O D P Y L A N I E
Spis treści;
1. Definicje 3
2. Kryteria podziału 3
3. Klasyfikacja odpylaczy 5
4. Komory osadcze 6
5. Cyklony 7
6.Odpylacze (workowe, filtry) 8
7. Elektrofiltry 9
1.Definicje:
Odpylanie (klasyfikacja aerodynamiczna) jest to oczyszczanie powietrza lub gazów z drobnych cząsteczek ciał stałych, zwanych pyłami.
W procesach klasyfikacji aerodynamicznej strumień powietrza lub gazu unosi drobne ziarna pyłu, które należy z powietrza lub gazu wydzielić i osadzić, a powietrze lub gaz oczyścić z najdrobniejszych ziaren pyłu przed odprowadzeniem go do atmosfery.
2. Kryteria podziału.
W zależności od zasad technologii odpylania można wprowadzić następujący podział urządzeń odpylających;
- odpylacze suche
- odpylacze mokre,
- odpylacze elektryczne - elektrofiltry.
Odpylacze suche dzielimy na:
- komory odpylające, w których uławianie pyłu polega na znacznym zmniejszeniu prędkości ruchu powietrza niosącego pył; wskutek zmniejszenia tej prędkości ziarna pyłu wytrącają się z powietrza i osadzają na dnie komór;
- cyklony, w których do wytrącania pyłu wykorzystuje się siłę odśrodkową nadającą ziarnom pyłu ruch odśrodkowy i powodującą osiadanie ich na ścianach cyklonu;
- filtry tkaninowe - workowe, w których uławianie pyłu polega na filtrowaniu powietrza przez gęste tkaniny filtracyjne, na powierzchni których zatrzymują się ziarna pyłu;
- inercyjne odpylacze żaluzjowe, w których następuje zagęszczenie ziaren pyłu w małej ilości powietrza przy równoczesnym oczyszczaniu znacznej ilości powietrza, (gazu) z zawieszonych w nim ziaren pyłu;
Odpylacze mokre - stosuje się do uławiania pyłów zawierających ponad 4% wilgoci powierzchniowej, w przypadku gdy odpylanie na sucho nie jest wymagane i nie ma konieczności uzyskania suchego pyłu, oraz gdy odpylanie na sucho jest technologicznie bardzo trudne i mało skuteczne. Pyły o tej wilgotności mogą osadzać się w sposób trwały na ścianach odpylaczy, zmniejszając w krótkim czasie ich sprawność. Uławianie pyłu na mokro polega na nawilżaniu cząstek pyłu przepływającego przez obszar wypełniony drobnymi cząstkami wody. Połączone cząstki pyłu i wody zwiększają swoją masę, ułatwiając w ten sposób ich osadzanie się. Dużą skuteczność uławiania mokrego uzyskuje się przez;
- zwiększenia do maksimum stopnia rozpylenia wody (mgła wodna)
- wtłaczanie do odpylacza pary wodnej i jej skraplanie,
-zwiększenie w odpylaczu powierzchni zwilżonych (stosowanie rusztów lub pierścieni).
Odpylacze elektryczne - elektrofiltry
Strącanie pyłów w odpylaczach elektrostatycznych - elektrofiltrach - polega na ładowaniu ziaren pyłu ładunkiem elektrycznym i ich wędrowaniu do elektrod, na których osadzają się i koagulują. Przez otrzepywanie elektrod osadzony na nich pył zostaje zrzucony do zasobnika pod filtrem.
4. K o m o r y o s a d c z e
Komory osadcze - odpylające - zalicza się do najprostszych urządzeń uławiających pył. Stosuje się do uławiania pyłu o ziarnach powyżej 100µ, przy prędkości przepływu powietrza około 1,0 m/s. W urządzeniach tych zapylone powietrze (gaz) wprowadza się do komory o dostatecznie dużym przekroju poprzecznym, zapewniającym przepływ spokojny (laminarny) o małej prędkości i o dostatecznej długości zapewniającej swobodne osadzanie się - pod działaniem siły ciężkości - ziaren pyłu o określonym najmniejszym ich wymiarze. Zaletą komór odpylających jest ich niski koszt budowy. Pracują one przy niewielkich oporach przepływu, które wynoszą około 2 do 5 mm H2O dla komór bez przegród i około 30 mm H2O dla komór wyposażonych w przegrody zmieniające kierunek przepływu powietrza. Ze względu na małe opory przepływu, zużycie mocy na przetłaczanie powietrza jest nieduże i wynosi od 0,05 od 0,3 kW/m3/s. W komorach odpylających można osadzać pyły z gazów o temperaturze do 3000C.
5. C y k l o n y.
Cyklony od odpylania skonstruowane są w postaci krótkiego walca 1 połączonego z odwróconym stożkiem 2 . W górnej części walca zabudowana jest rura wylotowa 3, a o dołu odbiornik np. ślimakowy 4. Zapylone powietrze (gaz) doprowadza się w górnej części walca wlotem 5 stycznym do płaszcza cyklonu. Doprowadzone pod ciśnieniem zapylone powietrze otrzymuje ruch wirowy śrubowo schodzący ku dołowi. Pod wpływam działania siły odśrodkowej ziarna pyłu odrzucane są na wewnętrzną powierzchnię cyklonu i stopniowo zsuwają się w kierunku odbieralnika ślimakowego. Strumień powietrza schodząc ku dołowi natrafia na zamknięty ślimakiem wylot, wskutek tego zmienia się kierunek jego ruchu ze schodzącego na wznoszący się - również linią śrubową - w kierunku rury wylotowej. Nachylenie ścian tworzących stożek wynosi 60 do 750. Cyklony buduje się o średnicy części walcowej od 250 do 3000 (5000) mm. Opory przepływu gazu przez cyklony mieszczą się w granicach 30 do 80 mm H2O. Maksymalna wydajność cyklonu sięga do 50 000 m3/h. Najmniejszy wymiar ziarna uławianego w cyklonie waha się w granicach 5 do 50µ. Należy zwrócić uwagę na fakt, że skuteczność wydzielanego pyłu z zapylonego powietrza rośnie wraz ze zmniejszającą się średnicą cyklonu i rosnącą prędkością wlotową powietrza. Cyklony odpylające pracować mogą również w układzie bateryjnym, zasilane wspólnym przewodem rozdzielającym powietrze do poszczególnych cyklonów. Oczyszczone powietrze odbierane jest również wspólnym przewodem.
6. O d p y l a c z e w o r k o w e, f i l t r y
W pojedynczej komorze filtru zawieszone są worki z gęstej tkaniny na specjalnych uchwytach umożliwiających wstrząsanie workami. Zapylone powietrze doprowadzone jest przewodem wlotowym do dolnej komory powietrznej, skąd przechodzi do wnętrza worków, a następnie przepływa przez tkaninę do wnętrza górnej komory. Pył zawarty w powietrzu osadza się na wewnętrznej powierzchni worków. Oczyszczone powietrze odprowadzane jest do komory zbiorczej oczyszczonego powietrza i stąd na zewnątrz. W równych odstępach czasu kolejne komory filtru wyłączane są z ruchu przez zamknięcie odpowiednich klap i wówczas specjalny mechanizm trzepaczkowy wstrząsa workami - przy zwrotnym przepływie powietrza - strzepując osadzony pył do zbiornika pyłu, skąd odprowadzony jest na zewnątrz urządzeniem ślimakowym. Opór przepływu powietrza wynosi od 200 do 500 mm H2O. Sprawność działania urządzenia jest wysoka i sięga do 96%. W powietrzu oczyszczonym w filtrze nie powinno być więcej jak 0,02 g pyłu w 1 m3 .Jako tkaniny filtracyjne używa się wełny, bawełny, tkanin z tworzyw sztucznych. Ze względu na filtrowanie powietrza przez gęstą tkaninę powietrze odpylane nie może być wilgotne. W przypadku oczyszczania gorących gazów, ich temperatura nie powinna przekraczać 700C.
7. E l e k t r o f i l t r y.
Elektrofiltry stosuje się do bardzo dokładnego oczyszczania powietrza z pyłu, gdyż w urządzeniach tych można ułowić najdrobniejszy pył przy bardzo wysokiej dokładności uławiania, dochodzącego do 99,9%.
Metoda elektrycznego uławiania ziaren pyłu polega na wykorzystaniu własności jonizacji cząstek gazowych w czasie wyładowań elektrycznych, ładowania tych cząstek jonami i wykorzystania ruchu tych cząstek w polu elektrycznym do jednej elektrody do drugiej. Jonizacja cząstek gazów, a następnie ładowanie cząstek pyłu nabojami elektrycznymi, jest możliwe przy spełnieniu następujących warunków:
jonizacja powietrza lub gazu powinna następować dzięki wyładowaniu ulotowemu; uzyskuje się to przez zastosowanie elektrod o specjalnym kształcie i o ściśle określonych wymiarach, w celu wyeliminowania możliwości powstania między nimi niejednorodnego pola elektrycznego; elektrody powinny być włączone do źródła prądu o dużej różnicy potencjałów;
wyładowania ulotowe w elektrofiltrze muszą być jednobiegunowe, aby w przestrzeni roboczej elektrofiltru powstawały jony gazowe o tym samym znaku; w tym celu zasila się prądem stałym elektrody rozmieszczone na przemian (+ -, + -) według znaków i nadaje się jednej z elektrod kształt powodujący ulotowe rozładowania elektryczne;
odpowiednie dobranie takich wielkości jak: ładunek elektryczny przekazywany cząstkom pyłu, natężenie pola elektrycznego pomiędzy elektrodami o różnych znakach, geometryczne kształty przestrzeni roboczej i prędkości ruchu strumienia powietrza lub gazu przepływającego przez komorę roboczą elektrofiltru.
W okresie wyładowania ulotowego na elektrodzie ujemnej powstają elektrony wolne, tworzące z cząstkami gazowymi jony ujemne, które poruszają się w kierunku elektrody dodatniej i rozładowują się na jej powierzchni. W ten sposób pomiędzy elektrodami popłynie prąd elektryczny nazywany prądem ulotowym. Jeżeli do tej przestrzeni doprowadzi się powietrze lub gaz niosący ziarna pyłu, to w krótkim okresie czasu cząstki pyłu naładują się ujemnie i zaczynają podlegać działaniu pola elektrycznego otrzymując ruch zgodny z ruchem jonów tj. od elektrody ujemnej do elektrody dodatniej.
Cząstka pyłu osadzona na elektrodzie dodatniej rozładowuje się i w zależności od jej wymiaru (siły ciężkości) zsuwa się po jej powierzchni na dno elektrofiltru lub pozostaje na jej powierzchni. Przez okresowe wstrząsanie elektrodami dodatnimi osadzone na nich ziarna pyłu zsuwają się na dno filtru.
Zapylone powietrze lub gaz można wprowadzić do komory roboczej elektrofiltru strumieniem poziomym lub strumieniem pionowym.
Elektrofiltry stosuje się zarówno do odpylania gazów przemysłowych jak i do odpylania powietrza w pomieszczeniach. Sprawność elektrofiltrów może być bardzo wysoka. Im wyższa sprawność elektrofiltru, tym wyższe jego koszty inwestycyjne i eksploatacyjne. Koszty inwestycyjne elektrofiltru w stosunku do kosztów inwestycyjnych innych odpylaczy są duże, natomiast koszty eksploatacyjne są małe.
Istnieje możliwość pełnej automatyzacji elektrofiltrów.
Na rysunku poniżej przedstawiono schemat klasycznego elektrofiltru rurowego.
1
6