Экология промышленного производства

сти способны обеспечить почти такую же эффективность улавливания золы или пыли, как и циклоны.

При этом жалюзийные аппараты требуют для своего размещения значительно меньших производственных площадей, так как их основной элемент, жалюзийная решетка, может встраиваться в газоходы. Однако, степень эксплуатационной надежности жалюзийных аппаратов обычно оказывается довольно низкой. Это особенно заметно при работе жалюзийных аппаратов на абразивных или слипающихся пылях. При скоростях газов в решетках, приемлемых по их аэродинамическому сопротивлению и интенсивности абразивного износа, жалюзийные аппараты не обеспечивают хорошего улавливания частиц с размерами менее 20 мкм. Срок службы решеток при пылевидном сжигании угля составляет около 6 месяцев, причем снижение коэффициента очистки за счет их износа наблюдается уже на третий месяц эксплуатации. Поэтому по мере роста требований к степени очистки газов и совершенствования пылеуловителей других типов наблюдается тенденция к отказу от использования жалюзийных пыле- и золоуловителей.

Существует шесть вариантов жалюзийных золоуловителей

(рис. 5.5).

Рис. 5.5. Варианты конструкционного выполнения жалюзийного золоуловителя

Число лопастей из уголка 40×40 мм в их решетках может составлять от 11 до 75, ширина входной камеры В = 209 – 1 425 мм при высоте решетки Н = 595 – 4 038 мм. Конструкции I, III и V; могут устанавливаться в вертикальном газоходе котла при движении газов сверху вниз, а также в горизонтальном газоходе.

141

Конструкции II, IV, VI предназначены для установки только в вертикальном газоходе при движении газов снизу и имеют в нижней части решетки щели для вывода из камеры очищенных газов и выпавшей в ней пыли.

Вконструкциях I и II решетка не имеет металлической обшивки,

иее можно устанавливать в газоходах, размеры которых больше размеров входной камеры или устанавливать в газоходе сдвоенные или строенные решетки. Остальные конструкции имеют обшивку и размеры входной камеры должны соответствовать размерам газохода.

5.1.3. Циклоны и требования к их эксплуатации

Циклонные аппараты благодаря дешевизне, простоте устройства и обслуживания, сравнительно небольшому сопротивлению и высокой производительности, являются наиболее распространенным типом сухого механического пылеуловителя.

Преимущества циклонных пылеуловителей:

–отсутствие движущихся частей в аппарате;

–надежное функционирование при температурах газов вплоть до 500 °С без каких-либо конструктивных изменений (если предусматривается применение более высоких температур, то аппараты можно изготовлять из специальных материалов);

–возможность улавливания абразивных материалов при защите внутренних поверхностей циклонов специальными покрытиями;

–пыль улавливается в сухом виде;

–гидравлическое сопротивление аппаратов почти постоянно;

–аппараты успешно работают при высоких давлениях газов;

–пылеуловители весьма просты в изготовлении;

–рост запыленности газов не приводит к снижению фракционной эффективности очистки. Правильно спроектированные циклоны могут эксплуатироваться надежно в течение многих лет. Вместе

стем необходимо иметь в виду, что гидравлическое сопротивление высокоэффективных циклонов достигает 1 250 – 1 500 Па и частицы размером менее 5 – 15 мкм улавливаются циклонами плохо. Степень очистки газов от пыли в циклоне составляет: для частиц диаметром 5 мкм – 80–85 %, диаметром 10 мкм – 70–90 %, диаметром

20 мкм – 90 – 95 %.

Выделение частиц пыли из газового потока происходит за счет центробежных сил, возникающих при вращении запыленного пото-

142

ка в циклоне и при изменении направления потока при выходе

ввыхлопную трубу. Вращение потоку сообщается путем ввода его

ваппарат с большой скоростью либо через улиточный вход, либо по касательной к стенке корпуса или с помощью закручивающего устройства. Корпус бывает либо цилиндрическим с конической нижней частью, либо коническим полностью. Пыль, выделяемая при вращении потока на стенки корпуса, далее выводится в бункер через пылевыпускное отверстие в суженном конце конической части, а очищенный газ выходит вверх через выхлопную трубу, концентрически установленную в корпусе. Схема широко распространенного циклона конструкции НИИОгаза приведена на рис. 5.6.

Рис. 5.6. Циклон НИИОгаза (общий вид и схема движения газа):

1 – входной патрубок; 2 – винтообразная крышка; 3 – выхлопная труба; 4 – корпус (цилиндрическая часть циклона); 5 – корпус (коническая часть циклона);

6 – пылевыпускное отверстие; 7 – бункер; 8 – улитка для вывода газа; 9 – газоход очищенных газов; 10 – пылевой затвор

В зависимости от объема очищаемого газа циклоны устанавливают либо по одному (одиночные циклоны), либо объединяют в группы элементов (групповые циклоны).

143

Особый вид циклонов – батарейные, представляющие собой набор смонтированных в общем корпусе циклонных элементов небольшого диаметра (примерно до 250 мм). При этом в корпусе размещается общий для всех элементов распределительный коллектор запыленного газа, а также и общий собирающий коллектор очищенного газа.

Одиночные и групповые циклоны изготовляют с «левым» и «правым» вращением газового потока, причем «правым» считается вращение потока в циклоне по часовой стрелке (если смотреть со стороны выхлопной трубы), а «левым» – вращение против часовой стрелки. Направление вращения выбирают исходя из компоновочных соображений.

Эффективность очистки в циклоне определяется крупностью улавливаемых частиц, т. е. дисперсным составом пыли, и их плотностью, а также вязкостью очищаемого газа; кроме того, она зависит от диаметра циклона и скорости газа в нем.

Эффективность циклонов резко снижается при наличии подсосов, в частности, через бункер.

Движение газов в циклоне носит весьма сложный характер и, несмотря на большое число теоретических работ, изучено еще недостаточно.

Удаление пыли из газов в циклоне протекает в две стадии. На первой стадии частицы переносятся в зону осаждения. Этот процесс осуществляется за счет центробежной силы. Вторая стадия – отделение частиц – начинается, когда концентрация частиц в газовом потоке превышает предельную нагрузку, т. е. то количество пыли, которое в состоянии переносить газовый поток в данных условиях с учетом пристенного эффекта.

Принципиально циклон работает по следующей схеме (рис. 5.6). Газы, направляющиеся в аппарат, поступают в цилиндрическую часть циклона и совершают движение по спирали с возрастающей скоростью от периферии к центру, спускаются по наружной спирали, затем поднимаются по внутренней спирали и выходят через выхлопную трубу. Обычно в циклонах центробежное ускорение в несколько сотен, а то и в тысячу раз больше ускорения силы тяжести. Поэтому даже весьма маленькие частицы пыли не в состоянии следовать за линиями тока газов и под влиянием центробежной силы выносятся из кривой движения газов по направлению к стенке.

144

Вторичный поток, искривленный вдоль конической стенки, захватывает отброшенную к стенке пыль и направляет ее вниз к пылеосадительной камере (бункеру). Без этого потока отдельные частицы, находящиеся у стенки, не смогли бы попасть вниз, поскольку направленная вверх составляющая центробежной силы является большей по сравнению с силой тяжести.

В пылеосадительной камере вследствие сужения в месте соединения газовый поток циркулирует слабее, чем в цилиндрической камере. Однако и в этом случае на оси вихрь имеет пониженное давление. Часть вторичного потока цилиндрической камеры в пылеосадительной камере перемещается вниз и вновь возвращается в ядро вихря. Благодаря этому уже отсепарированная пыль может быть вновь захвачена и вынесена в район оси вихря.

Наибольшее распространение получили цилиндрические циклоны конструкции НИИОгаза (Научно-исследовательский институт очистки газа, г. Москва), показанные на рис. 5.7, а. Отличительной их особенностью являются наклонный входной патрубок, сравнительно короткие цилиндрическая часть и выхлопная труба, а также малый угол раскрытия конической части. Наклон входного патрубка и винтообразная верхняя крышка способствуют направлению вращающегося газового потока вниз, что снижает гидравлическое сопротивление циклона.

Под циклоном устанавливают бункер для сбора уловленной пыли. В конической части циклона ни в коем случае не должна скапливаться пыль во избежание взмучивания и вторичного уноса ее в выхлопную трубу.

Существуют три типа цилиндрических циклонов конструкции НИИОгаза основной серии ЦН, различающиеся между собой углом наклона входного патрубка к горизонту:

–ЦН-15 сугломнаклона15°, нормальныйиукороченный(ЦН-15у);

–ЦН-11 с углом наклона 11°, с повышенной эффективностью при большем гидравлическом сопротивлении;

–ЦН-24 с углом наклона 24°, с повышенной пропускной способностью при меньшей эффективности и сниженном гидравлическом сопротивлении.

145

Соотношение размеров для цилиндрических циклонов ЦН (рис. 5.8) представлены в табл. 5.1.

Рис. 5.8. Конструктивная схема циклонов типа ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24

справым и левым вращением газа: 1 – цилиндрическая часть; 2 – коническая часть корпуса; 3 – крышка винтообразная; 4 – труба выхлопная; 5 – стенка входного патрубка передняя; 6 – стенка входного патрубка задняя; 7 – стенка входного патрубка верхняя; 8 – стенка входного патрубка нижняя; 9 – фланец опорный;

10 – косынка

Технические характеристики типоразмерного ряда циклонов ЦН-15 представлены в П1.

147

Для осмотра и чистки бункеров предусматривают люки диаметром 250 или 500 мм. Отверстия для пыли в зависимости от емкости бункеров и производительности циклонов принимают следующих диаметров: 200, 300 и 500 мм.

В отдельных случаях для снижения гидравлического сопротивления циклоны ЦН-15, ЦН-15У и ЦН-24 снабжают лопастными раскручивателями, устанавливаемыми в нижней части выхлопной трубы. В связи с тем, что пыли в цветной и черной металлургии часто склонны к налипанию, раскручиватели в этих отраслях применяются редко.

Таблица 5.1

Соотношение размеров для цилиндрических циклонов конструкции НИИОгаза

148

Примечание: *Большой размер принимается при малых D и при большой запыленности газа.

**Угол наклона крышки выбирают по линии Dср

Помимо циклонов конструкции НИИОгаза, достаточно широкое применение нашли циклоны конструкции ЛИОТ (СанктПетербургского института охраны труда) и СИОТ (Екатеринбургского института охраны труда), они обычно используются в системах промышленной вентиляции ( см. рис. 5.7, б, в)

Циклоны конструкции ЛИОТ по сравнению с циклонами конструкции НИИОгаза имеют удлиненную цилиндрическую часть и глубоко введенную выхлопную трубу, а также больший угол раскрытия конической части. В циклонах конструкции СИОТ отсутствует цилиндрическая часть, а входной патрубок имеет треугольную форму. Данные циклоны также нормализованы, и любой их размер может быть выражен в долях диаметра. По эффективности пылеулавливания эти циклоны мало отличаютсяот циклонов конструкции НИИОгаза.

Циклоны типа СИОТ применяют для очистки воздуха от сухой неслипающейся неволокнистой пыли.

При абразивных пылях циклоны устанавливают только до вентилятора, при этом нижнюю часть циклона необходимо бронировать корундцементом. В связи со сказанным, применение циклонов СИОТ для улавливания абразивных пылей ограничено.

Групповые циклоны. Компоновка циклонных элементов, объединяемых в группы, может быть прямоугольной (в два параллель-

149

ных ряда) или круговой. «Прямоугольная» компоновка группы из восьми элементов показана на рис. 5.9. При прямоугольной компоновке используется ступенчатое (по высоте) расположение элементов, что обеспечивает некоторое уменьшение размеров группы в плане при увеличении габаритов в высоту. Описанные компоновки могут быть использованы и для конических циклонов.

Рис. 5.9. Схема групповой компоновки циклонов: а – двухрядной, б – круговой

При очистке больших объемов газа с высокой эффективностью, когда требуется объединять в группы 10, 12 и 14 элементов, применяют круговые компоновки. При этом имеют в виду, что гидравлическое сопротивление аппарата в этом случае несколько увеличивается по сравнению с двухрядным расположением элементов вследствие более высокого сопротивления на входе в элементы.

В состав каждой группы циклонов входят узлы: циклонные элементы, бункер, коллектор входа газа (для группы из четырех и более элементов), сборник чистого газа, кольцевые диффузоры (или раскручивающие улитки), люки на бункерах и сборнике чистого газа, опорные лапы. Циклонные элементы выполняют в соответствии с ранее приведенными данными для одиночных циклонов.

Бункеры для циклонов прямоугольной компоновки из двух и четырех элементов и круговой компоновки выполняют цилиндрическими. Бункеры для групповых циклонов прямоугольной компоновки из шести и восьми элементов и групп из четырех элементов диаметром 1 200 мм и более выполняют пирамидальными.

Коллекторы входа газов применяют в группах из четырех и более циклонов для равномерного распределения пылегазового потока по циклонным элементам.

150