Аппараты очистки вентиляционных и технологических выбросов в атмосферу делятся на:
· пылеуловители (сухие, электрические, фильтры, мокрые); туманоуловители (низкоскоростные и высокоскоростные); · аппараты для улавливания паров и газов (абсорбционные, хемосорбционные, адсорбционные и нейтрализаторы); · аппараты многоступенчатой очистки (уловители пыли и газов, уловители туманов и твердых примесей, многоступенчатые пылеуловители). Их работа характеризуется рядом параметров. Основными из них являются эффективность очистки, гидравлическое сопротивление и потребляемая мощность. Эффективность очистки h = , где Свх и Свых — массовые концентрации примесей в газе до и после аппарата. Для оценки эффективности процесса очистки также используют коэффициент проскока веществ К через аппарат очистки: К = Свых/Свх. Как следует из приведенных формул, коэффициент проскока и эффективность очистки связаны соотношением К = 1 — h. Гидравлическое сопротивление аппаратов очистки Dр определяют как разность давлений газового потока на входе аппарата рвх и выходе рвых из него. Значение Dр находят экспериментально или рассчитывают по формуле Dр = рвх — рвых = Vr W2/2, где V — коэффициент гидравлического сопротивления аппарата; r и W— плотность и скорость газа в расчетном сечении аппарата. Если в процессе очистки гидравлическое сопротивление аппарата изменяется (обычно увеличивается), то необходимо регламентировать его начальное Dрнач и конечное значение Dркон. При достижении Dр = Dркон процесс очистки нужно прекратить и провести регенерацию (очистку) аппарата. Последнее обстоятельство имеет принципиальное значение для фильтров. Для фильтров Dр кон = (2...5) Dр нач. Для улавливания аэрозолей используются: осадительные камеры, циклоны, рукавные фильтры, электрофильтры, скрубберы. Осадительные камеры (рис. 2.4), обеспечивающие улавливание крупных (диаметром более 200 мкм) частиц с эффективностью 0,7-0,8; Осаждение частиц происходит за счет силы тяжести в расширении воздуховода, так как в этой зоне резко падает скорость воздуха. Циклоны (рис.2.5), обеспечивающие улавливание частиц крупнее 5 мкм с эффективностью до 0,95; Газовый поток вводится в циклон через патрубок 2 по касательной к внутренней поверхности корпуса 1 и совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса к бункеру 4. Под действием центробежной силы частицы пыли образуют на стенке циклона пылевой слой, который вместе с частью газа попадает в бункер. Отделение частиц пыли от газа, попавшего в бункер, происходит при повороте газового потока в бункере на 180°. Освободившись от пыли, газовый поток образует вихрь и выходит из бункера, давая начало вихрю газа, покидающему циклон через выходную трубу 3. Для нормальной работы циклона необходима герметичность бункера. Если бункер негерметичен, то из-за подсоса наружного воздуха происходит вынос пыли с потоком через выходную трубу. Для очистки больших масс газов применяют батарейные циклоны, состоящие из большого числа параллельно установленных циклонных элементов. Конструктивно они объединяются в один корпус и имеют общий подвод и отвод газа. Опыт эксплуатации батарейных циклонов показал, что эффективность очистки у таких циклонов несколько ниже эффективности отдельных элементов из-за перетока газов между циклонными элементами. Рукавные фильтры (рис.2.6) обеспечивают улавливание частиц крупнее 0,1мкм с эффективностью до 0,999. Фильтры изготавливают из стекловолокна, нетканых материалов, шерсти, хлопка и т.д. Для регенерации фильтра чистый воздух подают противотоком. Как правило, различные фильтры применяют для тонкой очистки газов от частиц и капельной жидкости. Процесс фильтрования состоит в задержании частиц примесей на пористых перегородках при движении через них дисперсных сред. Принципиальная схема процесса фильтрования в пористой перегородке показана на рис. 2.7. Фильтр представляет собой корпус 1, разделенный пористой перегородкой (фильтроэлементом) 2 на две полости. В фильтр поступают загрязненные газы, которые очищаются при прохождении фильтроэлемента. Частицы примесей оседают на входной части пористой перегородки и задерживаются в порах, образуя на поверхности перегородки слой 3. Для вновь поступающих частиц этот слой становится частью фильтровой перегородки, что увеличивает эффективность очистки фильтра и перепад давления на фильтроэлементе. Осаждение частиц на поверхности пор фильтроэлемента происходит в результате совокупного действия эффекта касания, а также диффузионного, инерционного и гравитационного. Классификация фильтров основана на типе фильтровой перегородки, конструкции фильтра и его назначении, тонкости очистки и др. По типу перегородки фильтры бывают: · с зернистыми слоями (неподвижные, свободно насыпанные зернистые материалы, псевдоожиженные слои); · с гибкими пористыми перегородками (ткани, вой - локи, волокнистые маты, губчатая резина, пенополиуретан и др.); · с полужесткими пористыми перегородками (вязаные и тканые сетки, прессованные спирали и стружка и др.); · с жесткими пористыми перегородками (пористая керамика, пористые металлы и др.). Наибольшее распространение в промышленности для сухой очистки газовых выбросов получили рукавные фильтры (рис. 2.8). Рукавные фильтры используют для очистки больших объемов воздуха со значительной концентрацией пыли. Они обеспечивают тонкую очистку от частиц от 1 мкм и менее. Наряду с циклонами рукавные фильтры являются основным пылеулавливающим оборудованием в пищевой промышленности. Их применяют на табачных, масло-жировых, хлебопекарных, сахарных и других предприятиях. Они пригодны для очистки воздуха от сухой неслипающейся пыли. Пыль, содержащая влагу, масло, быстро нарушает работу фильтра, так как эти вещества залепляют просветы ткани. Для работы рукавных фильтров характерна цикличность: в процессе фильтрации пыль накапливается в фильтровальной ткани, гидравлическое сопротивление фильтра повышается до некоторого значения, далее происходит регенерация фильтра, которая осуществляется продувкой, встряхиванием. Известны всасывающие и нагнетательные рукавные фильтры. Первые устанавливаются на всасывающей линии вентилятора. Рукава этих фильтров находятся под разрежением. Нагнетательные фильтры располагаются на нагнетательной линии вентилятора, их рукава находятся под избыточным давлением. Воздух, очищенный в нагнетательных фильтрах, непосредственно поступает в помещение, где находятся фильтры. Это обстоятельство, а также то, что запыленный воздух проходит через вентилятор, сложность регенерации, возможность выбивания пыли в помещение при наличии неплотностей в рукавах, являются недостатками нагнетательных фильтров, из-за которых они не рекомендуются в настоящее время к применению. При очистке воздуха от взрыво - и пожароопасной пыли их применение недопустимо. Недостаток всасывающих фильтров — наличие значительных подсосов воздуха. В эксплуатации находятся указанные фильтры многих конструкций. В пищевой промышленности наиболее распространены рукавные фильтры ФВ (Г4-1БФМ) (рис. 2.9). Технические данные этих фильтров приведены в табл. 2.2. Расчетную нагрузку на поверхность рукавов фильтра следует принимать в зависимости от запыленности очищаемого воздуха, группы пыли, материала рукавов (табл. 2.3). Изготавливают четыре типоразмера фильтра ФВ: ФВ-30, ФВ-45, ФВ-60, ФВ-90. Цифровое обозначение соответствует поверхности фильтровальной ткани. Металлический шкаф фильтра разделен вертикальными перегородками на секции с фильтрующей поверхностью 15 м2. В каждой секции расположено 18 рукавов из фильтровальной ткани 3x6 рядов. Рукава подвешены к раме встряхивающего устройства. В фильтре предусмотрена регенерация рукавов через 3,5 мин продолжительностью 30 с. Регенерация осуществляется встряхиванием и обратной продувкой и производится посекционно. Во время регенерации наружный воздух поступает в регенерируемую секцию, проходя через ткань в направлении, обратном рабочему. При этом слой пыли, осевшей на внутренней поверхности ткани, опадает. Одновременно с помощью рычажно-крепежного механизма происходит встряхивание рукавов. В результате продувки и встряхивания пыль, осевшая на рукавах, падает в бункер, из которого удаляется шнеком. Затем регенерируемая секция включается в работу и начинается регенерация следующей секции. Эффективность очистки в рукавном фильтре в основном зависит от свойств фильтровальной ткани, из которой выполнены рукава. При прохождении запыленного воздуха через ткань пылевые частицы задерживаются между нитями и ворсом. Сетка образуется нитями основы и утка и переплетается ворсинками. Ворс должен быть обращен навстречу запыленному потоку. Чистая ткань не обеспечивает необходимую эффективность очистки. После нескольких циклов (запыление - регенерация и т. д.) ткань приобретает рабочее состояние. Создается остаточный слои пыли, который вместе с тканью образует фильтрующий слои. Обычно после нескольких циклов запыления и регенерации сопротивление ткани стабилизируется. Но в некоторых случаях оно растет. Это происходит при застревании в волокнах ткани пылевых частиц, а также при конденсации влаги на поверхности, замасливании ткани и т. д., в результате чего уменьшается сечение пор. «Утомление» ткани, вызванное накоплением в ней грубых и острых частиц, можно предотвратить, применяя предварительную очистку воздуха Во многих случаях целесообразна двухступенчатая очистка (I ступень - циклон, II - рукавный фильтр), так как она позволяет не только повысить общую эффективность, но и продлить срок службы фильтровальной ткани. К фильтровальным тканям предъявляют ряд требовании: высокая эффективность очистки, достаточная воздушная нагрузка (скорость фильтрации), хорошая пылеемкость, способность к регенерации, высокая долговечность, стойкость к истиранию и другим механическим воздействиям, низкая гигроскопичность, невысокая стоимость. Могут быть предъявлены дополнительные требования, обусловленные свойствами очищаемой среды: стойкость к определенным химическим веществам и высоким температурам. В рукавных фильтрах применяют фильтровальные ткани, изготовленные из натуральных и синтетических волокон и их смесей. На предприятиях пищевой промышленности перспективны фильтровальные ткани из нитрона и лавсана. Многие ткани изготовляют в виде полотен, из которых шьют рукава. Наличие шва повышает гидравлическое сопротивление и снижает прочность. На ряде предприятий выпускают ткань в виде готовых рукавов, что облегчает зарядку фильтров рукавами. Эффективную очистку воздуха от зерновой пыли обеспечивают фильтры РЦИ. Они предназначены для применения на мукомольных, комбикормовых и других зерноперерабатывающих предприятиях и в пищевой промышленности (рис. 2.10). Данные о фильтрах РЦИ приведены в табл. 2.4. Начальная запыленность воздуха - _до 15 г/м3,содержание пыли в воздухе после очистки - до 2 мг/м3. Материал рукавов - полотно иглопробивное ИФПЗ-1, ТУ 17-14-45-77. Удельная нагрузка на ткань для систем аспирации — 7-8 м3/(м2×мин). Подсос воздуха при работе фильтра составляет до 5%. Регенерация ткани рукавов осуществляется путем автоматической импульсной продувки сжатым воздухом одного или двух рукавов одновременно. Интервал между импульсами — 1-25 с, оптимальное значение — 10 с. Расход сжатого воздуха на продувку одного рукава — 0,7 м3/ч. Фильтры РЦИ предназначены для помещений с категорией взрыво-пожароопасности Б, по ПУЭ — В2а. Температура среды: для элеваторов — ±35 °С, для мукомольных заводов — +15 °С ...40 °С. Относительная влажность среды — 40-75%. Фильтры поставляются в правом и левом исполнении.
