книги из ГПНТБ / Пирумов, А. И. Обеспыливание воздуха

пылеуловителя, показанная на рис. II 1.37, а. Воздух протекает под перегородкой, оттесняя воду, которая образует криволиней­ ную поверхность сепарации. Испытания показали удовлетвори­ тельную эффективность пылеулавливания [81, 92], однако цир­ куляция воды в данном случае сопровождается сильными пуль­ сациями, затрудняющими водоподпитку.

Струйные пылеуловители

Механизм инерционного осаждения пылевых частиц из струй при обтекании пластинок, рассмотренный в п. 3 главы I, с успе­ хом использован в пылеизмерительных приборах «щелевого» типа, например кониметрах Оуэнса и Цейса для счетного анали­ за запыленности воздуха, в каскадных импакторах и т. п. Отде­ ление пыли в этих приборах происходит на пластинках, смо­ ченных вязкими составами.

Большая скорость и резкое изменение направления струй, вы­ текающих из сопел этих аппаратов, создают условия для эффек­ тивного отделения самых мелких частиц. На рис. Ш.ЗО (кривые 3 и 4) показана фракционная эффективность сепарации частиц (р=2,5 г/см3) на пластинке импактора по экспериментальным данным Мейя [26]. Как видно из графика, при скорости истече­ ния всего 34 м/с достигается эффективность, свойственная пыле­ уловителям Вентури1.

Для возможности использования струйного механизма в практике пылеулавливания необходимо создать на обтекаемой поверхности пленку воды и обеспечить ее постоянное обновление. В некоторой мере к такой схеме приближается одноперегородоч­ ный пылеуловитель (см. рис. Ш.37,а). Действительно, когда при включении вентилятора уровни воды по обе стороны перегородки займут рабочее положение и под нижней кромкой перегородки откроется щель, образуется плоская струя воздуха, встречающая на своем пути наклонную поверхность воды, выполняющую ту же роль, что и смоченные пластинки щелевых приборов. Недо­ статком такой схемы по сравнению с щелевыми приборами яв­ ляется невозможность обеспечения оптимальной формы и поло­ жения поверхности сепарации относительно струи.

Введение второй перегородки, как это сделано в пылеулови­ телях ПВМ и ротоклоне, позволяет улучшить условия сепара­ ции (см. рис. III.37,б и в).

Пылеуловители типа ПВМ. Пылеуловитель вентиляционный мокрый (рис. III.38) состоит из корпуса 1, нижняя часть которо*

1 Скорость истечения из сопл в щелевых приборах доходит до 150 м/с.

го заливается водой, укрепленных в нем перегородок 2 и 3, водоотбойника 4, каплеуловителей 5 и вентиляторного агрегата 6. На стенке корпуса крепится устройство 7 для регулирования уров­ ня воды. В нижней части бункера имеется устройство для взму­ чивания шлама.

Очистка воздуха происходит следующим образом. Запылен­ ный воздух поступает в корпус через отверстие в его боковой стенке. При включении вентилятора уровень воды в среднем от­ секе пылеуловителя между двумя симметричными перегородка­ ми 2 устанавливается ниже, чем за перегородками 3. В результа­ те этого между поверхностью воды и каждой перегородкой 2 об­ разуется щель, через которую воздух устремляется с большой скоростью в виде плоской струи, частично увлекая за собой воду. Встречая на своем пути перегородку 3, струя отклоняется вверх, причем на поверхность перегородки, обильно смоченную увлечен­ ной водой, осаждаются сепарирующиеся из струи пылевые части­ цы. Увлеченная воздухом вода перетекает вверх по перегородке 3, отклоняется водоотбойником и сливается в крайний отсек. Воздух проходит через каплеуловители и выбрасывается наружу

вентилятором.

Эффективность пылеуловителя определяется условиями тече­ ния воды и воздуха в промежутке между перегородками 2 и 3. Детальные наблюдения показали, что вода, увлеченная возду­ хом, образует на перегородке 3 слой, толщина которого зависит

152

от воздушной нагрузки на щель и уровня воды в бункере, со­ ставляя несколько миллиметров. Надлежащим выбором этих па­ раметров можно обеспечить нужную толщину пленки воды, что важно для предупреждения отскока от перегородки крупных ча­ стиц, скорость которых в месте контакта может превышать 30—: 40 м/с.

Отклонение плоскости нижних кромок перегородок 2 (см. рис. III.38) от горизонтального положения не должно превышать 0,5 мм на 1 м их длины.

В пылеуловителях, предназначенных для работы в режиме непрерывного слива шлама, количество поступающей воды дол­ жно быть равно количеству удаляемого жидкого шлама.

Пылеуловители типа ПВМ разработаны ЦНИИПромзданий в двух исполнениях: со сливным (дополнительный индекс С) и с механизированным скребковым удалением шлама.

На рис. 111,38 показан пылеуловитель сливного исполнения, а в табл. III.13 даны технические показатели пылеуловителей обо­ их исполнений.

.. Вентиляторные агрегаты могут устанавливаться на крышках корпусов или отдельно в удобных для эксплуатации местах.

Сопротивление пылеуловителей типа ПВМ ориентировочно можно определять по расчетной формуле ЛЯ = б+1,5 Q°>5 кгс/м2, где 6 — превышение верхнего уровня воды над нижней кромкой перегородки 2 (см. рис. III.38), мм; Q — расход воздуха на 1 м длины щели пылеуловителя, м3/ч. Устройство для водоподпитки служит и для поддержания заданного уровня воды в пылеуло­ вителе (рис. 111.39). Устройство состоит из бака, прикрепленно­ го к стенке корпуса пылеуловителя и соединенного с ним отвер­ стием и трубкой, служащими для выравнивания давлений и по­ дачи воды в пылеуловитель. Трубка опущена в воду для преду­ преждения попадания .грязной воды в бак. Подачу воды авто­ матически регулирует поплавковый клапан. Для поддержания заданного уровня воды и предотвращения подсоса воздуха из системы канализации или из атмосферы служит переливная труба с сифоном.

Рис. III.39. Схема устройства для автоматической водопод­ питки и поддержания уровня во­ ды

154

Залив воды в бункер пылеуловителя и бак водоподпитки про­ изводится при выключенном вентиляторе и при закрытом маг­ нитном клапане через дополнительный ввод на байпасе. Когда бункер и бак водоподпитки пылеуловителя наполнятся, вода на­ чинает сливаться через сливной трубопровод в канализацию, что' видно по ее струе. Дальнейшая подпитка пылеуловителя водой производится автоматически при работающем вентиляторе и от­ крытом магнитном клапане только через штуцер поплавкового клапана узла водоподпитки.

Количество воды, подаваемой через поплавковый клапан, должно быть несколько больше, чем ее потери на испарение и на слив со шламом. Зто позволяет предотвратить попадание загряз­ ненной воды в бак водоподпитки и слив ее в канализацию, а также обеспечить поддержание заданного уровня воды. Избыток воды сбрасывается через переливную трубу бака водоподпитки

вканализацию.

Сцелью предупреждения закупорки шламом сливного отвер­ стия в нижнюю часть корпуса пылеуловителя по соплам, распо­ ложенным внутри бункера, через коллектор подается водопрозодная или осветленная вода (см. рис. II 1.38). Слив шлама про­ изводится через запорный вентиль и конусную воронку, устанав­ ливаемую на нижнем фланце вентиля.

Переливную трубу, сигнализирующую о полноте заполнения пылеуловителя, и узел водоподпитки закрепляют на высоте, со­ ответствующей выбранному уровню воды в пылеуловителе.

При прекращении подачи воды из водопровода уровень воды

Рис. III.40. Линии тока (а) и траектории пылевых частиц (б) в щелевом ка­ нале пылеуловителя типа ПВМ

155

снижается, поплавковый клапан опускается, датчик, укреплен­ ный на плече поплавкового клапана, срабатывает и вентилятор автоматически отключается. Вентилятор может быть отключен также с помощью реле давления в случае падения давления во­ ды ниже 1,6—2 кгс/см2 (в зависимости от его настройки).

Картина течения воздуха в щелевом канале пылеуловителя типа ПВМ была исследована с применением метода конформно­ го отображения Н. Е. Жуковского [36], видоизмененного О. М. Киселевым [44]. Приближенная картина течения, полученная для случая, когда воздушная нагрузка составляла примерно 4 тыс. м3/ч на 1 м длины щели, а разность уровней 6=60 мм (см. рис. 111.36), дана на рис. 111.40, а. Вдали от входа в щель линии тока представляют собой прямые лучи, сходящиеся к щели. По­ ворот линий тока начинается в основном вблизи от входа в щель, происходит резко и быстро заканчивается, чем создаются опти­ мальные условия сепарации.

Наименьшие скорости потока наблюдаются вблизи свободной поверхности воды; скорость возрастает к перегородке и достига­ ет максимума на линиях тока, примыкающих к ней. Такое рас­ пределение скоростей способствует улавливанию частиц, находя­ щихся в наиболее неблагоприятных условиях. Величины скоро­ стей даны на рисунке; замеры, произведенные с помощью очень тойких пневмометрических трубок, подтвердили достоверность расчета.

Используя полученные значения скоростей потока w, были вычислены траектории сепарирующихся частиц. На рис. П.40,б показаны граничные траектории сепарирующихся частиц. Из об­ ласти потока, расположенной между каждой из траекторий и по­ верхностью воды, сепарируются полностью все частицы размера, указанного на линии траектории, и в некоторой мере более мел­

кие.

На рис. Ш.ЗО (линии 5, 6 и 7) показана действительная фрак­ ционная эффективность пылеуловителя типа ПВМ при воздуш­ ной нагрузке 4 тыс. м3/ч на 1 м длины щели для трех различных уровней: 6=40 мм, что соответствует наиболее общему случаю для вентиляционной практики и пылеуловителей III класса (см. табл. III. 1 и Ш.2), 6= 200 и 6=300 мм — для случаев, когда в целях достижения более высокой эффективности используется давление до 350—400 кгс/м2 (пылеуловители II класса).

Из схемы течения (см. рис. 111.40) следует, что уменьшение радиуса кривизны свободной поверхности воды (что можно осу­ ществить, повышая уровень воды) способствует повышению эффективности процесса. Экспериментальные иссследования по­ казали, что при увеличении воздушной нагрузки слой воды на перегородке утончается и, хотя перегородка всегда остается смоченной, эффективность при определенных условиях начина­ ет падать. Это явление может быть объяснено отскоком частиц.

Пылеуловители Ротоклон N. Принципиальная схема Ротокло-

156

ГЛАВА IV

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ОБЕСПЫЛИВАЮЩИХ УСТАНОВОК

1. ОЧИСТКА ВОЗДУХА, ПОДАВАЕМОГО В ЗДАНИЯ

ИСООРУЖЕНИЯ СИСТЕМАМИ ПРИТОЧНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ

ИКОНДИЦИОНИРОВАНИЯ

Задачи очистки воздуха

Атмосферный воздух всегда содержит некоторое количество мелкодисперсной пыли естественного происхождения. Воздуш­ ные выбросы промышленных предприятий и отопительных уст­ ройств, механическая и ветровая эрозия почвы и другие искусст­ венные и естественные процессы, происходящие в природе, во многих случаях увеличивают запыленность воздуха до такой сте­ пени, что по гигиеническим или технологическим соображениям возникает необходимость в очистке воздуха, подаваемого в зда­ ния и сооружения.

В Англии воздуху городов, в которых жилые кварталы с ка­ минным отоплением сочетаются с крупными промышленными предприятиями, свойственно пылесодержание до 0,5 мг/м3. В США концентрация пыли в воздухе достигала 1,044 мг/м3. В ФРГ наибольшая концентрация пыли отмечалась в городах Ру­ ра — до 0,7 мг/м3.

Санитарные нормы СССР ограничивают среднесуточную предельно допустимую концентрацию нетоксичной пыли в ат­ мосферном воздухе населенных мест величиной 0,15 мг/м3, од­ нако в действительности |КОНцентрация пыли часто бывает больше, поэтому лучше исходить из опытных данных о степени загрязнения воздуха в конкретном районе [58]. Обобщенные показатели запыленности атмосферного воздуха приведены в табл. IV. 1.

ТА БЛИ Ц А IV.I

Обобщенные показатели запыленности атмосферного воздуха__________________

* !В отдельных случаях концентрация пыли может быть более 3 iMt/m3.

159

Содержание пыли в воздухе во время пыльных бурь может составлять 10 мг/м3 и более [43]. Так, в районе Бухары в отдель­ ные годы в течение 54—98% времени пылесодержание составля­ ло 1 мг/м3 и менее, 2—31% времени— до 100 мг/м3 и примерно 3% времени — от 100 до 300 мг/м3.

Повышенные концентрации пыли в атмосферном воздухе, как правило, обусловливаются появлением в нем временами круп­ ных пылевых частиц. Они определяют большую часть перемен­ ной нагрузки на фильтры и довольно легко поддаются отделе­ нию в простейших фильтрах. В отличие от этого постоянная запыленность определяет стабильную нагрузку на фильтры, мало изменяющуюся для различных населенных мест. Предель­ ная крупность частиц постоянной запыленности 5—10 мкм, при­ чем более 50% общей массы частиц составляют частицы разме­ ром меньше 1—2 мкм, а от общего числа частиц более 50% составляют частицы мельче 0,5 мкм (см. рис. 1.1). Освобожде­ ние воздуха от присущей ему постоянной запыленности является более сложной задачей. Здесь следует иметь в виду, что основ­ ную опасность для человеческого организма представляют имен­ но частицы размером от десятых долей микрометра до 10 и в особенности дс 5 мкм.

Необходимость в очистке воздуха от пыли возникает также при его рециркуляции в системах вентиляции, практикуемой в широких размерах, особенно при кондиционировании воздуха. Непременным условием возможности использования воздуха, удаленного из помещений вытяжной вентиляцией, для рецирку­ ляции является его достаточная чистота.

Частицы пыли крупнее 10 мкм в значительной мере успевают выпасть в помещениях, вследствие чего в воздухе, забранном вентиляционной системой для рециркуляции, содержатся более мелкие частицы. Некоторым исключением является пыль тек­ стильных .предприятий, содержащая много пуха и волокна, спо­ собных длительное время оставаться во взвешенном состоянии.

Там, где скопляется большое число людей, следует считаться с загрязнением рециркуляционного воздуха капельными аэро­ золями, образующимися при кашле и т. п. Аэрозоли такого ро­ да часто содержат болезнетворные микроорганизмы.

Как видно из изложенного, на воздушные фильтры возлага­ ются следующие задачи:

а) уменьшение содержания пыли в воздухе, подаваемом в вентилируемые здания, если среднесуточная или максимальная концентрация пыли в районе расположения здания или вблизи места забора воздуха систематически превышает предельно до­ пустимые величины, установленные санитарными нормами;

б) защита теплообменников и другого оборудования вентиля­ ционных камер и кондиционеров от запыления, снижающего теп­

лотехнические показатели, увеличивающего сопротивление и т. д.;

160