ЦЕНТРОБІЖНИЙ СКРУБЕР КОНСТРУКЦІЇ ВТІ
Процес мокрого очищення може бути інтенсифікований при проведенні його в колі відцентрових сил. Таке очищення проводять у циклонах, стінки яких змочуються безупинно стікаючою плівкою рідини, чи у відцентрових скруберах.
У відцентровому скрубері (мал. 1) конструкції Всесоюзного теплотехнічного інституту (ВТІ) ім.. Ф.Є. Дзержинського запилений газ надходить у циліндричний корпус 1 через вхідний патрубок 2, розташований тангенціально, і здобуває обертальний рух. Стінки корпуса зрошуються через сопло 3 водою, що тонкою плівкою стікає по його внутрішній поверхні. Зважені в потоці газу, що піднімається по гвинтовій лінії, частки пилу під дією відцентрової сили відкидаються до стінок скрубера, змочуються водяною плівкою і несуться з водою через конічне днище 4. Очищений і одночасно охолоджений газ видаляється через вихідний патрубок 5.
Мал. 1. Центр обіжний скрубер конструкції ВТІ:
1 – корпус; 2 – вхідний патрубок;
3 – сопло; 4 – конічне днище; 5 – вихідний патрубок.
У відцентрових скруберах досягається висока ступінь очищення. Вона перевищує 95% для часток пилу розміром 5 – 30 мкм і складає 85 – 90% для часток розміром 2 – 5 мкм. Ці пиловловлювачі відрізняються простотою апаратного оформлення та низьким гідравлічним опором.
ГАЗОВИЙ ПАТРОННИЙ ФІЛЬТР
Батарейний фільтр з фільтруючими елементами з твердого пористого матеріалу – патронний фільтр зображен на мал. 1. В якості фільтруючого матеріалу використовують пористу кераміку, пористі пластичні маси, спресовані металічні зерна тощо. Фільтруючі елементи виготовляють або у вигляді труб, або у вигляді з’єднаних одна з іншою деталей, що мають форму зрізаних конусів, з каналом по осі.
Газовий потік проходить крізь фільтр, як показано на мал. 1. Зважені в газі частинки осаджуються в порах фільтра і періодично видаляються зворотнім потоком газу або промивкою.
Мал. 1. Газовий патронний фільтр:
1 – кришка; 2 – корпус; 3 – керамічний патрон;
4 – відкидна кришка; 5 – прокладка; 6 – стягуючий болт.
ТРУБЧАСТИЙ ЕЛЕКТРОФІЛЬТР
Трубчастий електрофільтр (мал. 1) являє собою камеру 1, у якій розташовані осаджувальні електроди 2, виготовлені з труб діаметром 150 – 300 мм і довжиною 3 – 4 м. По осі труб натягнуті коронуючі електроди 3 із дроту діаметром 1.5 – 2 мм, що підвішені до рами 4, що спирається на ізолятори 5. Для запобігання коливань всі електроди з’єднані знизу рамою 6. Забруднений газ через газохід 7 попадає під грати 8 і рівномірно розподіляється по трубах. Пройшовши електричне поле, газ очищується і виходить через газохід 9. Зважені частинки осаджуються на внутрішній поверхні труб і періодично видаляються.
Мал. 1. Схема трубчастого електрофільтра:
1 – камера; 2 – осаджувальний електрод; 3 – коронуючий електрод;
4 – рама; 5 – ізолятор; 6 – рама; 7 –вхідний газохід;
8 – розподільні фати; 9 – вихідний газохід.
РУКАВНИЙ ФІЛЬТР
Батарейний фільтр з фільтруючими елементами з тканини, що отримав відповідно формі фільтруючих елементів назву рукавного фільтра, зображено на мал.1.
Мал.1 Рукавний фільтр
1 – рукава; 2 – встряхуючий пристрій; 3 – шнек.
Газовий потік вводиться в фільтр та розподіляється по фільтруючим елементам – рукавам 1. Відфільтрований газ видаляється через газохід, а завислі в ньому частинки осідають на внутрішній поверхні фільтруючих елементів. Для видалення пилу, що осів є спеціальний пристрій 2, пристрій, що встряхує фільтруючі елементи. Пил скидається в нижню частину фільтра та видаляється з апарату шнеком 3.
НУТЧ-ФІЛЬТР
Одна з конструкцій нутра, що працює під тиском не більш 3 ат. Показана на мал.1. Нутч складається з корпуса 1 із сорочкою 2 , знімної кришки 3 і дена, що переміщається 4; фільтрувальна перегородка 5, розташована на опорній перегородці 6, являє собою тканину або шар волокон ( в останньому випадку над перегонкою 5 розміщують захисну сітку 7). Над фільтрувальною перегонкою знаходиться кільцева перегородка 8 висотою 150 мм, що підтримує осад під час його вивантаження. Обидві перегородки укріплені на дні нутра, що для видалення осаду опускається на 200 мм і повертається на такий кут, щоб осад можна було зняти з фільтрувальної перегонки вручну. Для подачі суспензії і стиснутого повітря служать штуцера 9 і 10, для видалення фільтрату – штуцер11; фільтр постачений також запобіжним клапаном 12
Мал.1 Нутч, що працює під тиском до 3 атм
1 – корпус; 2 – сорочка; 3 – знімна кришка; 4 – дно, що переміщається; 5 – фільтрувальна перегородка; 6 – опорна перегородка; 7 – захисна сітка; 8 – кільцева перегонка; 9 – штуцер для подачі суспензії;10 – штуцер для падачі стиснутого повітря;
11 – штуцер для видалення фільтрату; 12 – запобіжний клапан
У найпростішому випадку цикл роботи на описаному нутчі складається з наступних операцій: наповнення нутра суспензією, розділення суспензії під тиском стиснутого газу, видалення осаду із фільтрувальної перегородки і регенерація останньої. Такі нутчі мають діаметр до 1 м і місткість до 0,5 м3.
Достоїнством усіх нутчів є можливість рівномірного і повного промивання осаду, оскільки промивна рідина може бути рівномірно розподілена по всій його поверхні в необхідній кількості. Загальний недолік нутчей – відносно велика займана ними площа приміщення, щ приходиться на 1 м2 поверхні фільтрування.
В даний час зберегли значення лише порівняно невеликі нутчі, що використовуються для лабораторних і напівзаводських робіт, а також для розділення суспензій у виробництвах малої потужності.
БАРАБАННИЙ ФІЛЬТР
Серед фільтрів безупинної дії найбільш поширені барабанні вакуум-фільтри. Схема такого фільтра представлена на мал.1. Фільтр має обертовий циліндричний перфорований барабан 1, покритий металевою хвилястою сіткою 2, на якій розташовується тихорецька фільтруюча перегородка 3. Барабан на 30-40% своїй поверхні занурений в суспензію. Оскільки в даному фільтрі напрямок осадження твердих часток протилежно напрямку руху фільтрату, у кориті 6 для суспензії встановлена хитка мішалка 7, що підтримує її однорідність.
Мал.1. Барабанний вакуум-фільтр
1 – перфорований барабан; 2 – хвиляста сітка; 3 – фільтрувальна перегородка; 4 – осад; 5 – ніж для знімання осаду; 6 – корито для суспензії; 7 – мішалка; 8 – пристрій для підведення промивної рідини; 9 – камери барабана; 10 – сполучні трубки; 11 – обертова частина розподільної голівки; 12 – нерухома частина розподільної голівки
Барабан розділений радіальними перегородками на ряд ізольованих друг від друга камер 9. Кожна камера з’єднується трубою 10 з різними порожнинами нерухомої частини 12 розподільної голівки. Завдяки цьому при обертанні барабана 1 камери 9 у визначеній послідовності приєднуються до джерел вакууму і стиснутого повітря. У результаті при повному обороті барабана кожна камера проходить кілька зон, у яких здійснюються процеси фільтрування, промивання осаду та інші.
Зона I - фільтрування й отосу фільтрату. Тут камера стискається із суспензією. У цей час камера з’єднана з джерелом вакууму. Під дією вакууму фільтрат проходить через фільтрувальну тканину, сітку і перфорацію барабану усередину камери і через трубу виводиться з апарату. На зовнішній поверхні барабана, покритого фільтрувальною тканиною, утвориться осад 4.
Зона II – промивання осаду й отосу промивних вод. Тут камера, що вийшла з корита із суспензією, також з’єднана з джерелом вакууму, а на осад за допомогою пристрою 8 подається промивна рідина. Вона проходить через осад і по трубі виводиться з апарата.
Зона III – знімання осаду. Потрапивши в цю зону, осад спочатку підсушується вакуумом, а потім камера з’єднується з джерелом стиснутого повітря.
Повітря не тільки сушить, але й розпушує осад, що полегшує його наступне видалення. При підході камери з просушеним осадом до ножа 5 подача стиснутого повітря припиняється. Осад падає з поверхні тканини під дією сили тяжіння. Ніж служить в основному направляючою площиною для шару осаду, що відокремлюється від тканини.
Зона IV - очищення фільтрувальної перегородки. У цій зоні фільтрувальна тканина продувається стисненим повітрям або водяною парою і звільняється від твердих часток, що залишилися на ній.
Після цього осередку з регенерованою тканиною знову входять у корито із суспензією, і весь цикл операцій повторюється.
Таким чином, на кожній ділянці поверхні фільтра всі операції проводяться послідовно одна за іншою, але ділянки працюють незалежно, і тому в цілому операції проводяться одночасно, тобто процес проходить безупинно. Це одне з достоїнств даного фільтра. Серед інших слід зазначити простоту обслуговування, можливість фільтрування суспензій з великим вмістом твердої фази, гарні умови для промивання осаду.
До недоліків фільтра відносяться порівняно невелика питома поверхня фільтрування, відносно висока вартість, складність герметизації, необхідність перемішування суспензії в кориті 6 через протилежний напрямок рухів часток під дією сили тяжіння і фільтрату.
ФІЛЬТР-ПРЕСИ
Вони відносяться до фільтрів періодичної дії, що працюють під тиском. Напрямки сили тяжіння та руху фільтрату в них перпендикулярні. Одна з розповсюджених конструкцій фільтрпреса схематично зображена на мал. 1. Фільтр являє собою зборку з плит і рам що чергуються, що істотно збільшує робочу поверхню фільтруючої перегородки. Плити мають вертикальні рифлення 6, що запобігають присипанню фільтрувальної тканини до плит і забезпечують дренаж фільтрату. Рама фільтрпреса міститься між двома плитами, утворюючи камеру 4 для осаду. Отвори 1 і 2 у плитах і рамах збігаються, утворюючи канали для проходу відповідно суспензії і промивної води. Між плитами і рамами поміщають фільтрувальні перегородки («серветки») 5. Отвори в серветках також збігаються з отворами в плитах. Стиснення плит і рам здійснюється за допомогою гвинтового або гідравлічного затискачів.
Мал. 1. Фільтрпрес:
а – плита; б – рама; в – зборка;
1 – отвори в плитах і рамах що утворять при зборці канал для подачі суспензії;
2 – отвори в плитах і рамах що утворять канал для подачі промивної рідини;
3 – відводи для проходу суспензії усередину рам; 4 – внутрішні простори рам;
5 – фільтрувальні перегородки; 6 – рифлення плит; 7 – канали в плитах для виходу фільтрату на стадії фільтрування промивної рідини – на стадії промивання осаду;
8 – центральні канали в плитах для збору фільтрату або промивної рідини;
9 – крани на лініях виводу фільтрати чи промивної рідини.
На стадії фільтрування суспензія по каналу 1 і відводам 3 надходить у порожній простір (камеру) 4 у середині рами рідина проходить через фільтрувальні перегородки 5, по жолобам рифлень 6, рухається до каналів 7 і далі в канали 8. Звідси фільтрат виводиться через крани 9, відкриті на стадії фільтрування.
Після заповнення простору (камери) 4 осадом, подачу суспензії припиняють. Потім починається стадія промивання осаду. Промивна рідина проходить по каналах 2, омиває осад і фільтрувальні перегородки і виводиться через крани 9. По закінчені промивання осад звичайно продувають стисненим повітрям для видалення залишків промивної рідини. Після цього плити і рами розсовують, і осад частково падає під дією сили тяжіння в збірник, встановлений під фільтром. Частину осаду, що залишилася вивантажують вручну.
До переваг фільтрпресів відносяться велика питома поверхня фільтрування, можливість проведення процесу при високих тисках (до 1.5 МПа), простота конструкції, відсутність частин, що рухаються в процесі експлуатації, можливість відключення окремих несправних плит з закриттям вихідного крана.
Недоліками є ручне обслуговування, неможливість повного промивання осаду, швидкий знос фільтрувальних «серветок» через часте розбирання фільтра і роботи його при підвищених тисках.
ДИСКОВИЙ ВАКУУМ-ФІЛЬТР
Фільтр являє собою аналог барабанного фільтра, у якому для збільшення поверхні фільтрування встановлені диски з фільтруючими бічними поверхнями (мал. 1). Вертикальні диски 3 насаджені на порожній горизонтальний обертовий вал 2. Кожен диск має по обидва боки рифлену поверхню, покриту фільтрувальною тканиною. Диски приблизно наполовину занурені в корито із суспензією 4. Фільтрат під дією вакууму проходить усередину дисків і по жолобах їхньої рифленої поверхні надходить у порожнину вала. На одному кінці вала мається розподільний пристрій 5 (як і в барабанному вакуум-фільтрі), на іншому – привід 1. Осад, що утворився на поверхні тканини, видаляється за допомогою ножів (на мал. 10-2- не показані).
Мал. 1. Дисковий вакуум-фільтр:
1 – привід; 2 – порожній барабан; 3 – диски з фільтруючими бічними поверхнями;
4 – корито для суспензії; 5 – розподільна голівка.
У таких фільтрах промивання осаду не відбувається, а за зоною фільтрування відразу випливають зони просушки й обдування осаду повітрям.
Основними перевагами фільтра є велика питома поверхня фільтрування і можливість заміни дисків, вийшли з ладу. До недоліків варто віднести труднощі герметизації і застосовність в тих випадках, коли осад не вимагає промивання.
СТРІЧКОВИЙ ВАКУУМ-ФІЛЬТР
Фільтр являє собою працюючий під вакуумом апарат безупинної дії, у якому напрямки сили ваги і руху фільтрату збігаються. Схематично фільтр зображений на мал.1
Мал.1. Стрічковий вакуум-фільтр
1 – вакуум-камери; 2 – перфорована стрічка; 3 – натяжний барабан; 4 – лоток для подачі суспензії; 5 – фільтрувальна тканина; 6 – натяжні ролики; 7 – валик для перегину стрічки; 8 – приводний барабан; 9 – форсунки для подачі промивної рідини
Перфорована гумова стрічка 2 переміщається по замкнутому шляху за допомогою приводного 8 та натяжного 3 барабанів. Фільтруюча тканина 5 притискається до стрічки при натягу роликами 6. З лотка 4 на фільтруючу тканину подається суспензія. Фільтрат відсмоктується у вакуум-камери 1, що знаходяться під стрічкою, і виводиться з апарату. Осад, що відкладається на тканині, промивається рідиною, що подається з форсунок 9. Промивна рідина відсмоктується в інші вакуум-камери і також приділяється з апарата.
Осад завдяки вакууму підсушується і при перегині стрічки через валик 7 відокремлюється від тканини і скидається в бункер. На зворотному шляху між роликами 6 фільтрувальна тканина звичайно регенерується: очищається за допомогою механічних щіток, пропарюється або промивається рідиною.
До достоїнств стрічкових фільтрів, крім згаданого вище збігу напрямків фільтрування й осадження, відносяться простота пристрою (відсутність спеціальної розподільної голівки), гарні умови промивання і зневоднювання осаду. Завдяки простоті знімання осаду і регенерації тканини можлива обробка матеріалів, що важко фільтруються.
Недоліками є невелика питома поверхня і досить швидкий знос фільтруючої стрічки, громіздкість апарата, складність герметизації.
ЛИСТОВІ ФІЛЬТРИ
Ці фільтри відносяться до апаратів періодичної дії, що працюють під тиском, в яких напрямки сили тяжіння та рух фільтрату перпендикулярні.
Особливістю листового фільтра, як і плиточно-рамного фільтрпреса, є велика поверхня фільтрування, віднесена до одиниці площини приміщення, що він займає. Це досягається розміщенням вертикальних фільтрувальних листів на невеликій відстані один від одного.
Існує декілька конструкцій листових фільтрів. Розглянемо вертикальний фільтр з прямокутними листами (мал.1), який використовується, в часності, на хлорних заводах для фільтрування розсолу, що поступає в електролізери.
Мал.1 Вертикальний листовий фільтр:
1 – циліндричний резервуар, 2 – конічне дно, 3 – кришка, 4 – плоский фільтрувальний лист, 5 – опорна планка, 6 – колектор для фільтрату, 7 – штуцер для подачі суспензії, 8 – штуцер для відводу фільтрату, 9 – штуцер для видалення осаду
Фільтр складається з циліндричного резервуара з конічним дном 2, кришки, що знімається 3, плоских фільтрувальних листів 4, що опираються на планку 5, та колектора для фільтрату 6. Суспензія поступає в фільтр по штуцеру 7, рідка фаза її проходить всередину фільтрувальних листів, збирається в колекторі та у вигляді фільтрату виходить з апарату через штуцер 8; тверда фаза накопичується у вигляді осаду на зовнішній поверхні фільтрувальних листів, скидається з неї зворотнім товчком зжатого повітря або води та видаляється з апарату по штуцеру 9.
Фільтрувальних лист представляє собою стальну гуміровану раму, в яку вставлена рифлена з обох сторін дошка з дерева твердої породи, причому рама та дошка обтягнуті тканиною, наприклад полівінілхлоридною.
В порівнянні з фільтрпресом описаний фільтр забезпечує кращі умови промивки осадка, менше зношування фільтрувальної тканини та більш легке обслуговування. К недолікам цих фільтрів відноситься: складність контролю товщини осаду, необхідність перемішування суспензії шляхом її рециркуляції (для попередження осадження твердих частинок) та досить складна заміна тканини.
ТРИКОЛОННА ЦЕНТРИФУГА
Апарати цього типу відносяться до нормальних відстійних чи фільтруючих центрифуг періодичної дії з вивантаженням осаду вручну.
В триколонній фільтруючій центрифузі з верхнім вивантаженням осаду (мал. 1) поділювана суспензія завантажується в перфорований ротор 1, внутрішня поверхня якого покрита фільтрувальною тканиною чи металевою сіткою. Ротор зо допомогою конуса 2 установлений на валу 3, що приводиться в обертання електродвигуном за допомогою клинопасової передачі. Рідка фаза суспензії проходить крізь тканину (сітку) і отвори в стінці ротора та збирається в дні 4 станини, покритому нерухомим кожухом 5, відкіля приділяється для подальшої обробки. Осад, що утворився на стінках ротора, витягається, наприклад за допомогою лопатки, після відкривання кришки кожуха 6.
Мал. 1. Триколонна центрифуга:
1 – перфорований ротор; 2 – опорний конус; 3 – вал; 4 – дно станини;
5 – нерухомий кожух; 6 – кришка кожуха; 7 – станина; 8 – тяга;
9 – стовпчик; 10 – ручне гальмо.
Для пом’якшення впливу вібрацій на фундамент станина 7 з укріпленими на ній ротором, приводом і кожухом підвішена за допомогою вертикальних тяг 8 з кульовими голівками на трьох розташованих під кутом 1200 колонах 9. Це забезпечує деяку волю при вібрації ротора. Центрифуга постачена гальмом, що може бути приведене у дію тільки після зупинки електродвигуна.
Триколонні центрифуги виконуються також з ніжним вивантаженням осаду, що більш зручно у виробничих умовах.
Розглянуті центрифуги відрізняються невеликою висотою і гарною стійкістю й одержали для проведення тривалого центрифугування.
ПІДВІСНА ЦЕНТРИФУГА
Ці центрифуги також відносяться до числа нормальних відстійних чи фільтруючих центрифуг періодичної дії з вертикальним ротором ф пристроєм для вивантаження осаду.
Мал. 1. Підвісна центрифуга:
1 – трубопровід для подачі суспензії; 2 – ротор із суцільними стінками;
3 – вал; 4 – нерухомий кожух; 5 – штуцер для видалення рідини;
6 – конічна кришка; 7 – сполучні ребра.
На мал. 1 показана підвісна відстійна центрифуга з нижнім вивантаженням осаду. Вихідна суспензія подається по трубопроводу 1 у ротор 2 із суцільними стінками, укріплений ні нижньому кінці вала 3. Верхній кінець вала має конічну чи кульову опору (часто постачену гумовою прокладкою) і приводиться дію безпосередньо з’єднаним з ним електродвигуном. Тверда фаза суспензії, оскільки її щільність більше щільності рідкої фази, відкидається під дією відцентрової сили до стінок ротора й осаджується на них. Рідка фаза розташовується у вигляді кільцевого шару ближче до осі ротора, і в міру того як в зону розділу знову надходять порції суспензії, переливається через верхній край ротора в простір між ним і нерухомим кожухом 4. Рідина віддаляється з центрифуги через штуцер 5. Для вивантаження осаду піднімають на ланцюзі конічну кришку 6 і проштовхують його вручну між ребрами 7, що служать для з’єднання ротора з валом.