 2.5 а) представляет собой колонну круглого сечения. В нее подается жидкость через систему форсунок, число которых может достигать 14. 16 по сечению колонны. В насадочном скруббере (рис. 2.5 б) используется система поперечного орошения с наклонно установленной насадкой. Эффективность таких систем достигает 0,9.

Среди систем мокрой пылеочистки высокая эффективность достигается в скрубберах ударно-инерционного действия (рис. 2.6). В этих аппаратах контакт газов с жидкостью осуществляется при ударе газового потока о поверхность жидкости с последующим пропусканием газожидкостной взвеси через отверстия различной конфигурации или непосредственным отводом газожидкостной взвеси в сепаратор жидкой фазы. Один из вариантов такого скруббера состоит из цилиндрического кожуха 3, сливного конического бункера 9, корпуса 4 и выхлопной трубы 5 для вывода очищенного воздуха (газа).

Рис 2.5 Скрубберы:

а – полый форсуночный (1 – корпус;2 – форсунки);

б – насадочный с поперечным орошением (1 – корпус; 2 – форсунка; 3 – оросительное устройство; 4 – опорная решетка; 5 – насадка; 6 – шламосборник)

Рис. 2.6 Скруббер ударно-инерционного действия

Запыленный воздух поступает через воздуховод 6 в вертикальный стояк 7. Перед поворотом на 180° воздух ударяется о поверхность воды А – А, вследствие чего сепарируются крупные частицы пыли. Далее воздух проходит через решетку 1 с отверстиями. На нее же через трубу 2 подается вода, излишки которой сливаются через трубу 8 и частично через отверстия решетки 1. Между решеткой и уровнем В – В образуется водяная пена, которая затем распространяется в объеме К, заполненном короткими фарфоровыми цилиндрами. Мелкие частицы пыли последовательно улавливаются в пене, а затем в объеме К.

Электрофильтры. Их работа основана на одном из наиболее эффективных видов очистки газов от аэрозолей (в т.ч. дымовых газов) – электрическом. Следует отметить, что электрофильтры также используются и для очистки тумана. Основной принцип работы – ударная ионизация газа в неоднородном электрическом поле, которое создается в зазоре между коронирующим и осадительным электродами. Напряжение к электродам подается от выпрямителя. Силовые линии направлены от осадительного электрода к коронирующему.

Загрязненные газы, попав между электродами, способны проводить электрический ток вследствие имеющейся частичной ионизации. При увеличении напряжения электрического тока число ионов растет, пока не наступит предельное насыщение и все ионы не окажутся вовлеченными в движение от одного электрода к другому. Отрицательно заряженные частицы движутся к осадительному электроду, а положительно заряженные оседают на коронирующем электроде. Так как большинство частиц пыли получают отрицательный заряд, основная масса пыли осаждается на положительном осадительном электроде, с которого пыль легко удаляется.

В промышленной практике используют различные конструкции с прямоугольным или круглым сечением. Осаждение частиц создаётся в поле коронного разряда постоянного тока с напряжением 10 – 15 кВ с плотностью тока в короне 0,1 – 1,0 мкА/м 2 .

Эффективность очистки газов электрофильтрами достигает 0,9. 0,99, производительность их — до 1 млн. м 3 /ч. Для конструкций с увеличенным временем пребывания частиц в электростатическом поле эффективность может достигать 0,999 и выше.

Сочетание высокой эффективности, умеренного расхода энергии, высокой производительности и способности работать при высоких температурах и в агрессивных условиях объясняют широкое применение электрофильтров.

Фильтры. Широко используются для тонкой очистки газов, в т.ч. и промышленных выбросов. Фильтры используются также в средствах индивидуальной защиты (СИЗ) органов дыхания (респираторы, противогазы).

Работа фильтров основана на фильтровании подлежащего очистке воздуха через проницаемую перегородку, на которой частицы примесей задерживаются (рис. 2.7). В общем случае в корпусе 1 фильтра расположена воздухопроницаемая перегородка 2, на которой осаждаются улавливаемые частицы 3.

Рис. 2.7 Схема процесса фильтрования

Основные характеристики фильтров – это эффективность улавливания частиц определённого размера при заданной скорости и перепаде давления. При конструировании фильтров постоянно решается задача разработки фильтров с наименьшим сопротивлением потоку из-за необходимости снижать энергетические затраты на прокачку воздуха (загрязненного газа), а в случае СИЗ – не затруднять дыхание. Решается эта задача за счёт максимально возможного увеличения площади фильтрации (например, гофрирования фильтрующего материала). Фильтроэлемент, как правило изготавливается в виде протяжённого цилиндра, а не просто перегородки.

В фильтрах применяются фильтрующие элементы различных типов:

в виде зернистых слоев, например гравия (неподвижные свободно насыпанные материалы) — используются для очистки от пылей механического происхождения (дробилок, грохота, мельниц); они дешевы, просты в эксплуатации;

гибкие пористые (ткани, войлоки, губчатая резина, пенополиуретан) — широко используются для тонкой очистки газов от примесей; их основные недостатки – малая термостойкость, низкая прочность;

полужесткие пористые (вязаные сетки, прессованные спирали и стружка) — изготавливаются из различных сталей, меди, бронзы, никеля, других металлов, могут работать в широком диапазоне температур и в агрессивных средах;

жесткие пористые (пористая керамика, пористые металлы) — изготавливаются из пористой керамики и пористых металлов, обладают высокой прочностью, коррозионной стойкостью, жаростойкостью.

В промышленности наиболее широко применяют тканевые рукавные фильтры (рис. 2.8). В корпусе фильтра устанавливается необходимое число рукавов, в которые подается загрязненный воздух, при этом очищенный воздух

выходит через патрубок 5. Частицы загрязнений оседают на фильтре. Насыщенные загрязненными частицами рукава продувают и встряхивают для удаления осажденных частиц пыли. Эффективность таких фильтров достигает 0,99 для частиц размером более 0,5 мкм.

Рис. 2.8 Схема рукавного фильтра:

1 – входной патрубок; 2 – рукав; 3 – подвеска рукавов; 4 – встряхивающий механизм;

Очистка воздуха от пыли

Для очистки запыленных воздушных потоков перед выбросом их в атмосферу применяют следующие основные способы:

• • осаждение под действием сил тяжести;
• • осаждение под действием инерционных сил, возникающих при резком изменении направления газового потока;
• • осаждение под действием центробежной силы, возникающей при вращательном движении потока газа;
• • осаждение под действием электрического поля;
• • фильтрация;
• • мокрая очистка.

Аппараты сухой очистки от пыли

Пылеосадительные камеры. Простейшим типом газоочистительных аппаратов являются пылеосадительные камеры (рис. 3.1), в которых улавливаемые частицы удаляются из потока под действием сил тяжести. Как известно, время осаждения тем меньше, чем меньше высота отстойной камеры. С целью уменьшения времени осаждения внутри аппарата на расстоянии 400 мм или несколько больше установлены горизонтальные или наклонные перегородки, которые делят весь объем камеры на систему параллельных каналов относительно небольшой высоты.

Рис. 3.1. Пылеосадительная камера:

/ — запыленный газ; II — очищенный газ; 7 — камера; 2 — перегородка

Пылеосадительные камеры имеют сравнительно большие габариты и используются для удаления наиболее крупных частиц при предварительной очистке газа.

Инерционные пылеуловители (рис. 3.2). Поток запыленного воздуха со скоростью 10—15 м/с вводится в аппарат, внутри которого установлены лопатки жалюзи), разделяющие его рабочий объем на две

Рис. 3.2. Жалюзийный пылеуловитель:

/ — очищаемый газ; II — очищенный газ; III — запыленный газ; 1 — корпус; 2 —

камеры: камеру запыленного газа и камеру очищенного газа. При входе в каналы между лопатками газ резко меняет свое направление и одновременно уменьшается его скорость. По инерции частицы движутся вдоль оси аппарата и, ударяясь о жалюзи, отбрасываются в сторону, а очищенный газ проходит сквозь жалюзийную решетку и выводится из аппарата.

Остальная часть газа (около 10%), содержащая основную массу пыли, выводится через другой штуцер и обычно подвергается дополнительной очистке в циклонах. Аппараты этого типа более компактны, чем пылеосадительные камеры, однако также пригодны только для грубой очистки.

Циклоны (рис. 3.3). В циклон запыленный воздух вводится со скоростью 15—25 м/с тангенциально и получает вращательное движение. Частицы пыли под действием центробежной силы перемещаются к периферии и, достигнув стенки, направляются в бункер. Газ, совершив 1,5—3 оборота в циклоне, поворачивает вверх и выводится через центральную выхлопную трубу.

В циклоне центробежная сила зависит от скорости вращения газа, которую в первом приближении можно принять равной скорости газа во входном патрубке w.

Однако с постоянной линейной скоростью газ движется в циклоне лишь в течение первого оборота, а затем профиль скоростей перестраивается и газ приобретает постоянную угловую скорость со. Поскольку линейная и угловая скорости связаны соотношением w = со г, на периферии газ имеет большую линейную скорость.

Рис. 3.3. Циклон:

/ — запыленный газ; II — очищенный газ; III — уловленные частицы; 1 — корпус;

2 — выхлопная труба; 3 — успокоитель; 4 — бункер; 5 — затвор

Степень очистки в циклоне сначала быстро возрастает с увеличением скорости, а затем мало изменяется. Сопротивление же при этом увеличивается пропорционально квадрату скорости. Чрезмерно большая скорость движения газа в циклоне приводит к повышению гидравлического сопротивления, уменьшению степени очистки вследствие вихреобразования и выноса уловленных частиц в поток очищенного газа.

Рукавные фильтры. Рассмотренные выше способы очистки не позволяют эффективно улавливать мелкие частицы (диаметром менее 20 мкм). Так, если КПД циклона при улавливании частиц диаметром 20 мкм составляет 90%, то частицы диаметром 10 мкм улавливаются только на 65%. Для очистки потоков от мелких частиц применяют рукавные фильтры (рис. 3.4), которые эффективно улавливают мелкие частицы и обеспечивают содержание пыли в очищенном газе менее 5 мг/м 3 .

Фильтр представляет собой группу параллельно соединенных цилиндрических тканевых рукавов диаметром 150—200 мм и длиной до 3 м, размещенных в корпусе аппарата. Для сохранения формы рукава имеют вшитые в них проволочные кольца. Верхние концы рукавов закрыты и подвешены к раме, соединенной со встряхивающим механизмом, установленным на крышке фильтра. Нижние концы рукавов закреплены замками на патрубках распределительной

Рис. 3.4. Рукавный фильтр:

• 7 — корпус; 2 — рукава; 3 — рама для подвески рукавов; 4 — встряхивающий механизм; 5 — коллектор очищенного газа; 6,7 — клапаны; 8 — бункер; 9 — разгрузочный шнек
• (трубной) решетки. В верхней части аппарата находятся коллектор очищенного газа и клапаны для вывода очищенного газа 6 и для подачи продувочного воздуха 7. Запыленный воздух поступает в аппарат и распределяется по отдельным рукавам.

Частицы пыли оседают на внутренней поверхности рукавов, а очищенный газ выходит из аппарата. Поверхность фильтра очищается встряхиванием рукавов и обратной продувкой.

На время продувки встряхивавающего механизма происходит автоматическое отключение рукавов от коллектора очищенного газа (клапан 6 закрывается) и открывается клапан 7, через который в аппарат подается для продувки наружный воздух. Бункер 8 для сбора пыли снабжен шнеком для выгрузки пыли и шлюзовым затвором.

Фильтрация происходит при постоянной скорости до получения определенной величины перепада давления, равной 0,015— 0,030 МПа. Скорость фильтрации зависит от плотности ткани и составляет обычно 50—200 м 3 /(м 2 ч).

При очистке потоков, имеющих повышенную температуру (выше 100 °С), используют стеклоткань, углеродную ткань и др. При наличии химически агрессивных примесей применяют стеклоткань и различные синтетические материалы.

Недостатками рукавных фильтров для обработки больших объемов газов являются трудоемкость ухода за тканью рукавов и сравнительно большая металлоемкость. Большим достоинством этих фильтров является высокая степень очистки от тонкодисперсной пыли (до 98—99%). Очень часто для предварительной очистки от грубодисперсной пыли перед рукавным фильтром устанавливают циклон в качестве первой ступени очистки.

Электрофильтры используют для очистки запыленных потоков от наиболее мелких частиц (пыли, туманов) диаметром до 0,01 мкм. Поскольку частицы пыли обычно нейтральны, им необходимо сообщить заряд. При этом мелким частицам можно сообщить большой электрический заряд и создать благоприятные условия для их осаждения, не достижимые в поле силы тяжести или центробежной силы.

Для сообщения взвешенным в газе частицам электрического заряда газ предварительно ионизируют. С этой целью поток пропускают между двумя электродами, создающими неоднородное электрическое поле. Размеры электродов должны существенно различаться, чтобы создать значительную разность напряженностей поля. Обычно для этого один электрод выполняется в виде тонкой проволоки диаметром 1—3 мм, а второй — в виде соосного цилиндра диаметром 250—300 мм или в виде плоских параллельных пластин.

Вследствие значительной разности площадей электродов вблизи электрода малой площади возникает местный пробой газа (корона), приводящий к его ионизации. Коронирующий электрод соединен с отрицательным полюсом источника напряжения. Для воздуха критическое напряжение, при котором образуется корона, составляет около 30 кВ. Рабочее напряжение в 1,5—2,5 раза больше критического и обычно находится в пределах 40—75 кВ.

Электрофильтры работают на постоянном токе, поэтому установка для электроочистки запыленных потоков включает кроме электрофильтров подстанцию для преобразования электрического тока.

Электрофильтры с осадительными электродами из труб называются трубчатыми, а с плоскими электродами — пластинчатыми. Электроды могут быть сплошными или из металлической сетки.

Скорость движения газа в электрофильтре обычно принимают равной 0,75—1,5 м/с для трубчатых фильтров и 0,5—1,0 м/с — для пластинчатых. При таких скоростях можно достичь степени очистки, близкой к 100%. Гидравлическое сопротивление электрофильтров составляет 50—200 Па, т.е. меньше, чем циклонов и тканевых фильтров.

На рис. 3.5 представлена схема трубчатого электрофильтра. В трубчатом электрофильтре в камере 1 расположены осадительные электроды 2 высотой h = 3—6 м, выполненные из труб диаметром 150—300 мм. По осям труб натянуты коронирующие электроды 3 (диаметром 1—3 мм), которые закреплены между рамами 4 (во избежание их раскачивания). Рама 4 соединена с опорно-проходным изолятором 5. Запыленный газ входит в аппарат через распределительную решетку 6 и равномерно распределяется по трубам. Под действием электрического поля частицы пыли осаждаются на электродах 2 и периодически удаляются из аппарата.

Рис. 3.5. Схема трубчатого электрофильтра:

7 — корпус; 2 — осадительный электрод; 3 — коронирующий электрод; 4 — рама; 5 — изолятор; 6 — распределительные решетки; 7 — заземление

В пластинчатом электрофильтре коронирующие электроды натянуты между параллельными поверхностями осадительных электродов, расстояние между которыми составляет 250—350 мм.

В большинстве случаев при удалении пыли с осадительных электродов применяют специальные встряхивающие механизмы (обычно ударного действия). С целью повышения производительности электрофильтра запыленный газ иногда увлажняют, так как при толстом слое пыли на электроде напряжение падает, что приводит к снижению производительности аппарата. Для нормальной работы электрофильтров необходимо следить за чистотой как осадительных, так и коронирующих электродов, ибо пыль, попавшая на корониру- ющий электрод, действует как изолятор и препятствует образованию коронного разряда.

Электрофильтры можно применять для различных рабочих условий (горячий газ, влажный газ, газ с химически активными примесями и т.п.), что делает этот вид газоочистного оборудования весьма эффективным при санитарной очистке.

На практике нашли применение и ультразвуковые газоочистительные установки, в которых для увеличения пылеулавливания используется укрупнение (коагуляция) частиц посредством воздействия на поток упругих акустических колебаний звуковой и ультразвуковой частоты. Эти колебания вызывают вибрацию частиц пыли, в результате чего растет число их столкновений и происходит коагуляция (слипание частиц при соприкосновении друг с другом), значительно облегчающая осаждение.

Процесс коагуляции происходит при уровне акустических колебаний не менее 145—150 дБ и частоте 2—50 кГц. Скорость пылегазового потока w при этом не должна превышать величины w , опреде- „ „ „ К Р _

ляемои силами сцепления в данной неоднородной системе. При

w > w агрегаты скоагулированных частиц разрушаются. Существуют также пределы концентраций дисперсной фазы С, при которой целесообразно вести коагуляцию в звуковом поле: при С 3 коагуляция не наблюдается; тогда как при С > 230 г/м 3 коагуляция ухудшается вследствие затухания акустических колебаний и больших потерь звуковой энергии.

Акустическая коагуляция находит промышленное применение для предварительной очистки горячих газовых потоков и при обработке газов в условиях повышенной опасности (в горнодобывающей промышленности, металлургической, газовой, химической и др.). Запыленность производственных газовых потоков, поступающих на очистку, может составлять от 0,5 до 20 г/м 3 (при дисперсности 0,5—4 мкм с преобладанием более мелкой фракции), температура газа — от 50 до 350 °С, скорость газа — 0,4—3,5 м/с, время пребывания газа в звуковом поле — от 3 до 20 с. Эффективность пылеулавливания зависит от расхода газа и времени озвучивания и достигает 96%.

На рис. 3.6 показана схема установки ультразвуковых (УЗ) сирен в аппаратах для коагуляции аэрозолей.

Рис. 3.6. Схема акустических пылеуловителей для коагуляции аэрозолей: а, б — различное расположение УЗ-сирены в аппарате