Пример расчета батарейного циклона.

Имеются следующие данные:

Vг = 42695 м³/ч

Химический состав: 32% СО2, 36% СО, 2% SО2, 30% N2.

Влагосодержание f =4г/ м³

Температура газа 180ºС,

Плотность, р_пыли, 2500 кг/м³,

Рраб = 1470 Па;

Рбар = 101325 Па.

Концентрация пыли в газе Свх = 2,5 г/м³

Расчет.

1. По дисперсности пыли выбираем диаметр элемента, так как большая часть частиц имеет размер > 10 мкм. Выбираем циклонный элемент с D =250мм.

2. По запыленности газа выбираем направляющий аппарат «розетка» с углом наклона лопастей 25º, тогда коэффициент гидравлического сопротивления =90.

3. определяем плотность газовой смеси при н.у.

=1,51 кг/м³

4. Определяем плотность при рабочих условиях:

= 0,92 кг/м³

5. Определяем расход газа в рабочих условиях:

_, м³/ч.

6. Приняв оптимальную скорость газа в циклонном элементе = 4 м/с, находим пропускную способность по газу одного элемента:

=707 м³/ч.

7. Определим число элементов:

=99шт.

С учетом того, что >96 элементов нельзя, то принимаем 2 секции по 50 элементов.

Элементы располагаем 5 по ходу газа и 10 перпендикулярно:

8. Определяем скорость газа =3,96 м/с.

9. Определяем гидравлическое сопротивление циклона:

=650Па.

10. Определим отношение = 650/0,921 = 705 м²/ с²,что входит в рекомендуемые пределы.

11. Определим степень очистки:

а) фракционную степень очистки в бтарейном циклоне при оптимальных условиях:

=50|1+Ф(х_i)],
где Ф(х_i) - табличная функция распределения, зависящая от параметра (х_i):

или
х_i=→Ф(х)→

d5o,где

Dт = 250мм, ρч = 2000 кг/ м³, =4м/с.

,

0,01(30*3 + 75*5 + 85*22 + 95*15 + 96*10 + 97*20 + 98*25)= 91,2%

Конечную запыленность очищенной газовой смеси С_вых, г/м³,находят

по формуле

где Свх- запыленность газа на входе в аппарат, г/м³.

=0,175 г/м³.

Рис.15. Номограмма для определения эффективности элементов батарейного циклона

40 50 70 80 90 100

Степень очистки газа,%

Пересчет коэффициента очистки для циклона другого типоразмера и других технологических параметров газа можно осуществлять с по­мощью номограмм, приведенных на рис.

Для элементов диам. 250 мм с направляющим аппаратом типа «ро­зетка» с углом наклона 25° при ∆Р =500 Па для очистки 50000 м³/ч га­за расчетная степень очистки составляет 72,3 %. По номограмме рис. для заданных условий степень очистки будет не 72,3, а около 82,2 %.

По следующей номограмме можно определить, что через один элемент диам. 250 мм при сопротивлении 500 Па и температуре 300°С можно пропустить 740 м³/с газа. Следовательно, для заданного объема газа следует установить аппарат с 68 (50000: 740) циклонными элемента­ми.

Используя заданные параметры (температуру газа, угол наклона направляющего аппарата и гидравлическое сопротивление), по номо­граммам рис. можно определить производительность или диаметр циклонного элемента.

Вихревые пылеуловители.

Основным отличием вихревых пылеуловителей от циклонов является наличие вспомогательного закручивающего газового потока. На рисунках показаны две основные разновидности вихревых пылеуловителей. В вихревом аппарате соплового типа (рис., а) запыленный газовый поток закручивается лопаточным завихрителем и двигается вверх, подвергаясь при этом воздействию вытекающих из тангенциально расположенных сопел 3 струй вторичного газа (воздуха). Под действием центробежных сил взвешенные в потоке частицы отбрасываются к периферии, а оттуда — в возбуждаемый струями спиральный поток вторичного газа, направляющий их вниз в кольцевое межтрубное про­странство. Вторичный газ в ходе спирального обтекания потока очищаемого газа постепенно полностью проникает в него. Кольцевое прост­ранство вокруг входного патрубка оснащено подпорной шайбой 6, обес­печивающей безвозвратный спуск пыли в бункер 7.

Наилучшие результаты по эффективности улавливания достигаются при установке сопел, распиливающих вторичный газ, не менее чем в че­тыре ряда и под углом 30° (диам. 11 мм, 8 шт., гидравлическое сопротивление аппарата 37 000Па, К.П.Д. 96,5%). В качестве оптимальной рекомендуется ус­тановка лопаток завихрителя под углом 30—40° при отношении диамет­ра завихрителя к диаметру аппарата 0,8—0,9.

Вихревой пылеуловитель лопаточного типа (рис., б) характе­ризуется тем, что вторичный газ отбирается с периферии очищенного газа и подается кольцевым направляющим аппаратом с наклонными ло­патками 8. Такой тип аппарата более эффективен. L = 300 – 400 м³/ч. В качестве вторичного газа лучше использовать атмосферный воздух. Также лучше использовать запыленный газ, тогда производительность повышается на 40 – 65%. Гидравлическое сопротивление аппарата 28 000Па, К.П.Д. 98,5%.

Рис. 16.

Применение.

Очистка вентиляционного технологического воздуха от пыли в химическом, нефтехимическом, пищевом, горнорудном и другом производстве. К.П.Д. составляет 98-99% с концентрацией загрязняющих веществ до 500 г/м³, t = 700ºС. Не наблюдается износа и истирания стенок, что связано с особенностями воздушного режима. Аппарат более компактен. Производительность от 330 до 30 000 м³/ч. Зарубежные аппараты более эффективны. Их можно группировать, тогда Vг = 300 000 м³/ч.

Вторичный воздух можно забирать из окружающей среды, из очищенного потока, из запыленного потока. 1-й вариант целесообразен, если газ надо охлаждать. Наиболее экономичен 3-й вариант, так как производительность установки повышается на 40-60 % с сохранением эффективности очистки.

Прямоточные циклоны

Циклоны, в которых вращающийся поток газа не изменяет направления своего основного движения по оси аппарата, назы­ваются прямоточными. Вследствие их малой по сравнению с воз­вратно-поточными циклонами эффективности и меньшими гидрав­лическими потерями они находят применение в качестве первой ступени очистки перед более эффективными пылеуловителями — тканевыми или электрофильтрами. На рис.17 показан циклонный элемент с винтовым направляющим аппаратом прямо­точного батарейного циклона. Ввиду интенсивного абразивного износа «винта» начинают находить применение элементы с тан­генциальным входом из чугуна.

Прямоточный элемент батарейного циклона. Вихревой циклон

Разновидность прямоточных циклонов представляют появив­шиеся в последние годы варианты вихревого циклона (рис. 17).