Очистка воздуха от абразивной пыли, металлической стружки. Методы очистки воздуха от пыли. Пылеуловители Очистка воздуха от пыли на предприятиях

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.

Пыль образуется/скапливается практически везде и всегда - и с этой печальной истиной каждый из нас сталкивался в быту. На производстве же всё обстоит ещё хуже, поскольку любая перевалка твёрдого сырья либо готового продукта (не говоря уже о механической обработке) сопряжена с образованием того или иного количества пыли. Эта пыль может различаться по размеру и фракционному составу частиц, плотности и т.д., но главное - по степени её потенциальной опасности.

Отнюдь не все представляют, что если речь идёт о мелкодисперсной пыли от любых горючих материалов (частицы муки, сахарная пудра, древесная пыль и т.п.), то при превышении определённой объёмной концентрации взвеси такой пыли в воздухе она превращается в готовый боеприпас объёмного взрыва, только и ожидающий своего детонатора. Курсы по ТБ сохранили для нас массу поучительных историй про вызванные пылью взрывы в пекарнях, мукомольных заводах, деревообрабатывающих производствах и т.д. - любознательный читатель сможет найти массу подобных документальных историй в Сети.

Как борются с пылью на производствах

Существует множество типов различного рода пылеулавливающих аппаратов, к наиболее распространённым из которых относятся:

• циклоны - устройства для средней/грубой очистки воздуха от неслипающейся и неволокнистой пыли за счёт центробежной сепарации во вращающемся потоке воздуха;
• ротоклоны (ротационные пылеуловители) - разновидность центробежных вентиляторов, служащая для очистки воздуха от крупнодисперсной пыли, за счёт сил инерции;
• механические фильтры - устройства, использующие сетчатые и пористые материалы с различных характеристическим размером ячеек/отверстий для отделения частиц пыли от проходящего сквозного потока воздуха (в ассортименте фильтры для систем промышленной аспирации можно посмотреть тут - http://ovigo.ru/ochistka-vozduxa-ot-pyili/);
• скрубберы - устройства, использующие для очистки воздуха его промывку распылённой жидкостью;
• электрофильтры - устройства, построенные в основном вокруг использования т.н. "коронного разряда" в газах и используемые для осаждения особо мелкой пыли путём придания ей электрического заряда;
• ультразвуковые фильтры - устройства тонкой очистки, использующие ультразвуковое воздействие высокой интенсивности для коагуляция взвеси особо мелких частиц.

Разумеется, список выше не является исчерпывающим - и заинтересованному читателю следует обратиться к спецлитературе для получения более подробной информации.

Специфика пылеулавливающих аппаратов

Важно понимать, что практически любая пыль является сложной, полидисперсной системой, макроскопические свойства которой могут очень существенно изменяться из-за внешних факторов. Так, изменение влажности воздуха может как усилить пылеобразование, так и поспособствовать агломерации частиц, а простое изменение скорости несущего их потока может повлиять на величину накапливаемого объёмного трибоэлектрического заряда. Было бы большой ошибкой считать, что пылеулавливающие аппараты для одних типов пыли/условий можно легко использовать при других обстоятельствах с той же эффективностью. На практике же подавляющее большинство пылеулавливающих аппаратов и аспирационных установок сначала проходит стадию инженерно-математических расчётов и моделирования, таким образом оптимизируясь под конкретного потребителя и специфику его производственных условий. Отсюда следует, что при заказе таких аппаратов необходимо общаться с инженерно-техническим персоналом потенциального поставщика, рассказывая о стоящей задаче в совокупности имеющихся условий. Например, в случае планируемого роста производственной деятельности систему изначально следует проектировать модульно, т.е. с возможностями посекционного наращивания производительности установки. Разумеется, что наиболее оптимальные методы пылеулавливания и эффективные виды установок потребителю смогут подсказать только профессионалы - однако для этого их обязательно нужно своевременно снабдить точной технической информацией.

Для очистки запыленных воздушных потоков перед выбросом их в атмосферу применяют следующие основные способы:

• осаждение под действием сил тяжести;
• осаждение под действием инерционных сил, возникающих при резком изменении направления газового потока;
• осаждение под действием центробежной силы, возникающей при вращательном движении потока газа;
• осаждение под действием электрического поля;
• фильтрация;
• мокрая очистка.

Аппараты сухой очистки от пыли

Пылеосадительные камеры. Простейшим типом газоочистительных аппаратов являются пылеосадительные камеры (рис. 3.1), в которых улавливаемые частицы удаляются из потока под действием сил тяжести. Как известно, время осаждения тем меньше, чем меньше высота отстойной камеры. С целью уменьшения времени осаждения внутри аппарата на расстоянии 400 мм или несколько больше установлены горизонтальные или наклонные перегородки, которые делят весь объем камеры на систему параллельных каналов относительно небольшой высоты.

Рис. 3.1.

/ - запыленный газ; II - очищенный газ; 7 - камера; 2 - перегородка

Пылеосадительные камеры имеют сравнительно большие габариты и используются для удаления наиболее крупных частиц при предварительной очистке газа.

Инерционные пылеуловители (рис. 3.2). Поток запыленного воздуха со скоростью 10-15 м/с вводится в аппарат, внутри которого установлены лопатки жалюзи), разделяющие его рабочий объем на две

Рис. 3.2.

/ - очищаемый газ; II - очищенный газ; III - запыленный газ; 1 - корпус; 2 -

лопатки (жалюзи)

камеры: камеру запыленного газа и камеру очищенного газа. При входе в каналы между лопатками газ резко меняет свое направление и одновременно уменьшается его скорость. По инерции частицы движутся вдоль оси аппарата и, ударяясь о жалюзи, отбрасываются в сторону, а очищенный газ проходит сквозь жалюзийную решетку и выводится из аппарата.

Остальная часть газа (около 10%), содержащая основную массу пыли, выводится через другой штуцер и обычно подвергается дополнительной очистке в циклонах. Аппараты этого типа более компактны, чем пылеосадительные камеры, однако также пригодны только для грубой очистки.

(рис. 3.3). В циклон запыленный воздух вводится со скоростью 15-25 м/с тангенциально и получает вращательное движение. Частицы пыли под действием центробежной силы перемещаются к периферии и, достигнув стенки, направляются в бункер. Газ, совершив 1,5-3 оборота в циклоне, поворачивает вверх и выводится через центральную выхлопную трубу.

В циклоне центробежная сила зависит от скорости вращения газа, которую в первом приближении можно принять равной скорости газа во входном патрубке w.

Однако с постоянной линейной скоростью газ движется в циклоне лишь в течение первого оборота, а затем профиль скоростей перестраивается и газ приобретает постоянную угловую скорость со. Поскольку линейная и угловая скорости связаны соотношением w = со г, на периферии газ имеет большую линейную скорость.

Рис. 3.3.

/ - запыленный газ; II - очищенный газ; III - уловленные частицы; 1 - корпус;

2 - выхлопная труба; 3 - успокоитель; 4 - бункер; 5 - затвор

Степень очистки в циклоне сначала быстро возрастает с увеличением скорости, а затем мало изменяется. Сопротивление же при этом увеличивается пропорционально квадрату скорости. Чрезмерно большая скорость движения газа в циклоне приводит к повышению гидравлического сопротивления, уменьшению степени очистки вследствие вихреобразования и выноса уловленных частиц в поток очищенного газа.

Рукавные фильтры. Рассмотренные выше способы очистки не позволяют эффективно улавливать мелкие частицы (диаметром менее 20 мкм). Так, если КПД циклона при улавливании частиц диаметром 20 мкм составляет 90%, то частицы диаметром 10 мкм улавливаются только на 65%. Для очистки потоков от мелких частиц применяют рукавные фильтры (рис. 3.4), которые эффективно улавливают мелкие частицы и обеспечивают содержание пыли в очищенном газе менее 5 мг/м 3 .

Фильтр представляет собой группу параллельно соединенных цилиндрических тканевых рукавов диаметром 150-200 мм и длиной до 3 м, размещенных в корпусе аппарата. Для сохранения формы рукава имеют вшитые в них проволочные кольца. Верхние концы рукавов закрыты и подвешены к раме, соединенной со встряхивающим механизмом, установленным на крышке фильтра. Нижние концы рукавов закреплены замками на патрубках распределительной

Рис. 3.4.

• 7 - корпус; 2 - рукава; 3 - рама для подвески рукавов; 4 - встряхивающий механизм; 5 - коллектор очищенного газа; 6,7 - клапаны; 8 - бункер; 9 - разгрузочный шнек
• (трубной) решетки. В верхней части аппарата находятся коллектор очищенного газа и клапаны для вывода очищенного газа 6 и для подачи продувочного воздуха 7. Запыленный воздух поступает в аппарат и распределяется по отдельным рукавам.

Частицы пыли оседают на внутренней поверхности рукавов, а очищенный газ выходит из аппарата. Поверхность фильтра очищается встряхиванием рукавов и обратной продувкой.

На время продувки встряхивавающего механизма происходит автоматическое отключение рукавов от коллектора очищенного газа (клапан 6 закрывается) и открывается клапан 7, через который в аппарат подается для продувки наружный воздух. Бункер 8 для сбора пыли снабжен шнеком для выгрузки пыли и шлюзовым затвором.

Фильтрация происходит при постоянной скорости до получения определенной величины перепада давления, равной 0,015- 0,030 МПа. Скорость фильтрации зависит от плотности ткани и составляет обычно 50-200 м 3 /(м 2 ч).

При очистке потоков, имеющих повышенную температуру (выше 100 °С), используют стеклоткань, углеродную ткань и др. При наличии химически агрессивных примесей применяют стеклоткань и различные синтетические материалы.

Недостатками рукавных фильтров для обработки больших объемов газов являются трудоемкость ухода за тканью рукавов и сравнительно большая металлоемкость. Большим достоинством этих фильтров является высокая степень очистки от тонкодисперсной пыли (до 98-99%). Очень часто для предварительной очистки от грубодисперсной пыли перед рукавным фильтром устанавливают циклон в качестве первой ступени очистки.

Электрофильтры используют для очистки запыленных потоков от наиболее мелких частиц (пыли, туманов) диаметром до 0,01 мкм. Поскольку частицы пыли обычно нейтральны, им необходимо сообщить заряд. При этом мелким частицам можно сообщить большой электрический заряд и создать благоприятные условия для их осаждения, не достижимые в поле силы тяжести или центробежной силы.

Для сообщения взвешенным в газе частицам электрического заряда газ предварительно ионизируют. С этой целью поток пропускают между двумя электродами, создающими неоднородное электрическое поле. Размеры электродов должны существенно различаться, чтобы создать значительную разность напряженностей поля. Обычно для этого один электрод выполняется в виде тонкой проволоки диаметром 1-3 мм, а второй - в виде соосного цилиндра диаметром 250-300 мм или в виде плоских параллельных пластин.

Вследствие значительной разности площадей электродов вблизи электрода малой площади возникает местный пробой газа (корона), приводящий к его ионизации. Коронирующий электрод соединен с отрицательным полюсом источника напряжения. Для воздуха критическое напряжение, при котором образуется корона, составляет около 30 кВ. Рабочее напряжение в 1,5-2,5 раза больше критического и обычно находится в пределах 40-75 кВ.

Электрофильтры работают на постоянном токе, поэтому установка для электроочистки запыленных потоков включает кроме электрофильтров подстанцию для преобразования электрического тока.

Электрофильтры с осадительными электродами из труб называются трубчатыми, а с плоскими электродами - пластинчатыми. Электроды могут быть сплошными или из металлической сетки.

Скорость движения газа в электрофильтре обычно принимают равной 0,75-1,5 м/с для трубчатых фильтров и 0,5-1,0 м/с - для пластинчатых. При таких скоростях можно достичь степени очистки, близкой к 100%. Гидравлическое сопротивление электрофильтров составляет 50-200 Па, т.е. меньше, чем циклонов и тканевых фильтров.

На рис. 3.5 представлена схема трубчатого электрофильтра. В трубчатом электрофильтре в камере 1 расположены осадительные электроды 2 высотой h = 3-6 м, выполненные из труб диаметром 150-300 мм. По осям труб натянуты коронирующие электроды 3 (диаметром 1-3 мм), которые закреплены между рамами 4 (во избежание их раскачивания). Рама 4 соединена с опорно-проходным изолятором 5. Запыленный газ входит в аппарат через распределительную решетку 6 и равномерно распределяется по трубам. Под действием электрического поля частицы пыли осаждаются на электродах 2 и периодически удаляются из аппарата.

Рис. 3.5.

7 - корпус; 2 - осадительный электрод; 3 - коронирующий электрод; 4 - рама; 5 - изолятор; 6 - распределительные решетки; 7 - заземление

В пластинчатом электрофильтре коронирующие электроды натянуты между параллельными поверхностями осадительных электродов, расстояние между которыми составляет 250-350 мм.

В большинстве случаев при удалении пыли с осадительных электродов применяют специальные встряхивающие механизмы (обычно ударного действия). С целью повышения производительности электрофильтра запыленный газ иногда увлажняют, так как при толстом слое пыли на электроде напряжение падает, что приводит к снижению производительности аппарата. Для нормальной работы электрофильтров необходимо следить за чистотой как осадительных, так и коронирующих электродов, ибо пыль, попавшая на корониру- ющий электрод, действует как изолятор и препятствует образованию коронного разряда.

Электрофильтры можно применять для различных рабочих условий (горячий газ, влажный газ, газ с химически активными примесями и т.п.), что делает этот вид газоочистного оборудования весьма эффективным при санитарной очистке.

На практике нашли применение и ультразвуковые газоочистительные установки, в которых для увеличения пылеулавливания используется укрупнение (коагуляция) частиц посредством воздействия на поток упругих акустических колебаний звуковой и ультразвуковой частоты. Эти колебания вызывают вибрацию частиц пыли, в результате чего растет число их столкновений и происходит коагуляция (слипание частиц при соприкосновении друг с другом), значительно облегчающая осаждение.

Процесс коагуляции происходит при уровне акустических колебаний не менее 145-150 дБ и частоте 2-50 кГц. Скорость пылегазового потока w при этом не должна превышать величины w , опреде- „ „ „ К Р _

ляемои силами сцепления в данной неоднородной системе. При

w > w агрегаты скоагулированных частиц разрушаются. Существуют также пределы концентраций дисперсной фазы С, при которой целесообразно вести коагуляцию в звуковом поле: при С 0,2 г/м 3 коагуляция не наблюдается; тогда как при С > 230 г/м 3 коагуляция ухудшается вследствие затухания акустических колебаний и больших потерь звуковой энергии.

Акустическая коагуляция находит промышленное применение для предварительной очистки горячих газовых потоков и при обработке газов в условиях повышенной опасности (в горнодобывающей промышленности, металлургической, газовой, химической и др.). Запыленность производственных газовых потоков, поступающих на очистку, может составлять от 0,5 до 20 г/м 3 (при дисперсности 0,5-4 мкм с преобладанием более мелкой фракции), температура газа - от 50 до 350 °С, скорость газа - 0,4-3,5 м/с, время пребывания газа в звуковом поле - от 3 до 20 с. Эффективность пылеулавливания зависит от расхода газа и времени озвучивания и достигает 96%.

На рис. 3.6 показана схема установки ультразвуковых (УЗ) сирен в аппаратах для коагуляции аэрозолей.

Рис. 3.6. Схема акустических пылеуловителей для коагуляции аэрозолей: а, б - различное расположение УЗ-сирены в аппарате

Эффективность очистки от пыли на производстве

Эффективность очистки от пыли повышают путем последовательной установки пылеуловителей разного типа, например, сначала для улавливания грубой фракции пыли устанавливают циклон, а за ним матерчатый фильтр.

Большое распространение в последние годы получили мокрые пылеуловители. Один из наиболее распространенных аппаратов этого вида — ротоциклон, в котором газопылевая смесь под давлением, создаваемым вентилятором, вихревым потоком проходит через слой воды. Тяжелые частицы пыли задерживаются водой и осаждаются в нижнюю часть ротоциклона, откуда затем удаляются, а очищенный поток уходит в атмосферу. К аппаратам, в которых пыль улавливается с помощью воды, относятся скрубберы, промывные башни, пенные аппараты, пылеуловители Вентури, в том числе в компоновке с циклоном, и др.

Разновидностью мокрых пылеуловителей являются конденсационные установки, удаляющие пыль из потока газа, насыщенного водой. Принцип их действия основан на быстром снижении давления газа, приводящем к испарению воды. Вследствие этого часть водяного пара конденсируется на витающих пылинках, а последние, смачиваясь и утяжеляясь, могут быть легко отделены от газа в каком-либо простейшем устройстве, например циклоне.

Более эффективное улавливание пыли достигается в электрическом фильтре (сухой способ). Такие фильтры устанавливаются, например, в котельных для очистки дымовых газов от сажи, летучей золы — уноса. К коронирующим и осадительным электродам фильтров подводят постоянный ток высокого напряжения. Осадительные электроды присоединяют к положительному полюсу выпрямителей и заземляют, а коронирующие изолируют от земли и присоединяют к отрицательному полюсу.

Очищаемый поток газов проходит через пространство между электродами и основная масса взвешенных частиц, заряжающихся под действием коронного разряда (сопровождается голубоватым свечением и потрескиванием), оседает на осадительных электродах. Путем встряхивания пыль удаляется в бункер, жидкая фаза загрязнений стекает.

Полное удаление пыли из загрязненного потока воздуха происходит в бумажных (сухих) фильтрах-поглотителях конструкции академика Петракова, изготовляемых из особого мягкого листового материала типа бумаги. Эти фильтры устанавливают в респираторы для улавливания радиоактивной пыли при работе в зонах с повышенной радиацией. После использования они, как и радиоактивные смывы грунта, подлежат захоронению.

1 — загрязненный поток, 2 — осадительный (цилиндрический) электрод, 3 — коронирующий электрод 4 — очищенный поток, 5 — взвесь, +U, —U — электрический потенциал соответственно положительного и отрицательного зарядов

Для очистки технологических и вентиляционных выбросов от вредных газов применяют адсорберы и абсорберы. В адсорбере очищаемый поток пронизывает слой адсорбента, состоящего из зернистого вещества с развитой поверхностью, например, активированного угля, силикагеля, окиси алюминия, пиролюзита и т.п. При этом вредные вещества (газы и пары) связываются адсорбентом и впоследствии могут быть выделены из него. Имеются адсорберы с неподвижным слоем адсорбента, который обновляется после насыщения улавливаемым веществом, а также адсорберы непрерывного действия, в которых адсорбент медленно перемещается и одновременно очищает проходящий через него поток.

1 — сетка, 2 — адсорбент, 3 — счищенный поток, 4 — загрязненный поток

1 — адсорбент, 2 — очищаемый поток, 3 — насадка, 4 — сетка, 5 — загрязненный поток, 6 — выброс в канализацию

Промышленность выпускает также адсорберы с псевдоожиженным (кипящим) слоем, в которых очищаемый поток подается снизу вверх с большой скоростью и поддерживает слой адсорбента во взвешенном состоянии. Площадь соприкосновения очищаемого потока с поверхностью адсорбента при этом значительно увеличивается, но могут произойти истирание адсорбента и запыление очищаемого потока, поэтому за адсорбентом в ряде случаев приходится устанавливать пылевой фильтр.

В абсорбере для очистки от газов применяют, как правило, жидкие вещества, например воду или растворы солей (абсорбенты), поглощающие вредные газы и пары. При этом одни вредные вещества растворяются абсорбентом, другие — вступают с ним в реакцию. Конструкции абсорберов весьма разнообразны. В качестве абсорберов могут применяться распылительные камеры кондиционеров, в которых вместо воды разбрызгивается поглощающий примеси раствор, а также уже упоминавшиеся барботеры, ротоциклоны, пенные аппараты, пылеуловители Вентури и другое оборудование очистки от пыли мокрым способом.

Распространенным способом очистки газов и органических соединений от газообразных вредных веществ, в том числе обладающих неприятном запахом, является дожигание, возможное в тех случаях, когда вредные вещества способны к окислению. Если концентрация примесей в газах постоянна и превышает пределы воспламенения, применяют наиболее простое устройстве — дожигающие газовые горелки. При низких концентрациях вредных веществ, не достигающих предела воспламенения, используют каталитическое окисление. В присутствии катализатора (какого-либо металла или его соединений, например, платины) происходит экзотермическое окисление органических соединений при температурах значительно ниже предела воспламенения.

Для дезодорации неприятно пахнущих веществ применяют озонирование — метод, основанный на окислительном разложении образующих неприятный запах веществ и нейтрализации запаха (применяется, например, на предприятиях мясной промышленности).

Далеко не все предприятия работают по безотходной технологии и не для всех выбросов разработаны системы очистки. Поэтому применяются выбросы загрязняющих веществ на большую высоту. При этом вредные вещества, достигая приземного пространства, рассеиваются и их концентрация снижается до предельно допустимых значений. Некоторые вредные вещества на большой высоте переходят в иное состояние (конденсируются, вступают в реакции с другими веществами и т.д.), а такие, как ртуть, осаждаются на поверхности земли, листьев, строениях и при повышении температуры снова испаряются в воздухе.

Отведение загрязняющих веществ на большую высоту осуществляется, как правило, с помощью труб, которые в отдельных случаях достигают высоты более 350 м.

Расчет рассеивания производят по нормативному документу ОНД-86 «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий». На основе этой методики разработаны компьютерные программы, успешно применяемые в промышленности.

Расчет рассеивания осуществляется только для организованных выбросов. В результате расчета определяется максимальная приземная концентрация вредных веществ выброса (мг/м3) в интересующей проектировщика точке (точках), которая должна быть не более ПДК с учетом фоновой концентрации, образуемой другими выбросами.

Для отведения выбросов на большую высоту используют не только высокие трубы, но и так называемые факельные выбросы, представляющие собой конические насадки на выхлопном отверстии, через которые загрязненные газы выбрасываются вентилятором с большой скоростью (20—30 м/с). Применение факельных выбросов уменьшает единовременные затраты, но вызывает большой расход электроэнергии при эксплуатации.

Отведение вредных веществ на большую высоту с помощью высоких труб и факельных выбросов не уменьшает загрязнения окружающей среды (воздуха, почв, гидросферы), а приводит лишь к их рассеиванию. При этом концентрация вредных веществ в воздушной среде недалеко от места их выброса может оказаться меньше, чем на большом расстоянии.

Для уменьшения концентрации вредных веществ на прилегающей к промышленному предприятию территории устраивают санитарно-защитные зоны.

Они предназначены также для защиты селитебных территорий от запахов сильно пахнущих веществ, повышенных уровней шума, вибрации, ультразвука, электромагнитных волн, радиочастот, статического электричества и ионизирующих излучений, источниками которых могут быть промышленные предприятия.

Санитарно-защитная зона начинается непосредственно от источника выделения вредных веществ: трубы, шахты и т.д. Для установления размеров санитарно-защитных зон в зависимости от характера и масштабов производственных вредностей введена санитарная классификация промышленных предприятий:

1. предприятия I класса имеют санитарно-защитную зону 1000 м (клееварочные заводы, производство технического желатина, утильзаводы по переработке падали животных, рыб и т.д.);
2. II класса — 500м (костемельные заводы, бойни, мясокомбинаты и т.д.);
3. III класса — 300 м (производство кормовых дрожжей, предприятия свеклосахарные, рыбные промыслы и т.д.);
4. IV класса — 100 м (солеваренное и солеразмольное производство, производство парфюмерии, производство изделий из синтетических смол, полимерных материалов и т.д.);
5. V класса — 50 м (механическая обработка изделий из пластмасс и синтетических смол, производство столового уксуса, заводы спиртоводочные, предприятия табачно-махорочные, хлебозаводы, макаронные фабрики, молочное производство и многие другие предприятия).

Территорию санитарно-защитной зоны озеленяют и благоустраивают. На ней могут быть размешены отдельные сооружения, предприятия меньшего класса вредности, а также вспомогательные здания (пожарные депо, бани, прачечные и т.п.). Возможность использования земель, отводимых под санитарно-защитные зоны, для сельскохозяйственного производства зависит от количества и характера загрязнений, которые на них попадают.

Для улучшения состояния воздушной среды на селитебной территории большое значение имеет взаимное расположение промышленной площадки и селитебной территории, учитывающее климатические условия, в частности преобладающее направление ветров. Промышленные предприятия и селитебные территории следует располагать на хорошо проветриваемом месте, причем таким образом, чтобы при господствующем ветре выделяющиеся вредные вещества не заносились на селитебную территорию.

Для предприятий атомной промышленности и ядерной энергетики и для соответствующих объектов в составе промышленного предприятия санитарно-защитная зона устанавливается специальными нормативными актами.

Для очистки наружного воздуха, подаваемого приточной вентиляцией в производственные помещения (концентрация вредных веществ в нем не должна превышать 0,3 ПДК для внутреннего воздуха рабочей зоны) в приточных вентиляционных камерах устанавливают фильтры. Применяют масляные фильтры, фильтры из нетканого волокна и другие виды устройств, очищающих поступающий воздух от пыли и газов.

Контроль концентраций вредных примесей воздушной среды сводится к следующим операциям: отбор проб воздуха, подготовка проб к анализу, анализ и обработка результатов.

Самым простым и распространенным способом накопления (отбора) газовой или пылевой пробы является протягивание воздуха воздуходувными устройствами (аспиратор, эффектор, насос) с определенной скоростью, регистрируемой расходомерным устройством (реометр, ротаметр, газовые часы), через накопительные элементы, обладающие необходимой поглотительной способностью.

Для экспрессного метода определения характеристик токсичных веществ используют универсальные газоанализаторы упрощенного типа (УГ-2, ПГФ.2М1-МЗ, ГУ-4 и др.).

Выбор метода анализа загрязненного воздуха определяется природой примесей, а также ожидаемой концентрацией и целью анализа.

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.

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.