Принцип работы [ 1, С. 106 ], [ 2, С. 315–316 ]
Работа инерционных пылеуловителей основана на том, что при изменении направления движения потока запыленного газа увеличиваются силы, ускоряющие движение частиц пыли и вызывающие их отклонение от линий тока газов. При этом частицы пыли сепарируются из потока. Необходимо учитывать, что сепарация пыли улучшается с увеличением скорости газа, размера и плотности частиц и ухудшается с увеличением локального радиуса кривизны линии тока [радиуса окружности, по дуге которой движется частица] и вязкости газа.
Области применения [ 1, С. 106 ], [ 2, С. 318 ], [ 3, С. 56 ]
Инерционные пылеуловители улавливают крупную пыль (20–30 мкм и более), их эффективность обычно не превышает 95 %. Инерционные пылеуловители применяют обычно на первой ступени очистки с последующим обеспыливанием газа в более совершенных аппаратах. Некоторые типы инерционных пылеуловителей могут устанавливаться непосредственно внутри тепломеханического оборудования [в газоходах твердотопливных котлов перед хвостовыми поверхностями нагрева] для защиты узлов, агрегатов и поверхностей нагрева от эрозии частицами золы.
Преимуществом всех инерционных пылеуловителей является простота устройства и невысокая стоимость аппаратов.
Конструкции инерционных пылеуловителей [ 1,С.106–108 ], [ 2,С.316–318 ], [ 3,С.53–56 ], [ 4,С.45 ]
Простейшие инерционные пылеуловители показаны на рис. 1.
| Рис. 1. Простейшие инерционные пылеуловители: а – пылеуловитель с отклонением хода газа; б – пылевой мешок |
Инерционный пылеуловитель с отклонением хода газа (рис. 1, а) встраивается непосредственно в газоход. Рост гидравлических потерь при этом незначителен, но и эффективность такого аппарата низка.
Пылевые мешки (рис. 1, б) используются для предварительной очистки газов с высокой концентрацией пыли [несколько сот граммов на 1 м3] после доменных печей. Запыленный газ вводится сверху по прямой или конической трубе, расположенной по вертикальной оси аппарата, представляющего собой цилиндрический корпус, снабженный снизу коническим бункером для сбора пыли. После выхода из центральной трубы газы поворачивают на 180º и отводятся из верхней части аппарата. В результате этого частицы пыли подвергаются дополнительному усилию, направляющему их в сторону бункера с дополнительным ускорением порядка g /3. Выполнение подводящей газ трубы в форме конуса позволяет постепенно снизить скорость газового потока, что препятствует вторичному уносу частиц.
Эффективность очистки газов с пылевыми частицами более 30 мкм составляет 65–80%. Гидравлическое сопротивление – 150–390 Па. [Диаметр камеры и ее высота составляют по 10 м].
Более сложными и эффективными инерционными пылеуловителями являются аппараты, в которых изменение направления газового потока вызывается столкновением его с перекрывающими проходное сечение конструкциями, например жалюзийными решетками. Такие аппараты показаны на рис. 2.
| Рис. 2. Жалюзийные пылеуловители: а – инерционный пылеотделитель типа ИП; б – жалюзийный золоуловитель ВТИ |
Инерционный пылеуловитель ИП (рис. 2, а) представляет собой конус, образованный коническими кольцами постепенно уменьшающегося диаметра. Очищаемые газы входят в основание конуса и движутся в его вершине. По ходу движения газы выходят через щели между кольцами, а пылевые частицы под действием сил инерции, продолжая прямолинейное движение, ударяются о стенки и отбрасываются в пылегазовый поток. По мере движения потока концентрация пыли в нем растет. У вершины конуса в пылегазовой смеси остается 5–10 % газа, поступившего в аппарат. Пылегазовый поток направляется в циклон, в котором пыль улавливается, а очищенные газы смешивается с газами, очищенными в инерционном пылеуловителе.
Эффективность установки ИП–циклон составляет порядка 90 % и может достигать 92,5–95,9 %. Такие аппараты нашли применение в качестве первой ступени при очистке воздуха от крупнозернистой пыли.
Жалюзийный пылеуловитель ВТИ (рис. 2, б) по устройству и принципу действия аналогичен ИП. Жалюзийная решетка набирается из стальных уголков 40×40 мм, число лопастей может составлять от 11 до 75. Устанавливается непосредственно в газоходе.
Эффективен только для улавливания крупнодисперсной пыли размером более 30–40 мкм. Гидравлическое сопротивление составляет 100–500 Па.
Применяется для очистки дымовых газов от крупных фракций золы, для защиты дымососов и хвостовых поверхностей нагрева котлов от износа золой и для очистки от золы газов, образующихся при сжигании угля и торфа в небольших котлах на обычных колосниковых решетках если установка более эффективных золоуловителей невозможна из-за недостатка площади.
Определение эффективности улавливания частиц [ 3, С. 55 ]
Т.к. рассмотренные пылеуловители состоят из жалюзийной решетки и циклона, то эффективность улавливания в них частиц пыли зависит от эффективности непосредственно решетки ηр, эффективности циклона ηц и доли от количества перед жалюзийной решеткой запыленного газа, направляемого в циклон φ
 .
| (1) |
Литература
1. Штокман, Е.А. Очистка воздуха: Учеб. пособие / Е.А. Штокман. – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2007. – 312 с.
2. Швыдкий, В.С. Очистка газов: Справочное издание / В.С. Швыдкий, М.Г. Ладыгичев. – М.: Теплотехник, 2005. – 640 с.
3. Справочник по пыле- и золоулавливанию: Справочник / М.И. Биргер, А.Ю. Вальдберг, Б.И. Мягков и др. // Под общ. ред. А.А. Русанова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 312 с.
4. Пылеулавливание в металлургии: Справочник / В.М. Алешина, А.Ю. Вальдберг, Г.М. Гордон и др. – М.: Металлургия, 1984. – 336 с.