Все способы борьбы с пылью схематично можно разделить на
три группы:
• конструктивные решения без учета аспирации, рассматривае-
мые как при проектировании предприятия, так и в процессе
всего периода эксплуатации;
• пассивное пылеподавление (установка кожухов, рукавов, мяг-
ких переносных ограждений, конструкций, препятствующих вы-
ходу пыли из системы);
• активное пылеподавление (установка в производственных по-
мещениях устройств очистки воздуха).
Основным принципом конструктивных решений при установке и
обслуживании оборудования является максимальное сохранение пы-
левых частиц в среде груза и предотвращение их распространения в
воздухе производственной зоны.
Для этого ленточные конвейеры выполняются с использованием
глубоких желобчатых роликоопор, а умеренные скорости ленты по-
зволяют контролировать воздушные потоки вокруг нее. Оптимальное
натяжение ленты транспортера должно обеспечить ее минимальное
провисание между роликоопорами и устранить «подпрыгивание» сы-
пучего груза на каждой желобчатой роликоопоре. Длинных участков
свободного падения и крутых углов падения груза в трубах и желобах
следует избегать, т.к. это приводит к турбулентности и увлекает воз-
202
дух, что может вызвать выделение пыли. Для уменьшения выделения
пыли на неизбежно длинных участках можно эффективно использо-
вать тормозные коробки и оборудование для подачи груза в плотном
слое. Загрузчики такого типа часто обеспечивают более эффективную
загрузку при меньшем объеме воздуха.
Для весов и подобного оборудования, где сыпучий груз вы-
гружается партиями, следует использовать внутренний переток, по-
зволяющий сохранять пылевые частицы в емкости (рис. 6.8).
При работе с пылевыделяющими грузами желательно использо-
вать закрытые системы, к которым относятся винтовой и полностью
закрытый скребковый конвейеры, а также нории. Крышки и смотровые
отверстия норий должны быть закрытыми и обеспечены быстродейст-
вующими зажимами для их снятия. Крышки бункеров и смотровые от-
верстия оборудуются прокладками, все щели, отверстия и трещины
ликвидируются, что обеспечивает пыленепроницаемость в воздух
производственной зоны.
Горизонтальные поверхности и выступы в производственных
зданиях, галереях и навесах, которые накапливают пыль, следует уст-
ранять путем установки наклонных поверхностей на этих элементах.
Если произойдет взрыв, неподвижная пыль с плоской поверхности
поднимется, и будет находиться в воздухе, что может привести к по-
вторному взрыву.
Грубым вертикальным бетонным стенам и распоркам от боковых
стен до других строительных конструкций, на которых оседает пыль,
необходимо с помощью цементного раствора придать гладкую по-
верхность или окрасить высоко-
глянцевой эмалевой или эпок-
сидной краской.
Но даже с учетом всех кон-
структивных мер предотвраще-
ния пыления невозможно полно-
стью избежать проникновения
пылевых частиц в профзону и
окружающую среду. Для реше-
ния данной проблемы исполь-
зуются пассивные методы борь-
бы с пылью (установка кожухов,
рукавов, мягких переносных ог-
раждений и т.д.). В производст-
венном помещении необходимо
регулярно проводить влажную
уборку, препятствующую накоп-
лению пыли более 0,3 мм на
гладких поверхностях.
Ас пирация
Надвесовой
бункер
ВЕСЫ
Подвесовой
бункер
Воздушная
заслонка
открыта -
закрыта
б
в
а
Весы заполняются:
заслонки а,б -
открыты, заслонка в -
закрыта.
Весы опорожняются:
в, б - открыты,
заслонка а - закрыта
Рис.6.8. Ве сы с системой внутреннего
вентилирования
203
В местах максимального пыления устанавливается специальное
пылеулавливающее оборудование, основанное на принципиальных
особенностях механизма отделения твердых частиц от воздушной или
газовой фазы. Пылеулавливающее оборудование весьма разнообраз-
но и может быть разделено на 4 типа (рис.6.9).
Наиболее простыми и широко распространенными являются
аппараты сухой очистки воздуха от крупной неслипающейся
пыли. К их числу относятся разнообразные по конструкции циклоны,
принцип действия которых основан на использовании центробежной
силы, воздействующей на частицы пыли во вращающемся потоке воз-
духа (рис.6.10).
Газы, подвергаемые очистке, вводятся через патрубок по каса-
тельной к внутренней поверхности корпуса. За счет тангенциального
подвода происходит закрутка газопылевого потока. Частицы пыли от-
брасываются к стенке корпуса и по ней ссыпаются в бункер. Газ, ос-
вободившись от пыли, поворачивает на 180° и выходит из циклона
через трубу. Циклон такой конструкции разработан НИИОГАЗом и
предназначен для улавливания сухой пыли аспирационных систем.
Его рекомендуется использовать для предварительной очистки газов
и устанавливать перед фильтрами или электрофильтрами. Для очи-
стки газа от пыли используются цилиндрические (ЦН-11, ЦН-15, ЦН-
24, ЦП-2) и конические (СК-ЦН-34, СК-ЦН-34М и СДК-ЦН-33) циклоны.
Для очистки больших масс газов используются батарейные ци-
клоны, состоящие из большого числа параллельно установленных ци-
клонных элементов, расположенных в одном корпусе и имеющих об-
щий подвод и отвод газов. Эффективность работы батарейных ци-
клонов на 20-25% ниже, чем у одиночных, что объясняется перетоком
газов между циклонными элементами.
Аппараты сухой
очистки
Аппараты
фильтрационной
очистки
Аппараты
мокрой очистки
Аппараты
электрофильтрационной
очистки
ПЫЛЕУЛАВЛИВАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Полевые
скрубберы
Пылеосадительные
камеры
Жалюзийные
пылеуловители
Ротационные
пылеуловители
Дымососы и
золоуловители
Циклоны
Центробежные
скрубберы
Скоростные
скрубберы
Ударно-
иннерционные
аппараты
Барботажные и
пенные скрубберы
Насадочные
скрубберы
Скрубберы
Вентури
Волокнистые
фильтры
Мокрые фильтры-
туманоулавливатели
Воздушные
фильтры
Тканевые
фильтры
Зернистые
фильтры
Сухие
электрофильтры
Мокрые
электрофильтры
Однозонные
Двухзонные
Горизонтальные
Вертикальные
Пластинчатые
Трубные
Однопольные
Многопольные
Рис.6.9. Классификация пылеулавливающего оборудования
204
Для разделения газового потока на
очищенный и обогащенный пылью газ ис-
пользуются жалюзийные пылеотделители
(рис.6.11).
На жалюзийной решетке поток воздуха,
подаваемого на очистку, с расходом Q раз-
деляется на два потока: очищенный с расхо-
дом Q1 = (0,8-0,9)Q и обогащенный пылью –
Q2 = (0,1-0,2)Q. Отделение частиц пыли от
основного газового потока на жалюзийной
решетке происходит под действием инерци-
онных сил, которые заставляют частицы пы-
ли двигаться вдоль жалюзийной решетки, а
также за счет отражения частиц от поверхно-
сти решетки при соударении. Очищенный от
пыли поток воздуха проходит через отвер-
стия жалюзийной решетки. Обогащенный
пылью газовый поток направляется в циклон,
где очищается от пыли, и подводится в очищенный поток газа за жа-
люзийной решеткой. Жалюзийные пылеотделители отличаются про-
стотой конструкции, хорошо компонуются в газоходах и обеспечивают
эффективность очистки, равную 0,8 для частиц размером более 20
мкм. Они применяются для очистки дымовых газов от крупнодисперс-
ной пыли при температуре до 450-600°С.
Ротационные пылеуловители предназначены для очистки воз-
духа от частиц размером более 5 мкм и относятся к аппаратам цен-
тробежного действия, которые одновременно с перемещением воздуха
очищают его от пыли. Принципиальная конструкция простейшего ро-
тационного пылеотделителя представлена на рис.6.12. Вентилятор-
ное колесо обеспечивает подачу содержащего пыль воздуха или газа.
Причем частицы пыли, обладающие большей массой, под действием
центробежных сил отбрасываются к стенке спиралеобразного кожуха
и движутся вдоль нее в направлении пылеприемного отверстия, через
которое они отводятся в пылевой бункер, а очищенный газ поступает в
Рис.6.10. Схема рабо-
ты циклона: 1-корпус;
2-патрубок; 3-труба;
4-бункер
Очищенные
газы 2
1 3
4
Газы на
очистку
Обогащенный пы-
лью газ, Q2
Очищенный
газ, Q1
Газ на очистку, Q
1
Рис.6.11. Жалюзийный пылеотделитель: 1 — решетка
205
отводящий патрубок. На этом же принципе действия основаны и бо-
лее сложные противопоточные ротационные пылеотделители. Aппa-
раты ротационного типа отличаются компактной конструкцией, так как
вентилятор и пылеуловитель совмещены в одном корпусе, и обеспе-
чивают достаточно высокую эффек-
тивность очистки воздуха или газа,
содержащих сравнительно крупные
частицы пыли размером более
20…40 мкм.
Аппараты мокрой очи-
стки воздуха или скрубберы
имеют широкое распространение
из-за высокой эффективности очи-
стки от частиц мелкодисперсной
пыли с размером более 0,3…1,0
мкм, а также в связи с возможно-
стью очистки от пыли горячих и
взрывоопасных газов. Принцип их
действия основан на осаждении
частиц пыли на поверхности капель
или пленки жидкости, которой мо-
жет быть вода (при очистке от пы-
ли) или химический раствор (при
улавливании одновременно с пы-
лью вредных газообразных компо-
нентов). Такая комплексная очистка
газов является важным достоинст-
вом аппаратов мокрой очистки —
полых форсуночных скрубберов
рис. 6.13.
Наиболее простыми по кон-
струкции являются полые или
форсуночные скрубберы, в которых
запыленный газовый поток по пат-
рубку направляется на зеркало
жидкости, на котором осаждаются
наиболее крупные частицы пыли.
Затем запыленный газ, равномер-
но распределенный по сечению
корпуса, поднимается навстречу
потоку капель жидкости, подавае-
мой в скруббер через форсуночные
пояса, которые образуют несколько
завес из распыленной на капли
Очищенный газ
Пыль
4
1
2
3
Рис.6.12. Пылеулавливатель ротаци-
онного типа:
1- вентиляторное колесо;
2- спиральный кожух;
3- пылеприемное отверстие;
4- отводящий патрубок
Очищенный газ
Газ на
очистку
1
2
3
Рис.6.13. Форсуночный скруб-
бер:
1- корпус;
2-фарсуночные пояса;
3- патрубок
206
орошающей жидкости. Аппараты этого типа работают по принципу
противотока.
Очищаемый газ движется навстречу распыляемой жидкости.
Эффективность очистки, достигаемая в форсуночных скрубберах,
невысока и составляет 0,6…0,7 для частиц с размером более 10
мкм. Одновременно с очисткой воздух, проходящий через полый
форсуночный скруббер, охлаждается и увлажняется до состояния
насыщения.
Наряду с полыми скрубберами широко используются насадоч-
ные скрубберы (рис.6.14), представляющие собой колонны, запол-
ненные специальными насадками в виде колец или шариков, изго-
товленных из пластмассовых или керамических элементов или круп-
ного шлака и щебня. Насадка может распределяться в виде отдель-
ных регулярных слоев или беспорядочно.
За счет насадки скруббер обладает хорошо развитой поверхно-
стью контакта между газом и орошающей жидкостью, пленка которой
образуется на элементах насадки и постоянно разрушается, перете-
кая с одного элемента насадки на другой.
Элементы, используемые в качестве насадки, обладают боль-
шой удельной поверхностью, т. е. поверхностью, приходящейся на
единицу объема насадки. Такими элементами часто являются кольца
Рашига, представляющие собой керамические или пластмассовые
полые цилиндры, или свободно перемещающиеся полые или сплош-
ные шары из пластмассы или резины диаметром 20…40 мм. Наса-
дочные скрубберы используются в основном для предварительного
охлаждения газа, улавливания тумана или хорошо растворимой пы-
ли, например, сульфата натрия, присутствующего в дымовых газах
содорегенерационных котлоагрегатов.
Для мокрой очистки от пыли нетоксичных или невзрывоопасных
газов применяют центробежные скрубберы (рис.6.15), в которых час-
тицы пыли отбрасываются на пленку жидкости центробежными сила-
ми, возникающими при вращении газового потока в аппарате за счет
тангенциального расположения входного патрубка в корпусе. Пленка
жидкости толщиной не менее 0,3 мм создается подачей воды через
распределительное устройство и непрерывно стекает вниз, увлекая в
бункер частицы пыли. Эффективность очистки газа от пыли в аппара-
тах такого типа зависит главным образом от диаметра корпуса аппа-
рата, скорости газа во входном патрубке и дисперсности пыли.
Наиболее распространенными аппаратами мокрой очистки газов
являются скрубберы Вентури (рис.6.16), которые состоят из орошаю-
щей форсунки, трубы Вентури и каплеуловителя. Труба Вентури со-
стоит из сужающегося участка (конфузора), в который подается очи-
щаемый газ из расширяющегося участка (диффузора). Орошающая
жидкость вводится при помощи форсунок, распыляющих ее на капли,
движущиеся со скоростью 30…40 м/с. Этот поток капель увлекает
207
очищаемые газы. В трубе Вентури происходит осаждение частиц пы-
ли на каплях жидкости, которое зависит от поверхности капель и от-
носительно скорости частиц жидкости и пыли в диффузорной части.
Степень очистки в значительной мере зависит от равномерности рас-
пределения капель жидкости по сечению конфузорной части трубы
Вентури. В диффузорной части поток тормозится до скорости 15…20
м/с и подается в каплеуловитель. Каплеуловитель обычно представ-
ляет собой прямоточный циклон. Скрубберы Вентури обеспечивают
Очищенный газ
3
2
5
4
Рис.6.15. Центробежный скруббер:
1- распределительное устройство;
2- пленка жидкости; 3- корпус;
4- бункер; 5- входной патрубок
1
2
3
Газы на Очищенный газ
очистку
Жидкость
Рис.6.16. Скруббер Вентури:
1 - орошаемая фарсунка;
2 - труба Вентури;
3 – каплеуловитель
Рис.6.17. Барботажно-пенный пы-
леуловитель с переливной ре-
шёткой: 1- корпус; 2- слой пены;
3- переливная решетка
Очищенный
газ
1
2
Газы на
очистку
Слив
3
Шлам
Очищенные
газы
Газы на
очистку
1
2
Рис.6.14. Насадочный скруббер: 1-
орошающее устройство; 2- насадка
208
высокую эффективность очистки аэрозолей (до 99%), со средним
размером частиц 1-2мкм при начальной концентрации примесей до
100 г/м3.
К мокрым пылеуловителям относятся барботажно-пенные пыле-
уловители с провальной и переливной решетками (рис.6.17). В таких
аппаратах очищаемый газ подается под решетку и проходит через
слой жидкости, очищаясь от частиц пыли. При малых скоростях очи-
щаемого воздуха или газа, не превышающих 1 м/с, последний прохо-
дит через слой орошающей жидкости в виде отдельных пузырьков.
Такой режим работы аппарата называется барботажньм. Дальнейший
рост скорости очищаемого газа в корпусе аппарата до 2…2,5м/с при-
водит к возникновению пенного слоя над слоем жидкости, что повы-
шает эффективность очистки газа за счет более интенсивного пере-
мешивания газовой и жидкой фаз. Современные барботажно-пенные
пылеуловители обеспечивают эффективность очистки газа от мелко-
дисперсной пыли до величин 0,95…0,96.
Недостатком таких аппаратов является засорение решеток, что
приводит к снижению эффективности очистки газов при их неравно-
мерной подаче под решетку, приводящей к местному сдуву с нее слоя
жидкости.
К недостаткам работы мокрых пылеуловителей следует отнести:
образование большого количества шламосодержащих стоков, для об-
работки которых необходимо специальное оборудование; наличие в
очищенных газах капель жидкости с частицами пыли, забивающих га-
зоходы, дымососы и вентиляторы.
Для отделения очищенного воздуха от капель и брызг жидкости
все сепараторы снабжены специальными устройствами. Простейшим
способом удаления влаги из очищенного воздуха является расшире-
ние его потока, в результате чего происходит снижение скорости газа,
и капли под действием силы тяжести отделяются. Широко использу-
ются также жалюзийные решётки, состоящие из профилированных
пластин, установленных в потоке очищенных газов, соударяясь с ко-
торыми, капли теряют энергию и оседают. Такие решетки весьма
эффективны, но обладают повышенным гидравлическим сопротивле-
нием и склонны к забиванию слипшейся пылью. В качестве каплеуло-
вителей используются также циклоны.
Аппараты фильтрационной очистки предназначены
для тонкой очистки газов за счет осаждения частиц пыли на поверх-
ности пористых фильтрующих перегородок. Осаждение частиц в по-
рах фильтрующих элементов происходит в результате совокупного
действия эффекта касания, а также диффузионного, инерционного и
гравитационного процессов. Классификация фильтров основана на
типе фильтровальной перегородки, конструкции фильтра и его назна-
чении, тонкости очистки и т. д.
209
По типу перегородки фильтры делятся на: с зернистым слоем
(неподвижные свободно насыпанные зернистые материалы, псев-
доожиженные слои); с гибкими пористыми перегородками (ткани,
войлоки, волокнистые маты, губчатая резина, пенополиуретан и др.);
с полужесткими пористыми перегородками (вязаные и тканные сет-
ки, прессованные спирали и стружка); с жесткими пористыми пере-
городками (пористая керамика, пористые металлы и др.).
Выбор фильтрующих материалов определяется требованиями
к очистке и условиями их работы: степенью очистки, температурой,
влажностью, агрессивностью газов, количеством и размером пыли.
Все используемые материалы должны обладать высокой пылеемко-
стью (количеством пыли, оседающей на единице поверхности фильт-
рующего материала), стабильностью свойств в условиях действия
температуры и влаги, механической и химической стойкостью, спо-
собностью легко освобождаться от уловленной пыли в процессе ре-
генерации, невысокой стоимостью.
Большинство промышленных фильтрующих установок работает
в двух режимах — фильтрации и регенерации, т. е. очистки от улов-
ленной пыли. Регенерация повышает степень использования фильт-
рационных материалов и удешевляет процесс очистки. Она произво-
дится путем встряхивания, периодической продувкой или промывкой.
В результате поры материалов освобождаются от уловленной пыли
и они могут использоваться повторно.
В системах промышленной газоочистки широкое распростране-
ние нашли рукавные фильтры
непрерывного действия с им-
пульсной продувкой, с цилин-
дрическими рукавами из шер-
стяной или синтетической тка-
ни (рис.6.18). Скорость прохо-
ждения газа через поры тка-
ней, т. е. скорость фильтра-
ции невысока и составляет от
0,02 до 0,2 м/с.
Очистка (регенерация)
фильтрационной ткани, из ко-
торой изготовлен рукав, произ-
водится периодической им-
пульсной продувкой сжатым
воздухом каждого рукава по
очереди. Такие фильтры могут
состоять из одной или не-
скольких секций, в каждой из
которых может быть от 4-6 до
нескольких сотен рукавов. При
Рис.6.18. Каркасный рукавный
фильтр с импульсной продувкой: 1 -
сопло; 2 - подвод сжатого воздуха; 3 -
соленоидный клапан; 4 - струя
сжатого воздуха;
5 - рукав; 6 - каркас; 7 - бункер
Очищенный
газ
1 2 3
4
5
6
7
Воздух
Пыль
210
очистке больших объемных расходов газов при небольших скоро-
стях фильтрации поверхность фильтрующих рукавов достаточно
велика, что приводит к большим габаритам таких фильтров.
Аппараты электрофильтрационной очистки предназначе-
ны для очистки больших объемных расходов газа от пыли и тумана
(масляного), в частности дымовых газов содорегенерационных кот-
лоагрегатов. Конструкция таких агрегатов отличается большим раз-
нообразием, но принцип действия одинаков и основан на осаждении
частиц пыли в электрическом поле. На рис.6.19 представлены раз-
личные типы электрофильтров.
Очищаемые газы проходят через систему коронирующих и оса-
дительных электродов. К коронирующим электродам подведен ток
высокого (до 60 кВ) напряжения, благодаря коронному разряду про-
исходит ионизация частиц пыли, которые приобретают электрический
заряд. Заряженные частицы двигаются в электрическом поле в сто-
рону осадительных электродов и оседают на них.
Осевшая пыль удаляется из электрофильтров встряхиванием
электродов в сухих электрофильтрах или промывкой в мокрых. В од-
нозонных электрофильтрах (см. рис.6.19 а, б) ионизация и осажде-
ние частиц осуществляется в одной зоне. Для тонкой очистки газов
наиболее эффективными являются двухзонные электрофильтры, в
которых ионизация частиц происходит в специальном ионизаторе.
Электрофильтры могут состоять из одной или нескольких секций, в
каждой из которых создается свое электрическое поле. Аппараты с
последовательным расположением таких секций называются много-
польными, а с параллельным — многосекционными или многокамер-
ными.
1 2
Очищенный
газ
3
4
Газы на
очистку
а Пыль
Газы на
очистку
3
2
1
Очищенный
газ
4
Пыль
б
Очищенный
газ
5 3
6
Газы на
очистку
1 2 4
в
Рис.6.19. Типы электрофильтров: а - вертикального трубчатого однозонного
однопольного; б - горизонтального пластинчатого однозонного однопольного; в -
горизонтального двузонного однопольного; 1- агрегаты электропитания; 2-
изоляторы;
3- коронирующие электроды; 4 - осадительные электроды; 5 - отрицательные
электроды ионизатора; 6- положительные электроды ионизатора
211
Для очистки вентиляционных выбросов от пыли, туманов мине-
ральных масел, пластификаторов и т. п. разработаны электрические
туманоуловители типа УУП (рис.6.20). Они состоят из корпуса, в ко-
тором установлен блок электродов типа ФЭ (двухзонный электро-
фильтр), который питается от источника напряжением 13 кВ.
Подвод питания к электродам осуществляется через высоко-
вольтные электроизоляторы с клеммами. Загрязненный воздух через
входной патрубок, распределительную решетку и сетку поступает к
блоку электродов, очищается от примесей и, пройдя каплеуловитель,
подается на выход. Примеси загрязнений, отделенные от воздуха,
собираются в воронках и сливаются через гидрозатворы. Тумано-
уловители УУП отличаются высокой эффективностью и низким гид-
равлическим сопротивлением.
Условием эффективной работы электрофильтров является
герметичность камер, исключающая подсос воздуха, приводящий к
вторичному уносу загрязнения. Достоинством электрофильтров яв-
ляется высокая
эффективность
очистки при со-
блюдении оп-
тимальных ре-
жимов работы,
сравнительно
низкие затраты
энергии, а не-
достатком —
большая ме-
таллоемкость и
крупные габа-
риты.
