Механические методы очистки

Механические методы основаны на использовании в аппаратах силы тяжести или сил инерции.

Сухие механические сепараторы используют в своей работе действие силы тяжести. При небольшой скорости движения газового потока твердые частицы под действием силы тяжести будут оседать на дно аппаратов.

Широко применяются механические сепараторы, отличающиеся простотой конструкции и легкостью обслуживания. Удаление твердых и жидких частиц из газового потока происходит по принципу разности плотности частиц примесей и газа. Простейшим сепаратором является осадительная емкость, где для удаления твердых частиц из газового потока используются силы гравитации. Различные конструкции пылеосадительных аппаратов показаны на рис. 4.7. В осадительной камере скорость движения газа понижается и гетерогенные примеси оседают на дно аппарата (рис. 4.7, а). Для повышения эффективности работы аппаратов в них устанавливают перегородки. Путь движения газа удлиняется и эффективность процесса возрастает (рис. 4.7, б—г). Пылеосадительные камеры применяют для улавливания крупных частиц размером не менее 50 мкм. Степень очистки не превышает 40 — 50 %.

Рис. 4.7. Пылеосадительные камеры (а — полая; б— с горизонтальными полками; в, г — с вертикальными перегородками):

1 — корпус; 2 — бункер; 3 — штуцер для удаления пыли; 4 — полки; 5 — перегородки

Рис. 4.8. Конструкции циклонных аппаратов:

ii — циклон с тангенциальным вводом; б— осевой циклон с реверсивным потоком; в — осевой прямоточный циклон

Инерционные пылеуловители. Если в пылеосадительных камерах устанавливают перегородки, то на взвешенные частицы при изменении направления движения газов наряду с силой тяжести действуют и силы инерции.

Циклонные сепараторы являются наиболее часто применяемыми аппаратами и характеризуются разнообразием конструкций, {апыленный газ вводится со значительной скоростью в цилиндрическую часть циклона через патрубок по касательной или по спирали к внутренней поверхности корпуса. В аппарате газ совершает вращательно-поступательное движение и движется по спирали вниз вдоль корпуса аппарата (рис. 4.8). Под действием центробежной силы, возникающей при вращательном движении газа, частицы пыли отбрасываются к периферии и образуют на стенке циклона пылевой слой, который вместе с частью газа движется вниз и попадает в бункер (на рис. 4.8 бункер не показан). Отделение частиц пыли происходит в бункере под действием сил инерции при перемене направления движения газового потока на 180°. Освободившись от пыли, газ образует вторичный поток и выхо

дит из циклона через выходную трубу. Основные типы аппаратов включают тангенциальные и осевые циклоны с реверсивным и прямым потоком. Увеличение диаметра циклонов приводит к снижению центробежной силы, действующей на частицы, и соответственно к уменьшению КПД сепарации. При необходимости обработки больших объемов газов применяют батарейный циклон. Он представляет собой аппарат, составленный из большого числа циклонных элементов малого диаметра, объединенных в одном корпусе и имеющих общие устройства подвода и отвода газов.

Мокрые механические скрубберы предусматривают промывку газов водой. Они были разработаны на основе сухих скрубберов для повышения эффективности аппарата при работе с тонкодисперсной пылью. Мокрые пылеуловители имеют ряд преимуществ: небольшая стоимость, высокая эффективность улавливания пыли, возможность применения для очистки газов от частиц размером до 0,1 мкм и работ при высокой температуре и со взрывоопасными газами.

В полых газопромывателях запыленные газы пропускают через завесу распыляемой жидкости. Частицы пыли захватываются кап-

Рис. 4.9. Различные типы скрубберов Вентури с мокрой системой очистки:

а— с инжектором; 6— Иматра—Вентури; в— SF Вентури с дополнительным потоком; г— Бег—Вентури

Рис. 4.10. Скруббер с мокрой системой очистки, применяемый в металлургии:

I — искроуловитель; 2 — водяная форсунка; 3— ступень сепарации; 4— отражательная стенка; 5— выхлопной газоход; б — удаление осадка

лями промывной жидкости и осаждаются в промывателе, а очищенные газы удаляются из аппарата.

На рис. 4.9 представлены различные типы мокрых скрубберов Вентури. Их применяют для очистки газов от тонкодисперсной пыли.

Скруббер Вентури представляет собой трубу с плавным сужением на входе газа (конфузор) и плавным расширением на выходе (диффузор).Узкая часть трубы Вентури получила название горловины. Принцип действия этих аппаратов основан на интенсивном дроблении газовым потоком, движущимся с высокой скоростью, орошающей его жидкостью. Аппараты характеризуются высокой степенью очистки, большими гидравлическими потерями и необходимостью установки каплеуловителя.

На эффективность работы скрубберов Вентури влияет интенсивность смешения воды и газа с частицами пыли в трубе, через которую газ проходит со значительным ускорением. В зависимости от дисперсного состава улавливаемой пыли и требуемой степени очистки скорость газов в горловине трубы Вентури составляет 50—150 м/с, расход орошающей жидкости 0,4— 1,2 л/м3. Скорость газа во входном сечении конфузора (верхняя конусообразная часть аппарата) 8—12 м/с, а в выходном сечении диффузора (нижняя часть аппарата) — 16 — 20 м/с.

На рис. 4.10 показана конструкция скруббера Вентури, применяемого в металлургической промышленности (так называемый «искроуловитель») и рассчитанного на очистку газов с температурой до 400 °С и начальной концентрацией пыли до 30 г/м3.

Вместо круглого сечения в данном скруббере применены прямоугольные конструкции, что позволяет увеличить пропускную способность аппарата. Вода из форсунок 2 проходит через разделительные ступени сепарации 3. Очищенные газы удаляются через газоход 5, а осадок собирается в нижней части скруббера.

В этих аппаратах даже для очень мелкой пыли достигаются высокие степени очистки — 96 — 99 %. Недостатком конструкции является высокое гидравлическое сопротивление.