ODPYLANIE GAZÓW

Wiadomości wstępne

Mieszaniny niejednorodne są to układy złożone z dwu
lub więcej faz, np. ciecz i ciało stałe, gaz i ciecz.

W wielu gałęziach przemysłu spożywczego mieszaniny
niejednorodne,

występujące

toku

procesu

technologicznego poddaje się rozdzielaniu. Pyły i dymy
rozdziela się w odpylaczach i filtrach. Proces ten nosi
nazwę

odpylania.

Zawiesiny

rozdziela

się

odstojnikach,  filtrach,  wirówkach,  separatorach  i
hydrocyklonach. Emulsje rozdziela się w separatorach,
pianę  w  odpieniaczach  i  hydrocyklonach.  Wybór
metody  rozdzielania  układów  niejednorodnych  zależy
głównie  od  rozmiarów  oddzielanych  cząstek  i  bardzo
często zależy od względów technologicznych.

Wiadomości wstępne

Odpylanie

jest to usuwanie ciała stałego traktowanego jako pył,

z gazu (najczęściej z powietrza).

Urządzenia służące do odpylania –

odpylacze

Cele odpylania:

a) usunięcia pyłu z powietrza i polepszenia warunków

zdrowotnych (najbardziej szkodliwe cząstki d

< 1m),

b) odzyskania pyłu jako cennego produktu,

c) usunięcia pyłu jako czynnika działającego szkodliwie na

przebieg procesu technologicznego,

d) usunięcia pyłów ze względu na niebezpieczeństwo wybuchu i

pożaru (niektóre pyły przy odpowiednim stężeniu tworzą
mieszaninę wybuchową).

Metody odpylania

Podział metod odpylania:

Metody suche:

 wykorzystanie siły

ciężkości

– komory odpylające,

 wykorzystanie siły

odśrodkowej

(bezwładności)

– cyklony,

multicyklony,

odpylacze

inercyjne, itp.,
odpylanie gazów na

przegrodach filtracyjnych

– filtry workowe,

 wykorzystanie sił

pola elektrycznego

lub

akustycznego

–

elektrofiltry,
odpylacze akustyczne.

Metody mokre

usuwanie pyłu

za pomocą mgły

– odpylacz Strodera,

usuwanie pyłu

za pomocą cieczy

– płuczki, skrubery, aparaty

pianowe itp.

Komory osadcze (pyłowe)

Są to urządzenia najstarsze, ich skuteczność odpylania jest
niewielka, ale posiadają jednak małe opory przepływu. Stosowane
są zwykle do wstępnego odpylania gazów.

Zasada  działania  polega  na  osiadaniu  cząstek  pyłu  na  dnie
komory  przy  poziomym  przepływie  gazu  przez  komorę.  Aby
zachodziło  osadzanie  cząstek  pyłu  na  dnie  komory,  prędkość
przepływu  powinna  być  dostatecznie  mała.  Komory  działają
sprawnie  dla  cząstek  o  prędkości  opadania  większej  od  0,02m/s
(cząstki  większe  od  50m)  przy  prędkościach  przepływu

mniejszych od 1m/s.

Opory przepływu dla komór bez przegród wynoszą 200500Pa, a

dla komór z przegrodami do 1000Pa. Zapotrzebowanie mocy
wynosi 0,050,3kW. Komory osadcze stalowe mogą być

stosowane do wstępnego odpylania gorących gazów o temp. do
300°C. Przy wyższych temperaturach stosuje się komory
wykładane ceramiką.

Komory osadcze – komora

Howarda

Komory osadcze – komora

Howarda

Komora osadcza

Komora Howarda wyposażona jest w szereg równolegle poziomo
ułożonych półek, oddalonych od siebie o małą odległość (h=50-100mm).
Powoduje to lepszą efektywność odpylania w porównaniu ze zwykłymi
komorami osadczymi oraz małe opory przepływu (do 500Pa). Kłopotliwe
jest oczyszczanie poziomych półek na których osiada pył. Przeprowadza
się je okresowo zgarniając pył do dna, do przenośnika ślimakowego.

Cząstki pyłu są wprowadzane do komory,
stanowiącej
prostokątną skrzynię. W dnie skrzyni są
umieszczone stożkowe zbiorniki, do których
opadają cząstki pyłu. Ich oddzielenie będzie
możliwe wtedy, gdy czas przepływu gazu
przez komorę będzie większy od czasu
opadania cząstek.

Komory osadcze (pyłowe)

Różne typy komór osadczych

a) 1 – dopływ gazu zapylonego, 2 – wylot gazu odpylonego, 3 – komora

osadcza

b) 1 – dopływ gazu zapylonego, 2 – wylot gazu, 3 – przegrody, 4 – komory

osadcze

Komory osadcze (pyłowe)

Rozpatrzmy jedną odległość międzypółkową o wysokości

Długość komory osadczej

powinna być taka, aby zawieszona w

gazie cząstka opadła na dolną półkę. Dlatego czas przepływu



przez komorę powinien być równy (lub większy) czasowi osiadania
(opadania)







Czas przepływu przy założonej długości komory L wynosi

 





Komory osadcze (pyłowe)

Czas osiadania przy założonej odległości pomiędzy półkami h[m]
wynosi

gdzie u

jest rzeczywistą prędkością osiadania (w ruchu

zakłóconym).

 





Ponieważ



, to można zapisać

Z powyższego równania można wyznaczyć długość komory L
przy założonej wysokości h lub odwrotnie.



Komory osadcze (pyłowe)

Stąd po pewnych przekształceniach uzyskujemy zależność
Stokesa określającą prędkość opadania cząstki w ruchu
niezakłóconym



















gdzie g – przyspieszenie ziemskie, m/s

; d – średnica cząstki, m;



– gęstość gazu, kg/m

;



– gęstość pyłu, kg/m

;



– dynamiczny

współczyn-nik lepkości gazu, Pa·s.

R ( o p ó r o ś r o d k a ) [N ]

G ( c ię ż a r c ia ła ) [N ]

W ( s iła A r c h im e d e s a ) [N ]

p r ę d k o ś ć o p a d a n ia

c z ą s tk i

W ruchu ustalonym u

=const.

nastąpi równowaga sił, czyli:

G=W+R

Rozważmy siły działające na cząstkę
pyłu

Komory osadcze (pyłowe)

Ponieważ cząstki pyłu nie posiadają regularnego kształtu i nieraz
ich kształt znacznie odbiega od kulistego oraz na ruch cząstki
oddziałują inne opadające cząstki to rzeczywistą prędkość
osiadania przyjmuje się znacznie mniejszą, zwykle





Komory osadcze (pyłowe)

Objętościowe

natężenie

przepływu

powietrza

/s] można obliczyć z

zależności:

Stąd można obliczyć albo liczbę półek n, albo
szerokość komory B

]

[













Cyklon

Korpus cyklonu składa się z części
cylindrycznej 1 i stożkowej 2.
Strumień

zapylonego

gazu

wpływa króćcem 3 z szybkością
1525m/s. Następuje zmiana z

ruchu postępowego na obrotowy i
jednocześnie  gaz  porusza  się  od
góry  ku  dołowi  (ruch  po  linii
śrubowej).  Pod  działaniem  siły
odśrodkowej  cząstki  pyłu  wirują
na

wewnętrznej

powierzchni

cyklonu i opadają do zasobnika 4.
Oczyszczony

gaz,

ponownie

zmienia kierunek, i rurą 5
wylatuje z aparatu.

C y

klo

d a

p y

zu za

cą

klo

d r

Cyklon przemysłowy

Cyklon  posiada  stosunkowo  małą  średnicę  (duża
siła  odśrodkowa),  dużą  średnicę  rury  centralnej
(ok.  0,5  średnicy  cyklonu)  oraz  mały  kąt
zbieżności

części

stożkowej

(małe

opory

przepływu). Zwrócić uwagę na „łagodny” kształt
wlotu i wylotu powietrza.

Wlot

Wylot

Część stożkowa

Zasobnik pyłowy

Cyklony, rozwiązania

przemysłowe

Cyklony, rozwiązania

przemysłowe

Ze względu na swoją małą średnicą
pojedynczy

cyklon

posiada

stosunkowo

małą

wydajność.

Dlatego

najczęściej

pojedyncze

cyklony łączone są w baterie. Na
zdjęciach można zauważyć różne
sposoby odbioru pyłu z baterii.

Budowa multicyklonu

Multicyklon

stanowi baterię małych

cyklonów

umieszczonych

wspólnej komorze.

1 – wlot gazu zapylonego,

2 – element odpylający ze spiralną
przegrodą,

3 – wylot gazu odpylonego,

4 – odprowadzenie pyłu

Siła odśrodkowa, która jest siłą
napędową

procesu

odpylania

cyklonie

jest

odwrotnie

proporcjonalna

promienia

krzywizny, po którym porusza się
cząstka.

Stąd

pomysł

budowy

multicyklonu, czyli wielu małych
„cykloników” umieszczonych w jednej
obudowie

Filtr workowy

Filtr workowy (schemat)

1 – obudowa,

–

element

odpylający

(worek),

3 – doprowadzenie gazu,

4 – dno,

5 – wylot gazu,

6 – rama,

7 – urządzenie wstrząsające,

8 – przenośnik ślimakowy do
pyłu

Filtr składa się z kilku sekcji, w każdej z nich w obudowie
znajdują się worki. Gaz zapylony jest wprowadzany kanałem i
dopływa dołem do wnętrza worków. Gaz przepływa przez tkaninę
worków i jest odprowadzany przewodem z regulowanym
przekrojem. Ruch gazu od wlotu do wylotu jest wymuszony
dmuchawą. Oczyszczanie worków następuje za pomocą
urządzenia wstrząsającego oraz przepływu niewielkiej ilości
powietrza w przeciwprądzie.

Filtr workowy wielosekcyjny

(oczyszczanie wstrząsowe)

Filtr workowy wielosekcyjny

(oczyszczanie wstrząsowe)

Filtr workowy

1 – dopływ zapylonego

gazu,
2 – przewód kierujący,
3, 4, 6 – sekcja odpylacza,
5 – sekcja oczyszczana,
7, 8 – worki filtrujące,
9, 10, 12 – zawór otwarty,
11 – zawór zamknięty,
13 – kanał odpływowy gazu,
14

–

mechanizm

oczyszczania,
15 – oczyszczanie worków2,

16 – odprowadzanie pyłu

Filtry tkaninowe

(oczyszczanie pneumatyczne)

Filtry tkaninowe

(oczyszczanie pneumatyczne)

Filtr

workowy

regeneracją pneumatyczną

1 – worek, 2 – dno sitowe, 3 – dno
stożkowe, 4 – dozownik klatkowy,
5

–

sekcja

zaworowa

regeneracji

Od sekcji zaworowej 5 do wnętrza
filtra prowadzi rura z otworami
umieszczonymi w osiach worków.
Regenerację

powoduje

krótki

impuls

sprężonego

powietrza

(ciśnienie

0,12

0,7MPa)

skierowanego

wnętrza

worków. W wyniku działania fali
uderzeniowej, deformacji tkaniny
i przedmuchiwania pyły odpadają
z powierzchni tkaniny.

Odpylani
e

Regeneracja

Elektrofiltry - budowa

Pole elektrostatyczne między ujemną katodą ( drut ) a uziemioną anodą
( rura lub płyta ) nie jest jednorodne. Największe jest w pobliżu katody i
dzięki dużej wartości natężenia pola następuje silna jonizacja gazu. Objawia
się to świeceniem gazu w pobliżu katody i dlatego katody noszą nazwę
elektrod koronowych. Anody noszą nazwę elektrod osadczych, gdyż jony
ujemne i elektrony zderzając się z obojętnymi cząstkami pyłu, przekształcają
je także w cząstki ujemne i kierują do anody. Na anodzie cząstki pyłu tracą
swój ładunek i osiadają.

Elektrofiltry –zasada działania

Na  skutek  jonizacji  powietrza  wokół  elektrody  koronującej  4,
zawarte  w  gazie  cząstki  pyłu  ładują  się  ujemnie  (mały  rozmiar
elektronu w porównaniu z rozmiarem jonu dodatniego). Ponieważ
elektroda  osadcza  1  posiada  biegun  dodatni,  przyciąga  więc
ujemnie naładowane cząstki pyłu. Cząstki pyłu, które osiadają na
elektrodzie  osadczej  na  skutek  mechanicznych  wstrząsów,
opadają w dół do zbiornika.

Elektrofiltry – parametry pracy

Parametry pracy elektrofiltru rurowego:

• różnica potencjałów V=30-80kV

• wysokość elektrofiltru L=2-7 [m],

• prędkość przepływu powietrza u= 0,5 - 1,5 [m/s],

• czas potrzebny na odpylenie t=3-6 [s],

• średnica elektrody osadczej (rury) d=0,1 - 0,3 [m],
• średnica elektrody koronującej (drut miedziany) d

=2-4 [mm]

Stopień odpylania

jak dla metod suchych

jest bardzo wysoki, dochodzi do

=0.99.

Jest

jedyny

odpylacz

suchy

dorównujący

sprawnością

odpylania

metodom mokrym.

Elektrofiltry – elektrofiltr

płytowy

Elektrofiltry – elektrofiltr

płytowy

Elektrofiltr płytowy

Zapylony gaz przepływa między
płytami 2. Pyły uzyskują ładunek
od

drutowych

elektrod

koronujących 3, dołączonych do
przewodnika

doprowadzającego

wysokie

napięcie. Pyły 5 osadzają się na
elektrodzie

osadczej,

następnie zsypują po płytach 2
do zbiornika magazynującego.

Elektrody

osadcze

Elektrody

osadcze

Różne typy elektrod

osadczych

a) płytowe,

b) siatkowe,

c) żłobkowane,

d) płyty skrzyżowane,

e) perforowane,

f) i) ceowe

g) rurowe okrągłe

h) k) kieszeniowe

j) rurowe sześciokątne

m) rurowe „prostokątne”,

l) o) p) tulipanokształtne

Uwaga generalna:

możliwie

duża

powierzchnia

elektrody

(duża

powierzchnia osadcza)

Opylacz akustyczny

1 – doprowadzenie gazu

zapylonego, 2 – wieża

aglomeracyjna, 3 – generator

dźwięków, 4 – sprężarka, 5 -

cyklon

Zanieczyszczony gaz jest wprowadzany przewodem 1 do wieży
aglomeracyjnej 2, która jest zakończona generatorem dźwięków 3. Jest to
syrena do której doprowadza się sprężone powietrze ze sprężarki 4. W
wieży zachodzi aglomeracja cząstek. Drobne cząstki drgają z różnymi
prędkościami, zależnymi od ich mas. Zderzają się ze sobą i tworzą większe
cząstki, z którymi gaz przepływa do cyklonu 5. Aglomeracja cząstek
ułatwia w dużym stopniu wychwycenie większej ilości pyłu w cyklonie
(sprawność odpylania zależy od średnicy cząstek ).

Metody mokre – odpylacz

Strodera

Metody mokre – odpylacz

Strodera

Odpylacz Strodera

1 – wanna, 2 – zestaw

tarcz, 3 – wlot (wylot), 4 -

przelew

Służy do odpylania cząstek bardzo
drobnych (poniżej 5m), które trudno

jest usunąć metodami suchymi.

Stopień odpylania: rzędu 0,99.

Wadą wszystkich odpylaczy mokrych
jest otrzymywanie mokrego gazu
oraz szlamu (problemy z jego
utylizacją).

W  wannie  wirują  dwa  wały  z
osadzonymi  na  nich  tarczami.  Tarcze
są  zanurzone  częściowo  w  cieczy  i
obracają

się

przeciwnych

kierunkach rozpryskując ciecz w
korpusie

odpylacza.

Przez

wytworzoną mgłę cieczy przepływa
gaz. Zawiesina ciała stałego w cieczy
odpływa przelewem.

Metody mokre – płuczka

pianowa

Metody mokre – płuczka

pianowa

Płuczka pianowa

1 – wlot zapylonego powietrza, 2 –

dno sitowe, 3 – doprowadzenie wody,

4 – przegroda, 5 – odprowadzenie

zawiesiny, 6 – odbiór gazu

oczyszczonego, 7 – odprowadzenie

piany + pył drobnoziarnisty

Odpylanie polega na przepływie
zapylonego gazu przez warstwę
cieczy.

odpylaczu

następuje

również częściowa segregacja pyłu.
Cząstki gruboziarniste odbierane są z
częścią wody króćcem 5, pozostałe
odbierane są przelewem 7.

Stopień odpylania: rzędu 0,99.

Parametry pracy:

• średnica otworów d=2-8
[mm],

• powierzchnia otworów w
dnia stanowi ok. 15%
powierzchni sita,

• prędkość powietrza w
otworach dna u=7-13 [m/s],

Document Outline