Очистка газа в ротационных пылеуловителях

Очистка газов в ротационных пылеуловителях происходит в центробежном поле, создаваемом вращающимся рабочим колесом ротора. Эти аппараты обычно совмещают в себе функции вентилятора. Они имеют малые габариты, небольшую металлоемкость, не требуют для своего размещения больших производственных площадей. Степень очистки ротационных пылеуловителей составляет: для грубых пылей 90-95 %, для мелкой пыли (менее 20 микрон) – 70-75 %. Гидравлическое сопротивление их учитывается в значениях аэродинамического КПД, который, по сравнению с КПД обычного вентилятора, несколько снижается.

Ротационные пылеуловители применяются в основном для очистки небольших объемов газа, в пределах 10-35 тыс. м3/ч. В настоящее время в промышленности используются два типа ротационных пылеуловителей с очисткой газа в спиральном кожухе рабочего колеса и во входном всасывающем кармане, установленном перед входом в рабочее колесо. Первый тип ротационного пылеуловителя показан на рис.2.70. Этот аппарат используется для улавливания мягких пылей с небольшой абразивностью, которые не создают износа лопаток рабочего колеса и его кожуха [35], например при улавливании пылей в пищевой, текстильной, деревообрабатывающей и химической промышленности. К этому типу аппаратов относится также кориолисовые пылеуловители -ПВК [36].

Испытание промышленного образца ротационного пылеуловителя первого типа (дымососа-золоуловителя) проводились в котельной передвижной электростанции, смонтированной в железнодорожном вагоне рис.2.71 [37]. Котел, паропроизводительностью 8 т/ч, имел топки со слоевым сжиганием. Уголь сжигался на подвижной колосниковой решетке с пневмомеханическим забрасыванием. Диаметр рабочего колеса - 1200 мм, число оборотов - 960 об/мин. Котел был оснащен жалюзийным золоуловителем. Переоборудование дымососа серийного образца под дымосос-золоуловитель заключалось в замене улитки рабочего колеса на специальную, с большим углом разворота спиральной проточной части улитки. Проточная часть на периферии имела два продольных ребра, которые устраняли возникновение поперечной циркуляции газового потока при прохождении его через улитку. В результате повышалась степень очистки и снижались износы кожуха дымососа [38]. В конце проточной части, на периферии кожуха, находился патрубок для отвода уловленной золы в выносной циклон.

Принцип работы.

Дымовые газы после жалюзийного золоуловителя поступают в рабочее колесо дымососа. При вращении рабочего колеса, под действием центробежных сил, частицы летучей золы отбрасываются на стенки спирального корпуса, откуда через патрубок отводятся в циклон. В циклоне происходит окончательное улавливание золы и накопление её в бункере. После циклона очищенный газ возвращается обратно на вход в дымосос.
Выносной циклон - типа ЦН-24, диаметром 650 мм. Выгрузка уловленной золы из бункера производится периодически, один раз за смену. Количество циркулирующего газа через выносной циклон - 12 %. Степень очистки дымососа золоуловителя для топок со слоевым сжиганием и пневмомеханическим забросом угля на колосниковую решетку -- 70 %, с учетом эффективности жалюзийного золоуловителя - 75 %. Степень очистки выносного циклона, работающего на уловленном концентрате составляет 96 %.
Очищенные газы после дымососа-золоуловителя выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу. Объем газов, отсасываемых из топки -- 26000 м³/ч.
Второй тип ротационного пылеуловителя с очисткой газа во входном всасывающем кармане (дымосос-пылеуловитель) показан на рис.2.72.

Этот тип аппарата имеет более лучшие характеристики эффективности улавливания и меньше подвержен абразивному износу. Очистка газа от летучей золы в этом аппарате происходит во всасывающем кармане, перед входом в рабочее колесо дымососа. Поэтому рабочее колесо меньше подвергается абразивному износу по сравнению с дымососом-золоуловителем 1-го типа. Всасывающий карман представляет собой спиральную камеру, внутри которой находится направляющий радиальный аппарат (4) и дополнительная крыльчатка (6). Скорость на входе в камеру - 12 м/с, внутри камеры - 25 м/с.

Принцип работы.
Запыленный газ поступает по спирали во всасывающий карман дымососа (5) и приобретает вращательное движение. Дополнительная подкрутка вращающегося газа производится крыльчаткой (6), которая расположена на одном валу с колесом дымососа (2). Крыльчатка выполняет две функции - обеспечивает рециркуляцию газа через выносной циклон и создает подкрутку основного потока газа. В результате повышается степень очистки.
Уловленная пыль на периферии спиральной камеры через поперечную щель, соединенную с патрубком, поступает в циклон (8) для окончательного улавливания и сбора в бункере (9). После циклона очищенный газ направляется обратно в дымосос, т.е. осуществляется рециркуляция части газа – 12-20 %. Очищенный газ из центральной зоны всасывающего кармана через направляющий аппарат поступает в рабочее колесо дымососа, после которого выбрасывается через дымовую трубу в атмосферу.
Направляющий аппарат выпрямляет крученый поток, образовавшийся в спиральной камере, перед входом в рабочее колесо дымососа. Эксплуатация дымососа без направляющего аппарата приводит к падению напора дымососа и производительности.
Промышленные образцы дымососов пылеуловителей ДП-12 испытывались на котлах ДКВР-10/13 и КЕ-10/14, сжигающих уголь Воркутинского месторождения.

На котле ДКВР-10/13 дымосос пылеуловитель был установлен после батарейного циклона БЦ-2 и таким образом являлся второй ступенью очистки. Количество очищаемых газов - 25000 м³/ч; температура - 160°С. Эффективность очистки ДП-12 в этих условиях - 45 %. Общая степень очистки батарейного циклона БЦ-2 и ДП-12 составила - 89 %; запыленность дымовых газов на выходе после дымососа в дымовую трубу - 0,3 г/нм³; объем газа - 25000 м³/ч.
Уловленная зола из выносного циклона собиралась в бункер, а затем, один раз в смену, выгружалась в систему гидрозолоудаления.

На котле КЕ-10/14 дымосос пылеуловитель является самостоятельным аппаратом золоулавливания, после которого очищенные газы выбрасывались в атмосферу. [39]
Для сравнения, в этой же котельной на другом котле КЕ-10/14 был испытан батарейный циклон БЦ-2-5х(4+2). Результаты технико-экономического сравнения установок золоулавливания с использованием ДП-12 и БЦ-2 представлены в таблице 2.11

Анализ результатов сравнительных испытаний, приведенных в таблице, позволяет сделать следующие выводы.
Установка ДП-12 обеспечивает более высокие технико-экономические показатели по энергоемкости, металлоемкости, по снижению выбросов летучей золы в атмосферу. При наличии установки ДП-12 снижается недожег угля в топке котла, что повышает экономичность котельного агрегата (КПД котла). Кроме того, использование ДП-12 позволяет существенно сократить производственную площадь. Строительство второго этажа в зоне обслуживания золоуловителя в помещении котельной в этом случае не требуется.
Дымосос ДП-12 по сравнению с ДН-12,5 более удобен в обслуживании, т.к. имеет 2-х опорный вал с выносными подшипниками, вместо консольного вала у ДН-12,5. В результате уровень вибрации ходовой части дымососа значительно уменьшен.
В серийных дымососах ДН-12,5 вал рабочего колеса является одновременно валом электродвигателя, что приводит к частому выходу из строя электродвигателя. При такой конструкции дымососа опорный подшипник вала, со стороны дымососа, недоступен для обслуживания.
Наиболее часто встречающийся дефект при эксплуатации дымососа-пылеуловителя является износ дымососа.
Это объясняется низкой эффективностью выносного циклона, у которого отсутствовал бункер. Вместо бункера применялась труба небольшого диаметра 90-100 мм, на конце которой устанавливалась мигалка.
Как показали дальнейшие исследования, отсутствие бункера приводит к снижению степени очистки выносного циклона. В результате, часть уловленной пыли выносится из циклона обратно в дымосос, изнашивая его.
Для устранения этого дефекта в качестве выносного циклона должен использоваться высокоэффективный циклон и обязательно с бункером, имеющим герметичный затвор, исключающий подсосы постороннего воздуха.
Характеристика фракционных коэффициентов очистки дымососов-пылеуловителей 1 и 2 типа по данным промышленных испытаний показана на рис. 2.73.

Расчет полного коэффициента очистки производится по данным фракционных коэффициентов очистки отдельных фракций пыли, как сумма их эффективностей. [40]. Таким образом, если известен фракционный состав пыли:
Ф₁ + Ф₂ + Ф₃ +.... + Ф_п = 100 %,
то найдя по графику соответствующее значение коэффициента очистки в % получим величину полного коэффициента очистки:

%

Установка дымососов-пылеуловителей также используется для очистки дымовых газов асфальтобетонных заводов [41]. Окончательная очистка газов после ДП производится в высокоэффективных циклонах или в мокрых пылеуловителях [42