2. Групові та батарейні циклони

Зі збільшенням діаметра циклона при постійній тангенціальній швидкості потоку відцентрова сила, яка діє на пилові частинки, змен-шується і ефективність пиловловлювача знижується. Крім того, влашту-вання одного високопродуктивного циклона утрудняє його розташування через велику висоту. В зв’язку з цим в техніці пиловловлювання широке застосування знайшли групові та батарейні циклони.

Групи частіше всього компонують з циклонів серії ЦН (ЦН-15, ЦН-24). Як правило, групи циклонів мають загальний колектор забруд-неного газу, загальний збірник очищеного газу і загальний пиловий бункер. Групові циклони загальним числом 2...8 розташовують попарно, з числом 10...14 – навколо вертикального підвідного газоходу. Відведення очищеного газу від групи циклонів здійснюють через відводи, встановлені на кожному циклоні й об’єднані загальним колектором, або безпосередньо через загальний колектор групи.

Основні параметри сухих групових циклонів з тангенціальним ходом газу наведені в табл. 2.12.

Розрахунок групових циклонів проводиться за вище викладеною методикою.

БАТАРЕЙНІ ЦИКЛОНИ (мультициклони) складаються з декількох десятків або навіть сотень паралельно встановлених циклонних елементів, об’єднаних в одному корпусі з загальним підведенням і відведенням газів, а також з загальним бункером для пилу.

Батарейні циклони можуть бути складені зі звичайних і прямоточних циклонних елементів.

На рис. 2.6 наведена схема батарейного циклона зі звичайними еле-ментами. Запилений газ через вхідний патрубок 2 надходить в розподільну камеру 4, звідки входить в кільцеві зазори між корпусами елементів 1 і вихлопними трубами. В цих зазорах встановлені напрямні апарати, які закручують потік газів. Вловлена зола чи пил надходить в загальний бун-кер 6. Знепилений газ через вихлопні труби надходить в камеру очищеного газу 3. Для закріплення корпусів елементів і вихлопних труб використовуються відповідно нижня і верхня опорні решітки 5.

Напрямні апарати для закручування газів в циклонних елементах найчастіше застосовують типу „гвинт” з двома гвинтовими лопатками, нахиленими під кутом 25°, або типу „розетка” з вісьмома лопатками, нахиленими під кутом 25° чи 30°.

Рисунок 2.6 – Схема батарейного циклона:

1 – елементи з тангенціальними патрубками; 2 – вхідний патрубок; 3 – камера очищеного газу; 4 – конічна камера; 5 – опорні конструкції; 6 – бункер для пилу

В батарейних циклонах з прямоточними елементами очищуваний газ не закручується, тому їх ефективність значно менша, ніж зі звичайними. В зв’язку з цим як самостійні пиловловлювачі вони застосовуються дуже рідко. Частіше їх застосовують для попереднього очищення перед такими високоефективними апаратами, як електрофільтри, рукавні фільтри тощо.

Технічні характеристики деяких широкорозповсюджених циклонів наведені в табл. 2.13.

2.5.1 Технологічні розрахунки батарейних циклонів

Для вибору типу циклонного елементу, визначення очікуваного коефіцієнта очищення, аеродинамічного розрахунку і проектування батарейних циклонів в цілому необхідні ті ж дані, що і для звичайних циклонів.

1. Вибір типу, діаметра і числа циклонних елементів. Розеточні направні апарати дають більш повне очищення газів порівняно з гвинтовими, однак вони більшою мірою схильні до забивання. Це в ряді випадків дає перевагу іншим типам елементів.

Обидва типи елементів можуть застосовуватися для вловлювання пилу, віднесенного до першої і другої групи за злипанням (табл. 1.3), а для третьої групи (середньозлипливий пил), як правило, необхідно віддати перевагу гвинтовим направним апаратам.

Таблиця 2.12 – Основні параметри сухих групових циклонів з тангенціальним входом газу [53]

Внутрішній діаметр циклона, мм	Кількість циклонів в групі	Площа перерізу циліндричної частини групи циклонів, м2 , розрахункова	Циклон з кутом нахилу вхідного патрубка 15°
			Продуктивність, м3/год, розрахункова		Маса, кг, не більше
					з камерою очищеного газу у вигляді завитка		з камерою очищеного газу у вигляді збірника
			при	при
					з циліндрич-ним бункером	з пірамідаль-им бункером	з циліндрич-ним бункером	з пірамідаль-ним бункером
1	2	3	4	5	6	7	8	9
300 400 500 600 700 800 900 400 500 600 700 800 900 500 600 700 800 900 500 600	2 4 6 8	0,14 0,25 0,39 0,56 0,76 1,05 1,27 0,5 0,78 1,13 1,54 2,01 2,54 1,17 1,69 2,31 3,11 3,81 1,57 2,26	1200 2100 3300 4800 6500 8600 10700 4200 6600 9500 13000 17000 21500 10000 14300 19500 23500 32200 13300 19500	1700 3000 4600 6700 9200 12000 15100 6000 9300 13500 18300 24000 30300 14000 20200 27500 36000 45400 19000 27400	245 425 630 880 1170 1600 2060 920 1270 1965 2580 3460 4450 - - - - - - -	280 450 670 880 1130 1480 1810 845 1210 1675 2180 2840 3560 1940 2710 3500 4570 5730 2700 4090	275 440 630 860 1140 1540 1986 910 1260 1708 2510 3300 4315 - - - - - - -	310 465 665 865 1110 1420 1750 640 1150 1600 2110 2730 3450 1880 2640 3400 4410 5580 2620 3815

Примітка. ρ_t – густина очищуваного газу при робочих умовах, кг/м³.

Продовження таблиці 2.12
Циклон з кутом нахилу вхідного патрубка 24°
Продуктивність, м3/год, розрахункова		Маса, кг, не більше
при	при	з камерою очищеного газу у вигляді завитка		з камерою очищеного газу у вигляді збірника
		з циліндричним бункером	з пірамідальним бункером	з циліндричним бункером	з пірамідальним бункером
10	11	12	13	14	15
- 2400 3800 5400 7400 9600 12000 4800 7600 10800 14800 19200 24000 11400 16200 22200 28800 36000 15200 21600	- 3360 5200 7400 10300 13400 17000 6700 10400 14800 20600 26800 34000 15600 22200 30900 40200 51000 20800 29600	- 440 655 830 1200 1630 2120 970 1400 2070 2730 3490 4665 - - - - - - -	- 470 700 825 1180 1515 I880 900 1290 2010 2290 3490 3810 2070 2689 3740 4920 6230 2900 4387	- 440 625 856 1120 1520 1980 920 1280 1900 2500 3050 4330 - - - - - - -	- 470 675 870 1090 1400 1740 855 1170 1830 2095 2730 3470 1930 2475 3420 4455 5630 2670 3960

Таблиця 2.13 – Технічні характеристики батарейних циклонів серійного виготовлення [40]
Тип циклона	Число елементів в секції, шт.	Оптимальна швидкість газу в елементі, м/с	Продук-тивність за газом однієї секції, м3/с	Коефіці-єнт опору	Максимальне розрідження, кПа	Область промислового застосування
ЦБ-254 Р (ОCT 26-14-2003- -77) ЦБ-23І У (ОCT 26-14-2002- -77) ЦБ-2 (ОСТ 108-033) ПБЦ (ТУ 12-44-21-038-75)	25; 30; 40; 50; 50; 80 12; 16; 20; 25; 30; 42; 56; 63 20; 25; 30; 36; 42; 56 24; 36; 48; 96	4,5 4,5 4,5 3,5	5,6-16,2 2,2-11,7 4,84-13,6 4,2-16,7	90 110 70 150	15 2,5-5,0 15 40	Очищення газів при температурі до 400°С Те ж Очищення газів при температурі до 150°С Випускаються у вибухонебезпечному виконанні Очищення газів при тем-пературі до 120ºС Випускаються у вибухобезпечному виконанні

Граничні значення запиленості для елементів 100, 150 і 250 мм при вловлюванні пилу другої групи наведені в табл. 2.14.

При вловлюванні пилу першої групи вказані в таблиці значення запиленості можуть бути збільшені в 2...З рази, а для третьої групи ці величини повинні бути знижені удвічі. Для вловлювання пилу четвертої групи встановлення батарейних циклонів не рекомендується.

Необхідне число елементів визначають, виходячи з оптимальної швидкості потоку в елементі, яка звичайно лежить в межах від 3,5 до 4,75 м/с. Оптимальна швидкість для прямоточних елементів 11...13 м/с.

2. Витрати газу через один елемент , м³/с, знаходять з формули:

, (2.12)

де – швидкість газу, м/с;

– діаметр елементу, м.

3. Необхідне число , шт., циклонних елементів

, (2.13)

де – об’ємні витрати очищуваного газу, м³/с.

Таблиця 2.14 – Максимально допустимі запиленості газу при вловлюванні слабозлипливого пилу, г/м³

Діаметр елементу, мм	Тип напрямного апарата
	„гвинт”	„розетка”
100 150 250	25 50 100	15 35 75

4. Аеродинамічний опір батарейних циклонів ΔР, Па, знаходять за формулою:

, (2.14)

де – густина газу при робочих умовах, кг/м³;

– коефіцієнт гідравлічного опору (табл. 2.15).

5. Коефіцієнти очищення газів в елементі батарейного циклона визначаються за формулами для одиночних і групових циклонів (див. 2.4). Необхідні для цього значення параметрів і наведені в табл. 2.16.

6. Загальний коефіцієнт очищення з врахуванням рециркуляції знаходять за формулою, яка враховує зниження ефективності на 10%:

, (2.15)

де – коефіцієнт очищення відсмоктувальною лінією циклона;

– коефіцієнт очищення в одиничному циклонному елементі.

Всі значення коефіцієнтів очищення газу виражені в частках від одиниці.

Таблиця 2.15 – Коефіцієнти гідравлічного опору батарейних циклонів з різними елементами

Тип елементу
„Розетка”, α = 25° „Розетка”, α = 65° „Розетка” з безударним входом, α = 25° „Гвинт”, α = 25° Прямоточний ЦКТІ „Енерговугілля”	90 65 65 85 8,5 100

Таблиця 2.16 – Параметри, які визначають ефективність елементів батарейних циклонів

Тип елементу	Діаметр елементу D, мм	Параметри
		, мкм
„Гвинт”, α = 25° „Розетка”, α = 25° „Розетка”, α = 25° „Розетка”, α = 25° „Розетка”, α = 30° „Енерговугілля” ЦКТІ, прямоточний	250 100 150 250 250 250 250	4,5 3,0 3,38 3,85 5,0 3,0 4,0	0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,325 0,525

Примітки:

1. Дані для параметрів типу „гвинт”, „розетка”, „Енерговугілля” відносяться до таких умов роботи елементів: середня швидкість потоку м/с, динамічна в’язкість газу = 23,7 · 10^-6 Па·с, густина пилу кг/м³.

2. Параметри прямоточного елементу ЦКТІ відносяться до швидкості потоку м/с, динамічної в’язкості Па·с, густини пилу кг/м³.