Очистка газов под действием инерционных и центробежных сил

Очистку газов под действием инерционных сил производят в отстойных газоходах, под действием центробежных сил — в цик­лонах.
Отстойный газоход с отбойными перегородками (рис.4) пред­назначен для разделения крупнодисперсных пылей. Перегородки служат для завихрения газового потока. Возникающие при этом инерционные силы способствуют интенсивному осаждению взве­шенных твердых частиц. Осевшая пыль выгружается из сборников 2 по мере накопления при помощи шиберов. Такие отстойники часто выполняют в системе газоходов.
Инерционные пылеуловители отличаются простотой устрой­ства, компактностью. Степень очистки в них выше, чем в пыле-осадительных камерах, и составляет примерно 60 %. В инерцион­ных пылеуловителях улавливаются частицы размером более 25 мкм.
Циклоны позволяют разделять пыли в поле центробежных сил. Наибольшее распространение получили циклоны конструкции НИИОгаза с диаметром корпуса 100... 1000 мм. Эффективность их работы характеризуется фактором разделения. Степень очистки газов зависит от конструкции циклона, размера частиц и их плот­ности. Например, если КПД циклона при улавливании частиц ди­аметром 25 мкм составляет 95 %, то при диаметре частиц 10 мкм КПД снижается до 70 %. Степень очистки газов от пыли опреде­ляют по нормалям и номограммам, составленным на основании экспериментальных данных.
Циклон конструкции НИИОгаза (рис.5) обладает не­большим гидравлическим сопротивлением и позволяет достигать относительно высокой степени очистки.
1-отбойные перегородки; 2-сборники пыли; 3-шиберы

Сущность циклонного процесса заключается в следующем: газовый поток с взвешенными частицами вво­дится в аппарат через входную трубу со скоростью 10...40 м/с. Благодаря тангенциальному вводу и наличию центральной выводной трубы поток начинает вращаться вокруг после­дней, совершая несколько витков при прохождении через аппарат. Под дей­ствием возникающих центробежных сил взвешенные частицы отбрасыва­ются к периферии, оседают на внут­ренней поверхности корпуса, а затем соскальзывают в коническое днище и удаляются из циклона через патрубок. Освобожденный от взвешенных час­тиц поток выводится из циклона че­рез выводную трубу.
Точный расчет циклонов доста­точно сложен, поэтому их рассчиты­вают упрощенно по значению гид­равлического сопротивления Δр.


Рис.5. Циклон конструкции НИИОгаза

Фиктивная скорость газа (м/с) в цилиндрической части циклона



(6)






(7)

Определив диаметр цилиндрической части циклона D,находят все остальные его размеры. На рис. 5 показаны размеры циклона в зависимости от диаметра его цилиндрической части.


Особенностью циклона конструкции НИИОгаза является на­клонный патрубок для поступающего газа, от его угла наклона за­висит степень очистки газа:
циклон с углом 24 (ЦН-24) обеспечивает большую производи­тельность при малом гидравлическом сопротивлении и предназ­начен для улавливания крупных частиц. Коэффициент гидравли­ческого сопротивления ξц = 60;
циклон с углом 15° (ЦН-15) обеспечивает хорошую степень очистки при сравнительно невысоком гидравлическом сопротив­лении (ξц = 160);
циклон с углом 1Г (ЦН-11) обеспечивает высокую степень очистки (ξц = 250).
Батарейный циклон (рис. 6), состоящий из параллель­но включенных циклонов малого диаметра (150...250 мм), позво­ляет увеличить центробежную силу и скорость осаждения частиц. Загрязненный газ через входной патрубок поступает в газораспре­делительную камеру и распределяется по циклонным элементам, установленным в общем корпусе. В циклонные элементы газ по­ступает не тангенциально, а сверху через кольцевое пространство между корпусом циклона и выхлопной трубой. Для создания вра­щающегося потока газа в кольцевом зазоре предусмотрено закру­чивающее устройство в виде винта. Схема циклонного элемента показана на рис. 7.


Рис. 7. Элемент батарейного циклона:
1 — выхлопная труба; 2—винтовые лопасти; 3— кор­пус; 4— коническое днище

Пыль собирается в коническом бун­кере, а очищенный газ выходит из ба­тареи через общий отводящий патру­бок.
Батарейные циклоны используют при больших расходах газа, когда применение нескольких одинарных циклонов экономически нецелесооб­разно.
Циклоны рекомендуется использо­вать для улавливания твердых частиц размером не менее 10 мкм.
Циклоны получили широкое рас­пространение в пищевых производ­ствах для очистки газовых выбросов, улавливания из газовых потоков пищевого сырья (частиц сахара, барды, сухого молока, дрожжей).

5.3. Фильтрование газов через пористые перегородки
В зависимости от вида фильтровальной перегородки фильтры бывают с мягкими, полужесткими и жесткими пористыми перего­родками.
Фильтры с мягкими фильтровальными перегородками — рукав­ные, или мешочные, широко применяют для очистки газов от пыли. Мягкие пористые перегородки выполняют из тканевых, не­тканых волокнистых, пористых листовых материалов (металлоткани, пористые пластмассы и резины).
Батарейный рукавный фильтр с фильтрующими элементами из различных тканевых материалов изображен на рис.8. Рукава и мешки подвешивают в прямоугольном корпусе к об­шей раме. Запыленный газ поступает снизу внутрь рукавов в от­крытые торцевые отверстия. Проходя через боковые цилиндри­ческие поверхности рукавов, газ фильтруется, а пыль оседает на внутренней поверхности рукавов.
В процессе эксплуатации слой пыли увеличивается и сопротив­ление фильтра возрастает. Для регенерации фильтра рукава или Мешки периодически встряхивают специальным механизмом 2, смонтированным на крышке филь­тра. Иногда применяют обратную продувку газом или воздухом филь­трующих элементов фильтра. Осев­шая пыль собирается в коническом днище фильтра, откуда выгружает­ся шнеком.
В некоторых случаях применя­ют секционные фильтры. Каждая секция в таком фильтре имеет свой встряхивающий механизм, что по­зволяет последовательно прово­дить регенерацию фильтрующих элементов без отключения всего фильтра.


Рис. 8. Батарейный рукавный фильтр:
1- рама; 2— встряхивающий механизм; 3 — кор­пус; 4 — рукав; 5 — шнек

Мешочный фильтр с соплами Вентури для реге­нерации фильтров представляет собой цилиндрический аппарат с коническим сборником для пыли. Запыленный газ подается в фильтр снизу через штуцер внутрь мешков. Фильтруясь через ме­шочные фильтры, газ очищается и выходит через штуцер в крыш­ке фильтра. Частицы осаждаются на поверхности мешков.
Для чистки мешков внутри каждого из них имеется сопло Вентури через которое короткими интенсивными впрысками подает­ся сжатый воздух. При этом мешки раздуваются и частицы сбра­сываются с материала мешка практически полностью.
Такие фильтры рассчитывают по выбранной удельной скорости фильтрования, которую можно принимать в зависимости от плотности и степени запыленности газа в пределах 0,01…0 06 м3/(м2 с).
Рукавные (мешочные) фильтры обеспечивают высокую степень очистки газа: содержание пыли в очищенном газе составляет несколько миллиграммов на 1 м3.
Фильтры с полужесткими фильтровальными перегородками обычно состоят из кассет, в которых между сетками зажимают слой стекловолокна, металлической стружки или других материалов, пропитанный специальным составом для лучшего улавливания взвешенных в газе частиц. Кассеты, объединенные в секции, применяют для очистки малозапыленных газов с содержанием пыли 0,001…0,005 г/м3.


Рис. 9. Патронный фильтр:
1- крышка; 2 — коллектор; 3 — решетка; 4— корпус; 5 — фильтровальный элемент; 6 — днише; 7—сборник пыли

Фильтры с жесткими фильтровальны­ми перегородками,изготовленные из по­ристой керамики, спеченных или спрес­сованных металлических порошков, а также пластмасс, используют для тон­кой очистки газов. Форма фильтроваль­ных элементов может быть цилиндри­ческой, кольцевой или плоской.
Патронный фильтр с цилинд­рическими фильтровальными элемента­ми из пористой керамики показан на рис. 9. В корпусе фильтра на решетке 3 расположено несколько цилиндричес­ких фильтровальных элементов. Запы­ленный газ поступает в нижнюю часть фильтра, проходит через фильтроваль­ные элементы, как показано на рисунке, и очищается от взвешенных частиц. Осадок собирается на внеш­ней поверхности фильтровальных элементов, а очищенный газ выходит из внутреннего объема фильтровальных элементов и вы­водится из фильтра. Для регенерации фильтров их периодически продувают обратным током сжатого газа, подаваемого через кол­лектор. При этом пыль собирается в конической части днища и удаляется в сборник пыли.
В фильтрах с металлокерамическими элементами можно очи­щать пыль, содержащую взвешенные частицы размером более 0,5 мкм.