Аэродинамические процессы при утилизации и переработке отходов (ТБО)

Аэродинамические процессы также широко используются при утилизации отходов. При создании оборудования для аэродинамического разделения фаз используются гравитационный, центробежный и инерционный механизмы.

Метод пневматической сепарации основан на различии в скоростях падения частиц разного диаметра и плотности в воздушной среде. Падение может быть свободным или стесненным.

Свободным называется падение одиночного тела в воздушной среде, когда размеры поперечного сечения аппарата, в котором происходит падение, велики по сравнению с размерами падающего тела. Если сечение канала аппарата соизмеримо с размерами падающего тела или в канале находятся другие тела различной формы и плотности, то такое падение называется стесненным.

Зигзагообразный пневматический сепаратор (рис. 42) применяется для удаления из дробле­ного продукта неметаллических примесей: крас­ки, текстиля, дерева и других отходов. Дробленый материал из приемного бункера 1 через шиберную заслонку 2 роторным загрузчиком 3 подается в рабочую зону сепаратора.

Навстречу потоку дробленого материала подается воздух, который захватывает легкие компоненты отходов и через патрубок 7 направляется на очистку в циклон и фильтр. Для регулирования режима сепарации предусмотрен шибер 4 для подсасывания воздуха с целью снижения скорости потока. Тяжелая фракция накапливается на нижнем шибере 5 и периодически разгружается в короб 6. Конструктивные параметры зигзагообразного сепаратора - число колен, высота Н секции (колена), ее ширина S, сечение свободного пролета - определяются характеристиками сепарируемых отходов.

Материал в поперечно-поточном пневмосепараторе (рис. 43) поступает из бункера 1 в разделительную камеру 2. Наклонные полки 3 сепаратора обеспечивают пересечение потока материала с сепарационными каналами 4. Через них отсасывается легкая фракция разделяемых материалов, которая осаждается в циклоне, устанавливаемом за сепаратором. Тяжелая фракция самотеком разгружается в специальный приемник 5. На качество разделения в поперечно-поточном пневмосепараторе влияют ширина щели сепарационных каналов и концентрация мате­риала в рабочем объеме сепаратора.

К устройствам, использующим гравитационный механизм, относятся пылевые камеры, в которых частицы пыли осаждаются из медленно движущегося газового потока. Они находят применение в основном для улавливания грубых фракций с размером частиц более 500 мкм.

К устройствам, в которых используется центробежный механизм, относят циклоны и центробежные скрубберы. Эффективность пылевыделения в центробежных очистителях газов зависит от диаметра аппарата: чем он меньше, тем выше эффективность. Принцип работы циклона понятен из схемы, приведенной на рис. 44.

1 - коническая часть корпуса; 2 - цилиндрическая часть корпуса; 3 - винтообразная крышка; 4 - камера очищенного газа; 5 - входной патрубок для запыленного газа; 6 - выхлопная труба очищенного газа; 7 - пылевой бункер

Выделение твердых частиц в циклоне происходит за счет центробежных сил, возникающих при вращении газового потока вдоль стенки аппарата. С этой целью очищенный газ вводится в корпус циклона тангенциально к его поверхности, либо закручивается внутри него с помощью винтообразной крышки 3. Оседающая на стенке пыль накапливается в бункере 7 и по мере необходимости выгружается из него с помощью пылевого затвора. Циклоны бывают одиночные, групповые и батарейные. Применяют циклоны чаще для очистки газов от крупных и средних твердых частиц.

К устройствам, использующим инерционный механизм, относятся текстильные и зернистые фильтры, скрубберы с насадками, жалюзийные пылеуловители и некоторые другие аппараты. В частности, очень широко для очистки дымовых газов используются рукавные фильтры, в которых выделение твердых частиц происходит на волокнах фильтровального материала. При этом твердые частицы образуют слой пыли не только на волокнах, но и между ними, т. е. в порах материала.

По мере накопления пыли на поверхности фильтровального материала его фильтрующая способность уменьшается и он регенерируется. Регенерация фильтровального материала производится обратной продувкой рукава очищенным газом или встряхиванием. Рукавные фильтры с фильтрующим элементом в виде рукава из текстильного материала широко используются для очистки дымовых и аспирационных газов. Применяемые текстильные материалы могут быть ткаными или неткаными, из натуральных и синтетических волокон. На рис. 45 показано устройство широко распространенного рукавного, каркасного, импульсного фильтра ФРКИ.

1 - рукав; 2 - крышка; 3 - клапанная секция; 4 - коллектор; 5 - корпус; 6 - бункер; 7 -люк

К инерционным очистителям относятся и скрубберы различных конструкций, в которых используется столкновение твердых частиц с водой, подаваемой в аппарат в виде капель. Скрубберы позволяют извлекать из газового потока частицы размером 3-5 мкм, а в скрубберах Вентури происходит отделение и более мелких частиц. На рис. 46 показано устройство полого форсуночного скруббера.

1 - корпус; 2 - форсунки

Очистка воздуха в таком скруббере производится с помощью мельчайших капелек жидкости, подаваемой в корпус 1 через форсунки 2. Загрязняющие частицы захватываются каплями жидкости и выводятся через нижний штуцер.