20. Вихревые пылеуловители (вихревой пылеуловитель впу и вихревой пылеуловитель со встречными закрученными потоками вэп). Вихревой пылеуловитель «Вихрь»

Схема первого вихревого пылеуловителя, показана на рис. 17. Исследуя тепломассообменный процесс в таком аппарате, авторы обнаружили возможность проведения в нем процесса пылеулавливания

Рис. 18. Схема первого вихревого пылеуловителя:

1 – аксиально-лопаточный завихритель первичного потока; 2 – основание; 3 – сепарационная камера; 4 – тангенциальный завихритель вторичного потока

Принцип работы пылеуловителя состоит в следующем. Газ через патрубки с завихрителями первичного I и вторичного 4 потоков вводится в сепарационную камеру 3 и образует в ней два потока, закрученных в одну сторону. Первичный поток движется снизу вверх вдоль оси сепарационной камеры. У стенки камеры сверху вниз движется вторичный поток, который на своем пути частично всасывается в первичный восходящий поток и полностью переходит в него у твердого основания 2 (подобно смерчу).

Улавливаемые частицы под действием центробежных сил перемещаются к стенке сепарационной камеры и смываются опускающимся вторичным потоком через зазор между стенкой сепарационной камеры и твердым основанием 2 в сборник пыли. Очищенный газ выводится из аппарата в его верхней части.

Р ис. 19. Схемы вихревых пылеуловителей ВПУ (а) и ВЗП (б)

АППАРАТЫ ВПУ Первый тип аппаратов (рис. 18,а) – вихревой пылеуловитель ВПУ 20, можно отнести к аппаратам прямоточного типа. Очищаемый первичный газ в них подают через нижний ввод. Сверху через тангенциальные сопла под повышенным давлением отдельным вентилятором подают чистый вторичный воздух, либо очищенный газ (на рисунке показано пунктиром). В качестве вторичного можно использовать очищаемый газ (на рисунке показано штрих-пунктиром), если улавливаемая пыль не слипается, не абразивна и концентрация ее в газе мала. ВПУ работает подобно прямоточному циклону. Центробежная сепарация пыли осуществляется из первичного закрученного потока, осевое направление движения которого в аппарате не меняется

Вихревые пылеуловители (ВПУ) также относят к аппаратам центробежного действия. Отличительная особенность ВПУ – высокая эффективность очистки газа от тончайших фракций (3 – 5 мкм), что позволяет им в отдельных случаях конкурировать с фильтрами.

Оптимальное количество вторичного воздуха находится в пределах 40 – 65% от количества очищаемого газа. ВПУ практически сохраняет эффективность очистки газа от пыли при уменьшении его расхода на 50% и увеличении на 15%. Слабая чувствительность очистки к расходу запыленного газа объясняется тем, что процесс очистки в ВПУ зависит в основном от параметров вторичного воздуха. Повышение давления вторичного воздуха в ВПУ приводит к увеличению эффективности очистки пыли. Гидравлическое сопротивление и удельный расход энергии ВПУ при этом соответственно возрастают. Оптимальное рабочее давление вторичного воздуха для существующих установок 2000 – 6000 Па.

В качестве вторичного потока может быть использован воздух окружающей среды, очищенный газ или запыленный газ. С экономической точки зрения более выгодно использование загрязненного газа. В этом случае производительность установки повышается на 40 – 65% без заметного снижения эффективности очистки. Менее выгодным считается использование воздуха окружающей среды.

С увеличением габаритов ВПУ удельный расход энергии и эффективность очистки пыли заметно снижаются.

Аппараты типа ВПУ под названием «Вихрь» Запыленный газ, поступающий по газопроводу 1, закручивается лопаточным завихрителем 2. Обтекатель 3 оттесняет запыленный поток к стенке аппарата и способствует плановому обтеканию потоком лопаточного завихрителя. Под действием центробежных сил пылинки в закрученном газовом потоке перемещаются к стенкам корпуса 7. Одновременно тот же запыленный или какой-либо другой газ отдельным вентилятором подается в раздаточную камеру 6 и по соплам 4 поступает из нее в рабочую полость аппарата. Сопла установлены тангенциально к цилиндрическому корпусу аппарата и под углом  к его центральной оси. Газовые струи, выходящие из сопел и составляющие вторичный поток, подкручивают основной поток в ту же сторону, что и завихритель, и одновременно сдувают периферийные слои, насыщенные пылью, в бункер 11.

Из бункера 11 пыль удаляется через патрубок 10, а очищенный газ отсасывается по газоходу 9 в выходное устройство, где смешивается с основным потоком очищенного газа. Для устранения так называемых «паразитных струй» в непосредственной близости от сопел устанавливают шайбу 5. По трубе 12 через отверстие 8 подается воздух для того, чтобы оттеснить частицы к периферии корпуса.  рекомендуют применять исследованные пылеуловители в качестве второй ступени сухой очистки газов.

Второй тип вихревого пылеуловителя, получивший название пылеуловителя со встречными закрученными потоками (ВЗП), Этот аппарат принципиально отличается от ВПУ. Основными отличиями являются использование в качестве вторичного потока очищаемого газа и подача его в оба канала пылеуловителя одним дутьевым устройством, установленным перед аппаратом или за ним. Расход газа через аппарат ВЗП равен расходу очищаемого газа, а давления на входе первичного и вторичного потоков одинаковы. Размерами элементов и конструкцией аппараты ВЗП существенно отличаются от аппаратов ВПУ, так как для эффективного улавливания пыли в них требуется совершенно другое соотношение между расходами и параметрами крутки вторичного и первичного потоков.

Вихревые пылеуловители ВЗП имеют ряд преимуществ перед ВПУ: меньшие габариты, удельные энергозатраты и металлоемкость, большую надежность при улавливании липких и волокнистых пылей, отсутствие необходимости в дополнительном вентиляторе, поскольку очищаемый газ подается в оба канала.

В аппарате ВЗП первичный и вторичный газы закручиваются тангенциальными завихрителями. В аппарате ВЗП-М вторичный газ закручивается улиточным завихрителем. Очищаемый газ может подаваться в аппарат через оба завихрителя одним вентилятором, установленным на стороне подводящих патрубков или выхлопной трубы.

Уловленная пыль непрерывно через пылевыпускное отверстие выводится из аппарата либо в бункер-накопитель, либо на транспортер и т.п. Если выгрузка пыли осуществляется не в герметичную емкость, пылевыпускное отверстие оборудуют затвором во избежание подсоса через него в аппарат внешнего воздуха при работе под разрежением или выдува через него очищаемого газа с пылью при работе аппарата под избыточным давлением. При подсосах воздуха в аппарат существенно снижается его эффективность. Давление в бункерной части аппарата под отбойной шайбой примерно равно статическому давлению во входных патрубках. При выходе очищенного газа в длинный газоход с целью снижения гидравлического сопротивления аппарата на выхлопной трубе устанавливают аксиально-лопаточные или улиточные раскручиватели.