Технологии очистки воздуха

Пылеулавливающая установка, аспирация и газоочистка. Типы, назначения, принципы действия.

Пылеулавливающая установка

Пылеулавливающая установка – аппарат для промышленной вентиляции, аспирации и газоочистки

Пылеулавливающая установка состоит из нескольких схожих по назначению узлов. На первом этапе работают приспособления для поглощения и продвижения пылевых частиц к месту обработки. Это раструбы, жесткие и гибкие трубопроводы, по которым запыленные массы продуваются с помощью мощных вентиляторов.

На следующем этапе происходит задержка пылевидных отходов в пылесборниках, существенно различающихся конструкцией и принципом действия. Завершающий этап заключается в сборе отходов, обращение с которыми зависит от типа собранных масс, конкретной отрасли и особенностей предприятия.

Такое устройство пылеулавливающей установки сложилось на основании практического опыта, накопленного специалистами. Улавливающие аппараты делаются, по возможности, модульными, достаточно легко разбираются для перевозки, обслуживания и ремонта. При необходимости заменяются отдельные части, что экономит средства. Некоторые детали используются, как самостоятельные элементы пылеулавливания. Например, рукава рукавных фильтров надеваются на трубки силосов, предназначенные для выхода излишков воздуха.

Опасность пылей и необходимость пылеулавливания

Множество технологических операций прямо или косвенно сопряжено с механической обработкой материалов, порождающей твёрдые пылевые частицы. И если какие-то из них практически безвредны для экологии и человека, то некоторые представляют серьезную угрозу – как здоровью, так и окружающей среде.

Так, например, обработка безобидного, казалось бы, асбеста, порождает пылевые взвеси, вызывающие множество серьезных заболеваний: от проблем с дыхательной системой до рака легких, гортани, онкологии желудка, кишечника. Это же относится и к «привычному» мелу, известняку, абразивным отходам металло- и деревообработки, сварки.

пневмокониоз

Легкие больного пневмокониозом

Лишь в США за последние полвека от канцерогенного асбеста – в том или ином виде – пострадали более 5 миллионов американцев. Более 50 стран мира, (по состоянию на 2019 год), полностью отказались от этого материала. Россия в их число, к сожалению, не входит.

Другая необходимость использования пылеосадительных установок продиктована не канцерогенным, а сугубо физическим проникновением микрочастиц в живые организмы с последующей инкапсуляцией в теле и распространением губительного влияния.

Пылевые взвеси загрязняют не только рабочие зоны предприятий и окрестные воздушные бассейны, но и осаждаются в водоемы, ставя под удар морскую и речную фауну.

Пылеулавливающая установка. Типы, устройство и принцип действия.

На сегодняшний день открыто множество методов пылевого захвата. Какие-то технологии устаревают, другие же, напротив, стремительно развиваются и модернизируются.

Среди наиболее распространенных можно выделить мокрое пылеулавливание (промывку газовоздушных сред) в скрубберах и абсорберах, циклон промышленный для грубой пылеочистки, аспирационные рукавные фильтры для очистки воздуха от пыли, электростатические осадители, жалюзийные, кассетные волоконные аппараты.

Впрочем, существуют и экзотические подходы: фотокаталитические, биологические, диффузионно-инерционные решения Петрянова-Соколова. В зависимости от свойств обрабатываемой пыли – сухая, влажная, цементирующаяся, органическая, неорганическая, гигроскопичная, химически активная – могут использоваться различные сценарии пылеулавливания.

На нашем сайте Вы найдете страницы, которые детально раскрывают принципы функционирования, схемы работы и характеристики каждого типа оборудования, но в рамках данной статьи мы еще раз вкратце рассмотрим базовые технологии и методы.

Мокрое пылеулавливание

Системы мокрой пылеочистки являются одной из наиболее широко представленных групп газоочистных аппаратов, которые, в свою очередь, делятся на несколько подвидов.

Полые безнасадочные скрубберы, скоростные газопромыватели Вентури

Мокрые орошаемые циклоны и их разновидности – выгодное решение для вентиляционных и аспирационных систем, связанных с перемещением и обработкой потоков, обильно загрязненных средне- и микродисперсной пылью (от 0,5 µm). Системы способны эффективно обеззараживать и высокотемпературные механические включения. Высокая скорость очистки обеспечивает отсутствие зарастания (забивания) при нейтрализации липких, пищевых, цементирующихся пылей, суспензий, эмульсий. Удаление пыли из цеха и других производственных помещений происходит с эффективностью до 99%.

https://www.youtube.com/embed/tDLDVbHeqn0

Закон Бернулли и формула Вентури

Пенные абсорберы, барботажные скрубберы

Такие агрегаты представляют собой переходное звено между полыми и насадочными установками. Конструкция башни предполагает одну или несколько опорных тарелок с образующимся на них плотным слоем барботажной пены. В общем смысле, такой аппарат часто рассматривается как химический газоочиститель, хотя КПД задержания в отношении твердых частиц в диапазоне 20-30 µm близок к 100%. Читайте подробнее о пенных абсорберах.

Пылеулавливающая установка

Пенный абсорбер

Насадочные абсорберы, скрубберы с подвижной и стационарной насадкой

Представитель данного типа – газовый пылеулавливающий фильтр для комплексной вентиляционной и аспирационной пылегазоочистки. Такие фильтроустановки способны эффективно осуществлять не только пылезахват, но и химическую деактивацию вредных (или нежелательных) веществ. Комплексное осаждение пылей и химических поллютантов происходит в пленочном кипящем слое, покрывающем специальные тела – насадки – расположенные на одном или нескольких ярусах скрубберной колонны.

Эти особенности делают данную технологию идеальным выбором для пылегазоочистки на предприятиях, чья деятельность связана с термической обработкой или сжиганием органических и / или неорганических веществ. Эффективность удаления сажи, золы, копоти, пыли, а также дымовых газов (оксидов серы, азота, бензпирена, фенолов, кислых включений) – 98-99%. Помимо прочего, имеет место значительное охлаждение потока, позволяющее безопасно отправлять очищенный газ как в атмосферный бассейн, так и на последующую рециркуляцию.

Сухая Пылеулавливающая установка

Воздушные промышленные фильтры представлены циклонами, жалюзийными, волоконными, картриджными (кассетными), рукавными фильтрами и электроосадителями. Коснемся особенностей данных изделий и их моделей функционирования.

Центробежное ударно-инерционное пылеулавливание

Циклонные пылеосадители используют принцип центробежного соударения твердых частиц (пыли, древесной стружки, опилок) с внутренней частью конусообразной колонны.

Загрязненный воздухопоток подается тангенциально к оси колонны и, закручиваясь, поднимается вверх. При этом твёрдые частицы теряют кинетическую энергию при соударении со стенками башни и опадают в бункер под силой тяжести. Перед выходным патрубком может быть установлен дополнительный отбойник.Использование циклона в качестве сухого пылевого фильтра целесообразно при относительно небольших концентрациях крупнодисперсной пыли.

Циклонная пылеулавливающая установка плохо справляется с липкими веществами, склонными к цементации, но хорошо показывают себя при аспирации древесного, зернового помола, мелкой резиновой крошки, мела, известняка, солей, сланцев, утилизации цементной, абразивной и металлической пыли.

При нагруженных режимах воздухоочистки от измельченного абразива, (например, после дробеметных установок, точильных, шлифовальных, заточных станков), рекомендуется дополнительная футеровка (укрепление) внутренних стенок корпуса.

https://www.youtube.com/embed/M5XZUUNpdao

Ударно-центробежный захват механических примесей

Низкое сопротивление циклона позволяет использовать его как предфильтр – в качестве звена первичной, грубой пылеочистки в многоступенчатых газоочистных станциях.

Рукавный фильтр для аспирации

Как следует из названия, основным элементом промышленного рукавного фильтра являются т.н. «рукава» из нетканого материала, отсекающие твердые частицы из запыленного потока. Устройства оборудуются дополнительными механизмами встряхивания – для очистки фильтрорукавов от налипшей механической взвеси.

Пылеулавливающая установка

Рукавный фильтр с импульсной регенерацией

Корпуса машин выполняются в круглых или квадратных сечениях, а размеры могут варьироваться в широчайших пределах, что позволяет использовать их как ведущие элементы вентиляционных пылеулавливающих установок, так и индустриальные пылесборники на крупных производствах (АБЗ, цементно-обрабатывающие участки, зоны фасовки, погрузки-разгрузки).
рукав из нетканого материала

Нетканые рукава

Рукавные промфильтры с импульсной продувкой показывают эффективность до 99,99% при задержании пылевых включений размерами от 0,1 до 100 µm и часто используются в качестве средней ступени газоочистки.

Жалюзийная пылеулавливающая установка

Жалюзийные пылеосадители, подобно циклонам, относятся к инерционным сепараторам. Принцип их работы основан на резком изменении направления движения твердых частиц и потере их кинетической энергии при столкновении с повернутыми относительно направления потока створками жалюзи.

жалюзийный пылеосадитель

Жалюзийные створки многократно изогнуты для увеличения пылезахвата

Установки обладают большей, чем циклоны, компактностью, но способны продуктивно отсекать твердые включения лишь в диапазоне размеров от 60 µm и выше. Используются, как правило, в качестве ступени грубой очистки для снижения абразивного износа «основного» пылегазоочистного устройства – например, полого орошаемого скруббера, газопромывателя Вентури.

Волоконные, картриджные и кассетные фильтры

Принцип действия основан на задержании частиц в плотных нетканых текстильных волокнах, произведенных химическим (вискоза, полиэфиры, полипропилен), физическим (войлок), гидроструйным (SpunLace, SpunJet), иглопробивным, воздушным или термическим способом.

картриджи для пыли

Разнообразие типов, форм и размеров картриджей

Картриджи представляют собой микроволоконные сменные кассеты (в виде тубусов или пластин), которые периодически необходимо менять (для сохранения номинального КПД).

Пылеулавливающая установка. Электрофильтр.

Физическим базисом данной технологии выступает закон взаимного электрического притяжения противоположных зарядов и отталкивания одноименных. Электрическое поведение большинства материалов глубоко исследовано, поэтому некоторые пылевзвеси можно эффективно улавливать путем подачи на осадительные электроды противоположного частицам (биполярное удаление) или одноименного (униполярное удаление) заряда.В более сложных конфигурациях, использующих свойства коронного разряда, ионы курсируют между коронным и осадительным электродом, осуществляя обмен веществом.

Драматически зависит производительность таких установок и от проводимости очищаемых примесей, что иногда предполагает мероприятия по увеличению электропроницаемости пыли через дополнительное увлажнение потока перед подачей его в электрофильтр.

Помимо прочего, микропористые электродные пластины «зарастают» поллютантом и требуют регулярного встряхивания (регенерации электродов), чистки или замены, что ведет к общему усложнению, снижению надежности и удорожанию электромашины. Еще одним ограничением – по понятным причинам – является невозможность / опсаность обработки пожаро- и взрывоопасных пылей в рамках вентиляционных или аспирационных мероприятий.

воздушный электрофильтр

Компактный воздушный электрофильтр

Среди плюсов электростатической технологии можно выделить практически отсутствующее динамическое сопротивление, низкое электропотребление, широкий диапазон размеров улавливаемых частиц (от субмикронных до миллиметровых) и высокую степень удаления твердых и аэрозольных включений – до 99,99%.

Электрофильтры часто используются комбинированно с другими аппаратами пылегазоочистки – рукавными, кассетными, инерционными. Наиболее рационально и оправданно применение высоковольтного электростатического обеспыливания в угольной, горнодобывающей и химической промышленностях.

Пылеулавливающая установка. Сводный рейтинг различных типов.

Тип Особенности и комментарии
Насадочные скрубберы Ультраэффективные агрегаты, позволяющие одновременно утилизировать пыль, аэрозоли и нежелательные газовые составляющие, (в том числе, дымовые выбросы); высокая вариативность размеров и ориентаций, увлажнение и охлаждение потока, работа с взрывоопасными и пожароопасными воздухосмесями, возможность заправки распылительных баков реагентом
Скоростные полые газопромыватели (Вентури) Низкое пневмогидравлическое сопротивление, компактность, универсальность, высокая эффективность в захвате частиц > 0,5 µm, нейтрализация липких, цементирующихся пылей, стабильность работы в условиях гидродинамических перепадов, сейсмоустойчивость, способность улавливать поллютанты из источников с высокой концентрацией примесей
Пенные (барботажные) абсорберы Тонкая / селективная химико-физическая очистка, обработка выбросов до 700 °C, уникальный подбор реагентов под специфические загрязнители, кислоты, щелочи, летучие соединения с возможностью выгодной утилизации шламов
Рукавные фильтры Эффективно работают в качестве основной ступени в вентиляционных и аспирационных системах механической деактивации объемных потоков высокой запыленности (только сухая механика – АБЗ, ЖБИ, механообработка)
Циклонные и жалюзийные фильтры Удаление крупнодисперсной пыли и волокон (стружка, опилки, нити, джут, пакля, зерноотходы, песок от 5-10 µm), низкое сопротивление, возможность установки агрегатов в качестве предфильтра основной секции
Кассеты и картриджи из нетканых волокон Использование в условиях низкой запыленности; чаще всего применяются в качестве сопутствующих пылеосаждающих звеньев, требуется периодическая замена, невозможность нейтрализации горячих и реактивных пылей
Электрофильтры Высокая эффективность, очень высокая сложность и стоимость устройств, ощутимые эксплуатационные траты, необходимость обеспечения периодической сухой или мокрой регенерации (или замены) электродных пластин или трубчатых тел

Все установки очистки входит в справочник наилучших доступных технологий (НДТ).

ПОДОБРАТЬ УСТАНОВКУ

whatsapp Очистка воздуха