ODPYLACZE SUCHE

Sprawozdanie na przedmiot ochrona powietrza

Wykonali:

Rozmus Mariusz

Rucińska Klaudia

Sieprawska Anna

Grupa 6 IŚ

Wydział GGiOŚ

SPIS TREŚCI

1. Wstęp…………………………………………………………………………………… 2
   1.1 Definicja odpylaczy suchych……………………………………………………….. 2
   1.2 Podział odpylaczy suchych ze względu na wykorzystywane w nich zjawiska
   fizyczne…………………………………………………………………………………. 2

2. Odpylacze grawitacyjne……………………………………………………………….. 2
   2.1 Budowa, schemat działania…………………………………………………………. 2
   2.1.1 Komora osadcza pyłowa……………………………………………………. 2
   2.1.2 Komora osadcza pyłowa z półkami………………………………………… 2
   2.2 Wady, zalety………………………………………………………………………… 3
   2.3 Przykłady zastosowania…………………………………………………………….. 3
   2.4 Koszty………………………………………………………………………………. 3

3. Odpylacze inercyjno - uderzeniowe…………………………………………………... 3
   3.1 Budowa, schemat działania…………………………………………………………. 3
   3.1.1 Odpylacze do wbudowania w linie przewodu gazowego…………………... 4
   3.1.2 Odpylacze z przegrodą uderzeniową……………………………………….. 4
   3.1.3 Odpylacze z rurą centralną…………………………………………………. 4
   3.1.4 Odpylacze z bocznym wlotem kątowym…………………………………… 4
   3.1.5 Odpylacze żaluzyjne………………………………………………………... 4
   3.2 Wady, zalety………………………………………………………………………… 4
   3.3 Przykłady zastosowania…………………………………………………………….. 4
   3.4 Koszty………………………………………………………………………………. 4

4. Odpylacze odśrodkowe (cyklony i multicyklony)……………………………………. 5
   4.1 Budowa, schemat działania…………………………………………………………. 5
   4.1.1 Budowa cyklonu……………………………………………………………. 5
   4.1.1.1 Podział cyklonów ze względu na sposób wprowadzania
   strumienia odpylanego powietrza……………………………………….... 5
   4.1.2 Budowa multicyklonu………………………………………………………. 6
   4.1.2.1 Rodzaje połączeń cyklonów……………………………………... 6
   4.2 Wady, zalety………………………………………………………………………… 7
   4.3 Przykłady zastosowania…………………………………………………………….. 7
   4.4 Koszty………………………………………………………………………………. 8

5. Odpylacze wirowe przeciwbieżne…………………………………………………….. 8
   5.1 Budowa, schemat działania…………………………………………………………. 8
   5.2 Wady, zalety………………………………………………………………………… 9
   5.3 Przykłady zastosowania…………………………………………………………….. 9
   5.4 Koszty………………………………………………………………………………. 9

6. Podsumowanie…………………………………………………………………………. 9

7. Bibliografia……………………………………………………………………………... 10

1. Wstęp
   1.1 Definicja odpylaczy suchych

Odpylaczem suchym nazywamy urządzenie służące do usuwania z gazu cząstek pyłu. Ich wytrącanie następuje w sposób mechaniczny, z wykorzystaniem siły grawitacji, siły odśrodkowej lub efektu bezwładności. Odpylanie ma na celu zmniejszenie strumienia emisji pyłów w gazach odlotowych.

1.2 Podział odpylaczy suchych ze względu na wykorzystywane w nich zjawiska fizyczne

Ze względu na wykorzystywane zjawiska fizyczne wyróżniamy odpylacze:

• Grawitacyjne (wykorzystujące siłę grawitacji),

• Inercyjno-uderzeniowe (efekt bezwładności),

• Cyklony i multicyklony oraz odpylacze wirowe przeciwbieżne (wykorzystujące w swoim działaniu siłę odśrodkową).

2. Odpylacze grawitacyjne
2.1 Budowa, schemat działania.

Odpylacze grawitacyjne są najprostszymi pod względem metody odpylania, a także budowy odpylaczami. Wykorzystują one w swoim działaniu siłę grawitacji, dzięki której ze strumienia gazu wytrącają się cząstki aerozolowe. Wyróżniamy dwa typy odpylaczy grawitacyjnych różniące się pod względem budowy komory osadczej: komory osadcze pyłowe oraz komory osadcze półkowe.
(Warych, 1998)

2.1.1 Komora osadcza pyłowa

W komorach osadczych pyłowych zapylony gaz zostaje wprowadzony do komory, gdzie cząstki aerozolowe opadają grawitacyjnie na jej dnie. Oczyszczony gaz opuszcza komorę osadczą, zaś zanieczyszczenia osadzające się na dnie muszą zostać z niej usunięte ręcznie lub automatycznie. Prędkość gazu w komorze powinna być mniejsza niż 3m/s, by zapobiec wtórnemu porywaniu pyłu. (Mazur, 2004)

Rys. 2.1 Komora osadcza pyłowa. (Kacperski, 2003)

2.1.2 Komora osadcza pyłowa z półkami

Charakterystyczną cechą budowy tych komór jest obecność wielu poziomych półek w komorze osadczej, która znacząco polepsza sprawność odpylania. Prędkość przepływającego przez odpylacz gazu pozostaje taka sama, jednak wysokość z jakiej opadają cząsteczki jest dużo mniejsza. Problemem tego typu odpylania jest jednak trudność w usuwaniu wydzielonych cząstek z półek. (Mazur, 2004)

Rys. 2.2 Komora osadcza półkowa (Kacperski, 2003)

2.2 Wady, zalety.

Tab. 2 Zestawienie wad i zalet odpylaczy grawitacyjnych (Mazur, 2004; Kacperski, 2003)

Wady	Zalety
- niska skuteczność odpylania	+ niski koszt wykonania
- trudności związane z oczyszczaniem komór z wydzielonego w niej pyłu	+ niewielkie opory przepływu (20-300Pa)
- skuteczne głównie dla cząsteczek dużych rozmiarów (>50-100 m)	+ mogą być stosowane do odpylania gazów o temp do 300^oC
- wykorzystywane zwykle jedynie jako wstępna metoda oczyszczania gazu	+ brak konieczności użycia wentylatora
	+ niskie zapotrzebowanie na energię

2.3 Przykłady zastosowania.

• w procesach suszenia kauczuku,

• przy kotłach opalanych miałem węglowym

• przy kotłach na biomasę.

(Strona www.klimatyzacja.pl/wentylacja/odpylacze-podstawy-teoretyczne)

2.4 Koszty

Są to najtańsze z odpylaczy suchych, kosztują do kilku tysięcy złotych, w zależności od rozmiaru.

1. Odpylacze inercyjno - uderzeniowe
   3.1 Budowa, schemat działania.

Odpylacze inercyjno-uderzeniowe wykorzystują w swoim działaniu zarówno siły grawitacyjne jak
i inercyjne. Wykorzystują one efekt bezwładności ziaren pyłu, który pojawia się, gdy przepływający gaz gwałtownie zmienia kierunek. Zazwyczaj wykorzystuje się działanie sił, które pojawiają się przy bezpośrednim zderzeniu cząstek z zamontowaną przegrodą. Konstrukcja tego typu odpylaczy jest o wiele bardziej złożona od odpylaczy grawitacyjnych i istnieje wiele możliwych do zastosowania rozwiązań konstrukcyjnych (Rys. 3.1). Ogólna zasada działania tego typu odpylaczy polega na gwałtownej zmianie kierunku wprowadzanego do komory gazu, co powoduje swobodne opadanie znajdujących się w nim cząsteczek aerozolowych na dno komory, skąd przemieszczają się do zbiornika pyłowego. Prędkość strumienia powietrza wlatującego do odpylacza może dochodzić do 10 m/s i zmniejsza się ono wewnątrz odpylacza do ok. 1 m/s. (Mazur, 2004)

Rys. 3.1 Typowe rozwiązania konstrukcyjne odpylaczy inercyjnych (Mazur, 2004)

3.1.1 Odpylacze do wbudowania w linie przewodu gazowego (Rys. 3.1a)

Strumień zapylonego gazu zmienia gwałtownie kierunek przepływu.
3.1.2 Odpylacze z przegrodą uderzeniową.

Strumień zapylonego gazu natrafia na przegrodę i zmienia kierunek z dołu do góry. (Rys. 3.1b)
3.1.3 Odpylacze z rurą centralną.

Strumień zapylonego gazu uderza o dno i zmienia kierunek o 180^o. (Rys. 3.1c)
3.1.4 Odpylacze z bocznym wlotem kątowym.

Strumień zapylonego gazu zmienia kierunek i zmniejsza prędkość. (Rys. 3.1d)

3.1.5 Odpylacze żaluzyjne. (Rys. 3.2)

Odpylacze żaluzyjne są szczególnym przykładem odpylaczy uderzeniowo-inercyjnych. Strumień odpylanego gazu natrafia na przegrodę półkową w postaci żaluzji i zostaje rozdzielony na dwie części. Większą część odpylanego powietrza przepływa przez żaluzje, zmieniając gwałtownie kierunek co powoduje opadanie cząsteczek pyłu na dno komory.

Rys. 3.2 Zasada wydzielania cząstek aerozolowych ze strumienia gazu w odpylaczu żaluzyjnym.
(Warych, 1998)

3.2 Wady, zalety.

Tab. 3 Zestawienie wad i zalet odpylaczy inercyjno-uderzeniowych. (Mazur, 2004)

Wady	Zalety
- niska skuteczność odpylania drobnych frakcji pyłu (< 20m)	+ niskie straty ciśnienia przepływającego gazu (ok. 400Pa)
- w przypadku niedostosowania prędkości przepływającego gazu, może on wtórnie porywać osadzające się cząstki	+ duża skuteczność odpylania (nawet > 95%)
	+ pewność pracy
	+ łatwość zabudowy

3.3 Przykłady zastosowania.

• gazy pochodzące z pieców obrotowych,

• gazy pochodzące z konwertorów

• gazy z suszarni

(Strona www.klimatyzacja.pl/wentylacja/odpylacze-podstawy-teoretyczne)

3.4 Koszty.

Koszty odpylaczy uderzeniowo-inercyjnych mogą być różne, aczkolwiek zazwyczaj wahają się od kilku do kilkunastu tysięcy złotych.

Rys. 4.1 Budowa cyklonu; 1 - wydzielone cząstki, 2 - pył. (Mazur, 2004)

4. Odpylacze odśrodkowe4.1 Budowa, schemat działania.

Do górnej części cyklonu, stycznie do jego obudowy wprowadzany jest z dużą prędkością strumień zapylonego gazu. Dzięki cylindrycznej budowie ulega on nieznacznemu odchyleniu w kierunku ściany urządzenia i spływa wzdłuż niej spiralnie. Wykonuje 2-7 obrotów, osiągając dno stożka. Cząstki pyłu wskutek ruchu wirowego ulegają działaniu siły odśrodkowej, odrzucającej je na ścianę cyklonu. Opadają one na dno do znajdującego się w dolnej części cyklonu zbiornika pyłu. Oczyszczony gaz uchodzi centralną częścią urządzenia do góry, opuszczając cyklon przez przewód wylotowy.

(Mazur, 2004; Kacperski, 2003)

4.1.1 Budowa cyklonu

Cyklon składa się z przewodu wlotowego i wylotowego, części cylindrycznej, części stożkowej, zbiornika pyłu.
(Warych, 1998)

4.1.1.1 Podział cyklonów ze względu na sposób wprowadzania strumienia odpylanego powietrza

Odpylacze odśrodkowe dzielimy ze względu na sposób wprowadzania do nich powietrza. Powietrze można wprawić
w ruch wirowy wprowadzając je do cyklonu na kilka metod. Wyróżniamy cyklony z wlotem:

• stycznym (Rys. 4.2a)

• spiralnym (Rys. 4.2b)

• osiowym (Rys. 4.2c)

• cyklon przelotowy (Rys. 4.2d)

(Warych, 1998)

Rys. 4.2 Podział cyklonów ze względu na sposób dostarczania zapylonego powietrza. (Mazur, 2004)

W klasycznych cyklonach strumień zanieczyszczonego gazu jest wprowadzany stycznie do górnej części urządzenia. W cyklonach rewersyjnych zmienia on swój kierunek o 180 stopni w części stożkowej. Ruch wirowy może też być wywołany przepływem strumienia powietrza przez nieruchomy bądź wirujący silnik, którego łopatki mają prosty lub śrubowy zarys. Mogą one być nachylone pod kątem do poziomu. Jedynie w cyklonach przelotowych gaz nie zmienia kierunku swojego przepływu po wprowadzeniu w ruch wirowy. (Warych, 1998)

4.1.2 Budowa multicyklonu

Multicyklony to zespół zamkniętych w obudowie, umieszczonych w dwóch płytach sitowych- dolnej i górnej cyklonów (od kilkudziesięciu do kilkuset), do których zbiorczym przewodem doprowadza się
i odprowadza powietrze. Ich średnica wynosi od 30 do 100mm. Takie wymiary pozwalają na zwiększenie sprawności odpylania. Głównym problemem dotyczącym multicyklonów jest nierównomierny spadek ciśnienia w cyklonach, mogący być przyczyną zwrotnego przepływu gazów. Aby zapobiec temu zjawisku stosuje się sekcjonowanie dolnej części cyklonu za pomocą ustawionych pionowo płyt, łopatki ustawia
się pod kątem 25-30 stopni. (Mazur, 2004)

Rys. 4.3 Budowa multicyklonu i jego pojedynczych elementów (Warych, 1998)

1.Łopatki zawirowujące 2. Płyta sitowa

4.1.2.1 Rodzaje połączeń cyklonów.

Wyróżnia się kilka rodzajów połączeń cyklonów, m. in. Połączenie szeregowe, będące dobrym rozwiązaniem, gdy istnieje możliwość koagulacji cząstek aerozolowych lub gdy cząstki dużych rozmiarów
w wyjściowym aerozolu stanowią znaczny udział, a jednocześnie zachodzi konieczność efektywnego odpylania gazu. Liczba połączonych szeregowo cyklonów nie przekracza zwykle trzech, gdyż sprawność odpylania w drugim cyklonie jest o połowę mniejsza niż w pierwszym i dwa razy większa niż w trzecim. Stosuje się także równoległe połączenia cyklonów. Podobnie jak w multicyklonach, tutaj również jest problem z równomiernym rozdziałem gazu na poszczególne cyklony. Dlatego też liczba połączonych w ten sposób cyklonów nie przekracza liczby sześciu. (Mazur, 2004; Warych,1998)

Rys. 4.4 Równoległe połączenia cyklonów Rys.4.5 Szeregowe połączenie cyklonów

(Mazur, 2004) (Mazur, 2004)

4.2 Wady, zalety.

Tab. 4.1 Zestawienie wad i zalet odpylaczy cyklonowych (Mazur, 2004)

Wady	Zalety
- duże opory przepływu	+ niewielkie rozmiary
- korozja spowodowana bombardowaniem ścian cylindra przez rozpędzone cząstki pyłu	+ prosta budowa
	+ duża sprawność dla ziaren od 5 do 10 m
- niska skuteczność odpylania dla ziaren rzędu kilku mikrometrów	+ brak ruchomych części, mogących łatwo ulec uszkodzeniu
	+ niskie koszty inwestycyjne
	+ niewielkie straty ciśnienia, zużycie energii i koszty eksploatacyjne
	+ możliwość oczyszczania gazów o dużych stężeniach substancji zanieczyszczających
	+ możliwość użycia do ich budowy różnorodnych materiałów (zależnie od rodzaju odpylanych pyłów)

4.3 Przykłady zastosowania.

• Wstępne odpylanie gazów pochodzących z procesów z procesów metalurgicznych, odprowadzanych z suszarek i pieców obrotowych, powietrza odciąganego od urządzeń do szlifowania na sucho, spalin z kotłów fluidalnych.

• Odpylanie spalin z kotłów opalanych węglem, wyposażonych w ruszty mechaniczne, gazów odciąganych z urządzeń do rozdrabniania, sortowania i transportu surowców mineralnych
  i materiałów sypkich.

• Separacja wiórów i trocin odciąganych wraz z powietrzem od obrabiarek do drewna

(Strona www.klimatyzacja.pl/wentylacja/odpylacze-podstawy-teoretyczne; Mazur, 2004)

4.4 Koszty.

Koszty budowy i eksploatacji cyklonów są wysokie w porównaniu do innych odpylaczy suchych. Cena cyklonu waha się w granicach kilku- kilkunastu tysięcy złotych.

1. Odpylacze wirowe przeciwbieżne
   5.1 Budowa, schemat działania.

Rys. 5.1 Odpylacze wirowe przeciwbieżne z doprowadzeniem strumienia gazu wtórnego za pomocą a) dysz, b) osiowego elementu zawirowującego (Warych,1998)

1 - wirnik,

2 - łopatki zawirowujące,

3 - stożek,

4 - dysze,

5 - sprężarka,

Odpylacze wirowe przeciwbieżne są bardzo często określane jako lepsza wersja popularnych cyklonów. Wykorzystują kombinacje wirowego przepływu strumienia gazu - czyli tak zwanego wiru pierwotnego wokół osi cylindra oraz wprowadzanego do odpylacza jego górną częścią dodatkowego strumienia gazu, tzw. gazu pomocniczego (wtórnego), otaczającego od zewnątrz wir pierwotny, który jest skierowany w kierunku przeciwnym lecz ma ten sam zwrot. (Mazur, 2004)

Odpylany gaz wpływa od dołu do zasadniczej części odpylacza, gdzie uzyskuje ruch wirowy unoszący się w środkową część cylindra. W tej samej chwili w górnej części zostaje wprowadzony gaz wtórny przez nieruchome dysze (Rys. 5.1a), bądź przez osiowy element zawirowujący (Rys. 5.1b). Cząstki pyłu pod wpływem działania siły odśrodkowej przenoszą się z wiru pierwotnego do wtórnego i dalej do dolnej części odpylacza, poniżej wlotu gazu zapylonego, gdzie gromadzą się w postaci warstwy pyłu. W czasie przepływu w dół gaz pomocniczy przenika w strumień gazu pierwotnego i opuszcza razem z nim odpylacz jako gaz już oczyszczony. (Warych, 1998)

Istnieją dwa najpowszechniejsze rodzaje odpylaczy wirowych- przeciwbieżnych różniących się sposobem wprowadzania gazu wtórnego. W budowie pierwszego charakterystyczne jest zastosowanie dyszy, które wprowadzają i załamują strumień powietrza. Są one mniej energochłonne, a także prostsze w obsłudze od tych, w których zastosowano łopatki zawirowujące. W przypadku łopatek optymalne ich nachylenie wynosi 30-40°. Zaś w przypadku dyszy najlepszą skuteczność uzyskujemy gdy są nachylone pod kąt
15-30 °. Strumień gazu wtórnego może być doprowadzany również podobnie jak w cyklonach klasycznych. Rolę gazu pomocniczego może spełniać powietrze atmosferyczne, gaz zapylony lub skierowany częściowo ponownie do odpylacza gaz odpylony. O wyborze rodzaju i ilości gazu pomocniczego decydują kryteria techniczno-ekonomiczne. (Warych, 1998)

Stosowanie odpylaczy wirowo-przeciwbieżnych umożliwią separacje ziaren o średnicy od 3-5 μm. Dlatego właśnie często uważa się je za lepszą wersje cyklonów, ponieważ usuwają cząstki pyłu o mniejszych rozmiarach. (Kacperski, 2003)

5.2 Wady, zalety.

Tab. 5.1 Zestawienie wad i zalet odpylaczy wirowych przeciwbieżnych.(Mazur, 2004)

Wady	Zalety
- konieczność stosowania gazu wtórnego o wysokim ciśnieniu - straty ciśnienia sięgające do 4000 Pa, co za tym idzie również wysokie zużycie energii	+ możliwość oczyszczania mniejszych ziaren niż w cyklonach, a co za tym idzie większa skuteczność
- znacznie większe koszty utrzymania niż w przypadku tradycyjnych cyklonów, np. koszty oczyszczania, rachunki za energię	+ mniejsza erozja ścian w porównaniu z cyklonami
- stosowanie wentylatorów i związany z tym hałas	+ możliwość stosowania różnorodnych materiałów do wykonania
- skomplikowana instalacja	+ograniczenie wpływu wadliwego wykonania
	+ możliwość oczyszczania gazów gorących
	+ pozwalają na odpylanie gazów wilgotnych

1. Przykłady zastosowania

• Przemysł cementowy

• Energetyka cieplna

• Metalurgia

• Przemysł materiałów budowlanych

(Strona www.klimatyzacja.pl/wentylacja/odpylacze-podstawy-teoretyczne)

Odpylacze wirowe przeciwbieżne stosowane są, gdy wydzielony pył ma właściwości ścierające, jest łatwo zapalany lub trujący . Stosowane są również często do odpylania spalin o wysokiej temperaturze, gdy są one palne i działają korodująco, lub gdy wilgotność ich jest znaczna.(Kacperski, 2003)

5.4 Koszty

Koszty odpylaczy wirowych przeciwbieżnych mogą być różne w zależności od konkretnego odpylacza i od producenta. Mogą kosztować nawet do kilkunastu tysięcy złotych.

2. Podsumowanie

Tab. 6.1 (Mazur, 2004; Warych, 1998; Kacperski, 2003)

Cechy Rodzaj odpylacza	Wielkość odpylanych pyłów(μm)	Skuteczność	Zastosowanie	Rozmiar/ budowa	Popularność/ Częstość stosowania	Koszty budowy i eksploatacji
Grawitacyjny	Powyżej 50	Najmniejsza skuteczność	Procesy suszenia kauczuku, przy kotłach opalanych miałem węglowym lub biomasą	Małe oraz najprostsza budowa	Mało popularne	Do kilku tysięcy
Inercyjno- uderzeniowy	Powyżej 20	Średnia skuteczność	Gazy pochodzące z pieców obrotowych, konwertorów oraz suszarni	Małe , bardziej skomplikowana budowa	Mało popularne	Od kilku do kilkunastu tysięcy
Cyklon	Powyżej 5	Bardzo skuteczne	Procesy metalurgiczne, kotły opalane węglem, obrabiarki do drewna	Różnych rozmiarów, skompliko -wana budowa	Najbardziej popularne	Do kilkunastu tysięcy
Wirowy - przeciwbieżny	Powyżej 3	Najskute-czniejsze	Przemysł cementowy, energetyka cieplna, metalurgia, mat. budowlane	Rożnych rozmiarów, skomplikowana budowa	Popularne	Do kilkunastu tysięcy

3. Spis literatury

1. Kacperski W. T.,2003: Inżynieria środowiska. Ochrona powietrza. Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom

2. Mazur M., 2004: Systemy ochrony powietrza. Uczelniane Wydawnictwo Naukowo Dydaktyczne AGH, Kraków

3. Warych J., 1998:Oczyszczanie gazów. Procesy i aparatura. Wydawnictwo Naukowo- Techniczne, Warszawa

Spis stron internetowych:

1. Strona internetowa www.klimatyzacja.pl (http:// www.klimatyzacja.pl/wentylacja/odpylacze-podstawy-teoretyczne)

str. 12

---