Газ идет по трубе под некоторым давлением и, выходя из нижнего отверстия, как бы вминает водное зеркало под лопастями. В этот зазор устремляется очищенный газ и увлекает воду. По косым направляющим лопастей газоводяная смесь движется со скоростью 10--20 м/с. Она приобретает вращательное движение и, подобно кольцам Сатурна, крутится вокруг козырька. Контакт воды и газа настолько тесен, что они не могут не смешиваться. Вода поглощает примеси и, ударившись о козырек, обрушивается вниз, а очищенный воздух свободно выходит наружу.
Но ведь вода насыщается пылью, как ее очистить? В нижней части корпуса пылеуловителя сделан конус. В нем в виде шлама осаждается пыль и периодически сливается прямо в кузов самосвала или с помощью шнека удаляется в отвал. Шлам довольно густой и быстро застывает на воздухе.
Теперь отпадает необходимость в строительстве очистных сооружений. Становится излишней и такая каверзная деталь, как водораспределительное устройство для фонтанирования воды. В новой конструкции не нужны также насос, форсунки и водонапорные башни. Фонтан образует сам воздух во время очистки.
Подобные пылеуловители уже работают на одном московском заводе. Там установлены восемь цилиндрических элементов производительностью 50 тыс. м3/ч. Шлам из-под них удаляется скребковыми транспортерами. Применили его и текстильщики одной из фабрик технических тканей. Здесь он очищает воздух и заодно его кондиционирует.
БЕСКАМЕРНЫЙ ПРЯМОТОЧНЫЙ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЬ
Довольно часто в лабораториях и на опытных установках газ очищается великолепно, а на предприятии выясняется, что уловитель никуда не годится: пыль забивает трубопроводы, налипает на электродах и сетках и в конце концов загрязняет помещение, где установлен фильтр. Сложная конструкция требует тщательной балансировки, регулярной чистки, шлифовки внутренних поверхностей и высокой квалификации обслуживающего персонала. Все это сдерживает ее широкое применение. Поэтому у инженеров-эксплуатационников сложилось убеждение, что хороша лишь конструкция "из-под топора", т. е. предельно простая вещь.
Долгое время мне пришлось работать над усовершенствованием пылеуловителей циклонов. Меня изводила шероховатость их стенок. Мельчайшая неровность, сварной или вмятина на корпусе -- и запыленный поток отбрасывался от стенки. Желаемого расслоения "пыль воздух" не получалось. Решил сделать циклон из стекла -- достаточно гладкого материала. Снова пришлось взять обычную литровую бутылку из-под молока. Но и эта, казалось бы, идеально гладкая поверхность тормозила частицы. Через стенки бутылки было ясно видно, как легкие фракции -хлопок, пух -- ни в какую не хотели спускаться по спирали в горлышко бутылки, делали пируэт в сторону и вылетали вверх в атмосферу.
У меня опустились руки. Все испробовано, надежд никаких. Я отсоединил отсасывающий шланг от патрубка, введенного по оси устройства, и не знаю, зачем присоединил его к тому патрубку, в который вводят запыленный поток. Получился прямоточный прибор.
Ни минуты не думал, что из этого опыта выйдет что-либо путное, но эффект получился. Частицы пыли, впускаемые в патрубок, опущенный сверху по оси циклон стали делать забавные кульбиты. Они не поворачивал сразу, как этого можно было ожидать, в отсасывающий шланг, а продолжали с большой скоростью лететь вниз Причем чем большей парусностью они обладали, тем ниже ныряли. Самые пушистые и легкие, вообще, вылетали наружу через нижнее отверстие. Как бы заставить частицы осесть? Возникла идея подстелить липкую бумагу. Но где взять столько липучки? Если налить в корпус циклона какую-нибудь жидкость, например воду, то пыль вскоре покроет ее поверхность ровным слоем и дальнейший эффект осаждения пропадет. А что если прямо под трубой поместить обечайку?
У второго циклона я смонтировал под вертикальным патрубком чашу без дна, а сам, патрубок снабдил соплом. Нижнюю его кромку погрузил а воду. Мне удалось убить сразу нескольких зайцев: частицы, летящие с большой скоростью, сталкиваются с зеркалом налитой в чашу воды; поток воздуха, увлекая загрязненную воду, находящуюся в чаше, выплескивает ее наружу через края; чистая вода поднимается через отверстие в дне чаши и занимает место ушедшей; вода, выплескивающаяся из чаши, создает для уже частично очистившегося воздуха еще ряд пленочных завес, в которых улавливаются оставшиеся частицы пыли.
Первую модель гидродинамического пылеуловителя пришлось делать в домашних условиях. Корпусом служила стеклянная фляга емкостью 50 л, сопло мне выточил токарь на заводе, роль чаши выполнил обыкновенный деревенский чугунок, у которого я отпилил дно. Испытания с помощью пылесоса производил в ванне. Эффект очистки сразу получился отличный.
Поток запыленного воздуха (запылял я его зубным порошком, тальком и сажей) со страшной силой ударялся о зеркало воды и своим давлением заставлял ее подняться вверх. При этом в чаше образовывался водяной круговой фонтан, через который проходил уже частично очищенный воздух. Фонтан отбирал у воздуха еще какое-то количество пылинок. Доходя до верхней кромки сопла, вода каскадом обрушивалась вниз, и уже дважды очищенный поток воздуха, проходя через него, освобождался от последних пылинок.
На гидродинамический пылеуловитель мне вскоре выдали авторское свидетельство No 177848. Дальнейшие опыты были перенесены прямо в цехи Московского чугунолитейного завода имени Войкова. Задачи, которые поставили передо мной руководители завода, вкратце можно было сформулировать так: максимум очистки, минимум расхода воды и минимум хлопот по эксплуатации. Зато мне предоставили широчайшее поле деятельности. Первый рабочий образец решили делать сразу на производительность 5 тыс. м3/ч.
Когда уже были рассчитаны сопло и чаша, мы с начальником энергомеханического отдела С. Г. Быченковым стали решать, из чего их делать. Поразмыслив, решили делать их литыми из серого чугуна, ведь завод-то чугунолитейный.
Сейчас на заводе работают три модификации гидродинамического пылеуловителя. Первая состояла из шести сопл и чаш, расположенных в два ряда по три комплекта в каждом. Резервуар с водой для всех шести комплектов общий. Оседающая в нем пыль в виде пасты удаляется самотеком в промежуточную емкость и периодически отвозится в отвал, а вода используется повторно. Производительность всей системы примерно 30--40 тыс. м3 запыленного воздуха в час. Сопротивление по воздуху 50 мм вод. ст.
Вторая модификация была проще: в конусный бункер заливается вода, а цилиндры с комплектами чаш и сопл поставлены сверху бункера кругом. Эта установка привлекла- внимание заместителя министра промышленности строительных материалов. Была создана компетентная комиссия из представителей различных институтов, под руководством которой лаборатория пылеулавливания
ВНИИ санитарной техники провела испытания и засвидетельствовала коэффициент очистки -- 99%, производительность-- 50 тыс. м3 воздуха в час, сопротивление -- 80 мм вод. ст.
Главное, на мой взгляд, состоит в том, что запыленность в выбросной трубе после гидродинамического пылеуловителя составляет всего 7 мг на 1 м3 воздуха. Это почти в 10 раз меньше допустимой нормы.
А самая лучшая установка была построена после окончания работы комиссии. Этот пылеуловитель представляет собой комнату с дверью, окнами и даже с электрическим освещением. Внутри нее установлены комплекты чаш и сопл. Между ними можно свободно ходить и периодически, раз в месяц, осматривать. На заводе построено пять таких камер на разное количество комплектов сопл и чаш. Вода во всех пылеуловителях непроточная. Поэтому отпадает необходимость в строительстве водоотстойников, не загрязняются водоемы. Практически можно сделать помещение и на 60 комплектов. Тогда в камере будет очищаться 400 тыс. м3 газа или воздуха в час. Например, на Ростсельмаше работают такие установки по 200 тыс. м3/ч.
Пока гидродинамические пылеуловители внедрены лишь на нескольких предприятиях. Я думаю только потому, что не налажена серийная отливка чаш и сопл. Каждый раз заводу, задумавшему внедрить новинку, приходится самому делать модель и отливать детали метрового диаметра, а для этого не у всех есть условия.
