Рис.
1. Пылевая камера
Аппараты сухой очистки газов от пылевых частиц
Сухая очистка:
Такие камеры представляют собой простейший тип пылеулавливающего устройства, основанного на осаждении пылевых частиц из газового потока под действием сил тяжести. Назначение этих камер - очистка газов от крупных частиц.
Наиболее распространены горизонтальные пылевые камеры (рис. 1) - кирпичные, бетонные или металлические.
Пылевая камера
Рис.
1. Пылевая камера
Скорость газового потока в пылевых камерах 1-2 м/сек; при этом осаждаются пылевые частицы размером более 30 - 40 мкм.
При прочих равных условиях минимальный размер улавливаемых частиц зависит от площади дна камеры S = BL. При увеличении площади S увеличивается продолжительность пребывания частиц в камере, а следовательно, и эффективность их оседания. Однако увеличение площади дна камеры приводит к увеличению ее габаритных размеров, т. е. к увеличению ее стоимости.
Для повышения эффективности пылеулавливания в отдельных случаях в камерах устанавливают горизонтальные полки. При этом эффективность осаждения частиц должна повыситься (без увеличения габарита камеры), так как возрастает произведение BL. На практике оказалось, что полки незначительно увеличивают эффективность осаждения частиц потому, что при удалении пыли с полок часть осевших на них частиц снова уносится газовым потоком.
Сухая очистка:
Такой пылеуловитель (рис. 2) состоит из жалюзийной решетки и отсосного пылеуловителя. Жалюзийная решетка представляет собой набор усеченных пирамид или конусов с постепенно уменьшающимся сечением по ходу газов. Решетки устанавливают в газоходе или специальной камере. В качестве отсосного пылеуловителя может быть использован любой высокоэффективный аппарат. Движущийся в газоходе запыленный газовый поток встречает на пути жалюзийную решетку, разделяющую поток на отдельные струи, которые резко изменяют свое направление при столкновении с пластинами решетки, проходят на другую сторону решетки и движутся в прежнем направлении.
Жалюзийный пылеуловитель
Рис. 2. Жалюзийный пылеуловитель
Когда газовый поток огибает пластины решетки, грубодисперсные пылевые частицы под действием инерционной силы стремятся сохранить свое первоначальное направление. Эти частицы ударяются о пластины и отбрасываются в сторону, противоположную движению газов через решетку (высокодисперсные пылевые частицы движутся вместе с газовым потоком). В результате газы, прошедшие через решетку, очищаются от грубодисперсной пыли. Газы же, оставшиеся внутри решетки и обогащенные грубодисперсной пылью, направляются в отсосный пылеуловитель для окончательной очистки. Ввиду малого объема этих газов (около 10% от общего объема газов, поступающих на жалюзийную решетку) размеры отсосного пылеуловителя невелики.
Эффективность очистки запыленного газового потока в жалюзийном аппарате зависит от скорости движения газового потока при подходе к пластинам решетки, размера и плотности пылевых частиц, вязкости и плотности газов, конструкции решетки.
Жалюзийные аппараты используют для очистки газов от пылевых частиц размером более 20 мкм (для пылевых частиц размером 40 мкм эффективность составляет около 85%, а для частиц размером 30 мкм - 75%). Скорость газа на входе в аппарат обычно поддерживается 12-15 м/сек. Гидравлическое сопротивление жалюзийного аппарата в зависимости от скорости газового потока находится в интервале 30-40 мм вод. ст.
Сухая очистка:
Для очистки газовых выбросов от пылевых частиц размером более 6 мкм широко применяют циклоны. Это объясняется простотой конструкции аппарата при достаточно высокой эффективности и экономичности.
Схема движения запыленного газового потока в циклоне
Рис. 3. Схема движения запыленного газового потока в циклоне: 1 - корпус циклона, 2 - входной патрубок, 3 - выхлопная труба, 4 - коническая часть корпуса циклона
Схема циклона приведена на рис. 3. Как видно на схеме, запыленные газы поступают в верхнюю, цилиндрическую, часть корпуса циклона через патрубок 2, установленный по касательной к окружности цилиндрической части циклона. В кольцевом пространстве, между корпусом циклона и выхлопной трубой 3 и далее, в нижней, конической, части 4 корпуса циклона возникает вращательно-поступательное движение газового потока, образуется внешний вращательный вихрь и получают развитие центробежные силы, под действием которых пылевые частицы стремятся двигаться от оси циклона к периферии, т. е. к его стенкам. Достигнув стенки корпуса циклона, частицы теряют свою скорость и под действием силы тяжести падают в коническую часть корпуса циклона, а затем в бункер для сбора пыли. Очищенный газовый поток поступает в выхлопную трубу, образуя внутренний вращающийся вихрь, и выбрасывается в атмосферу.
Факторы и их влияние на эффективность улавливания в циклоне пылевых частиц могут быть установлены на основании предположения, что движение каждой частицы к стенкам циклона является следствием равновесия центробежной силы и силы сопротивления газового потока.
Качественные характеристики влияния отдельных факторов на эффективность улавливания пылевых частиц в циклоне:
1. Эффективность пылеулавливания должна повышаться по мере возрастания скорости газового потока во входном патрубке. Экспериментально установлено, что наиболее эффективно улавливание происходит при скорости газового потока во входном патрубке 20—25 м/сек. При больших скоростях эффективность улавливания снижается из-за возникновения завихрений, срывающих осевшие частицы со стенки циклона и вызывающих «вторичный унос».
2. Эффективность пылеулавливания увеличивается с увеличением размера и плотности частиц.
3. Эффективность пылеулавливания можно повысить путем уменьшения расстояния (зазора) между стенкой циклона и выхлопной трубой.
4. Эффективность пылеулавливания в некоторых конструкциях циклонов повышается при увеличении длины погруженной части выхлопной трубы, т. е. при увеличении продолжительности пребывания запыленного газа в циклоне.
С увеличением
диаметра (производительности) циклона
эффективность пылеулавливания в циклоне
снижается, что подтверждается практическими
данными. Некоторые методы расчётов циклонов есть здесь: 
Величина коэффициента гидравлического сопротивления зависит от типа циклона, т. е. от различных соотношений конструктивных и режимных параметров. Конструкции циклонов очень разнообразны. В нашей стране наиболее широко распространены циклоны НИИОГАЗ (Научно-исследовательский институт по промышленной и санитарной очистке газов), ВНИИОТ (Всесоюзный научно-исследовательский институт охраны труда), ЛИОТ (Ленинградский институт охраны труда), СИОТ (Свердловский институт охраны труда).
Сухая очистка:
Эффективность улавливания пылевых частиц возрастает при уменьшении диаметра корпуса циклона. Однако при установке большого количества циклонов малого диаметра (менее 0,4 м) возникают, помимо других, трудности, связанные с равномерным распределением газов по отдельным аппаратам и отводом уловленной пыли. В связи с этим возникла необходимость в разработке циклонов новой конструкции.
Указанным требованиям отвечает аппарат, составленный из большого количества параллельно включенных циклонных элементов, конструктивно объединенных в одном корпусе, имеющих общий подвод и отвод газов, а также общий сборный бункер для пыли. Этот аппарат получил название батарейного циклона (рис. 4). В нем в отличие от обычных циклонов вращательное движение газа в циклонных элементах обеспечивается установкой в каждом элементе направляющего аппарата в виде винта или розетки.
Элементы батарейных циклонов с направляющими аппаратами
Рис. 4. Элементы батарейных циклонов с направляющими аппаратами: а - "винт", б - "розетка", 1 - винт, 2 - розетка, 3 - выпадающие частицы пыли
Для лучшего газораспределения и регулирования скорости газов в циклонных элементах батарейные циклоны собирают в секции (рис. 5).
Газ, содержащий пылевые частицы, через входной патрубок 1 поступает в камеру 2, где распределяется по отдельным циклонным элементам. Далее газ движется по кольцевому зазору между корпусом элемента и выхлопной трубой 4. В этом зазоре установлен направляющий аппарат 5, с помощью которого газовый поток приобретает вращательное движение. Пылевые частицы под действием центробежных сил движутся к стенкам корпуса элемента, оседают на них и ссыпаются через пылевыпускное отверстие 6 в общий пылевой бункер 7.
Очищенные газы, продолжая вращаться, поднимаются вверх по выхлопной трубе и попадают в камеру 8 очищенного газа, откуда по выходному патрубку 9 выводятся из аппарата.
Для крепления корпусов циклонных элементов служат опорные (трубные) решетки: нижняя 10 и верхняя 11. Таким образом, батарейные циклоны наиболее распространенной конструкции имеют следующие основные узлы: циклонные элементы, корпус с бункером и трубные решетки.
Секция батарейного циклона
Рис. 5. Секция батарейного циклона: 1 - входной патрубок; 2 - разделительная камера; 3 - кольцевой зазор; 4 - выхлопная труба; 5 - направляющий аппарат; 6 - пылевыпускное отверстие; 7 - бункер для сбора пыли; 8 - камера очищенного газа; 9 - выходной патрубок; 10 - нижняя трубная решетка; 11 - верхняя трубная решетка
Циклонный элемент обычно состоит из корпуса, выхлопной трубы и направляющего аппарата (см. рис. 4, а, б). Для создания вращательного движения газового потока в циклонном элементе применяются направляющие аппараты «Винт» с двумя винтовыми лопастями, установленными под углом 25°, или «Розетка» — с восьмью лопатками, установленными под углом 25 или 30°.
