Циклоны для улавливания слипающихся пылей.

Циклоны для улавливания слипающихся пылей имеют специальные устройства для принудительной очистки стенок циклона и бункера от налипшей пыли.
Эти циклоны в основном применяются в химических производствах выпускающих минеральные удобрения, моющие порошки, другие товары химического производства. Схемы установки циклонов для улавливания слипающихся пылей и отдельные их узлы показаны соответственно на рис.2.59, рис.2.60, рис.2.61.

Стенки циклона от налипшей пыли очищаются с помощью троса, укрепленного по оси циклона. Трос раскручивается потоком газа и производит очистку стенок от налипшей пыли. Распределительный коллектор грязного газа оборудован смотровыми дюнами, через которые производится очистка стенок газохода. Для уменьшения размеров бункера, групповые циклоны компонуются с подводящим коллектором грязного газа проходящим с боку циклонов (см. 2-ой вариант компоновки группового циклона). Бункер имеет коническую форму, стенки бункера очищаются принудительно посредством троса подвешанного через цепь на концы крестовины. Крестовина вращается от моторредуктора, число оборотов = 15об/мин. В качестве пылевыгрузных устройств для выгрузки пыли из бункеров пылеулавливающих аппаратов используются роторные шлюзовые затворы, оборудованные специальными скребками, которые при вращении удаляют налипшую пыль из ячеек ротора. Эти затворы импортного производства, имеют сложную кинематику, обладают относительно большими габаритами и весом.

Циклоны для улавливания взрывоопасных пылей.

При улавливании взрывоопасных пылей применяются циклоны с повышенными скоростями движения пылегазового потока.
Газовый тракт циклона не должен иметь горизонтальных участков на которых могла бы осаживаться взрывоопасная пыль. Наиболее опасным местом отложения пыли и возникновения взрыва является бункер циклона. Бункер должен оборудоваться взрывными клапанами. Для снижения вероятности взрыва иногда, вместо бункера, применяется система отсоса уловленной пыли, непосредственно от циклонов. Например IV вариант компоновки группового циклона. (См. Групповые циклоны)

Расчет взрывных клапанов излагается в специальной литературе [24, 25]

Батарейные циклоны.

Батарейные циклоны применяются для очистки дымовых газов тепловых электростанций, промышленных котельных сжигающих твердое топливо, а также в других отраслях промышленности. Они состоят из нескольких десятков и даже сотен циклонных элементов параллельно установленных в одном корпусе, имеющим общий вход и выход очищаемого газа, а также общий бункер. Закручивание газа в циклонных элементах производится с помощью лопаточных завихрителей типа "разетка" или за счет улиточного входа газа
Схема батарейного циклона БЦ-2 имеющего циклонные элементы с разеточными закручиваталями показана на рис. 2.62.

	Диаметр циклонного элемента - 254мм., условная скорость в корпусе циклона -4-5 м/сек., коэффициент сопротивления - z =80. Степень очистки дымовых газов от летучей золы котельных со слоевым сжиганием - 70-75%. Принцип работы. Запыленный газ через патрубок(1) поступает в камеру грязного газа (2) и распределяется по циклонным элементам (4). С помощью циклонных элементов производится очистка газа от пыли. Уловленная пыль отводится в бункер (8), далее через затвор, выгружается наружу. Очищенный газ, после циклонных элементов поступают в камеру чистого газа (3), а затем с помощью дымососа выбрасываются, через дымовую трубу в атмосферу. Камеры чистого и грязного газа, а также бункер между собой разделяются герметичными перегородками (6) и (5). На входе в камеру грязного газа располагается шибер (7), с помощью которого производится отключение части циклонных элементов в случае снижения расхода очищаемых газов.
	Схема батарейного циклона для улавливания взрывоопасной угольной пыли показана на рис. 2.63. Отличительная особенность этого циклона является отступление горизонтальных поверхностей в камере грязного газа, на которых может накапливаться пыль, что может привести к взрыву или воспламенению угольной пыли [28].
	Схема батарейного циклона с улиточным входом газа типа БЦУ треста “Энергоуголь” показана на рис. 2.64. Этот тип батарейного циклона имеет более высокую эффективность улавливания [26]. Диаметр циклонных элементов - 245мм., Степень очистки 85-92%, Коэффициент сопротивления z пл= 160

За последнее время, были разработаны батарейные циклоны укрупненными элементами диаметром-512мм., тип БЦ-512. Циклонные элементы БЦ--512 имеют 4-х лопаточные завихрители, которые симметрично устанавливаются на входе в корпус каждого циклона. [27,28].
Благодаря большому диаметру циклонных элементов, их количество в батарейном циклоне сокращается в несколько раз, по сравнению с известными Б.Ц., что положительно влияет на снижение перетоков газа в бункере между циклонами. В результате эксплуатационная степень очистки батарейного циклона с укрупненными элементами повышается. Степень очистки БЦ-512 в пределах 85-93% Коэффициент сопротивления z _пл =120.
Существуют батарейные циклоны типа БЦР с циклонными элементами малого диаметра -150мм., с улиточным входом газа. Эти циклоны оборудуются системой отсоса и рециркуляцией. Степень очистки 90-93%. Коэффициент сопротивления z _пл =160.
Батарейный циклон этого типа имеет более высокую металлоемкость и недостаточную надежность в работе, что объясняется малым диаметром циклонных элементов, которые могут забиваться пылью. Наличие систем отсоса и рециркуляции газа из бункера, усложняет конструкцию батарейного циклона, повышаются энергозатраты на очистку газа. При отключенной системе отсоса, БЦР работает неудовлетворительно, с низкой степенью очистки.
Основным недостатком батарейных циклонов является износ циклонных элементов. Наибольший износ происходит на начальном участке входа в закручивающем аппарате, а также в цилиндрической и конической частях корпуса циклона.
В результате износа, эксплуатационный коэффициент очистки батарейного циклона снижается. Для борьбы с абразивным износом используются батарейные циклоны с предварительной ступенью улавливания грубой пыли, которая наиболее сильно изнашивает циклоны. Схема такого батарейного циклона импортного производства с циклонными элементами диаметром 400мм, имеющих улиточный вход газа, показана на рис. 2.65

Принцип работы. Запыленный поток поступает в камеру грязного газа, сообщающаяся с бункером крупной пыли (3). В камере располагаются циклонные элементы с входными патрубками расположенными по ходу движения потока. При таком расположении входных патрубков, запыленный газ вынужден делать поворот на 180° для входа в циклон. В момент поворота появляются инерционные силы, которые отбрасывают крупные частицы пыли по ходу газа в бункере(З). В случае расположения входных патрубков навстречу потока, улавливание пыли предварительной ступенью очистки не происходит. Окончательная очистка, осуществляется в циклонных элементах (2). Уловленная пыль собирается в бункере мелкой пыли (4). Оба бункера разделяются между собой герметичной перегородкой. Выгрузка пыли из бункеров производится 2-х секционным шлюзовым затвором. В случае периодичной выгрузки используется секторный затвор. Стендовые испытания этой модели батарейного циклона показали, что предварительная ступень очистки улавливает третью часть от всей уловленной пыли. При этом в бункере (3) собирается крупная абразивная пыль с размером частиц более 100 мкм.

Имеется разработка батарейного циклона с предварительной ступенью очистки круговой компоновки, который может использоваться для очистки газа от абразивной и взрывоопасной пыли в условиях повышенного давления [29].
На рис. 2.66 представлен батарейный циклон круговой компоновки с циклонными элементами диаметром 150 мм. Батарейный циклон устанавливается в корпусе скруббера МП-ВТИ. Промышленные испытания этого циклона проводились на котле ПК20-2, сжигающего фрезерный торф.

Результаты испытаний: объем очищенных газов - 126,7 тыс. м3/ч; запыленность на входе - 12,9 г/нм3; гидравлическое сопротивление -- 110 кгс/м2; коэффициент гидравлического сопротивления, отнесенный к циклонному элементу - 162; степень очистки - 90,6 %; средний размер частиц на входе - 35 мкм; плотность - 2,8 г/м3. На первой ступени очистки - цилиндрическом корпусе, улавливается грубая зола со средним размером частиц более 60 мкм. Эффективность улавливания этой ступени составляет - 35 %. При наличии отсоса и рециркуляции части газа из золоспускного стояка в количестве 6 % степень очистки батарейного циклона повышается до 93,5 %. В качестве выносного циклона в тракте отсоса и рециркуляции применяется групповой циклон ЦН-15-500х4 с дымососом Д-10. Количество батарейных циклонов на котле - 2 шт., дымосос Д-18х2, количество циклонных элементов в батарейном циклоне -- 480 шт.

Схемы циклонных элементов, применяемых сейчас в промышленных установках, показаны на рис. 2.67.

Результаты стендовых испытаний этих элементов, имеющих одинаковый диаметр - 254 мм на кварцевой пыли d₅₀ = 12 мкм, s= 3,7 приведены в таблице:

Из таблица следует, что наиболее низкие показатели эффективности улавливания имеет элемент батарейного циклона БЦ-2 с осевым лопаточным закручивателем.
Более высокие показатели эффективности улавливания у циклонных элементов с улиточным входом газа - БЦУ; БЦ-512; ЦБР.
Замена циклонных элементов БЦ-2 на более эффективные позволяет снизить выбросы пыли в окружающую среду в 2-3 раза.
В заключении, в качестве сравнения были проведены испытания циклонных элементов импортного производства, диаметром 150 мм. Схемы циклонных элементов импортного производства показаны на рис.2.68 [30].

Результаты испытаний приведены в таблице.

Данные таблицы показывают; что характеристики циклонных элементов отечественного производства не уступают циклонным элементам импортного производства. Наиболее низкие показатели имеет элемент немецкой фирмы "БЭТ".
Этот элемент конической формы с треугольным отверстием для входа запыленного газа.

Выводы.

Батарейные циклоны, по сравнению с групповыми циклонами, имеют ниже эффективность улавливания, несмотря на малый диаметр циклонных элементов. Это объясняется плохой равномерностью распределения запыленного потока по циклонным элементам.
В результате возникают большие перетоки газа в бункере между элементами, что приводит к снижению степени очистки.
Попытки использовать в батарейных циклонах элементы с высокой эффективностью, соответственно с высоким коэффициентом сопротивления, не дали положительных результатов.
Перспективным направлением в совершенствовании батарейных циклонов является использование циклонных элементов большого диаметра 600-800 мм со спиральным входом и высокой циркуляцией газового потока в циклоне [31].