Промышленная и бытовая очистка воздуха. Очистка воздуха на предприятиях деревообрабатывающей промышленности Очистка воздуха промышленных предприятий

10.03.2020

Очистка воздуха на предприятиях деревообрабатывающей промышленности

Малогабаритные пылеуловители (промышленные фильтры) для аспирации древесной и других видов пыли

И. М. Квашнин , канд. техн. наук, ведущий специалист НПП «Энергомеханика-М»;

Д. В. Хохлов , директор НПП «Энергомеханика-М»

Сегодня деревообрабатывающая промышленность развивается быстрыми темпами. Особенно это касается производства мебели и изделий для домостроения.

До 1990-х годов для улавливания пыли и стружки при аспирации деревообрабатывающих станков использовались в основном различного вида циклоны.

В настоящее время все более широкое применение находят пылеуловители (фильтры) с использованием фильтровальных материалов. На наш взгляд, этот переход на другое оборудование связан с изменившейся экономической ситуацией в стране и со сменой собственника – развитием малого бизнеса.

Рассмотрим преимущества и недостатки обоих способов очистки воздуха: посредством циклонов и пылеуловителей.

Преимущества использования циклонов

Главное из них – это простота в устройстве и эксплуатации. Движущиеся части отсутствуют, обслуживание заключается в своевременном опорожнении бункера. Использование циклонов рационально при большом объеме образующихся отходов.

Недостатки использования циклонов

Главный из них с позиции собственника – унос теплоты из помещения с аспирационным воздухом, что называется «пускать деньги на ветер» (это послужило стимулом к применению тканевых фильтров). Другой минус – такие системы централизованные, т. е. имеют значительную протяженность воздуховодов и мощный вентилятор. Не зря в каталогах всех ведущих фирм пылевые вентиляторы начинаются с пятого номера и выше (отметим, что в России только три-четыре компании производят пылевые вентиляторы № 2,5, 3,15 и 4). Деревообрабатывающие участки, цеха имеют особенность – низкий коэффициент одновременности работы станков. Налицо перерасход электроэнергии из-за высокого аэродинамического сопротивления аспирационных систем и низкого КПД использования вентилятора. Другой недостаток циклонов – несоблюдение экологических нормативов качества атмосферного воздуха. Разработчикам инвентаризации и проекта нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферу для предприятия хорошо известно, что при работе трех и более станков достичь ПДК для древесной пыли на границе санитарно-защитной зоны даже при очистке в высокоэффективном циклоне типа УЦ крайне затруднительно.

В большинстве случаев установлены: циклоны типа «К», которые предназначены для осаждения только стружки и крупнодисперсной пыли; циклоны типа «Ц», не рекомендованные в настоящее время к применению из-за забивания внутренних жалюзи при эксплуатации; циклоны НИИОГАЗ, не предназначенные специально для древесной пыли; самодельные циклоны, не выдерживающие какой-либо критики.

Циклон выполняет свои функции при проектном объеме очищаемого воздуха с небольшим варьированием. Как уже отмечалось, станки работают не одновременно. На неработающем оборудовании шиберы закрывают. Хотя и происходит некоторое перераспределение отсасываемого от станков воздуха, в целом его объем уменьшается. И наоборот, нередко встречаются случаи, когда в результате модернизации производства к существующей системе подключают новые станки, чтобы она «тянула», заменяют шкивы, электродвигатель или вентилятор в целом на более мощный, но циклон никогда не меняют. А зачем? Мелкую пыль и так ветер унесет, а крупную в лучшем случае можно подмести. Этому не способствуют и высокие цены – от 50 000 руб. на одиночный циклон УЦ-1 100 без бункера, соответствующий пылевому вентилятору № 5.

Преимущества промышленных фильтров

Главное из них – высокая степень очистки, позволяющая возвращать очищенный воздух в рабочее помещение. Соответственно, выполняются все экологические нормативы для атмосферного воздуха. Удивительно, но в советское время выпускался только один тип фильтров для улавливания древесной пыли ФРКН-В , и он не имел широкого применения. Очевидно, это связано с действовавшими в то время экологическими и вентиляционными нормами, а также низкой стоимостью теплоносителей. С начала 1990-х годов ситуация коренным образом изменилась. В первую очередь, сменился собственник: вместо государства пришли предприниматели. Значительно возросла доля мелких предприятий, например, в Пензенской области мебель делают даже в личных гаражах, сараях, складах. Для частных предпринимателей возникла проблема: с одной стороны, тепло в помещении надо сохранять, с другой, образующиеся опилки и стружки необходимо удалять. Очевидно, что без системы вентиляции находиться в помещении можно только в респираторе или специальной маске, а это не способствует повышению производительности труда. Сразу же возникла необходимость в простейшей системе аспирации. Она делается просто: на выходной патрубок вентилятора, аспирирующего станок, надевается мешок, не обязательно из фильтровальной ткани (рис. 1).

Неудобство заключается в том, что скапливающиеся в мешке отходы снижают площадь фильтрации, что приводит к уменьшению объема аспирируемого воздуха, вплоть до нуля.

Что интересно, подобные «мешочные фильтры» применялись на Западе еще в ХIХ веке для улавливания опилок при работе круглопильных станков и явились прообразом современных рукавных фильтров . Они подвешивались вертикально и опорожнялись через нижнюю часть. В России примерно с середины 1990-х годов получил распространение пылеуловитель, который сразу решил проблемы мелких предпринимателей. Другое его название – стружкоотсос (рис. 2). Их конструкция может незначительно различаться, но принцип действия один. Аспирируемая пылевоздушная смесь вентилятором 1 подается тангенциально в кольцевую часть 2, где с помощью циклонного элемента 3 происходит отделение крупных частиц, которые оседают и скапливаются в нижней части 4 сборного мешка 5. Весь воздушный поток с содержащейся в нем мелкой пылью через центральную часть элемента 3 поступает в верхнюю часть 6, представляющую собой рукав из фильтровальной ткани. Схематично работу пылеуловителя можно представить так: отходы скапливаются в нижнем мешке, а воздух уходит через верхний. Объем нижнего мешка рассчитывается исходя из условия возможности его переноски вручную к месту складирования отходов. Для бесперебойности работы следует иметь сменный сборный мешок. Возможно использование одноразовых полиэтиленовых мешков. Тогда их рекомендуется вкладывать в металлическую емкость такого же диаметра, чтобы исключить давление на стенки, создаваемое вентилятором. Размер, а точнее площадь поверхности, фильтровального рукава F, м 2 , должна быть согласована с производительностью вентилятора и равна

где L – объем очищаемого воздуха, м 3 ;

l – удельная воздушная нагрузка фильтровального рукава, м 3 /(м 2 ч), которая показывает, какой объем воздуха (м 3 /ч), допускается пропускать через 1 м 2 фильтрующей поверхности для обеспечения ее паспортной степени очистки.

По данным , для большинства материалов удельная воздушная нагрузка фильтровального рукава лежит в пределах 360–900 м 3 /(м 2 ч).

Некоторые производители в рекламе пылеуловителей указывают большой объем очищаемого воздуха L при малой фактической площади фильтровальных рукавов F, которую иногда вообще не приводят, т. е. величина l завышается. Марка фильтровального материала считается коммерческой тайной. В итоге заявленную степень очистки и минимальный размер улавливаемых частиц трудно проверить даже специалисту. Регенерация фильтровального материала осуществляется вручную путем встряхивания и вытряхивания рукавов. При необходимости рукав можно снять и постирать.

Пылеуловитель устанавливают в том же помещении, что и станок, на расстоянии до 3–7 м и соединяют с ним гибким съемным шлангом; пылеуловитель имеет свою регулируемую опору, поэтому эта система, назовем ее пылеулавливающей системой (ПУС), мобильна. Занимаемая площадь пола – не более 0,7 м 2 . Это важно для предпринимателей-арендаторов. Наиболее удачна, на наш взгляд, конструкция пылеулавливающей системы с двумя рукавами (рис. 3). Пылевой вентилятор № 3,15 с электродвигателем мощностью 2,2 кВт, 3 000 об./мин, помещается в средней части корпуса и имеет два выходных патрубка – по одному на каждую стойку, конструкция каждой из которых идентична представленной на рис. 2. Входной патрубок вентилятора может располагаться как снизу, так и сверху, что связано с удобством подключения аспирационных шлангов от станков.

Количество входных патрубков, а следовательно, и подсоединяемых шлангов к ПУС может быть от одного до трех с варьированием диаметров от 200 до 100 мм. Разные производители указывают различные диаметры – это зависит от характеристики P V – L используемого вентилятора. Крайне неправильно ориентироваться на диаметр патрубков местных отсосов деревообрабатывающих станков. Они часто рассчитаны на централизованную аспирацию, а местная ПУС при таких диаметрах шлангов может не обеспечить требуемого разрежения и расхода воздуха.

Эксперименты по оптимизации конструкции вентилятора ПУС, в частности, при варьировании зазора между рабочим колесом и «языками» у выходных патрубков, показали: при уменьшении зазора улучшалась индивидуальная характеристика, но увеличивался и уровень шума, становясь сильнее, чем у обслуживаемых станков, и выше допустимого по действующим нормативам. Нами проведены аэродинамические испытания ПУС по ГОСТ 10921-90 для вентиляторов.

Отличие заключается в том, что определяется не полное давление, создаваемое вентилятором (сумма полных давлений на линии всасывания и нагнетания), а только полное давление (разрежение) на линии всасывания – P VR , что следует из схемы ПУС.

При испытаниях выявилось очень важное обстоятельство: характеристики пылеуловителя (P VR – L) без шлангов и со шлангами различны. Это нельзя объяснить только изменившейся характеристикой сети. Происходит также скачкообразное перераспределение полного давления вентилятора между всасывающей и нагнетательной составляющей. Постоянное перераспределение давлений происходит и при снятии характеристик P VR – L. Отсюда следует важный вывод: характеристика пылеуловителя P VR – L должна быть представлена совместно с подсоединенными шлангами рекомендуемой длины (рис. 4).

Поэтому мы говорим о пылеулавливающей системе ПУС, состоящей из вентилятора, циклонного элемента, фильтра и присоединяемых шлангов. В каталогах и рекламных материалах фирм часто вообще отсутствует характеристика P VR – L, а показывается по одному максимальному значению P VR и L, что явно недостаточно. Иногда вместо полного разрежения P VR указывают статическое PSR, что создает видимость хорошей характеристики.

На рис. 4 сплошной линией показана часть характеристик, при которых обеспечивается скорость транспортирования 17–21 м/с. Видно, что лучшая характеристика для ПУС с одним входом диаметром 200 мм; два входа диаметром 140 мм эффективней двух входов с диаметром 125 мм. Интересно, что если перекрыть один из двух входов диаметром 125 или 140 мм, то значения P VR и L увеличатся лишь на 10–20 %.

При подборе ПУС для конкретного станка или местного отсоса достаточно нанести расчетную точку с заданными значениями L и P VR на поле графика (рис. 4) и выбрать ближайшую вышележащую характеристику. Для местных отсосов, имеющих коэффициент местного сопротивления больше единицы x > 1, к заданному P VR следует прибавить:

D R = (x – 1) rn 2 / 2,

где r – плотность воздуха, кг/м 3 , для стандартных условий равна 1,2;

n – скорость воздуха в приемном патрубке местного отсоса. Сопротивление ПУС при x ≤ 1 уже учтено в характеристике при испытаниях.

Эффективность ПУС может быть занижена на 20 % и более при неудачной конструкции входа в вентилятор. Обязательно наличие прямого участка, желательно два и более калибра. Например, в одном из стружкоотсосов производства Болгарии он близок к 1 м при верхнем входе. Два патрубка желательно объединять штанообразным тройником.

Удобство использования ПУС с двумя фильтрами выражается и в том, что ее характеристики соответствуют паспортным данным требуемого объема отсасываемого воздуха от большинства видов деревообрабатывающих станков .

Одной из решающих причин распространения ПУС явилась ее дешевизна. Стоимость ПУС без шлангов равна 12 900 руб. Две ПУС по производительности заменяют циклон УЦ-1 100 и пылевой вентилятор № 5, стоимость которых без воздуховодов, но с бункером для отходов и постаментом превышает 100 000 руб.

Таким образом, применение ПУС обойдется в четыре раза дешевле. Это не считая экономии электроэнергии 3–6 кВт ч и более, в зависимости от мощности электродвигателя пылевого вентилятора.

Недостатки промышленных фильтров

Главный из них, наряду с ручной регенерацией, это частая смена сборных мешков при значительном количестве образующихся отходов, что ограничивает область применения ПУС с двумя фильтрами. Конструкция в целом оказалась настолько удачной, что ведущие производители, «Консар» и «Эковент», выпускают и с успехом реализуют стружкоотсосы с 3–8 фильтрами и таким же количеством нижних сборных мешков. Следующий шаг – объединение нижних мешков в один бункер для отходов. В рамках данной статьи не рассматриваются фильтры в корпусе с автоматической регенерацией, обратной и струйной продувкой. Они, естественно, лучше, но требуют совсем других денег. При использовании фильтров с выпуском очищенного воздуха в обслуживаемое помещение, т. е. со 100 % рециркуляцией, для достижения ПДК воздуха рабочей зоны следует устраивать общеобменную приточно-вытяжную вентиляцию. Воздухообмен будет зависеть, в первую очередь, от полноты улавливания выделяющейся пыли местными отсосами деревообрабатывающего оборудования.

Ничто не мешает использовать ПУС для других видов пыли. При небольшой конструктивной доработке и замене фильтровальной ткани стало возможным улавливание абразивной пыли от заточных, шлифовальных и других станков. Они сразу же составили конкуренцию выпускающимся с советских времен аппаратам ЗИЛ-900М, ПА-212 и ПА-218. Нашей компанией внедрены ПУС во взрывозащищенном исполнении для улавливания сахарной пудры при производстве кондитерских изделий. Успешно работают ПУС при аспирации рабочих мест порошковой окраски изделий. Одной ПУС достаточно для удовлетворительного обслуживания двух полировальных станков с двумя войлочными кругами Ф 500 мм каждый, т. е. с четырьмя входными патрубками Ф 127 мм. Имеются и другие примеры использования ПУС. В настоящее время ведется работа по разработке ПУС для улавливания растительной пыли, выделяющейся при производстве комбикормов и др. Имеется и отрицательный опыт внедрения ПУС, а именно при улавливании пыли, образующейся в процессе фигурной резки кирпича для каминов. По технологическим требованиям смачивание при резке запрещается. Уже через 15–20 мин ткань забивается мелкодисперсной пылью. Регенерация встряхиванием рукавов не дает требуемого эффекта.

Заключение

Представленный малогабаритный пылеуловитель эффективно применяется для улавливания древесной пыли, экономичен, дешев, прост в эксплуатации, позволяет экономить тепловую энергию; может быть рекомендован для улавливания других видов пыли при правильном подборе марки и площади поверхности фильтровального материала.

Литература

1. Богословский В. Н., Пирумов А. И., Посохин В. Н. и др.; под ред. Павлова Н. Н. и Шиллера Ю. И. Внутренние санитарно-технические устройства. Ч. 3: в 3 ч. // Кн. 1: Вентиляция и кондиционирование воздуха. М.: Стройиздат, 1992.

2. Экотехника. Защита атмосферного воздуха от выбросов пыли, аэрозолей и туманов / Под ред. Чекалова Л. В. Ярославль: Русь, 2004.

3. Мазус М. Г., Мальгин А. Д., Моргулис М. А. Фильтры для улавливания промышленных пылей. М.: Машиностроение, 1985.

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

Kф = ((q1-q2)/q1)100%,

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%.

Рис. 11. Пылеотделители: а, б — пылеосадочные камеры; в — жалюзийный пылеотделитель; г — циклон; д — ротоклон

Фильтры. Фильтры — это устройства, в которых запыленный воздух пропускается через пористые, сетчатые материалы, а также через конструкции, способные задерживать или осаждать пыль.

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%.

Рис. 12. Фильтры:

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.

Рис. 13. Фильтры:

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.

Очистку газообразных выбросов от пыли или тумана на практике осуществляют в различных по конструкции аппаратах , которые можно разделить на четыре основные группы:

1. механические пылеуловители (пылеотстойные или пылеосадочные камеры, инерционные пыле- и брызгоуловители, циклоны и мультициклоны). Аппараты этой группы применяют обычно для предварительной очистки газов;

2. мокрые пылеуловители (полые, насадочные или барботажцые скрубберы, пенные аппараты, трубы Вентури и др.). Эти устройства более эффективны, чем сухие пылеуловители;

3. фильтры (волокнистые, ячейковые, с насыпными слоями зернистого материала, масляные и др.). Наиболее распространены рукавные фильтры;

4. электрофильтры – аппараты тонкой очистки газов–улавливают частицы размером от 0,01 мкм.

Методы очистки. Одной из актуальных проблем на сегодняшний день является очистка воздуха от различного рода загрязнителей. Как раз от их физико-химических свойств необходимо исходить при выборе того или иного метода очистки. Рассмотрим основные современные способы удаления загрязняющих веществ из воздушной среды.

Механическая очистка

Сущность данного метода заключается в механической фильтрации частиц при прохождении воздуха через специальные материалы, поры которых способны пропускать воздушный поток, но при этом удерживать загрязнителя. От размера пор, ячеек фильтрующего материала зависит скорость и эффективность фильтрации. Чем больше размер, тем быстрее протекает процесс очистки, но эффективность его ниже при этом. Следовательно, перед выбором данного метода очистки необходимо изучить дисперсность загрязняющих веществ среды, в которой он будет применяться. Это позволит производить очистку в пределах требуемой степени эффективности и за минимальный период времени.

Абсорбционный метод. Абсорбция представляет собой процесс растворения газообразного компонента в жидком растворителе. Абсорбционные системы разделяют на водные и неводные. Во втором случае применяют обычно малолетучие органические жидкости. Жидкость используют для абсорбции только один раз или же проводят ее регенерацию, выделяя загрязнитель в чистом виде. Схемы с однократным использованием поглотителя применяют в тех случаях, когда абсорбция приводит непосредственно к получению готового продукта или полупродукта.

В качестве примеров можно назвать:

· получение минеральных кислот (абсорбция SO3 в производстве серной кислоты, абсорбция оксидов азота в производстве азотной кислоты);

· получение солей (абсорбция оксидов азота щелочными растворами с получением нитрит-нитратных щелоков, абсорбция водными растворами извести или известняка с получением сульфата кальция);

· других веществ (абсорбция NH3 водой для получения аммиачной воды и др.).

Схемы с многократным использованием поглотителя (циклические процессы) распространены шире. Их применяют для улавливания углеводородов, очистки от SO2 дымовых газов ТЭС, очистки вентгазов от сероводорода железно-содовым методом с получением элементарной серы, моноэтаноламиновой очистки газов от CO2 в азотной промышленности.

В зависимости от способа создания поверхности соприкосновения фаз различают поверхностные, барботажные и распыливающие абсорбционные аппараты.

· В первой группе аппаратов поверхностью контакта между фазами является зеркало жидкости или поверхность текучей пленки жидкости. Сюда же относят насадочные абсорбенты, в которых жидкость стекает по поверхности загруженной в них насадки из тел различной формы.

· Во второй группе абсорбентов поверхность контакта увеличивается благодаря распределению потоков газа в жидкость в виде пузырьков и струй. Барботаж осуществляют путем пропускания газа через заполненный жидкостью аппарат либо в аппаратах колонного типа с тарелками различной формы.

· В третьей группе поверхность контакта создается путем распыления жидкости в массе газа. Поверхность контакта и эффективность процесса в целом определяется дисперсностью распыленной жидкости.

Наибольшее распространение получили насадочные (поверхностные) и барботажные тарельчатые абсорберы. Для эффективного применения водных абсорбционных сред удаляемый компонент должен хорошо растворяться в абсорбционной среде и часто химически взаимодействовать с водой, как, например, при очистке газов от HCl, HF, NH3, NO2. Для абсорбции газов с меньшей растворимостью (SO2, Cl2, H2S) используют щелочные растворы на основе NaOH или Ca(OH)2. Добавки химических реагентов во многих случаях увеличивают эффективность абсорбции благодаря протеканию химических реакций в пленке. Для очистки газов от углеводородов этот метод на практике используют значительно реже, что обусловлено, прежде всего, высокой стоимостью абсорбентов. Общими недостатками абсорбционных методов является образование жидких стоков и громоздкость аппаратурного оформления.

Электрический метод очистки. Данный метод применим для мелкодисперсных частиц. В электрических фильтрах создается электрическое поле, при прохождении через которое частица заряжается и осаждается на электроде. Основными преимуществами данного метода является его высокая эффективность, простота конструкции, легкость в эксплуатации – нет необходимости в периодической замене элементов очистки.

Адсорбционный метод. Основан на химической очистке от газообразных загрязнителей. Воздух контактирует с поверхностью активированного угля, в процессе чего загрязняющие вещества осаждаются на ней. Данный метод в основном применим при удалении неприятных запахов и вредных веществ. Минусом является необходимость систематической замены фильтрующего элемента.

Можно выделить следующие основные способы осуществления процессов адсорбционной очистки:

· После адсорбции проводят десорбцию и извлекают уловленные компоненты для повторного использования. Таким способом улавливают различные растворители, сероуглерод в производстве искусственных волокон и ряд других примесей.

· После адсорбции примеси не утилизируют, а подвергают термическому или каталитическому дожиганию. Этот способ применяют для очистки отходящих газов химико-фармацевтических и лакокрасочных предприятий, пищевой промышленности и ряда других производств. Данная разновидность адсорбционной очистки экономически оправдана при низких концентрациях загрязняющих веществ и (или) многокомпонентных загрязнителей.

· После очистки адсорбент не регенерируют, а подвергают, например, захоронению или сжиганию вместе с прочно хемосорбированным загрязнителем. Этот способ пригоден при использовании дешевых адсорбентов.

Фотокаталитическая очистка. Является одним из самых перспективных и эффективных методов очистки на сегодняшний день. Главное его преимущество – разложение опасных и вредных веществ на безвредные воду, углекислый газ и кислород. Взаимодействие катализатора и ультрафиолетовой лампы приводит к взаимодействию на молекулярном уровне загрязнителей и поверхности катализатора. Фотокаталитические фильтры абсолютно безвредны и не требуют замены очищающих элементов, что делает их использование безопасным и весьма выгодным.

Термическое дожигание. Дожигание представляет собой метод обезвреживания газов путем термического окисления различных вредных веществ, главным образом органических, в практически безвредных или менее вредных, преимущественно СО2 и Н2О. Обычные температуры дожигания для большинства соединений лежат в интервале 750-1200 °C. Применение термических методов дожигания позволяет достичь 99%-ной очистки газов.

При рассмотрении возможности и целесообразности термического обезвреживания необходимо учитывать характер образующихся продуктов горения. Продукты сжигания газов, содержащих соединения серы, галогенов, фосфора, могут превосходить по токсичности исходный газовый выброс. В этом случае необходима дополнительная очистка. Термическое дожигание весьма эффективно при обезвреживании газов, содержащих токсичные вещества в виде твердых включений органического происхождения (сажа, частицы углерода, древесная пыль и т.д.).

Важнейшими факторами, определяющими целесообразность термического обезвреживания, являются затраты энергии (топлива) для обеспечения высоких температур в зоне реакции, калорийность обезвреживаемых примесей, возможность предварительного подогрева очищаемых газов. Повышение концентрации дожигаемых примесей ведет к значительному снижению расхода топлива. В отдельных случаях процесс может протекать в автотермическом режиме, т. е. рабочий режим поддерживается только за счет тепла реакции глубокого окисления вредных примесей и предварительного подогрева исходной смеси отходящими обезвреженными газами.

Принципиальную трудность при использовании термического дожигания создает образование вторичных загрязнителей, таких как оксиды азота, хлор, SO2 и др.

Термические методы широко применяются для очистки отходящих газов от токсичных горючих соединений. Разработанные в последние годы установки дожигания отличаются компактностью и низкими энергозатратами. Применение термических методов эффективно для дожигания пыли многокомпонентных и запыленных отходящих газов.

Промывочный способ. Осуществляется промывкой жидкостью (водой) потока газа (воздуха). Принцип действия: жидкость (вода) вводимая в поток газа (воздуха) движется с высокой скоростью, дробиться на мелкие капли мелкодисперсную взвесь) обвалакивает частицы взвеси (происходит слияние жидкостной фракции и взвеси) в результате укрупненные взвеси гарантированно улавливаются промывочным пылеуловителем. Конструкция: конструктивно промывочные пылеуловители представлены скрубберами, мокрыми пылеуловителями, скоростными пылеуловителями, в которых жидкость движется с большой скоростью и пенными пылеуловителями, в которых газ в виде мелких пузырьков проходит через слой жидкости (воды).

Плазмохимические методы. Плазмохимический метод основан на пропускании через высоковольтный разряд воздушной смеси с вредными примесями. Используют, как правило, озонаторы на основе барьерных, коронных или скользящих разрядов, либо импульсные высокочастотные разряды на электрофильтрах. Проходящий низкотемпературную плазму воздух с примесями подвергается бомбардировке электронами и ионами. В результате в газовой среде образуется атомарный кислород, озон, гидроксильные группы, возбуждённые молекулы и атомы, которые и участвуют в плазмохимических реакциях с вредными примесями. Основные направления по применению данного метода идут по удалению SO2, NOx и органических соединений. Использование аммиака, при нейтрализации SO2 и NOx, дает на выходе после реактора порошкообразные удобрения (NH4)2SO4 и NH4NH3, которые фильтруются.

Недостатком данного метода являются:

· недостаточно полное разложение вредных веществ до воды и углекислого газа, в случае окисления органических компонентов, при приемлемых энергиях разряда

· наличие остаточного озона, который необходимо разлагать термически либо каталитически

· существенная зависимость от концентрации пыли при использовании озонаторов с применением барьерного разряда.

Гравитационный способ. Основан на гравитационном осаждении влаги и (или) взвешенных частиц. Принцип действия: газовый (воздушный) поток попадает в расширяющуюся осаждающую камеру (емкость) гравитационного пылеуловителя, в которой замедляется скорость потока и под действием гравитации происходит осаждение капельной влаги и (или) взвешенных частиц.

Конструкция: Конструктивно осаждающие камеры гравитационных пылеуловителей могут быть прямоточного типа, лабиринтного и полочного. Эффективность: гравитационный способ очистки газа позволяет улавливать крупные взвеси.

Плазмокаталитический метод. Это довольно новый способ очистки, который использует два известных метода – плазмохимический и каталитический. Установки, работающие на основе этого метода, состоят из двух ступеней. Первая – это плазмохимический реактор (озонатор), вторая - каталитический реактор. Газообразные загрязнители, проходя зону высоковольтного разряда в газоразрядных ячейках и взаимодействуя с продуктами электросинтеза, разрушаются и переходят в безвредные соединения, вплоть до CO2 и H2O. Глубина конверсии (очистки) зависит от величины удельной энергии, выделяющейся в зоне реакции. После плазмохимического реактора воздух подвергается финишной тонкой очистке в каталитическом реакторе. Синтезируемый в газовом разряде плазмохимического реактора озон попадает на катализатор, где сразу распадается на активный атомарный и молекулярный кислород. Остатки загрязняющих веществ (активные радикалы, возбужденные атомы и молекулы), не уничтоженные в плазмохимическом реакторе, разрушаются на катализаторе благодаря глубокому окислению кислородом.

Преимуществом этого метода являются использование каталитических реакций при температурах, более низких (40-100 °C), чем при термокаталитическом методе, что приводит к увеличению срока службы катализаторов, а также к меньшим энергозатратам (при концентрациях вредных веществ до 0,5 г/м³.).

Недостатками данного метода являются:

· большая зависимость от концентрации пыли, необходимость предварительной очистки до концентрации 3-5 мг/м³,

· при больших концентрациях вредных веществ(свыше 1 г/м³) стоимость оборудования и эксплуатационные расходы превышают соответствующие затраты в сравнении с термокаталитическим методом

Центробежный способ

Основан на инерционном осаждении влаги и (или) взвешенных частиц за счет создания в поле движения газового потока и взвеси центробежной силы. Центробежный способ очистки газа относится к инерционным способам очистки газа (воздуха). Принцип действия: газовый (воздушный) поток направляется в центробежный пылеуловитель в котором, за счет изменении направления движения газа (воздуха) с влагой и взвешенными частицами, как правило по спирали, происходит очистка газа. Плотность взвеси в несколько раз больше плотности газа (воздуха) и она продолжает двигаться по инерции в прежнем направлении и отделяется от газа (воздуха). За счет движения газа по спирали создается центробежная сила, которая во много раз превосходит силу тяжести. Конструкция: Конструктивно центробежные пылеуловители представлены циклонами. Эффективность: осаждается сравнительно мелкая пыль, с размером частиц 10 – 20 мкм.

Не стоит забывать об элементарных методах очистки воздуха от пыли, как влажная уборка, регулярное проветривание, поддержание оптимального уровня влажности и температурного режима. При этом периодически избавляться от скоплений в помещении большого количества хлама и ненужных предметов, которые являются «пылесборниками» и не несут в себе никаких полезных функций.

Основные схемы, формулы и т.д., иллюстрирующие содержание : схемы приводятся в тексте

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое атмосфера?

2. Что такое смог? Чем отличается Лос-Анжелевский от Лондонского типа смога?

3. Какие методы очистки атмосферного воздуха Вы знаете?

4. Как классифицируются загрязнения атмосферного воздуха?

5. Как классифицируются источники загрязнения воздуха?

6. Какие основные пути предотвращения загрязнения атмосферы представлены в лекции?

1. Акимова Т.А., Хаскин В.В., Экология. Человек-экономика-биота-среда., М., «ЮНИТИ», 2007

2. Бигалиев А.Б., Халилов М.Ф., Шарипова М.А. Основы общей экологии Алматы, «Қазақ университеті», 2006

3. Кукин П.П., Лапин В.Л., Пономарев Н.Л., Сердюк Н.И. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических процессов и производств (ОТ). – М.: Высшая школа, 2002. – 317 с.

ЛЕКЦИЯ 5. Очистка и повторное использование технической воды и промышленных стоков.

Цель:

Изучить современные методы очистки сточных вод

Задачи:

- Изучить жидкую оболочку Земли

Знать экологические проблемы, связанные с нехваткой пресной воды и загрязнением поверхностных вод.

Уметь различать способы очистки сточных вод.

Характеристика водной оболочки Земли. Свойства воды.

Источники и уровни загрязнения гидросферы.

Экологические последствия загрязнения гидросферы.

Сточные воды и их классификация.

Методы водоочистки.

На промышленных предприятиях производится очистка воздуха, не только подаваемого в цехи, отделы, но и удаляемого из них в атмосферу, чтобы не допускать загрязнения наружного воздуха на территории предприятия и прилегающих к нему жилых кварталов. Воздух, выбрасываемый в атмосферу из систем местных отсосов и общеобменной вентиляции производственных помещений, содержащий загрязняющие вещества, должен очищаться и рассеиваться в атмосфере с учетом требований /36/.

Очистка технологических и вентиляционных выбросов от взвешенных частиц пыли или тумана осуществляется в аппаратах пяти типов:

1) механических сухих пылеуловителях (пылеосадочных камерах различных конструкций, инерционных пыле- и брызгоуловителях, циклонах и мультициклонах). Пылеосадочные камеры улавливают частицы размером более 40…50 мкм, инерционные пылеуловители – более 25…30 мкм, циклоны – 10…200 мкм;

2) мокрых пылеуловителях (скрубберах, пенных промывателях, трубах Вентури и др.). Они более эффективны, чем сухие механические аппараты. Скруббер улавливает частицы пыли размером более 10 мкм, а с помощью трубы Вентури улавливаются частицы пыли размером менее 1 мкм;

3) фильтрах (масляных, кассетных, рукавных и др.). Улавливают частицы пыли размером от 0,5 мкм;

4) электрофильтрах , применяемых для тонкой очистки газов. Они улавливают частицы размером от 0,01 мкм;

5) комбинированных пылеуловителях (многоступенчатых, включающих не менее двух разных типов пылеуловителей).

Выбор типа пылеуловителя зависит от характера пыли (от размера пылинок и ее свойств: сухая, волокнистая, липкая пыль и т.д.), ценности данной пыли и необходимой степени очистки.

Наиболее простым пылеуловителем для очистки удаляемого воздуха является пылеосадочная камера (рис. 2.2), работа которой основана на резком уменьшении скорости движения загрязненного воздуха при входе в камеру до 0,1 м/с и изменении направления движения. Пылинки, теряя скорость, осаждаются на дно. Время пылеосаж

дения уменьшается при установке полочных элементов (рис. 2.2, б). Если пыль взрывоопасна, ее следует увлажнять.

Среди имеющихся конструкций пылеосадочных камер заслуживает внимания инерционный пылеотделитель, представляющий собой горизонтальную лабиринтную камеру (рис. 2.2, в). В этой оригинальной камере механические примеси выпадают в результате резких изменений направления потока, ударов пылинок о перегородки и завихрения воздуха.

В пылеосадочных камерах происходит лишь грубая очистка воздуха от пыли; в них задерживаются пылинки размером более 40…50 мк. Остаточная запыленность воздуха после такой очистки нередко составляет 30…40 мг/м 3 , что не может быть признано удовлетворительным даже в тех случаях, когда воздух после очистки не возвращается в помещение, а выбрасывается наружу. В связи с этим нередко необходима вторая ступень очистки воздуха в сетчатых, матерчатых фильтрах и других устройствах для улавливания пыли.

Более эффективным и менее дорогим пылеуловителем для грубой очистки следует считать циклон (рис. 2.3). Циклоны получили широкое распространение и применяются для задерживания стружек, опилок, металлической пыли и др. Запыленный воздух подводится вентилятором в верхнюю часть наружного цилиндра циклона. В циклоне воздух получает вращательное движение, вследствие чего развивается центробежная сила, отбрасывающая механические примеси к стенкам, по которым они скатываются в нижнюю часть циклона, имеющую форму усеченного конуса, и периодически удаляются. Очищенный воздух через внутренний цилиндр циклона, так называемую выхлопную трубу, выходит наружу. Степень очистки 85…90 %.

Кроме обычных циклонов в промышленных предприятиях применяются группы из 2, 3, 4 циклонов. На тепловых станциях для предварительной очистки в комплексе с другими методами золоулавливания устанавливают мультициклоны (рис. 2.4). Мультициклон представляет собой объединение в одном агрегате многих маленьких циклонов диаметром 30…40 см с общей подачей в них загрязненного воздуха и общим бункером для осевшей золы. В мультициклоне задерживается до 65… 70 % золы.

Интерес представляют пылеуловители мокрого типа (скрубберы), отличительной особенностью которых является захват улавливаемых частиц жидкостью, которая затем уносит их из аппарата в виде шлама. Процессу улавливания пыли в мокрых пылеуловителях способствует конденсационный эффект, проявляющийся в предварительном укрупнении частиц за счет конденсации на них водяных паров. Степень очистки скрубберов около 97 %.В этих аппаратах запыленный поток соприкасается с жидкостью или с поверхностями, орошаемыми ею. Простейшей конструкцией является промывная башня (рис. 2.5), заполненная кольцами Рашига, стекловолокном или другими материалами.

Чтобы увеличить поверхность соприкосновения капелек жидкости (воды), применяют распыление. К аппаратам такого типа относятся скрубберы и трубы Вентури. Часто для вывода образовавшегося шлама труба Вентури дополняется циклоном (рис. 2.6).

Эффективность мокрых пулеулавливателей в основном зависит от смачиваемости пыли. При улавливании плохо смачивающихся пылей, например угольной, в воду вводят поверхностно-активные вещества.

Мокрые пылеулавливатели типа трубы Вентури отличаются большим расходом электроэнергии для подачи и распыления воды. Этот расход особенно возрастает, когда улавливается пыль с частицами размерами менее 5 мкм. Удельный расход энергии при переработке газов конверторов с кислородным дутьем в случае применения трубы Вентури составляет от 3 до 4 кВт·ч, а в случае простой промывной башни менее 2 кВт·ч на 1000 м 3 обеспыливаемого газа

К недостаткам мокрого пылеулавливателя относятся: сложность выделения уловленной пыли из воды (необходимость отстойников); возможность щелочной или кислотной коррозии при переработке некоторых газов; значительное ухудшение условий рассеивания через заводские трубы отходящих газов, увлажненных при охлаждении в аппаратах этого типа.

Принцип действия пенного пылеуловителя (рис. 2.7) основан на прохождении воздушных струек через водяную пленку. Устанавливают их в отапливаемых помещениях для очистки воздуха от плохо смачиваемой пыли с начальной загрязненностью свыше 10 г/м 3 .

В пылеулавливателях типа фильтров газовый поток проходит через пористый материал различной плотности и толщины, в котором задерживается основная часть пыли. Очистку от грубой пыли проводят в фильтрах, заполненных коксом, песком, гравием, насадкой различной формы и природы. Для очистки от тонкой пыли применяют фильтрующий материал типа бумаги, войлока или ткани различной плотности. Бумагу используют при очистке атмосферного воздуха или же газа с низким содержанием пыли. В промышленных условиях применяют тканевые или рукавные фильтры.

Они имеют форму барабана, матерчатых мешков или карманов, работающих параллельно.

Основным показателем фильтра является его гидравлическое сопротивление. Сопротивление чистого фильтра пропорционально корню квадратному из радиуса ячейки ткани. Гидравлическое сопротивление фильтра, работающего в ламинарном режиме, изменяется пропорционально скорости фильтрации. С увеличением слоя осевшей на фильтре пыли его гидравлическое сопротивление возрастает. В качестве фильтрующих тканей в промышленности раньше широко применяли шерсть, хлопок. Они позволяют очищать газы при температуре меньше 100 °С. Теперь их вытесняют синтетические волокна – химически и механически более стойкие материалы. Они менее влагоемки (например, шерсть поглощает до 15 % влаги, а тергаль лишь 0,4 % от собственной массы), не гниют и позволяют перерабатывать газы, при температуре до 150 °С.

Кроме того, синтетические волокна термопластичны, что позволяет при помощи простых термических операций проводить их монтаж, крепление и ремонт.

Для средней и тонкой очистки запыленного воздуха с успехом применяют различные матерчатые фильтры, например рукавный фильтр (рис. 2.8). Рукавные фильтры получили распространение во многих отраслях промышленности и, особенно в тех, где пыль, содержащаяся в очищаемом воздухе, представляет ценный продукт производства (мукомольная, сахарная и др.).

Фильтрующие рукава из некоторых синтетических тканей с помощью термической обработки выполняются в виде гapмошки, что значительно увеличивает их фильтрующую поверхность при тех же размерах фильтра. Стали применяться ткани из стекловолокна, которое выдерживает температуру до 250 °С. Однако хрупкость таких волокон ограничивает сферу их применения.

Рукавные фильтры очищают от пыли следующими методами: механическим встряхиванием, обратной продувкой воздухом, ультразвуком и импульсной продувкой сжатым воздухом (гидравлический удар).

Главным достоинством рукавных фильтров является высокая эффективность очистки, достигающая 99 % для всех размеров частиц. Гидравлическое сопротивление тканевых фильтров составляет обычно 0,5…1,5 кПа (50…150 мм вод. ст.), а удельный расход энергии равен 0,25…0,6 кВт·ч на 1000 м 3 газа.

Развитие производств металлокерамических изделий открыло новые перспективы в пылеочистке. Металлокерамический фильтр ФМК предназначен для тонкой очистки запыленных газов и улавливания ценных аэрозолей из отходящих газов предприятий химической, нефтехимической и других отраслей промышленности. Фильтрующие элементы, закрепленные в трубной решетке, заключены в корпус фильтра. Они собираются из металлокерамических труб. На наружной поверхности фильтрующего элемента образуется слой уловленной пыли. Для разрушения и частичного удаления этого слоя (регенерация элементов) предусмотрена обратная продувка сжатым воздухом. Удельная нагрузка по газу 0,4…0,6 м 3 /(м 2 ∙мин). Рабочая длина фильтрующего элемента 2 м, его диаметр 10 см. Эффективность пылеулавливания 99,99 %. Температура очищаемого газа до 500 °С. Гидравлическое сопротивление фильтра 50…90 Па. Давление сжатого воздуха для регенерации 0,25…0,30 МПа. Период между продувками от 30 до 90 мин, продолжительность продувки 1…2 с.

Для технологической и санитарной очистки газов от капель тумана и растворимых аэрозольных частиц предназначен волокнистый туманоулавливатель .

Применяется в производстве серной и термической фосфорной кислот. В качестве «насадки» используется новое синтетическое волокно.

Аппарат имеет цилиндрическую или плоскую форму, работает при высоких скоростях фильтрации и поэтому имеет небольшие габариты; в случае цилиндрической конструкции они составляют: диаметр от 0,8 до 2,5 м, высота от 1 до 3 м. Аппараты имеют производительность от 3 до 45 тыс. м 3 /ч, гидравлическое сопротивление аппарата от 5,0 до 60,0 МПа. Эффективность улавливания – выше 99 %. Волокнистые туманоулавливатели дешевле, надежнее и проще в эксплуатации, чем электрофильтры или скрубберы Вентури.

Принцип действия электрофильтра (рис. 2.9) основан на том, что пылевые частицы, проходя с воздухом через электрическое поле, получают заряды и, притягиваясь, оседают на электродах, с которых затем удаляются механическим способом. Степень очистки в электрофильтрах 88…98 %.

Если напряженность электрического, поля между пластинчатыми электродами превышает критическую, которая при атмосферном давлении и температуре 15 °С равно 15 кВ/см, молекулы воздуха, находящегося в аппарате, ионизируются и приобретают положительные и отрицательные заряды. Ионы движутся к противоположно заряженному электроду, встречают при своем движении частицы пыли, передают им свой заряд и те, в свою очередь, направляются к электроду. Достигнув электрода, частицы пыли теряют свой заряд.

Осевшие на электроде частицы образуют слой, который удаляют с его поверхности при помощи удара, вибрации, отмывки и т.д. Постоянный (выпрямленный) электрический ток высокого напряжения (50…100 кВ) в электрофильтр подают на так называемый коронный электрод (обычно отрицательный) и осадительный электрод. Каждому значению напряжения соответствует определенная частота искровых разрядов в межэлектродном пространстве электрофильтра. В то же время частота разрядов определяет степень очистки газа.

По конструкции электрофильтры подразделяют на трубчатые и пластинчатые . В трубчатых электрофильтрах запыленный газ пропускают по вертикальным трубам диаметром 200…250 мм, по оси которых натянут коронирующий электрод – провод диаметром 2…4 мм.Осадительным электродом служит сама труба, на внутренней поверхности которой оседает пыль. В пластинчатых электрофильтрах коронирующие электроды (провода) натянуты между параллельными плоскими пластинами, являющимися осадительными электродами. В электрофильтрах улавливают пыль с частицами размером выше 5 мкм. Их рассчитывают так, чтобы очищаемый газ находился в электрофильтре в течение 6…8 с.

Для увеличения эффективности электроды иногда смачивают водой; такие электрофильтры называют мокрыми. Гидравлическое сопротивление электрофильтров невелико – 150…200 Па. Расход энергии в электрофильтрах изменяется от 0,12 до 0,20 кВт∙ч на 1000 м 3 газа. Электрофильтры работают эффективно и экономично при значительных объемах выбросов и высоких температурах. Эксплуатационные затраты на содержание и обслуживание электрофильтров, установленных, например, на электростанции, составляют около 3 % общих расходов.

В ультразвуковых пылеуловителях используется способность пылевых частиц под действием мощного звукового потока к коагуляции (образованию хлопьев), что очень важно для улавливания из воздуха аэрозолей. Эти хлопья выпадают в бункер. Звуковой эффект создается сиреной. Выпускаемые у нас сирены могут быть применены в пылеочистных установках пропускной способностью до 15000 м 3 /ч.

Описанные устройства для очистки воздуха цехов и отделов промышленных предприятий, удаляемого вытяжной вентиляцией в атмосферу, далеко не исчерпывают все виды пылеуловителей и фильтров, используемых для предотвращения загрязнения воздушного бассейна городов.