Сухие пылеуловители — что к ним относят, устройство и принцип действия, классификация, виды, фильтры

Актуальной экологической проблемой, решение которой растянулось на несколько десятилетий, является выброс производственными предприятиями губительных для окружающей среды веществ в виде промышленной пыли. Эта проблема затрагивает не только экологию, но и экономику большинства развитых государств – на борьбу с загрязнениями ежегодно выделяются астрономические суммы. Финансовые потоки, идущие из бюджета, разветвляются на более мелкие ручейки: разработка средств вентиляции и аспирации, внедрение на заводах и фабриках программ, направленных на уменьшение выбросов, заработная плата специалистов различных уровней. Итак, промышленная пыль – многогранная проблема, которая вредит здоровью человека, его благосостоянию и ухудшает экологическую обстановку на планете.

Для уменьшения содержания в производственных выбросах твердых частиц, называемых пылью, большинство современных предприятий успешно применяют пылеулавливающие агрегаты, иначе называемые пылеуловителями.

Назначение и сферы применения

Как видно из самого названия устройства, пылеуловитель – это устройство, предназначенное для удаления из газовой среды взвешенных частиц, называемых пылью. Современные пылеулавливатели подразделяются на два основных вида:

• промышленные установки комплексного действия;
• бытовые пылеулавливающие устройства.

Что касается бытовых приборов, служащих для поглощения пыли, их можно успешно приобрести в магазине бытовой техники и существенно улучшить качество воздуха в жилых помещениях. Бытовая пыль является причиной многих хронических заболеваний дыхательной системы, таких как бронхиальная астма, эмфизема, обструктивная болезнь.

Промышленные пылеуловители применяются для обеспечения производственных работ. В зависимости от типа производства существуют агрегаты различной мощности, сложные многоступенчатые установки, связанные между собой системой воздуховодов. Независимо от мощности и конструкции, все эти устройства служат для достижения одной цели – максимально эффективное удаление частиц пыли из производственных выбросов газа.

Принцип работы сухих пылеуловителей — устройство и схемы

Разработкой сухих пылеуловителей – циклонов занимались еще советские инженеры в 70-х годах прошлого века. С тех пор постоянное совершенствование устройств для сепарации воздуха привело к созданию более-менее стройной системы классификации. На данный момент существуют следующие виды сухих пылеуловителей:

• гравитационный уловитель;
• инерционное пылеулавливающее устройство;
• инерционно-центробежный агрегат.

Разница между ними очевидна: в первом случае сепарация пылевых частиц от газа происходит на основании закона гравитации – то есть под действием силы тяжести. Второй вариант предусматривает в качестве рабочей силы инерцию потока осаживаемого газа. Инерция появляется, когда струя фильтруемого газа резко меняет направление своего движения, в результате чего более тяжелые частицы пыли оседают на жалюзийных планках фильтрующего элемента. Кроме того, можно эффективно использовать центробежное ускорение частиц – для этого был изобретен центробежно-инерционный пылеуловитель, отличающийся повышенной производительностью.

Преимущества перед мокрыми пылеуловителями

Статистика показывает, что большинство производственных предприятий делают выбор в пользу пылеуловителей сухого типа. Принципиальное отличие заключается в том, что так называемый «мокрый» пылеуловитель использует для отделения твердых частиц различные рабочие жидкости, в то время как сухой работает по другому принципу.
Преимущества сухих пылеуловителей перед мокрыми следующие:

1. Конструкция намного проще и не такая громоздкая. Не требуется установка дополнительных емкостей для рабочей жидкости. Экономия рабочего пространства – одна из важнейших задач производства.
2. Нет необходимости дозаправки, периодической замены и контроля уровня жидкости в резервуаре. Этот пункт является решающим на больших заводах, где для обслуживания мокрых устройств придется формировать целый штат вспомогательного персонала.
3. Сухой пылеуловитель работает с подавляющим большинством пылевых загрязнений, в то время как действие мокрого фильтра основано преимущественно на химической реакции определенных твердых частиц с рабочей жидкостью. Этим объясняется тот факт, что 95% предприятий пользуются сухофильтрующими агрегатами.

Итак, эксплуатация сухих пылеуловителей большинством предприятий на сегодняшний день наиболее оправдана, и имеет приоритетное значение.

Типы сухих пылеуловителей

По способу приведения устройства для сепарации пыли в действие существуют два вида: сухие механические пылеуловители и электрические.
В данном материале будет рассмотрено устройство и принцип действия механизмов, которые относятся к сухим пылеуловителям:

• жалюзийные фильтры-решетки;
• камеры для осаживания пыли;
• сухие пылеуловители циклонного типа;
• рукавные фильтры;
• электростатические фильтры;
• картриджные фильтры

Все эти виды устройств относятся к сухим пылеуловителям и успешно применяются для борьбы с вредными выбросами в рамках внедрения различных программ по улучшению экологической обстановки в районе функционирования производственных предприятий.

Жалюзийные фильтры-решетки и отбойные пластины

Данный вид пылеулавливающих устройств представляет собой простейшие конструкции, которые служат для первичной или грубой очистки газовой среды от самых крупных и тяжелых твердых частиц. Собственно говоря, это еще даже не пыль, а скорее песок – частицы мусора размером от 0,1 до 5 мм на большой скорости ударяются об так называемые ламели, образующие решетку. Эти ламели повернуты к вектору движения потока газа под таким углом, что частицы ударяются об их поверхность и отскакивают в емкость, предназначенную для их сбора.

Обычно жалюзийные отбойники используются в каскадной фильтрации газа, и применяются на первом этапе очистки. Это означает, что частицы размером менее 0,1 мм в поперечнике проходят через решетку без ощутимых потерь и отправляются на следующий этап более тонкой очистки.

Пылеосадительные камеры

Пылеосадочные камеры представляют собой устройство гравитационного типа для осаживания твердых частиц. Принцип их работы заключается в том, что поток газа вместе с пылью поступает на скорости не более 3 м/с в камеру устройства, где под воздействием силы тяжести происходит отделение твердых частиц. В промышленности наиболее известными являются:

• полочные пылеулавливатели;
• камера Батурина;
• стержневая камера;
• пылеосадочный лабиринт.

Общим для этих устройств является то, что частицы размером около 50 мкм попадают вместе с газом в осадочную камеру, и по причине того, что их масса намного больше массы фильтруемого газа, они не могут выйти наружу и остаются внутри в качестве осадка. Пылеосадительные камеры, как и жалюзийные фильтры, используются для первичной, грубой очистки потока газа.

Сухие циклонные пылеуловители

Циклонный пылеуловитель – это резервуар, имеющий форму перевернутого усеченного конуса. Принцип работы заключается в том, что поток газа подается через боковое отверстие под определенным давлением и углом, в результате чего частицы пыли получают тангенциальное ускорение и закручиваются внутри «циклона» в вихревой поток. Далее под воздействием силы тяжести пыль оседает на дно конструкции, а очищенный до 70% воздух выходит через верхние отверстия аппарата.
Этот способ очистки тем эффективнее, чем тяжелее частицы пыли. Также на качество очистки влияет поперечный радиус корпуса циклонического пылеулавливателя. Чем меньше радиуса, тем больше тангенциальное ускорение и чище воздух на выходе из фильтра.

Рукавные фильтры

Данные устройства традиционно представляют собой конструкцию, состоящую из следующих основных элементов:

• корпус;
• бункер для пылевого осадка;
• выпускные клапана;
• фильтрующие тканевые рукава.

Рукава – это самый главный элемент в рукавном фильтре. Они состоят из пористого мелковолоконного материала. Именно благодаря многоуровневой системе натянутых на жесткий каркас рукавов и происходит качественная фильтрация воздуха. Осаживаемые на наружной поверхности ткани частицы взвесей осыпаются в бункер, а очищенный воздух выходит через клапан в наружное пространство или в устройство дальнейшей регенерации воздуха. Впрочем, степень очистки воздуха рукавным фильтром такова, что в большинстве случаев он выходит в общий воздушный бассейн. Содержание вредных примесей в очищенном посредством рукавного фильтра воздухе не превышает максимально допустимых значений.

Электростатические фильтры

Электростатические пылеулавливающие фильтры – это высокотехнологичные устройства, работающие по принципу ионизации твердых частиц коронным разрядом. Коронный разряд возникает между расположенными на определенном расстоянии друг от друга металлических пластин, к которым подводится электрический ток разной полярности. В пространство между пластинами направляется пылевой поток, который, попадая в сильное электромагнитное поле, ионизируется и оседает по принципу магнетизма на одной из пластин-электродов. Далее происходит очистка пластины от намагниченной взвеси.
Поскольку этот способ фильтрации очень энергозатратный и требует высокоточного оборудования, а также предполагает определенные технические сложности, связанные с удалением накопившейся пыли, электростатическое пылеулавливание на практике используется редко. Однако его применение может быть оправдано на некоторых производствах.

Картриджные фильтры

Конструкция позволяет производить тонкую очистку. Сперва грязный воздух попадает в камеру, где оседают крупные частицы. После этого поток направляется непосредственно через картриджи, где задерживается мелкая пыль до 10 мкм. Такой способ позволяет использовать воздушный поток повторно внутри производственного помещения, что позволяет без вреда для здоровья и экологии экономить на энергопотреблении.

Плюсы и минусы сухих пылеуловительных агрегатов

Каждый из существующих пылеуловителей имеет проверенные практикой достоинства и недостатки. Краткий обзор плюсов и минусов вышеперечисленных устройств содержится в сводной таблице:
Вид устройства Достоинства Недостатки
Жалюзийные решетчатые фильтры Долгий срок службы, простая конструкция, отсутствие подвижных частей. Подходят исключительно для грубой, предварительной очистки.
Устройства циклонного типа Неприхотливость, долговечность, удобство эксплуатации. Пригодны только для крупных и средних частиц пыли.
Рукавные фильтры Тонкая очистка до 10 мкм, возможность использования на предприятиях с высокой пылевой нагрузкой, надежность. Необходимость регулярной очистки фильтрующего элемента.
Электростатический уловитель Самая высокая степень очистки, вплоть до санитарно-гигиенических значений. Отсутствие сопротивления воздуха. Высокая стоимость установки, энергозатраты, сложная система регенерации электродов, отрицательно влияющая на общую надежность и стоимость.

Сравнительная таблица сухих пылеуловителей

Вид устройства	Достоинства	Недостатки
Жалюзийные решетчатые фильтры	Долгий срок службы, простая конструкция, отсутствие подвижных частей.	Подходят исключительно для грубой, предварительной очистки.
Устройства циклонного типа	Неприхотливость, долговечность, удобство эксплуатации.	Пригодны только для крупных и средних частиц пыли.
Рукавные фильтры	Тонкая очистка до 20 мкм, возможность использования на предприятиях с высокой пылевой нагрузкой, надежность.	Необходимость регулярной очистки фильтрующего элемента.
Электростатический уловитель	Самая высокая степень очистки, вплоть до санитарно-гигиенических значений. Отсутствие сопротивления воздуха.	Высокая стоимость установки, энергозатраты, сложная система регенерации электродов, отрицательно влияющая на общую надежность и стоимость.
Картриджные фильтры	Тонкая очистка до 10 мкм, возможность направлять  очищенный воздуха повторно внутрь помещения.	Эффективен на малых и средних предприятиях (площадях) со средней пылевой нагрузкой. Установка фильтрационных блоков только внутри помещений. Достаточно большое сопротивление на фильтрах.