Пылеулавливающие- воздухоочистительные устройства

Из многих машин и аппаратов (сушильных барабанов, сепараторов, вращающихся печей, и т.д.) особенно при сухом измельчении материалов, выделяется большое количество пыли.Для выделения пыли из пылевоздушной смеси применяют большое количество различных устройств для сухой и мокрой очистки: пылеосадительные камеры, в которых осаждаются час­тицы пыли (100-^500 мкм) под действием силы тяжести из.пылевоздушного потока, движущего­ся со скоростью менее 0,5 м/с; циклоны и бата­рейные циклоны, матерчатые фильтры, электро­фильтры, скрубберы и др., осуществляющие вы­деление частиц (0,1 —т— 100 мкм) из пылевоздуш­ных потоков. Циклоны, относящиеся к центробежным пы­леуловителям, широко применяются в практике очистки пылевоздушных потоков от частиц пы­ли величиной 80-^100 мкм. Циклон (рис. 66) представляет собой цилиндр /, сваренный с усе­ченным конусом 2. К циклону по касательной примыкает вводный патрубок 4. Благодаря ка­сательному вводу пылевоздушная смесь при по­ступлении в циклон получает вращательные движения. При этом крупные частицы пыли вследствие потери потоком скорости под дейст­вием силы тяжести сразу же выпадают из по­тока. Остальные частицы под влиянием центро­бежной силы трутся о стенки кожуха (или друг о друга), теряют скорость и тоже выпадают. Пыль удаляется из циклона через патрубок 3, а воздух выходит через трубу 5. Циклоны выде­ляют 65—80% пыли, заключенной в воздушном потоке.

Рис. 66. Схема работы циклона.

Батарейный циклон (рис. 67) (выделяет частицы пыли величиной 10—100 мкм) состоит из нескольких малых циклонов, принцип работы которых подобен рассмотренному. В связи с этим для очистки воздуха, от пыли в количествах, ко­торые практически имеются в помольных и других це­хах, применяют батарейные циклоны, состоящие из 50 и более малых циклонов (диаметром 0,05; 0.1; 0,15;0,2; 0,25 м) и соединенные в одном агрегате (рис.67, а). Запыленный воздух по­ступает через патрубок 2 в камеры 5 батарейного цик­лона, в которых установле­ны малые циклоны 7. Для придания газовому потоку, поступающему в камеру 5, вращательного движения, на внешней поверхности цилиндрической части труб 3 име­ются лопасти 6 с углом подъема 70°. Поток запыленного воздуха раз­деляется на 50 и более струек, каждая из которых направляется в со­ответствующий осадительный элемент. В последнем, как и в циклоне, частицы пыли под действием центробежной силы трутся о стенки, те­ряют скорость и оседают в коническую часть, затем собираются в бун­керах 8. Чтобы запыленный воздух в камере 5 не мог смешаться с очи­щенным воздухом, внутри нее установлены две горизонтальные пере­городки 1 и 4, которые сверху покрыты специальной герметичной об­мазкой. Батарейный циклон выделяет 85—89% пыли, находящейся в воздуш­ном потоке.

Рис. 67. Батарейный циклон: а – общий вид; б- малые циклоны.

Рукавный (матерчатый) фильтр (рис. 68, с) выделяет частицы пыли величиной 0,1 —10 мкм и имеет несколько рядов матерчатых рукавов прикрепленных к нижнему основанию 2_, под которым рас­положен бункер 10 с винтовым транспортером 1 для удале­ния пыли. Рукава посредством рычажных систем 6' периоди­чески и автоматически встря­хиваются. Кожух 7 в верхней части имеет клапанную короб­ку с клапаном 5 и патрубком 4 для подключения к отсасы­вающему воздухопроводу. Фильтр работает циклами: первый цикл — фильтрация воздуха (рис. 68, а), второй — очистка рукавов. Засасываемый через патру­бок 8 запыленный воздух про­ходит в матерчатые рукава. При этом частицы пыли задерживаются на их стенках, а очищенный воздух через отверстия материи проходит в клапанную коробку.

Рис. 68. Фильтры матерчатые: а- рукавный фильтр; б- клиновый фильтр; в- схема работы матерчатого фильтра с многокамерной мельницей.

Периодически группы рукавов очищаются при по­мощи продувочно-встряхивающего механизма. При этом клапан 5 от­ключает фильтр от всасывающего вентилятора, а клапан 9 закрывает проход пылевоздушной смеси, включается встряхивающий механизм и от специального вентилятора подается воздух. Со стенок пыль оседает в бункер и удаляется винтовым транспортером. Когда встряхивание за­кончено, рукава опять соединяются с отсасывающим вентилятором.

Фильтр с микропульсирующей продувкой и клиновыми тканевыми фильтрами с каркасом из сетки, устройство которого понятно,из рис. 68, б, имеет следующие достоинства: отсутст­вуют механизмы встряхивания, дроссели и вентиляторы обдувки; не возникает трения фильтрующих элементов, что удлиняет срок их службы; сокращаются габариты, капитальные затраты и эксплуата­ционные расходы; не требуется отключения отдельных рукавов или целых секций очистки, что позволяет увеличить допустимые нагрузки на ткань по газу и пыли за счет учащения регенерации, обеспечивается малый расход продувочного воздуха; Эффективность работы рукавных фильтров снижается с умень­шением тонкости частиц материала, начальной запыленности воздуха, его влажности и количества запыленного воздуха, приходящегося на 1 м² ткани. Рукава фильтров также изготовля­ют из шерстяной н хлопчатобумажной байки, муслина, а при темпера­туре более 100° С и работе на газах — из разъедающих тканей, перхлорвиниловых, лавсановых тканей, стекловолокна и др. Термостойкость ткани из стекловолокна составляет 230—250° С. Ткань для фильтрующих рукавов должна обладать: постоянством размеров, химической стойкостью, жаростойкостью, прочностью на рас­тяжение и вибростойкостыо, хорошей проницаемостью, прочно удержи­вать уловленную пыль, сохраняя ее оптимальное количество в порах после встряхивания. Схема работы матерчатого фильтра с многокамерной мельницей и циклонами 11 показана на рис. 68, в. Матерчатый фильтр выделяет до 96—99% пыли, находящейся в воздушном потоке. Предельно допус­тимая температура для шерстяных тканей 80—90°, для бумажных 60— 65°, а тканей из лавсана для тонкой очистки газов до 140°С.

Электрофильтры являются наиболее совершенными пылеулавливаю­щими устройствами. Степень очистки газов в электрофильтре состав­ляет 95—99% с величиной частиц 0,1—10 мкм. Электростатический спо­соб очистки газа от пыли основан на явлении ионизации воздуха (га­за) в поле высокого электрического напряжения. Электрофильтры бывают двух типов: трубчатые и пластинчатые. Трубчатый электрофильтр (рис. 69) имеет трубы диаметром 0,2— 0,3 м, которые являются осадительными электродами. По осям труб натягиваются изолированные провода — коронирующие электроды из стальной или нихромовой проволоки диаметром 2-нЗ мм. Переменный ток напряжения 220 В поступает по проводам 14 к распределительно­му щиту 13, откуда по проводам 15 направляется в трансформатор 8, где происходит трансформация тока в ток высокого напряжения 25— 60 кВ. Переменный ток высокого напряжения поступает в выпрями­тель 9, где преобразуется в постоянный.

Рис. 69. Вертикальный трубный электрофильтр (а) и схема его работы(б).

Выпрямитель приводится в дви­жение электродвигателем 11, который получает электрический ток со щита 13 по проводам 12. От выпрямителя постоянный электрический ток подается по проводу 10 к коронирующему электроду 5, который проходит через изолятор 3. Труба 6 осадительного электрода соединя­ется проводом 7 с землей. Газ (воздух), подлежащий очистке, пода­ется снизу через патрубок 2, проходит в трубу 6 и выходит очищенным из трубы 4. В трубе 6 частицы пыли ионизируются электронами, исхо­дящими от отрицательно заряженного коронирующего электрода, заря­жаются отрицательно, отталкиваются от него и движутся к противо­положно заряженному проводнику — трубе 6. Отдав свой заряд, они осе­дают на поверхности трубы. При периодическом постукивании по трубе частицы пыли оседают в бункере 1. Пластинчатые электрофильтры имеют аналогичное устройство, но в качестве осадительных электродов здесь применяются пластины из листовой, волнистой стали или густой сетки. В зависимости от направ­ления движения газа электрофильтры бывают горизонтальными и вер­тикальными. Пластинчатые электрофильтры имеют несколько меньшую степень пылеулавливания по сравнению с трубчатыми, но они проще монтируются, а электроды таких фильтров более удобно встряхиваются. Достоинства электрической очистки: возможность получения любой степени очистки (до 99,9%); незначительный расход электроэнергии на улавливание пыли (0,1—0,8 кВт/ч на 1000 м³ газа); возможность очист­ки газа при высоких температурах и химически агрессивных средах; очистка газов с самой различной концентрацией пыли (от долей грам­ма до 50 г/м³ и более); полная автоматизация работы. Недостатки: высокая стоимость по сравнению со стоимостью дру­гих пылеулавливающих аппаратов; большие габариты (особенно по высоте); необходимость в высококвалифицированном обслуживающем персонале; взрывоопасность при улавливании взрывчатых пылей. Ультразвуковые пылеулавливающие установки работают на основе явления коагуляции. Под влиянием ультразвуковых и звуковых коле­баний происходит вибрация транспортирующего воздуха или газа с одновременным колебанием, сталкиванием и слипанием частиц пыли между собой, которые легко улавливаются обычными циклонами. Уль­тразвуковой и звуко,вой методы очистки газов позволяют улавливать частицы 10—0,001 мкм. В ионных коагулирующих установках коагуляция мелких частиц производится подачей пульсирующего тока высокого напряжения на положительный электрод в виде сетки с конечными остриями. При этом заряженные частицы пыли различных размеров притягиваются к от­носительно крупным нейтральным частицам. Аппараты для мокрой очистки газов рационально применять в тех случаях, когда допустимы увлажнение и охлаждение очищаемого газа и когда отделяемые от газа твердые частицы могут быть использованы в процессе производства. Мокрая очистка газов осуществляется следующими способами:

1)газы соприкасаются с жидкостью, разбрызгиваемой в газовой среде;

2) газ проходит через слои жидкости в виде отдельных струек; 3) газо­вый поток под действием инерционных сил соприкасается со стенками, смоченными водой. Аппараты, применяемые при этом, называют цент­робежными скрубберами или циклонами с водяной пленкой. Центробежные скрубберы используют при очистке дымовых газов и дают высокую степень очистки >80%. Сравнительно недавно скруб­беры начали устанавливать и на заводах промышленности строитель ных материалов. Скруббер (рис. 70) состоит из стального корпуса, цилиндрическая 4 и коническая 2 части которого внутри футерованы керамически­ми плитами. Усеченный конус заканчивается па­трубком 1. В трубе 7 установлен клапан 8, регули­рующий скорость газового потока. Внутри скруб­бера смонтирована кольцевая труба 5, имеющая ряд небольших отверстий шли сопел. Эта труба пере­крыта отражательным козырьком 6. Между ко­зырьком и стенкой остается внизу небольшая щель. Вода по трубе 9, поступающая в кольцевую тру­бу 5, при выходе из последней ударяется о козырек 6 и направляется им через щель на внутреннюю по­верхность скруббера, образуя на ней тонкую водя­ную пленку. По касательной к окружности скруббера при­варен патрубок 10, через который вводятся дымо­вые газы со скоростью 15—25 м/с. Внутри скруббе­ра газовый поток получает вращательное движе­ние, при этом твердые частицы газа под влияни­ем центробежной силы отбрасываются к стенкам, где они смачиваются водой, увлекаются стекающей водяной пленкой вниз и в виде пульпы через па­трубок 1 н гидравлический затвор поступают в в пульпоприемник. Очищенный газ через трубу 7 выходит в атмосферу. Скруббер очищают через люк 3.

Рис. 70. Центробежный скруббер.

ГЛАВА XIII ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ МАГНИТНОЙ СОРТИРОВКИ

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Магнитную сортировку применяют для выделения из обрабатывае­мого сырья железных предметов, которые могут вызвать поломку ма­шины или железосодержащих примесей, ухудшающих качество гото­вых изделий. Магнитная сортировка основана на различном отноше­нии к магнитному полю железосодержащих минералов и основного сырья. В связи с разнообразными требованиями, предъявляемыми к степени выделения из материалов железосодержащих примесей, соз­даны электромагнитныё сепараторы различных конструкций.

§ 2. КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СЕПАРАТОРОВ Электромагнитный барабан (рис. 71) применяют для очистки от маг­нитных частиц: молотой глины, дробленого шпата, песка и шихты. Внутри вращающегося барабана / на оси закреплена магнитная система, состоящая из катушек 2 и магнитов 3. Барабан изготовляют из латуни или стали, теряющей магнитные свойства по выходе из магнитного по­ля. Магнитную систему устанавливают так, что магнитное поле нахо­дится на той стороне барабана, по которой перемещается материал; в таком положении ось 5 системы закрепляют при помощи стопорных болтов 4. Материал подается на барабан равномерным слоем. Переме­щаясь вместе с барабаном, немагнитный материал соскальзывает с ба­рабана, не доходя до ребра ЛА стойки 6, а магнитные частицы вы­падают за ребром А А, выходя из сферы влияния магнитного поля.

Ленточный питатель с элек­тромагнитным ведущим бара­баном представляет собой не­большой длины ленточный транспортер. Ведущий барабан подобен рассмотренному (рис. 71) и охвачен транспортерной лентой. Эти питатели одновре­менно с подачей материала в машины извлекают железные предметы, чтобы не вызвать поломку дробыльно-помольных и смешивающих машин.

и смешивающих машин.

Рис. 71. Электромагнитный барабан и смешивающих машин.

Подвесные электромагниты (рис. 72) предназначены для извлечения железных предметов, особенно из верхних слоев сыпучей массы тол­щиной не более 100 мм, перемещаемой траспортерной лентой со ско­ростью не более 2 м/с. Подвесной электромагнит имеет полюсную ско­бу, состоящую из соединительной планки-ярма 3 с сердечниками 1, на которые надеты электромагнитные катушки 2. Последние заключены в металлический кожух 5.

Рис. 72. Подвесной электромагнит.

Рис. 73. Переносный электромагнит.

Катушки соединены последовательно, что позволяет подключать их к сети посто­янного тока напряжением 220 В. Для подключения электрокабеля к обмоткам катушек имеется соединительная короб­ка. Снизу к сердечникам прикреплены полюсные наконечники 6.. Электромагнитный фильтр можно подвешивать в вертикальном сепаратор положении или под углом, соответствующим углу наклона конвейера. Расстоя­ние от поверхности транспортерной ленты до полюсного наконечника должно быть не более 0,12—0,13 м. Полюсный наконечник периодиче­ски очищают от налипших на него ферромагнитных предметов. Переносные электромагниты применяют в производстве тонкой кера­мики для очистки жидкой массы и глазурей от магнитных частиц. Пе­реносные электромагниты ЭМ-1 и ЭМ-2 (рис. 73) имеют электромаг­нитные катушки, помещенные в металлической коробке из листовой стали или латуни. К полюсам электромагнита прикреплены полюсные наконечники, которые выходят за пределы коробки и образуют метал­лическую гребенку. Масса (или глазурь), протекающая по спускному желобу через гребенку электромагнита, разбивается на мелкие струй­ки, омывающие со всех сторон наконечники, которые извлекают из массы магнитные частицы. Электромагнит снабжен вверху контроль­ной электрической лампочкой, которая автоматически выключается, если электромагниты не работают. Гребенку периодически очищают от металлических частиц. Для более эффективного выделения магнитных частиц из массы или глазури в желобе устанавливают несколько элек­тромагнитных коробок. Техническая характеристика переносных элек­тромагнитных сепараторов дана в табл. 34. Электромагнитный фильтр-сепаратор (рис. 74) применяют для сепа­рации жидких масс. Он состоит из корпуса /, в котором смонтирован мощный кольцеобразный электромагнит 2. Между трубкой 3, на кото­рую навинчена воронка 4, и стенкой 6 электромагнита в зоне магнит­ного поля установлен пакет решеток 7. Масса, подлежащая сепарации, через воронку 4 и трубку 3 поступает под решетку и проходит через отверстия в них снизу вверх. При проходе массы через пакет намагни­ченных решеток на них оседают опилки и железосодержащие примеси. Очищенная таким образом масса поступает на отводной лоток 5. Сепа­ратор периодически очищают от металлических опилок, накопившихся на решетках. Для этого предварительно прекращают подачу массы, от­крывают пробку 8 и спускают из сепаратора находящуюся в нем мас­су. Затем пропускают через пакет решеток воду, которая уносит с собой опилки и другие примеси. Подобные сепараторы изготовляют так­же и с нижней подачей массы. Производительность (пропускная спо­собность) фильтр-сепаратора составляет 1130-^3400 л/ч, мощность — 200 Вт, масса — 40 кг.

ГЛАВА XIV ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СОРТИРОВКИ И ОЧИСТКИ. § 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Гидравлическую сортировку (сепарацию) применяют для разделе­ния зерен материала по крупности и плотности, а также для обогаще­ния материала. Гидравлическая сортировка материалов основана на способности отдельных зерен материала находиться во взвешенном состоянии или осаждаться с различной скоростью в жидкой среде. При выпадении зерен материала в ламинарном потоке жидкости при малой скорости падения зерен размером менее 0,1—0,2 мм возникает сопро­тивление трения, вызываемое вязкостью жидкости. При выпадении зе­рен больших размеров (до 1,5—2 мм) в турбулентном потоке жидкости возникают и другие виды сопротивлений. На скорость выпадения частиц в воде кроме размеров зерен и плот­ности воды оказывают влияние форма зерен, их количество, пористость, температура воды. При отмучивании глин и каолинов на скорость час­тиц (производительность классификаторов) влияют и находящиеся в материалах коллоиды и растворимые соли.

§ 2. КОНСТРУКЦИИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СЕПАРАТОРОВ (КЛАССИФИКАТОРОВ) Для гидравлической сортировки и очистки материалов создано боль­шое количество различных машин и аппаратов: отстойные конусы, гид­ромеханические классификаторы, барабанные мойки и сортировки, ба­рабанные шпатомойки, шнековые мойки, гидроциклоны и центрикло- ны, флотооттпрочные машины и др. В связи с ограниченным объемом учебника нами рассматриваются только наиболее эффективные и по­лучающие применение в промышленности гидроциклоны, центриклоны и общие сведения о флотооттирочном методе обогащения песков. Гидроциклоны и центриклоны применяют для обесшламливания пес­ков, отделения крупнозернистого материала из шлама, обогащения мел­козернистых материалов и т. д. Гидроциклон (рис. 75) состоит из ци­линдра 5 с касательным вводным патрубком 6, выводного патрубка 10, перегородки 8, крышки 7 со сменной втулкой 9 и сборного усеченного конуса 2 с насадкой 1. Гидроциклоны изготавливают литыми из отбе­ленного чугуна или сварными. У литых гидроциклонов нижний конус и насадок выполняют из металлокерамнческих колец, заключенных в металлический каркас, а сварные футеруют плитками 4 из каменно­го литья на цементном растворе 3 или износоустойчивой резины. Материал, подлежащий классификации, в виде пульпы с содержани­ем твердого вещества до 50—75% подается центробежным насосом под давлением.

Рис. 64. Гидроциклон.

Недостатки гидроциклонов: более высокий расход энергии вследст­вие работы подающего пульпу насоса, повышенный износ гидроциклона и насоса. В целях уменьшения износа высоконапорных гидроциклонов и цен­тробежных насосов разработана новая технологическая схема обога­щения каолинов. Схема предусматривает предварительную стадию обо­гащения дезинтегрированного каолина в низконапорных гидроцикло­нах, которые обеспечивают выделение грубого кварцевого песка, обладающего высокими абразивными свойствами, из сливов спиральных классификаторов. Флотооттирочный метод обогащения [1] позволяет извлекать из песков не только глинистые вещества, пленку гидроокислов и окислы железа, но и минералы небольшой плотности — глауконит и слюду. Метод включает три одновременно производимые операции: флотацию, оттир­ку пленки гидроокислов и промывку. Флотооттирочный метод основан на использовании: 1) различия в поверхностных свойствах кварца и посторонних минералов (поэтому при обработке соответствующими реагентами большинство посторонних минералов всплывает, а кварц остается в виде концентрата); 2) раз­личия в твердости пленок гидроокислов железа и кварца и их абразив­ной способности; при взаимном трении частиц песка в плотной пульпе пленка оттирается без чрезмерного измельчения кварцевого зерна;

1)различия в скорости оседания основной части песка и тонкодисперс­ных частиц (70 мкм). Глинистые и мелкие, более загрязненные части­цы песка, находящиеся во взвешенном состоянии, легко удаляются. Обогащение производят в так называемых флотооттирочных роторных машинах. В качестве реагентов применяют сырое сульфатное мыло. Производительность машин по потоку пульпы составляет 9^-40 м³/ч. Флотооттирочный метод нашел широкое распространение в стеколь­ной промышленности и может быть весьма эффективно использован в керамической промышленности для обогащения песков в производст­ве хозяйственной посуды, облицовочных плиток и особенно изоляторов. Следует отметить, что в целях расширения сырьевой базы и полу­чения изделий высокого качества проводятся большие работы по соз­данию новых, эффективных методов обогащения, из которых заслужи­вает внимания:магнитно-гидродинамическая сепарация, рентгено- и гамма-сепарация, ультразвуковое обогащение, фотоэлектронная сор­тировка и т. д., которые после создания эффективного оборудования будут внедряться в промышленность.