Самую тонкую сажу электрофильтры, к сожалению, уловить не способны. Поэтому вокруг заводов и зимой и летом было черно. Только одну весеннюю неделю листва радует глаз зеленью. И кто знает, сколько бы времени так продолжалось, если бы не случай.
Произошла авария. Между электродами электрофильтра проскочила искра. Газ взорвался. Фильтр поставили на ремонт, а инженер и техник сели за чертежные доски.
Требовался очень простой и очень эффективный пылеуловитель, и на сей раз безопасный в обращении.
А что если попробовать древний азиатский чилим?
Для опыта потребовались ванна, решето и пылесос. Обечайка решета была опущена в воду, а под сито подвели шланг, соединенный с нагнетательным патрубком пылесоса. Кран ванны открыли так, чтобы струйка все время лилась на сито. Приготовились...
Три, два, один, пуск!
Взвыл пылесос, и над решетом забурлила вода. В качестве опытной среды во всасывающий патрубок пустили зубной порошок, крахмал, пудру, детскую присыпку,
Рис. 1. Простейший барботер:
1 -- корпус; 2 -- входной патрубок; 3 -- выходной патрубок; 4 -перегородка с козырьком; 5 -- вторая перегородка
Эффект потрясающий! Ни пылинки не прошло через бурлящую водяную завесу.
Остальное свелось к обычной конструкторской разработке. Несколько листов ватмана -- и проект барботажного аппарата был готов.
Но почему все же произошел взрыв? Ведь газ, проходящий через электрофильтр,-- продукт сгорания жидкого топлива? Чему же в нем было взрываться? Анализ, произведенный в калориметрической бомбе, показал, что теплотворная способность 1 м3 газа, выходящего из сажекоптильной печи, составляет около 500 ккал.
"Fie попробовать ли дожигать этот газ в обычной топке?" -- решили работники Ярославского сажевого завода. Газ, прошедший очистку в барботажном аппарате, направили трубопроводом прямо в котельную...
Ну а как же наш барботер? Он действовал исправно. Исправно, значит, без дефектов? Нет, один маленький недостаток в работе пылеуловителя оставался. Вода... Слишком много воды требовалось для очистки газа. Она льется на решето, а газ выходит из ячеек и заставляет воду бурлить. Получалось, что чем лучше нужно очистить газ, тем больше воды необходимо подавать на решето. Но ведь чем больше воды загрязнится при барботаже, тем труднее ее осветлить. Сам по себе небольшой пылеуловитель обрастал длинным хвостом громоздких водоосветлительных устройств (рис. 1).
Барботажно-вихревой пылеуловитель системы инженера С. Морозова прекрасно объединял в себе и очистку газа, и осветление воды. Как и устройство Лопатникова, камера разделена перегородкой, но только не простой, а фигурной. Газ, проходя над зеркалом жидкости, залитой в пылеуловитель, захватывает с собой влагу и поднимает ее на верхнюю ступень. Здесь газ отсасывается вентилятором, а жидкость по трубам стекает в бак -- там-то и отделяется от нее уловленная пыль. Осветленная жидкость вновь подается в пылеуловитель и совершает тот же круговорот.
Кандидат технических наук А. А. Курников сконструировал барботажный пылеуловитель с отдельным водоосветлительным устройством.
ВОЛНА ЛОВИТ ПЫЛИНКУ
Недавно были изобретены и применены новые пылеуловители -- ротоклоны. Газ в них очищается водой. В корпусе смонтирована фигурная перегородка с зазором, делящая пылеуловитель на две части.
Запыленный газ, проходя через зазор между перегородками, с большой скоростью перемещается над зеркалом налитой в пылеуловитель воды. Газ, как ветер на море, гонит перед собой волну. Эта волна и запыленный газ создают пылегазоводяную смесь. Контакт газа и воды настолько тесен, что пыли в нем почти не остается. Она вся переходит в воду.
После этого газ отсасывается вентилятором, а вода с уловленной пылью сливается в нижнюю часть ротоклона. В нем можно очищать газ от мелкодисперсной, гидрофобной пыли и от легкосмачивающейся. Температура очищаемых газов может достигать 200°, а расход воды в ротоклоне ничтожен: она циркулирует по замкнутой системе. Правда, такие пылеуловители недостаточно компактны, и производительность их ограничена. На 1 м длины щели между перегородками нельзя подавать больше 3 тыс. м3 газа в час.
А что если свернуть щель для прохода газа кольцом? Тогда у потока не будет краев, следовательно, не будет и не заполненных водой углов, неизбежных при прямоугольном отверстии для стока воды. Диаметр круглого пылеуловителя будет в 3,14 раза меньше, чем длина ротоклона. Это тоже удобно.
Такую конструкцию создали и назвали гидродинамическим пылеуловителем (рис. 2). Он улавливает и тонкую серебряную пыль, и порошок суперфосфата, и волокнистую пыль, и мельчайший тальк.
Гидродинамические пылеуловители работают на производственном объединении "Минудобрения", на Московском чугунолитейном заводе имени Войкова и в других местах. Они улавливают пылинки размерами до 1 мкм, а расход электроэнергии на очистку 1 тыс. м3 газа не превышает 0,3 кВт ч. Они достаточно компактны, просты и надежны. Можно сказать, что на сегодня -- это самая универсальная конструкция очистителя газов. Она, правда, неприменима, если газы загрязнены аэрозолями или если ценность пыли снижается после ее смачивания. Но ведь для аэрозолей существуют ткань ФП и электрофильтры, а для сухого улавливания обычной пыли можно применить и многоступенчатый циклон.
Было разработано еще одно пылеулавливающее устройство. Это барботер -- тот же сосуд с перегородками, только сделать его проще простого. Стоит ли объяснять, как согнуть из листового железа ящик и вварить в него две перегородки, а к верхней перегородке приделать козырек. Но, несмотря на простоту, ящик этот не уступает по эффективности действия ни одному самому сложному барботеру.
Запыленный воздух нагнетается вентилятором в одну полость ящика и давит на зеркало воды, понижая его. Потом он пробулькивает в зазоре между перегородками. Вода в этом устройстве постоянно циркулирует из одной полости в другую. Дело в том, что во время пробулькивания часть воды в виде пены попадает из вход
Рис. 2. Гидродинамический пылеуловитель:
1 -- корпус;. 2 -- входной патрубок; 3 -- выходной патрубок; 4 -кольцевое сопло; 5 -- чаша; 6 -- шламовый затвор
ной полости в выходную. Она повышает уровень в выходной полости, и вода через зазор между дном и нижней перегородкой проходит во входную полость. В этом весь секрет хорошей очистки воздуха.
Ну а пыль из воды извлекают раз в неделю обычной лопатой через верхний люк.
Тканевые фильтры -- одно из самых простых и надежных воздухоочистительных устройств. Марлей закрывают хозяйки окна квартиры, если на улице пыльно. Широкими полотнищами закрывают нижнюю часть лица погонщики верблюдов...
Современный промышленный фильтр из ткани выглядит, конечно, несколько иначе. Установлено, что любой тканевый фильтр имеет свою предельно допустимую "нагрузку по запыленному воздуху". То есть 1 м2 натянутой поперек воздушного потока ткани может пропустить ограниченное количество воздуха. Например, на 1 м2 шерстяной фланели допускается нагрузка в 250-- 300 м3/ч воздуха, содержащего пыли не больше 100 мг/м3. Если, скажем, стоит задача очищать воздух, нагнетаемый вентилятором производительностью 5 тыс. м3/ч, то потребуется полотнище площадью 20 м2. Как же установить такую большую по площади ткань на пути воздушного потока?
Еще на заре мануфактурного производства рекомендовалось располагать ткань в "пыльных подвалах" зигзагообразно. Запыленный воздух проходит сквозь ткань и оставляет на ней слой пыли. Слой этот с каждым часом растет, и проход воздушному потоку постепенно затрудняется. Необходима чистка фильтра. Люди берут палки и щетки и начинают очищать уловленную пыль. Кому приходилось чистить ковровые дорожки, тот приблизительно знает, что это за работа... Во время чистки к тому же легко повредить и саму фильтровальную ткань. Поэтому на некоторых заводах ее заменяют металлической сеткой.
Ловят пыль и мешочным фильтром. Устройство его напоминает бытовой пылесос. К нагнетательному воздуховоду вентилятора присоединяются мешки, сшитые из пористой материи. Выходящий из вентилятора воздух раздувает их, как пузыри, и проходит через поры ткани уже очищенным. Пыль скапливается внутри мешка. Вытряхивать мешки не так сложно, как ковры-полотнища, но все-таки неприятно. И новаторы Всесоюзного НИИ цементного машиностроения разработали самоочищающиеся рукавные фильтры. Мешки в этих фильтрах вытянуты в Длину, они даже и не мешки вовсе, а рукава. Возможно, отсюда и название "фильтр рукавный". А принцип действия его тот же, что и мешочного фильтра. Есть, к примеру, такая конструкция самоочищающегося сетчатого фильтра. На большое колесо натягивается металлическая сетка. Оно вращается медленно -- всего два-три оборота в секунду. Запыленный воздух проходит через сетку внутрь колеса и удаляется по направлению, совпадающему с его осью. Уловленная пыль откладывается на внешней поверхности колеса. Кожух этого фильтра имеет два патрубка: один -- для подачи запыленного воздуха, другой --для выброса уловленной пыли. Под колесом прямо у пылеразгрузочного отверстия установлен вращающийся валик. Этот валик снимает с сетки колеса пыль и сбрасывает ее в пылеразгрузочное отверстие. Такие фильтры очень удобны для улавливания волокнистой пыли, но они не всегда исправно работают.