Определение эффективности осаждения.

Для частиц, улавливаемых с эффективностью 50%:

.

При , м/с, → по номограмме d50 = 51 мкм. Принимаем дополнительные значения для определения нескольких точек зависимости ; принято =0,1 и =0,25. этим значениям относительных скоростей витания соответствуют диаметры частиц =41 мкм, = 63 мкм.

Средняя концентрация частиц заданного размера на выходе из камеры определена как средняя из концентраций в пяти точках сечения. Приняты значения х/н = 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0.

Для х/н = 0 при =0,1

Х1= = =6,6,

при Х1=6,6, Ф(Х1)= Ф(6,6)=1

Х2= = =10,1,

при Х2=10,1→Ф(Х2) = 1,

n = =1.

Результаты расчетов представлены в таблице:

х/н		0,25	0,5	0,75	1,0
Х1	6,6	8,7	10,75	12,8	15,0
Х2	10,1	8,0	5,92	3,83	1,75
Ф(х1)
Ф(х2)					0,962
n					0,985

=100(1 - ) = 100(1 - )=1%, где n – среднее значение из пяти значений = 0,99.

Эффективность осаждения частиц при =0,25 определяется аналогично, среднее значение n = 0,9→ =10%.

При =0,175 =50%.

Общий коэффициент очистки газа

=100 =55%

Запыленность на выходе

Свых = (1- )Свх = (1-0,55)·7,57 = 3,4 г/м³

,

Например, фракция d=5 мкм Gф = 0,1%, ή = 90%.

После первой ступени:

, где =0,01.

Свых =(1 - (1- )(1 - )).

 

Цклоны.

Наиболее распространены в промышленности.

Достоинства:

1) отсутствие движущихся частей в аппарате,

2) надежность работы при t газов до 500ºС,

3) возможность улавливания абразивных материалов,

4) очищают агрессивные и высокотемпературные газы,

5) улавливание пыли в сухом,

6) постоянное гидравлическое сопротивление аппарата,

7) высокая фракционная эффективность при увеличении запыленности газов,

8) простота изготовления.

Недостатки:

1) высокое гидравлическое сопротивление (1200 – 1500 Па),

2) плохое улавливание частиц размером < 5 – 10 мкм.

3) Невозможность использования для очистки газов от липких загрязнений.

По способу подвода газов циклоны делятся на:

1) спиральные,

2) тангенсальные (радиальные),

3) винтообразные,

4) с осевым подводом.

Vвх газа = 15 – 20 м/с.

Наиболее предпочтительными являются спиральные циклоны, так как они эффективнее.

Эффективность аппарата прямопропорциональна скорости газов, но увеличение скорости может привести к уносу пыли и увеличению гидравлического сопротивления. Оптимальным соотношением Н/D = 2/3. оптимальная Нц = 1,6D = Н конуса.

Циклоны бывают цилиндрическими (НИИогаза) с удлиненной цилиндрической частью. Они обладают и меньшим гидравлическим сопротивлением, высопроизводительны, D≤2000 мм.

Циклоны конические (удлиненная коническая часть) – высокоэффективные. D≤3000 мм.

 

Рис. 7. Цилиндрический циклон конструкции НИИОгаза

 

 

Цилиндрические циклоны относятся к высокопроизводительным ап­паратам, а конические — к высокоэффективным. Диаметр цилиндриче­ских циклонов обычно не превышает 2000, а конических 3000 мм. С уве­личением диаметра циклона при постоянной тангенциальной скорости потока центробежная сила, воздействующая на пылевые частицы, уменьшается, и эффективность пылеулавливания снижается. Кроме того, установка одного высокопроизводительного циклона вызывает затруд­нения из-за его большой высоты. В связи _с этим в технике пылеулавливания широкое применение нашли батарейные и групповые циклоны.

При определении гидравлического сопротивления групповых уста­новок к коэффициенту сопротивления одиночного циклона при круговой компоновке следует добавлять 60, при двухрядной с отводом очищенного газа через общую камеру 35, при двухрядной с отводом очищенного газа через улитки - 28. Степень очистки в группе циклонов принимается равной степени очистки в одиночном циклоне, входящем в эту же группу, хотя экспери­ментально это не доказано. Есть некоторые основания предпола­гать, что она несколько ниже, чем в одиночном циклоне.

Конические циклоны при рав­ных производительностях с ци­линдрическими отличаются от по­следних большими габаритами и поэтому обычно не применяются в групповом исполнении. Для подвода газа к отдельным циклонам при установке их в группу реко­мендуется применять коллекторы. Обходные патрубки циклонов присоединяют к коллектору по­средством фланцев. Коллектор выполняется из одного или не­скольких патрубков, которые с од­ной стороны подсоединяются к циклонам, а с другой — заканчи­ваются общей камерой.

ТАБЛИЦА 2.1 СООТНОШЕНИЕ РАЗМЕРОВ В ДОЛЯХ ВНУТРЕННЕГО ДИАМЕТРА D ДЛЯ ЦИКЛОНОВ ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24.

наименование	Тип циклона
ЦН-15	ЦН-15У	ЦН-24	ЦН-11
Внутренний диаметр выхлопной тру­ бы d	0,59 для всех типов   0,3 – 0,4 для всех типов   0,2 для всех типов   0,26 для всех типов   0,6 для всех типов 0,8 для всех типов 0,1 для всех типов
Внутренний диаметр пылевыпускно- го отверстия d1
Ширина входного патрубка в цикло­не (внутренний размер) b
Ширина входного патрубка на вхо­де (внутренний размер) b1
Длина входного патрубка L
Диаметр средней линии циклона Dcp
Высота установки фланца Нфл
Угол наклона крышки и входного патрубка циклона а, град
Высота входного патрубка а	0,66	0,66	1,11	0,48
Высота выхлопной трубы hт	1,74	1,5	2,11	1,56
Высота цилиндрической части цик­ лона Нц	2,26	1,51	2,11	2,06
Высота внешней части выхлопной трубы hВ		1,50	1,75	2,0
Высота выхлопной трубы hт	0,3	0,3	0,4	0,3
Общая высота циклона Н	4,56	3,31	4,26	4,38

 

Больший размер принимается при малых D и большой запыленности.

 

 

Рис. 8 Спирально-конический циклон ЦН.

 

 

Отвод очищенного газа в циклонах может осуществляться несколькими способами: с помощью улит­ки, служащей для преобразования вращательного движения газов в по­ступательное, колена, общего сборника для группы циклонов или через выхлопную трубу. Сечения выходного отверстия улитки и входного пат-рубка циклонов следует выполнять одинаковыми.

Группа циклонов снабжается общим бункером для сбора пыли. Диаметр пылевыпускного отверстия бункера подбирают таким, чтобы выпуск уловленной пыли происходил без задержки. Угол наклона стенок бункера принимается большим, чем угол естественного откоса пыли; обычно он составляет 55-60 град.

В группах циклоны компонуются в два ряда или имеют круговую компоновку.

ТАБЛИЦА

СООТНОШЕНИЕ РАЗМЕРОВ В ДОЛЯХ ДИАМЕТРА D ДЛЯ ЦИКЛОНОВ ТИПОВ СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34, СК-ЦН-34М.

Наименование	Тип циклона
СДК-ЦН-33	СК-ЦН-34	СК-ЦН-34М
Внутренний диаметр цилиндрической части D	>300 >400
Высота цилиндрической части ЦИК-­ лона Нц	0.535	0.515	0.4
Высота конической части циклона Нк
Внутренний диаметр выхлопной тру-­ бы d	3.0	2.10	2.6
Внутренний диаметр пылевыпускного отверстия d1	0.334	0.340	0.22
Ширина входного патрубка на вхо­де b	0.334	0.229	0.18
Высота внешней части выхлопной трубы hВ	0.264	0.214	0.18
Высота установки фланца hФЛ	0.2-0.3	0.515	0.3
Высота входного патрубка а	0.1	0.1	0.1
Длина входного патрубка L	0.535	0.2-0.3	0.4
Высота заглубления выхлопной трубы hТ	0.6	0.6	0.6
Радиус улитки r

 

 

Рисунок 9. Групповые циклоны:

а) ступенчатая компоновка

б) круговая компоновка

 

 

В настоящее время эксплуатируются циклоны различныхконструкций. Как показали сравнительные испытания сухих центробежных цикло­нов, проведенные НИИОгазом, ЛИОТ, НИИСТО, следует отдавать пред­почтение циклонам конструкции НИИОгаза, которые более совершенны и способны с достаточной эффективностью улавливать частицы пыли раз­мером более 10 мкм.

 

Пыль

Рис.10 Циклон конструкции ЦН НИИОгаза и схема пылеотделения в нем.

 

Несмотря на конструктивные особенности циклонов разных типов, все они имеют общий принцип действия (рис.10). Запыленный поток газа поступает в циклон через входной патрубок 1, расположенный в верх­ней части аппарата по касательной к цилиндрической части корпуса 4 циклона. В результате такого расположения входного патрубка газовый поток при входе в циклон приобре­тает вращательное движение и дви­жется сверху вниз в кольцевом про­странстве между внешней поверх­ностью выхлопной трубы 3 и внут­ренней поверхностью цилиндрической части циклона. В циклоне кон­струкции ЦН НИИОгаза для усиле­ния вращательного движения газа сразу же за входным патрубком устроена винтообразная крышка 2. Вместе с газом вращательное движе­ние приобретают и содержащиеся в нем частицы пыли. При вращении частиц на них действует центробеж­ная сила, которая отбрасывает части­цы к внутренней поверхности корпу­са циклона. Газ вместе с пылью обра­зует в циклоне нисходящий кольце­вой вихрь (пунктирная линия).

Для увеличения скорости пыли перед попаданием ее в бункер_за ци­линдрической частью бункера делают коническую часть 5. Это необходимо для того, чтобы пыль обладала большой силой инерции, за счет которой она могла свободно отделяться от газа в бункере. Пройдя коническую часть 5, газ выходит через пылевыпускное отверстие 6 в бункер цикло­на 7 и выносит в него пыль. В бунке­ре поток газа теряет скорость.

Типы циклонов.

Строение конической части определяет особенности движения пылевоздушного потока и оказывает влияние на процесс сепарации, коагуляции, устойчивость работы.

Циклон ЦН-11 применяется для очистки сухой неслипающейся неволокнистой пыли в помольной, дробильной установках и при транспортировке сыпучих материалов.

ЦН-33, СК-ЦН-34, СК-ЦН-34-Н имеют удлиненную коническую часть и спиральный входной патрубок, имеют высокий КПД, улавливают сажу.

СиОТ лишен цилиндрической части, выхлопная труба опущена в верхнюю часть конуса, входной патрубок имеет треугольное сечение; применяют для очистки сухой неволокнистой неслипающейся пыли.

Наибольшее распространение имеет ЦН-11, но он высок. Циклоны ЦН-15, СиОт менее эффективны, но имеют преимущество по габаритам (СиОТ < на 30% ЦН-11), но больше по диаметру на 17%.

Пример.

1.

2.

3..

4. , , где к1 зависит от диаметра циклона, к2 – от концентрации загрязняющих веществ в воздухе (газе), к3 учитывается только при групповой компоновке циклонов.

,

х_i=

Определив по формуле значения х_i, находят параметр Ф(х) и расчетное значение .

Значения d 5o и определены условиями работы циклона: Д^т, м; р_ч,кг/м³; µт=Па с; w_T,м/с.

Для учета влияния отклонений рабочих условий от типовых опреде­ляют значение параметра d5o по формуле:

d5o .

Выбор типа и размера циклона производится на основании заданного расхода газов, физико-механических свойств пыли, требуемого коэффи­циента очистки, габаритов установки, эксплуатационной надежности и стоимости очистки. При очистке больших объемов газов одиночные цик­лоны типа ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У и ЦН-24 объединяются в группы по 2, 4, 6 и 8 элементов, расположенных в два ряда, и по 10, 12 и 14 эле­ментов при круговой компоновке. Диаметр циклонов типа ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У, объединенных в группы с прямоугольной компоновкой, не дол­жен превышать 1800 мм, а при круговой компоновке 1000 мм.

При обеспыливании газа объемом более 80000—100000 м³/ч и при высоких требованиях к очистке следует применять батарейные цикло­ны. Батарейные циклоны имеют меньшие габариты, чем групповые, но требуют для своего изготовления большего расхода металла и стои­мость их выше стоимости групповых циклонов.

При выборе циклонов конструкции НИИОгаза следует обращать внимание на надежность работы системы, особенно в тех случаях, ког­да ремонт или ревизия системы газоочистки невозможны без остановки технологического оборудования. Широкий диапазон типоразмеров цик­лонов позволяет удовлетворять многие требования, в том числе и по надежности. Наиболее характерными нарушениями нормальной работы циклонов являются истирание стенок циклонов абразивной пылью и залипание. С увеличением диаметров циклонов и понижением скорости газового потока на входе истирание стенок и залипание уменьшаются. Вследствие этого для улавливания абразивной пыли рекомендуется применять циклоны типа СК-ЦН-34, способные обеспечивать высокую степень очистки при сравнительно небольшой скорости пылегазового потока на входе.

При одинаковой эффективности наиболее высокие технико-эконо­мические показатели имеют циклоны типа ЦН-11. Циклоны типа ЦН-15 отличаются меньшими габаритами, более устойчивой работой на пылях, склонных к налипанию, поэтому их эксплуатация оправдана при очист­ке газов с высокой концентрацией мелкой пыли или улавливании сред­не- и сильно слипающихся пылей.

При невысоких требованиях к степени очистки, а также для очист­ки газов от пылей со средним медианным диам. >20 мкм предпочти­тельно использование циклонов типа ЦН-24. При больших расходах га­зов и высокой концентрации пыли в газовом потоке применение цикло­нов типа ЦН-24 может быть рекомендовано в качестве первой ступени очистки перед аппаратами, обеспечивающими высокую эффективность, например перед циклонами типа СДК-ЦН-33, рукавными фильтрами или электрофильтрами.

Циклоны типа ЦН-15У характеризуются низкими технико-экономи­ческими показателями, и их использование может быть оправдано толь­ко в тех случаях, когда имеются строгие ограничения габаритов по вы­соте. Для очистки газов от мелкой пыли со средним медианным диам. 5—6 мкм, а также при высоких требованиях к качеству очистки следует использовать наиболее высокоэффективные конические циклоны типа СДК-ЦН-33. При ограничениях по габаритам рекомендуется применять циклоны типа СК-ЦН-34, имеющие высокую эффективность при боль­ших энергетических затратах. Для обеспечения устойчивой работы, ис­ключающей забивание пылевыпускных отверстий, условная скорость для циклонов типа СК-ЦН-34 должна составлять не менее 2,0 м/с. При улавливании сажи в циклонах диам. >1 м скорость может понижаться до 1,5 м/с. Недостатками конических циклонов являются большие габа­риты, трудность комплектования их в группы и относительно высокий расход металла на 1000 м³/ч очищаемых газов.