Реферат: Пылеочистные устройства с применением воды
Система очистки работает следующим образом: запыленный горячий воздушный поток подвергается насыщению водяным паром (температура порядка 70°С), насыщенный водяными парами поток, поступает в цилиндрическую камеру, опущенную в очищаемую жидкость пылеуловителя и приводимую во вращение от двигателя. Камера снабжена радиальными патрубками, отогнутыми в направлении ее вращения. Концы патрубков заглушены дисками большего, чем у патрубков диаметра, в непосредственной близости от которых по периметру патрубков расположены отверстия. Раскрученный поток поступает через эти отверстия в каверны (область низкого давления), образованные за плохообтекаемыми дисками патрубков. В этой зоне происходит конденсационное укрупнение частиц пыли, интенсивное перемешивание воздушного потока с жидкой средой и центробежная сепарация пыли. Кроме того, возникает фонтанирующий взвешенный газожидкостный слой, сопровождающийся интенсивным пенообразованием. Все это ведет к возникновению высокоразвитого контакта фаз, обуславливающего высокую эффективность пылеулавливания. Уловленная пыль в виде шлама переходит в очищающую жидкость пылеуловителя, очищенный воздушный поток, через каплеуловитель удаляется из аппарата.
Для поддержания максимальной эффективности пылеулавливания необходимо поддерживать температуру очищающей жидкости в аппарате не более 70°С. Аппарат имеет малый расход воды (не более 0,02 кг/м³) и малое гидравлическое сопротивление (250-350 Н/м²). Оптимальное число оборотов камеры – 700-800 об/мин. Уровень воды в пылеуловителе должен быть таким, чтобы отношение величин глубины погружения патрубков (считая от их нижних кромок) к диаметру патрубков не превышало 1,4-1,6.
Аппараты с применением фильтров. Полная и тонкая очистка воздуха от пыли производится с помощью различных фильтров, устанавливаемых на пути прохождения запыленного воздуха после грубой очистки его в циклонах.
Фильтры разделяются на тканевые, бумажные, масляные и с применением сыпучих материалов. К этой группе мы относим и электрофильтры. Кроме того, иногда применяют орошаемые градирные фильтры и просто водяные фильтры. В водяных фильтрах воздух очищается, проходя последовательно через 2-3 завесы, образуемые рядами форсунок, распыляющими воду на всем сечении потока. Не смотря на то, что фильтры применяются очень давно, теория фильтрования полностью не разработана. Такое положение обуславливается тем, что процесс фильтрации протекает не только в порах материала, но и в слое пыли, параметры которого непрерывно меняются (толщина, пористость, смачиваемость, слипаемость, электрические свойства и др.). В связи с этим меняются и величины сил, которые участвуют в данном процессе (инерционные, броуновские, диффузионные, гравитационные, электрические силы и ситовой эффект). Аппараты с применением фильтров работают, как правило, при давлении или разряжении не более 37,5 мм.рт.ст. и температуре не выше 200°С.
В тканевых фильтрах пылевоздушная смесь пропускается через перегородки в виде рукавов или рамок, изготовленных из тканей. Рукавный фильтр (рис.2.3.19.) представляет собой закрытый кожух 9 , в котором подвешены рукава 8 в количестве, соответствующем требуемой производительности. Нижняя часть кожуха – пылевой бункер 12 , в который через канал 1 подается запыленный воздух, имеет устройство для удаления пыли. Верхняя часть бункера герметично отделена от основания рукавов перегородкой 11 с патрубками 10 . На эти патрубки натянуты нижние концы рукавов. Верхние концы рукавов закрыты крышками 2 , укрепленными на подвеске 7 . Эта подвеска связана с ударным или встряхивающим устройством 6. Кожух фильтра через патрубок 4 связан с всасывающим вентилятором. При входе в бункер запыленный воздух теряет скорость, и в этом месте выделяется часть крупной пыли. Затем воздух поступает через патрубки в рукава. На внутренней поверхности рукавов отделяется пыль, и воздух выходит из кожуха через открытый клапан 5 . Последний для очистки фильтра перекрывают, а через клапан 3 вводится чистый воздух для продувки, и подвеска совершает резкие возвратно-поступательные движения, благодаря чему слой пыли стряхивается и падает в бункер.
Эффективность рукавных фильтров составляет 90-99%. Воздушная нагрузка на ткань принимается в пределах 50-80 м³/м²·ч. Гидравлическое сопротивление фильтра в зависимости от степени запыления рукавов колеблется в пределах 1-2,5 кПа.
В последние годы разработаны фильтры, в которых рукава выполнены из стеклоткани или пористых керамических материалов. Такие фильтры можно применять для очистки высокотемпературных газов, отсасываемых из технологического оборудования. Из выпускаемых промышленностью рукавных фильтров наибольшее распространение получили фильтры типов ФВК, ФВВ, ФРМ, ФТНС и др.
Волокнистые воздушные фильтры
 |
??????????? ??????? ?????? ???????? ? ????????.
При невысокой концентрации тонкодисперсной пыли менее 5 мкм (до 10-15 мг/м³) для очистки проточного воздуха применяют ячеистые фильтры (рис.2.3.20). Они представляют собой металлическую коробку, заполненную фильтрующим материалом. Заполнителями могут быть стальные гофрированные сетки (фильтры ФЭР), винипластовые сетки (фильтры ФЯВ), модифицированный пенополиуретан (фильтры ФЯП) и стекловолокнистый фильтрующий материал (фильтры ФЯУ). Стальные и винипластовые сетки в фильтрах смачивают маслом с целью повышения их пылеулавливающей способности. По мере забивания фильтров пылью их регенерируют путем промывки в щелочном растворе (металлические сетки), либо промывкой в воде с последующей продувкой сжатым воздухом (пенополиуретан), либо просто заменяют загрязненный фильтрующий материал новым. Эффективность пылезадержания фильтров на атмосферной пыли составляет 60-80%, удельная воздушная нагрузка равна 7000 м³/(ч*м²). При увеличении сопротивления фильтра от начального значения 50 Па до конечного – 150 Па пылеемкость фильтров (способность поглощать пыль) составляет от 350 (для ФЯП) до 2600г/м² (для ФЯВ).
Для тех же целей применяются самоочищающиеся масляные фильтры (рис.2.3.21.), в которых в качестве фильтрующих элементов используют пружинно-стержневые сетки,
натянутые на приводной и натяжной барабаны. При прохождении через масляную ванну сетка очищается от пыли и вновь замасливается. Производительность фильтров составляет 10-250 тыс. м³/ч. Сопротивление фильтров невысокое (порядка 100-150 Па), эффективность пылезадержания 90-98% для частиц крупнее 3 мкм, для более мелких частиц эффективность снижается до 50-60%.
Масляные фильтры долговечны, надежны и дешевы.
В рулонных фильтрах для очистки воздуха используют стекловолокнистые капроновые или бумажные фильтрующие материалы, изготовленные в виде полотнищ длиной 15 … 20 м.
Рулонные волокнистые фильтры бывают плоские и складчатые (ФРУ). В верхней и нижней части фильтров установлены катушки, которые позволяют перематывать фильтрующий материал по мере загрязнения.
К бумаге и различным тканям, которые используются в качестве фильтров предъявляются определенные требования. Эти материалы должны быть стойкими, иметь низкую гигроскопичность, высокую воздухопроницаемость, достаточную пылеемкость, высокое сопротивление износу, легкое удаление пыли при регенерации и работать в различных температурных режимах.
Губчатые воздушные фильтры снаряжаются фильтрующим слоем губчатой структуры из полимерных материалов (полиуретан и др.). Эффективность их при очистке загрязненного мелкодисперсной пылью воздуха достигает 95–98%.
Очистка таких фильтров проводится за счет автоматической промывки водой.
Фильтры из сыпучих материалов (рис.2.3.23.) состоят из одного, двух, трех слоев гравия, песка и других материалов. Однако подобные виды фильтров применяются очень редко.
Электрофильтры.
Физический принцип действия электрофильтров основан на различии диэлектрических постоянных частиц пыли и газа, что позволяет придать частицам заряд определенной величины и затем осадить их на осадительный электрод. В электрофильтрах на пыль действует кулоновская сила (Fк), которая для частиц со средней диэлектрической проницаемостью e=5 равна:
Fк = 2∙e·p∙Е²∙d² (2.3.36)
Приравнивая эту величину к стоксовой силе сопротивления газовой среды получим скорость осаждения:
(2.3.37)
где eо - абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума, Ф/м;