24. Конструктивная схема циклонов

Широкое применение для сухой очистки газов получили циклоны различных типов (рис. 6). Газовый поток вводится в циклон через патрубок 2 по касательной к внутренней поверхности корпуса 1 и совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса к бункеру 4. Под действием центробежной силы частицы пыли образуют на стенке циклона пылевой слой, который вместе с частью газа попадает в бункер. Отделение частиц пыли от газа, попавшего в бункер, происходит за счет поворота газового потока в бункере на 180°. Освободившись от пыли, газовый поток образует вихрь и выходит из бункера, давая начало вихрю газа, покидающему циклон через выходную трубу 3. Для нормальной работы циклона необходима герметичность бункера. Если бункер негерметичен, то за счет подсоса наружного воздуха происходит вынос пыли с потоком через выходную трубу.

Рис. 6. Циклон

Конструктивные схемы и типовые размеры цилиндрических и конических циклонов НИИОГАЗа показаны на рис. 7 и соответственно в табл. 16 и 17. В СССР для циклонов принят следующий ряд внутренних диаметров D мм: 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400 и 3000. В табл. 16 и 17 геометрические размеры цилиндрических и конических циклонов даны в долях внутреннего диаметра D.

Рис. 7. Цилиндрический (а) и конический (б) циклоны НИИОГаза

Таблица 16Геометрический размер Тип циклона

ЦН-15 ЦН-15У ЦН-24 ЦН-11

Угол наклона крышки и входного патрубка циклона α град 15 15 24 11

Высота входного патрубка hu 0,66 0,66 1,11 0,48

Высота выхлопной трубы hт 1,74 1,5 2,11 1,56

Высота цилиндрической части циклона Hц 2,26 1,51 2,11 2,06

Высота конуса циклона Hк 2,0 1,50 1,75 2,0

Общая высота циклона Н 4,56 3,31 4,26 4,38

Высота внешней части выхлопной трубы hв 0,3 0,3 0,4 0,3

Внутренний диаметр выхлопной трубы d - 0,59 - -

Внутренний диаметр пылевыпускного отверстия d1 - 0,3-0,4 - -

Ширина входного патрубка в циклоне - 0,2 - -

Ширина входного патрубка на входе - 0,26 - -

Длина входного патрубка - 0,6 - -

Высота фланца hфл - 0,1 - -

Таблица 17Геометрический размер Тип циклона

СДК-ЦН-33 СК-ЦН-34 Ск-ЦН-34м

Высота цилиндрической части Hц и высота заглубления выхлопной трубы hт 0,535 0,515 0,4

Высота коничесой части Hк 3,0 2,11 2,6

Внутренний диаметр выхлопгой трубы d 0,334 0,340 0,22

Внутренний диаметр пылевыпускного отверстия d1 0,334 0,229 0,18

Ширина входного патрубка b 0,264 0,214 0,18

Высота внешней части выхлопной трубы hв 0,2-0,3 0,515 0,3

Высота установки фланца hфл 0,1 0,1 0,1

Высота входного патрубка hп 0,535 0,2-0,3 0,4

Длина входного патрубка l 0,6 0,6 0,6

Текущий радиус улитки p D/2+bφ/2π - D/2+bφ/π

Для всех циклонов бункеры выполняются цилиндрической формы диаметром Dб, равным 1,5D для цилиндрических и (1,1-1,2)D для конических циклонов. Высота цилиндрической части бункера составляет 0,8D, днище бункера выполняется с углом 60° между стенками, выходное отверстие бункера имеет диаметр 250 или 500 мм.

Цилиндрические циклоны НИИОГАЗа предназначены для улавливания сухой пыли аспирационных систем, золы из дымовых газов котельных, работающих на твердом топливе, пыли из сушилок и т. п. при начальной запыленности от 0,3 до 4000 г/м3. Избыточное давление газов, поступающих в циклоны, не должно превышать 2500 Па. Температура газов во избежание конденсации паров жидкости выбирается на 30-50° С выше точки росы, а по условиям прочности конструкции - не выше 400° С. Производительность циклона зависит от его диаметра, увеличиваясь с ростом диаметра. Циклоны серии ЦН имеют производительность от 100 до 68 000 м3/ч, гидравлическое сопротивление около 750 Па и обеспечивают эффективность очистки от 0,83 до 0,975 для пыли с размером частиц более 10 мкм. Эффективнее циклоны работают на пылях с размером частиц более 20 мкм. Эффективность очистки циклона серии ЦН падает с ростом угла входа в циклон. Так, при одних и тех же условиях работы получено:

ηЦН-15/ηЦН-11=0,885, а ηЦН-24/ηЦН-11=0,795

Конические циклоны НИИОГАЗа серии СК. предназначены для очистки газов от сажи и обладают повышенной эффективностью очистки по сравнению с циклонами типа ЦН, что достигается за счет большего-гидравлического сопротивления циклонов серии СК. Входная концентрация сажи на входе в циклоны не превышает 30-50 г/м3.

Для расчета циклонов НИИОГАЗа необходимы следующие исходные данные: количество очищаемого газа QV, м3/с; плотность газа при рабочих условиях ρ, кг/м3; вязкость газа при рабочей температуре μi, Па•с; дисперсный состав пыли dm и lg σч; входная концентрация пыли Свх, г/м3; плотность частиц пыли ρч, кг/м3, и требуемая эффективность очистки газа η.

Одной из конструктивных разновидностей циклонов являются прямоточные циклоны. Они обладают меньшим гидравлическим сопротивлением, меньшими габаритами и меньшей эффективностью очистки по сравнению с циклонами обычного типа. Прямоточные циклоны применяются для очистки газового потока от крупнозернистой пыли. Циклон ЦКТИ (рис. 8) обладает следующими техническими характеристиками: ω=5,7 м/с, ζ=47, d50=20 мкм, lg ση=0,242. Расчет прямоточных циклонов ведется по методике, описанной для обычных циклонов.

Рис. 8. Прямоточный циклон ЦКТИ

Для очистки больших масс газов (дымовые газы при сжигании твердого топлива, пыль сушилок и т. п.) применяются батарейные циклоны (рис. 9), состоящие из большого числа параллельно установленных циклонных 1 элементов 1. Конструктивно они объединяются в один корпус и имеют общий подвод и отвод газа. Опыт эксплуатации батарейных циклонов показал, что эффективность очистки таких циклонов несколько ниже эффективности отдельных элементов из-за перетока газов между циклонными элементами.

Рис. 9. Батарейный циклон