ного поля повышена эффективность работы ротоклона, показанного в клетке 6.
В зазоре между входной трубой и внутренними стенками корпуса ротоклона помещается слой железных опилок, поддерживаемый во взвешенном состоянии постоянными магнитами. Брызги и частицы пыли, не уловленные при барботировании, задерживаются в слое опилок.
В клетке 7 приведен ротоклон, созданный по типу "матрешки". Внутри размещенных по кругу сопл находится циклон. Запыленный газ поступает в него, где частично обеспыливается под действием центробежной силы, а затем проходит вторичную очистку в соплах ротоклона.
В ротоклонах второго ряда в клетках 8, 9 и 11 показаны те же конструкции, что и в клетках 1, 2 и 4, отличающиеся лишь тем, что для предотвращения брызгоуноса в их корпусах проложены щелевые каналы, соединяющие их полости с атмосферой. Когда внутри ротоклонов вентиляторы создадут вакуум, через щели в корпусе войдут плоские струи воздуха и отсекут выходные патрубки для, очищенного газа от зоны барботирования плотными воздушными завесами.
В третьем ряду таблицы представлены двухступенчатые ротоклоны, в которых воздух сначала проходит первую барботажную щель, где частицы пыли покрываются пленкой воды, сконденсировавшейся на их поверхности из водяного пара. Затем несколько утяжелившиеся частицы поступают во вторую щель, где и улавливаются.
Открывает ряд (клетка 15) ротоклон, узел барботирования которого выполнен из двух прямых перегородок, причем нижняя перегородка выполнена из легкого материала и одновременно выполняет роль поплавка регулятора уровня. При этом скорость проходящей в этом канале газоводяной смеси регулируется за счет опускания и подъема нижней перегородки. Второй ступенью очистки в этом ротоклоне служит расположенная под углом 90° к Щели плита, о которую разбивается водяной поток и где укрупненные частицы пыли оседают вместе с брызгами. Далее следует клетка 16. В ней показан ротоклон "Урал". Конструктивно он мало чем отличается от своих собратьев. Первая зона барботирования, за ней вторая.
Конечно, дважды промытый газ чище, чем промытый только один раз.
Мы проводили опыты на ферросплавном заводе по опробованию двухстадийной очистки газа. Было установлено, что в ротоклоне улавливаются довольно тонкие фракции ферросплавной пыли, и коэффициент полезного действия ротоклона оказался достаточно высок, однако золи с размером частиц меньше 1 мкм в нем не улавливались, В клетке 17 также показан двухступенчатый ротоклон кольцевого типа. Конструктивно он идентичен ротоклону "Урал", но и в нем аэрозоли не улавливаются.
В клетке 18 приведен ротоклон, разработанный инженером О. Шандыбиным и другими сотрудниками Московского пусконаладочного управления Министерства машиностроения для животноводства и кормопроизводства СССР. Преимущество этого ротоклона заключается в том, что узел его барботирования подвешен на эластичной вставке, как поплавок, и следует за всеми изменениями уровня воды. Газ хорошо очищается, "подныривая" под концентрические перегородки. Такой ротоклон не привязан к водопроводу и может быть передвижным.
И последняя графа таблицы. В ней ротоклоны разделены на две части: узел барботирования в них расположен отдельно, а бункер сбора шлама соединен с корпусом трубопроводами. Вода из узла барботирования по трубопроводу сливается в бункер, где из нее оседает шлам, после чего осветленная вода вновь идет в узел барботирования. Начинает этот ряд барботажно-вихревой пылеуловитель (ВВП). Принцип его конструкции лег в основу ротоклона "Урал", но ВВП в отличие от "Урала" более эффективен, так как в его узел барботирования поступает чистая вода.
Ротоклон в клетке 24 объединил в себе и эффект кольца, и эффект перелива. А в клетке 27 показан аппарат, объединивший в себе эффект кольца, эффект перелива и еще один интересный эффект, на котором следует остановиться особо, так как он применим почти ко всем ротоклонам. Специалисты по магнитной обработке воды выяснили, что если в отстойник залить сточную воду, предварительно пропущенную между несколькими постоянными или электрическими магнитами, то ее осветление значительно ускорится. Кроме того, прошедшая магнитную обработку вода более эффективно улавливает тонкие фракции некоторых видов пыли.
Магнитно-гидродинамическим ротоклоном таблица заканчивается. В принципе ее можно расширить, введя такие приемы технического творчества, как "наоборот", "наложение дополнительного эффекта", "наложение акустического и электрического полей" и т. д. Но для такой узкой области, как ротоклоны, я думаю, этого будет достаточно. Остались пустые клетки, в которые нетрудно поставить какие-нибудь новые ротоклоны. Возможно, они окажутся и более совершенными, чем известные.
МАГНИТНЫЙ ГИДРОУЛОВИТЕЛЬ
Во второй половине XVIII в. Старый свет облетело сенсационное известие -парижский врач Месмер излечивает различные болезни с помощью намагниченной воды. На рекламных листках, иллюстрировавших это сообщение, были изображены представители французского высшего общества, приятно проводящие время у больших лоханей с водой. К лоханям подведены подковообразные магниты. Некоторые дамы и господа, принимая процедуры, одновременно наслаждались музыкой. Надо сказать, что Месмер приписывал целебные свойства не только чудодейственным "магнетическим флюидам", но и гипнозу и музыке.
Сейчас, по прошествии 200 лет, можно с уверенностью сказать, что Месмер действительно оказывал помощь своим пациентам, в особенности страдавшим нервными расстройствами, но его сгубила реклама. Сначала в Вене, а затем в Париже он наделал столько шума, приписав своему методу лечения такие небывалые успехи, что в 1784 г. король поручил Парижской академии наук создать компетентную комиссию по изучению метода Месмера. Комиссий, в которую вошли такие известные ученые, как Лавуазье и Франклин, установила, что вода в снабженных магнитами ваннах не могла оказывать никакого заметного влияния на здоровье людей, что никакого месмеровского животного магнетизма в природе не существует, а сам Месмер не более как шарлатан.
Но прошли годы, и многое из того, что Месмер пытался применить на практике, получило теоретическое подтверждение. Гипнозом стали лечить нервные расстройства. Даже музыка, которая Парижской Академии показалась уж совсем бесполезной, со временем нашла применение в медицине. И только магнитная вода так больше и не применялась...
XX век ознаменовался небывалым развитием тепловой энергетики. И появилась новая проблема -- защита труб и котлов от накипи. Чего только для этого не применяли! В котлы добавляли каустическую соду, порошок "антинакипин", смягчали воду в специальных аппаратах, фильтровали, заменяли конденсатом. При больших котельных появились даже специальные цехи для водоподготовки. И все равно, лишь только кончался отопительный сезон, десятки тысяч котлочистов, прихватив с собой специальные фрезы, направлялись в котельные.
В 30-х годах советские физики Р. Я. Берлага и Ф. К. Горский обнаружили неожиданный эффект: если насыщенный раствор солей поместить в магнитное поле, то процесс выпадения кристаллов изменится. Казалось бы, как может влиять магнит на среду, в которой нет и следов ферромагнитных частиц? Раз за разом ученые ставили опыты -- эффект существовал. Почему? Как? На основании каких законов? Все это было настолько необъяснимо, что дальше опытов дело не пошло и вскоре почти совсем забылось.
1945 год. Бурный послевоенный рост промышленного и жилищного строительства. И как гром среди ясного неба: в Бельгии открыт способ магнитной обработки котловой воды, предотвращающий всякое образование накипи. Приступили к выпуску небольших аппаратов, снабженных набором постоянных магнитиков, расположенных в трубопроводе попарно: одноименными полюсами друг к другу. Был налажен и выпуск приборов с электрическими магнитами. Они предназначались для обработки больших объемов воды. За короткое время было продано более 60 тыс. аппаратов. Опубликованы отзывы предприятий, на которых магнитные аппараты дали положительный эффект.
В 50-х годах в Институте горного дела имени! А. А. Скочинского под руководством профессор; В. И. Классена были проведены большие исследование по изучению смачиваемости различных веществ магнитной водой. Цель работы сводилась к усовершенствовании флотации -- основного способа обогащения руд. Принцип флотации заключался в том, что частицы минералов, находящиеся в водной суспензии, прилипали к мельчайшим пузырькам воздуха, продуваемого через дно аппарата, и вместе с пузырьками всплывали на поверхность. Поразительно, но факт, что, если воду предварительно обработать в магнитном поле, частицы к воздушным пузырькам прилипают значительно быстрее и прочнее.
Эффективность процесса повышалась на 20--50%. На медных, свинцовых и фосфорных рудах новый способ дал положительные результаты. Параллельно выявился еще один эффект: если в отстойник налить грязную сточную воду, предварительно пропущенную через магнитное поле, то процесс ее осветления значительно ускорится. Однако в данном случае осаждение происходит только при определенной напряженности магнитного поля. Например, до 160 эрстед скорость осаждения увеличивается, по достижении 200 -- снижается, а после 480 эрстед опять начинает расти. Почти так же влияет омагничивание воды на работу мокрых пылеуловителей барботажного типа. Их коэффициент полезного действия увеличивается.
И совсем уж странным кажется такое свойство магнитной воды: если на ней замешать бетонную смесь, то бетон не только быстрее затвердеет, но и прочность его возрастет в 1,5 раза.
Мне довелось беседовать с главным инженером одного завода железобетонных изделий.
-- Знаете ли вы,-- спросил я,-- что магнитная обработка воды, подаваемой в растворный узел, значительно повышает прочность изделий?
-- Еще бы! -- ответил он,-- Об этом писали в газетах, и не раз.
-- Почему же вы тогда не пользуетесь этим методом?
-- По двум причинам: во-первых, мы не знаем, какие требуются магниты и где их можно достать; во-вторых, магнитная обработка почему-то не всегда дает положительный результат, а у нас все-таки завод, а не опытный полигон. Вот когда ученые сами разберутся, разработают типовые магнитные аппараты, составят инструкции по их применению, а из технического управления придет соответствующее указание, вот тогда мы с радостью внедрим их на всех участках. А пока...
Точно так же обстоят дела и на заводах, изготовляющих силикатный кирпич. Есть опытные данные, подтверждающие, что магнитная обработка воды, на которой замешивается раствор, повышает прочность кирпича. Данные обнадеживающие, но... До массового внедрения магнитной обработки воды и здесь еще далеко.
Что же получается? На тысячах заводов, где магнитная обработка могла бы сэкономить нашему государству десятки, а может быть, и сотни миллионов рублей, рассуждают так, как мой знакомый главный инженер, И лишь на некоторых, где работают энтузиасты, способ внедрен и дает большой экономический эффект. Методом проб, различных экспериментов новаторы находят оптимальные магниты, кустарным или полукустарным путем мастерят аппараты и успешно их эксплуатируют.
Заслуживает изучения опыт Московского чугунолитейного завода имени Войкова. На этом предприятии выпускали паровые и водогрейные котлы "Универсал", отопительные батареи и арматуру -- как раз те самые устройства, которые более других подвержены воздействию накипи. Но если большие котлоагрегаты и снабжены какими-то аппаратами для химической очистки воды, то относительно малых единственное, что помогает им в борьбе против накипи,-загрузка в котлы реагентов, смягчающих воду. И тем не менее каждое лето на несколько недель приходится прерывать подачу горячей воды потребителям и производить генеральную чистку. "А что если использовать для котлов "Универсал" магнитные устройства?" -- подумали на заводе. Они не требуют затрат на эксплуатацию, стоимость их не выходит за пределы нескольких десятков рублей, иными словами, они в сотни раз дешевле, чем аппараты химической очистки, да и не требуют больших площадок, что тоже немаловажно при установке отопительного оборудования. Энтузиасты изучили все "за" и "против" и решили сделать небольшую серию аппаратов, которые входили бы в комплект поставки к паровым котлам "Универсал". За образец они взяли предложенный изобретателем М. Я. Цикерманом аппарат, который представлял собой ярусный набор стаканчиков с перфорированными донышками, соединенных между собой на резьбе. Внутри каждого стаканчика размещался постоянный магнит. Но стенки стаканчиков были изготовлены не из цветных металлов, как это делалось раньше, а из обычного серого чугуна. Казалось бы, весь эффект магнитной обработки должен свестись к нулю... На самом же деле он увеличился почти вдвое. Магнитные силовые линии, как по путепроводу, прошли по стенкам стаканчиков и образовали в кольцевом зазоре у полюсного наконечника мощные магнитные поля, в которых происходит обработка воды. Аппараты удобно монтировались на трубопроводах внешней обвязки котла, легко разбирались для прочистки и практически не занимали места.
Вскоре после проверки опытных образцов были изготовлены и отправлены потребителям первые 30 аппаратов для паровых котлов. Вот выдержки из официальных отзывов: "Поверхности нагрева котлов, оснащенных магнитными аппаратами, накипью не покрываются", "Вскрытие котла показало, что за отопительный сезон накипи не образовалось", "Соли жесткости выпадали из воды не в виде накипи, а в виде рыхлого шлама, который удалялся из котла продувкой".
Слава о чудодейственных свойствах войковских магнитных аппаратов быстро распространилась. Десятки тысяч аппаратов уже сейчас используются не только в городах, но также в совхозах и колхозах, где котлы необходимы для отапливания коровников, свинарников и тепличных помещений. Были изготовлены магнитные аппараты, предотвращающие образование накипи даже в двигателях тракторов.
О магнитных аппаратах прослышали на Останкинском пивоваренном заводе. Накипь -- бич бутыломоечных машин. Горячая вода выделяет столько накипи, что слесари едва успевают ее счищать. Пищевики обратились за содействием к чугунолитейщикам. И помощь была получена.
Конструкция аппарата для этой машины крайне проста. Между двумя рядами постоянных магнитов, замкнутых П-образным магнитопроводом, проложена частично сплюснутая магнитопроницаемая труба. Протекая в ней, вода пересекает магнитное поле и омагничивается. Результаты блестящие. В бутыломоечной машине не только не образовывалась новая накипь, но и разрушалась старая. Более того, качество мытья бутылок значительно возросло. Можно подумать, что омагниченная вода приобрела какие-то добавочные моющие свойства. Опять загадка...
Однако далеко не с каждой водой достигается желаемый эффект. Вода из некоторых рек и артезианских скважин даже после омагничивания образует накипь, поэтому повсеместно отменять химическую защиту и переходить на магнитную обработку воды рискованно. Весной, например, магнитная обработка воды удается значительно хуже. Возможно, причина здесь в изменении солевого состава воды.
Омагничивание воды даже при положительном эффекте влечет за собой образование большого количества шлама, который может выпадать в коллекторах и барабанах котла. Нужно изобрести надежную и эффективную ловушку для шлама.
"А что если попробовать использовать омагниченную воду в системе барботажного пылеуловителя? -- подумал я.-- Ведь, несмотря на его высокую эффективность, частицы самой тонкой пыли все же вылетают в атмосферу!"
Чтобы определить, при какой напряженности магнитного поля будет получена наиболее эффективная степень очистки, пришлось сделать небольшой электромагнит и скомпоновать его с прозрачной моделью гидродинамического пылеуловителя. В результате выяснилось, что 300 эрстед -- оптимальная величина для напряженности магнитного поля для воды, идущей в барботер. Коэффициент очистки воздуха, запыленного тонкими фракциями размолотой глины, повысился с 92 до 99%.
Пришло время от экспериментальной установки переходить к промышленной. Поскольку на Московском чугунолитейном заводе имени Войкова уже имелись действующие гидродинамические пылеуловители и было налажено изготовление магнитных аппаратов для обработки воды, внедрять новую установку решили там. Результат сказался при первых же испытаниях. Омагниченная вода, залитая в бункер емкостью более 40 м3, буквально притягивала самые тонкие частицы пыли. Кроме того, выявилось еще одно положительное качество -- шлам буквально на глазах отслаивался от воды. Так что барботирование запыленного воздуха постоянно велось через чистую воду, а не через шлам.
Магнитной обработкой воды можно повысить эффективность действия не только барботажного, но и оросительного пылеуловителей. Только в каждом отдельном случае нужно правильно выбрать тип магнитных аппаратов и проследить, чтобы паспортная производительность по воде соответствовала той, которая заложена в проекте пылеуловителя.
МАГНИКЛОНЫ ИЗМОДЕНОВА
Магниклон, как антициклон и ротоклон, относится к новым и пока что малоизученным пылеуловителям. Автор этого класса аппаратов кандидат технических наук Ю. Измоденов -- заместитель директора Научно-исследовательского и проектного института по газоочистным сооружениям, технике безопасности и охране труда в промышленности строительных материалов. Для удобства поиска новых решений в этой области он также составил пери
Рис. 9. Периодическая система магниклонов:
2 -- магнитный коагулятор на постоянном токе; 3 -- магнитный коагулятор на переменном токе; 4 -- магнитный коагулятор с вращающимся магнитным полем; 6 -сухой магнитный скруббер с постоянными магнитами; 7 -- сухой магнитный скруббер на постоянном токе; 11 -- мокрый магнитный скруббер с постоянными магнитами; 12 -- мокрый магнитный скруббер на постоянном токе; 13 -- мокрый магнитный скруббер на переменном токе; 16 -- магнитный фильтр с постоянными магнитами; 17 -- магнитный фильтр на постоянном токе; 18 -- магнитный фильтр на переменном токе; 19 -- магнитный фильтр с вращающимся магнитным полем; 20 -- магнитный фильтр с применением акустического поля; 22 -- электромагнитный фильтр на постоянном токе; 23 -- электромагнитный фильтр на переменном токе
одическую таблицу. В ней аппараты подразделяются в зависимости от источников питания -- способа создания магнитного поля по вертикали и от класса пылеотделителя по горизонтали (рис. 9).
Таблица открывается классом магнитных коагуляторов, которые представляют собой аппараты предочистки. Эти устройства, установленные перед фильтрами, скрубберами, циклонами, существенным образом повышают эффективность их работы. Дело в том, что магнитная коагуляция тончайших фракций пыли делает их легкоулавливаемыми.
Магнитные коагуляторы могут работать как на постоянном, так и на переменном токе. Переменный ток, вращающееся или бегущее магнитное поле более предпочтительны, так как устраняют осаждение ферромагнитных частиц в рабочей зоне аппарата. Несколько сложнее решается этот вопрос при постоянном токе. В этом случае необходима система автоматики для периодического отключения электромагнитов.
И совсем плохо обстоит дело при использовании постоянных магнитов. Не случайно поэтому квадрат под номером 1 остается пустым. Если, решить эту задачу, то промышленность получит энергетически наиболее выгодный вариант -ведь постоянные магниты не требуют расхода электроэнергии...
Значительное место в таблице отводится магнитным скрубберам, которые условно подразделяются на два класса -- сухие и мокрые. Квадрат 6 занят циклоном, функционирующим с применением магнитной "затравки". Магнитная "затравка" способствует повышению эффективности улавливания тонких фракций пыли (как магнитной, так и немагнитной). Отделение магнитной "затравки" осуществляется с помощью магнитного сепаратора, который запрограммирован так, чтобы рециркуляция "затравки" как по количеству, так и по качеству удовлетворяла оптимальному режиму работы данного комплекса. Устройства в квадратах 6 и 7 очень близки по функционированию и делятся чисто условно.