جداسازهای اینرسی

   جداسازهای اینرسی با استفاده از ترکیبی از نیروهایی مانند گریز از مرکز، گرانشی و اینرسی، غبار را از جریان گاز جدا می‌کنند. این نیروها غبار را به منطقه‌ای می‌فرستند که در آن نیروهای اعمال شده توسط جریان گاز حداقل است. غبار جدا شده توسط گرانش به یک قیف (hopper) می‌رود و در آن‌جا به طور موقت ذخیره می‌شود.

3    نوع اصلی جداسازهای اینرسی عبارت‌اند از:

• محفظه‌های آرامش (settling chambers)
• محفظه‌های بافل (baffle chambers)
• کلکتورهای سانتریفوژ (centrifugal collectors)

   هیچیک از محفظه‌های آرامش و محفظه‌های بافل در صنعت فرآوری مواد معدنی کاربرد زیادی ندارند. با این حال اصول کارکرد آن‌ها اغلب به منظور طراحی کلکتور غبار کارآمدتر می‌باشد.

محفظه آرامش

   محفظه آرامش شامل یک جعبه بزرگ است که در کانال‌کشی نصب شده است. گسترش ناگهانی اندازه محفظه باعث کاهش سرعت جریان هوای مملو از غبار می‌شود و ذرات سنگین‌تر ته‌نشین می‌شوند.

   محفظه‌های آرامش دارای طراحی ساده‌ای هستند و تقریبا می‌توانند از هر ماده‌ای تولید شوند. با این حال به دلیل فضای زیاد مورد نیاز و راندمان پایین به ندرت به عنوان کلکتور اولیه غبار به کار می‌روند. یک کاربرد عملی آن به عنوان پیش پاک‌سازی برای کلکتورهای کارآمدتر است.

محفظه بافل

   محفظه‌های بافل از یک صفحه بافل ثابت استفاده می‌کنند که باعث انتقال جریان گاز و یک تغییر مسیر ناگهانی می‌شود. ذرات با قطر بزرگ جریان گاز را دنبال نمی‌کنند و به مسیر خود به سمت یک فضای هوای مرده ادامه می‌دهند و ته نشین می‌شوند. محفظه‌های بافل به عنوان پیش پاک‌سازی استفاده می‌شوند.

کلکتورهای گریز از مرکز

   کلکتورهای گریز از مرکز از عمل گردبادی (cyclone) برای جدا کردن ذرات غبار از جریان گاز استفاده می‌کنند. در یک سایکلون معمولی، جریان گاز حامل غبار با یک زاویه وارد می‌شود و به سرعت می‌چرخد. نیروی گریز از مرکز ایجاد شده توسط جریان دایره‌ای، ذرات کلکتور غبار را به سمت دیواره سایکلون پرتاب می‌کند. پس از برخورد با دیواره، این ذرات به یک قیف واقع در پایین فرو می‌افتند.

جداسازهای تک گردبادی

   جداسازهای تک سایکلونی (single-cyclone separators) برای جداسازی غبار درشت از غبار ریز یک گردباد دوگانه ایجاد می‌کند. گرداب اصلی به صورت مارپیچ به سمت پایین است و بیش‌تر ذرات درشت غبار را جمع می‌کند. گرداب درونی در نزدیکی پایین سایکلون ایجاد می‌شود و به صورت مارپیچی به سمت بالا جریان می‌یابد و ذرات ظریف غبار را با خود حمل می‌کند.

جداسازهای چند گردبادی

   جداسازهای چند سایکلونی از تعدادی سایکلون با قطر کوچک تشکیل شده‌اند که به صورت موازی کار می‌کنند و دارای یک ورودی و خروجی گاز مشترک هستند و بر اساس همان اصول جداسازهای تک سایکلونی یعنی ایجاد یک گردباد بیرونی به سمت پایین و یک گردباد داخلی به سمت بالا عمل می‌کنند.

   جداسازهای چند سایکلونی غبار بیش‌تری را نسبت به جداسازهای تک سایکلونی خارج می‌کنند زیرا سایکلون‌های تکی دارای طول بیش‌تر و قطر کوچک‌تری هستند. طول بلندتر باعث ایجاد زمان آرامش طولانی‌تر می‌شود در حالی که قطر کوچک‌تر نیروی گریز از مرکز بیش‌تری ایجاد می‌کند. این دو عامل باعث جدایی بهتر ذرات کلکتور غبار می‌شوند. افت فشار کلکتورهای با جداساز چند سایکلونی بالاتر از جداساز تک سایکلونی است و نیاز به انرژی بیش‌تری برای تمیز کردن همان مقدار از هوا دارد. جداساز سایکلونی تک محفظه با حجم یکسان مقرون به صرفه‌تر است؛ اما غبار کم‌تری را حذف می‌کند.

   جداسازهای سایکلونی در تمام انواع قدرت و کاربردهای صنعتی، از جمله کارخانه‌های کاغذ و خمیر کاغذ، سیمان، تولید فولاد، کک نفتی و متالورژی یافت می‌شوند.

فیلترهای پارچه‌ای

کلکتورهای پارچه‌ای (fabric collectors) که معمولا به عنوان بگ‌هاوس (baghouse) شناخته می‌شوند، از فیلتراسیون (filtration) برای جداسازی ذرات غبار از گازهای غبارآلود استفاده می‌کنند و یکی از انواع کارآمد و ارزان کلکتورهای غبار موجود هستند که می‌توانند به راندمان بیش از 99 درصد در جمع‌آوری ذرات بسیار ریز برسند.

   گازهای حامل غبار وارد بگ‌هاوس می‌شوند و از کیسه‌های پارچه‌ای فیلتر عبور می‌کنند. کیسه‌ها می‌توانند پارچه‌ای یا از الیاف پنبه‌ای، مصنوعی و یا فیبر شیشه و دارای شکل لوله‌ای یا پاکتی باشند.

پوشش اولیه

   برای اطمینان از این که کیسه‌های فیلتر دارای عمر کاربردی طولانی هستند، معمولا با یک بهبود دهنده فیلتر یا پوشش اولیه (pre-coat) پوشیده می‌شوند. استفاده از سنگ آهک (کربنات کلسیم) از نظر شیمیایی بی‌اثر متداول‌ترین روش است زیرا کارایی جمع‌آوری غبار (از جمله خاکستر بادی) را از طریق تشکیل آن‌چه که به کیک غبار (dust cake) معروف است به حداکثر می‌رسانند. کیک غبار شامل یک پوشش بر روی سطح فیلتر مدیا می‌شود که نه تنها ذرات ریز را به دام می‌اندازد، بلکه باعث حفاظت از کیسه از رطوبت و ذرات چرب یا چسبنده می‌شود که می‌توانند به فیلتر متصل شوند. بدون پوشش اولیه، کیسه‌های فیلتر اجازه می‌دهند که ذرات ریز از سیستم فیلتر کیسه‌ای عبور کنند.

اسکرابرهای مرطوب

   کلکتورهای غباری که از مایع استفاده می‌کنند به عنوان اسکرابر مرطوب شناخته شده‌اند. در این سیستم‌ها، مایع شستشو (معمولا آب) با یک جریان گاز شامل ذرات غبار تماس می‌یابد. تماس بیش‌تر جریان‌های گاز و مایع راندمان جمع‌آوری غبار را بالاتر می‌برد.

   انواع زیادی از اسکرابرهای مرطوب وجود دارد. با این حال، همه آن‌ها از یکی از سه پیکربندی اولیه زیر استفاده می‌کنند.

• رطوبت‌زنی به گاز (gas-humidification): فرآیند مرطوب کردن گاز ذرات ریز را به هم متصل می‌کند، یک توده بزرگ‌تر تشکیل می‌دهد و جمع‌آوری را آسان‌تر می‌کند.
• تماس با گاز مایع: این یکی از مهم‌ترین عوامل موثر بر راندمان جمع‌آوری است.
• جداسازی گاز-مایع (gas-liquid separation): صرف نظر از مکانیزم تماس مورد استفاده، بیش‌ترین میزان ممکن از مایع و غبار باید خارج شوند. هنگامی که تماس برقرار شد، ذرات غبار و قطرات آب مخلوط می‌شوند تا به شکل یک توده در آیند. زمانی که توده بزرگ‌تر می‌شود، در کلکتور می‌نشیند.

   ذره‌ها و قطره‌ها به وسیله چهار مکانیزم اولیه با هم تماس پیدا می‌کنند:

• برخورد با اینرسی (inertial impaction): هنگامی که قطرات آب در مسیر یک جریان گاز حامل غبار قرار داده می‌شود، جریان گاز دچار جدایش (separation) می‌شود و در اطراف قطرات جریان می‌یابد. به دلیل اینرسی، ذرات بزرگ‌تر غبار در یک مسیر مستقیم به حرکت خود ادامه خواهند داد، به قطرات برخورد می‌کنند و درون آن‌ها محصور می‌شوند.
• لمس کردن (interception): ذرات ریزتر در حال حرکت در داخل یک جریان گاز به طور مستقیم به قطرات برخورد نمی‌کنند اما بر روی آن‌ها کشیده می‌شوند و به آن‌ها می‌چسبند.
• نفوذ (diffusion): هنگامی که قطرات مایع درون ذرات غبار پراکنده می‌شوند، ذرات در اثر حرکت رندومی یا نفوذ بر روی سطح قطره می‌نشینند. این روش، مکانیزم اصلی در مجموعه کلکتورهای غبار با اندازه زیر میکرومتر است.
• میعان هسته‌ای (condensation nucleation): اگر یک گاز در گذر از اسکرابر به زیر نقطه شبنم سرد شود، میعان رطوبت بر روی ذرات غبار رخ می‌دهد. این باعث افزایش اندازه ذرات و جمع‌آوری آسان‌تر غبار می‌شود.