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.