Глава 7 ПЫЛЕУЛАВЛИВАЮЩАЯ АППАРАТУРА

В микробиологических производствах образование пылегазовых потоков в основном происходит после распылительной сушки биологических суспензий. Выбор способа и соответствую­щей аппаратуры для улавливания пыли из газа определяется многими факторами, что наглядно видно из табл. 7.1. Но основным показателем является размер улавливаемых частиц, который определяет возможную эффективность пылеуловителя (его КПД или степень очистки газа).

Таблица 7.1

Основные характеристики пылеуловителей

Дисперсионный состав пыли и эффективность пылеулавливания

Образующаяся практически в любом технологическом про­цессе пыль представляет собой полидисперсный материал. Распре­деление размеров частиц в нем оценивается зерновыми харак­теристиками, получаемыми в результате рассева навески пыли в наборе сит с различными по величине отверстиями. При рассеве зернистого материала, размеры частиц которого лежат в преде­лах d_min и d_max , на сите с размерами отверстий d (d_min <d <d_max) вся навеска будет разделена на две части: остаток на сите и проход.

Отношение массы остатка к массе всей навески называют полным остатком R_d, а отношение массы просеявшейся части к массе навески — проходом D_d. Очевидно, что

R_d + D_d = l. (7.1)

Функцию распределения массы частиц R_d = f (d_ч), получаемую в результате рассева навески на наборе сит, называют зерновой характеристикой полных остатков. В математической форме она пред­ставляется зависимостью

R_d = ехр( -b×d ), (7.2)

подбором коэффициентов b и п в которой удается описать практи­чески любой вид кривой R_d =f (d_ч).

Анализируя данные табл. 7.1, следует признать, что в микробиологи­ческой промышленности возможно использование таких устройств, как циклоны, скрубберы Вентури, пенные аппараты, тканевые фильтры и электрофильтры.

Принцип работы пенных аппаратов основан на барботаже за­пыленного газа через слой жидкости, удерживаемой на горизонтальной газораспределительной решетке. При оптимальном режи­ме пылеулавливания максимальная приведенная скорость газа в аппарате обычно не превышает 2,5 м/с. Поэтому пенные аппараты и другие пылеуловители, работающие на принципе барботажа газа через жидкость, устанавливаются иногда для обслуживания только малогабаритных распылительных сушилок (в производствах фермен­тов и антибиотиков).

Электрофильтры, предназначенные для улавливания субми­кронных частиц при очень низких их концентрациях, в силу боль­ших удельных энергозатрат в микробиологической промышлен­ности применяются редко.

Таким образом, методом исключения мы подошли к основной пылеулавливающей аппаратуре, наиболее широко применяемой сейчас в различных микробиологических производствах. Это цик­лоны и скрубберы Вентури.

Циклоны

Из всего разнообразия пылеуловителей этого вида наиболь­шее распространение получили циклоны, основные раз­меры которых приведены в табл. 7.2.

Таблица 7.2. Основные параметры циклонов в долях диаметра аппарата

В циклонах в зависимости от их диаметра возможна сепара­ция частиц с размерами 10—20 мкм. Поэтому в биотехнологи­ческих установках они используются в качестве первой ступени пылеулавливания.

Рис. 7.2. Циклон типа ЦН

Рис. 7.3. Циклон типа СК-ЦН

Скрубберы Вентури

Скрубберы Вентури используются в качестве второй ступени пылеулавливания на установках с большими расходами запы­ленного газа. Компонуется скруббер из двух основных элемен­тов — трубы Вентури и циклона-каплеуловителя.

На рис. 7.5 в качестве примера приведена схема пылеуло­вителя. Этот агрегат состоит из трубы Вентури 2 и двух парал­лельно работающих прямоточных циклонов-каплеуловителей 3. Запыленный газ поступает сверху в трубу Вентури, в конфузорную часть которой вводится через распыливающую механи­ческую форсунку 1 вода. В горловине трубы, где скорость газа может превышать 100 м/с, и в диффузорной части происходит дробление капель жидкости, на поверхности которых оседают ча­стицы пыли. Крупные капли выводятся из нижнего штуцера 6 тру­бы Вентури, а мелкие с потоком газа поступают в циклон 3. Этот элемент установки выполняется по типу аппаратов ЦВП (цикло­нов с водяной пленкой), но в отличие от них не имеет в верхней части форсунок для подачи воды, стекающей по стенкам в виде пленки.

Рис. 7.5. Скруббер Вентури

Рис. 7.6. Труба Вентури

Вода с частицами пыли выводится через нижний штуцер 5 циклона, а очищенный газ — через верхний улиточный газо­отвод 4.

Загрязненная вода, выходящая из трубы Вентури 2 и цикло­нов 3, собирается в сборнике, откуда насосом подается в фор­сунку 1. Такая циркуляционная система позволяет подобрать расход воды, обеспечивающий максимальную степень пылеулавли­вания. В сборник непрерывно подается свежая вода и в таком же количестве выводится загрязненная. Расход воды в основном определяется тепловым балансом работы пылеуловителя и рас­считывается из условия, что температура выходящей воды не должна превышать 40—45 °С. Содержание пыли в оборотной воде, гарантирующее надеж­ную работу форсунки, не долж­но превышать 0,5 кг/м³.

Представленная на рис, 7.5 установка имеет следующие техни­ческие характеристики:

Производительность по запыленному газу, м³/ч………….. 260 000

Расходы воды, подаваемой в сборник, м³/ч . . . ………….. 120

Запыленность газа начальная, мг/м³ ………………………. 180-200

Запыленность гавза конечная, мг/м³ ..……………………… 1,8- 2

Степень пылеулавливания, % ........…………………………. 90

Температура входящего газа, °С ......……………………….. 90

Гидравлическое сопротивление, кПа .....…………………… 3,9

Содержание пыли в воде, выходящей из сборни­ка, кг/м³ ..... 0,4