6.2. Орошаемые циклоны с водяной пленкой

Эффект действия орошаемого циклона по сравнению с обычным циклоном усиливается тем, что пыль, отбрасываемая под действием центробежных сил к стенкам циклона, в значительной мере поглощается водяной пленкой и превращается в шлам. В результате предотвращается вторичный унос пыли, выделившейся из потока.

В циклонах с водяной пленкой опасность взрыва и возгорания пыли практически устраняется, рассчитанных на очистку низкотемпературных газов с любым видом пыли, кроме схватывающейся и реагирующей с водой

Орошаемый циклон типа ЦВП (рис. 6.3) состоит из цилиндрического корпуса с коническим днищем и воздухоотводящим патрубком и воздухоподводящей улитки. Запыленный воздух подводится по касательной к корпусу со скоростью около 20 м/с. Поверхность стенок аппарата орошается водой с помощью сопел, расположенных равномерно в верхней части циклона. Сопла находятся также во входном патрубке и предназначены для смыва отложений пыли. Давление воды перед соплами 2…2,5 кПа. Удельный расход воды - 0,05…0,3 л/м³. Одиночные циклоны с водяной пленкой рассчитаны на очистку 1…20 тыс. м³/ч запыленного газа и во всем диапазоне производительности обеспечивают достаточную степень очистки.

Циклон с водяной пленкой типа ЦВП можно использовать для очистки низкотемпературных газов с любым видом нецементирующейся пыли, кроме схватывающейся и реагирующей с водой. Он может быть применен в качестве каплеуловителя в установках с трубами Вентури.

Общая эффективность ЦВП - до 90 %, фракционная эффективность улавливания частиц размером 5…10 мкм до 90…95 %.

Рис. 6.3. Циклон с водяной пленкой ЦВП:

1 - корпус; 2 - выходной патрубок; 3 - улитка; 4 - коллектор;

5 - конусный патрубок (гидрозатвор); 6 - входной патрубок.

Основные характеристики газопромывателей ЦВП приведены в табл. 6.4.

Таблица 6.4

Характеристика циклонов с водяной пленкой

Исполнение циклона	Скорость воздуха, м/с				Гидравлическое сопротивление, Па		Коэффициент гидравлического сопротивления
	наименьшая*	наибольшая**	наименьшая*	наибольшая**	наименьшее	наибольшее	отнесенный к vвх, xвх	отнесенный к v0, x0
Основное	16	25,6	4,5	7,05	360	915	2,3	30
Для работы с повышенной скоростью	32	44	4,5	6,0	940	1780	1,5	78

*Во входном отверстии циклона v_вх.

**Условная средняя в поперечном сечении циклона v_o.

Продолжение табл. 6.4.

Тип циклона	Размеры, мм					Общая масса, кг
	D	Б	Б1	Н	a b
ЦВП-3	315	445	283	2436	110 195	63,9
ЦВП-4	400	505	360	3014	140 250	106,7
ЦВП-5	500	640	450	3684	175 310	161
ЦВП-6	630	765	565	4554	220 390	237
ЦВП-8	800	1025	720	5699	280 495	369,7
ЦВП-10	1000	1335	900	7044	350 620	569,5

Гидравлическое сопротивление циклонов ЦВП зависит от расхода газа и конструкции аппарата. На рис. 6.4 приведена номограмма для определения гидравлического сопротивления ЦВП различных типоразмеров в зависимости от расхода газа.

Степень очистки газа в циклоне ЦВП можно определить на основе двух графиков, приведенных на рис. 6.5 и 6.8.

По рис. 6.7 определяют диаметр частиц пыли, улавливаемых на 50%, в зависимости от гидравлического сопротивления аппарата. График, приведенный на рис. 6.7, построен для определенных условий: = 2650 кг/м³, = 20 °С, = 1,8310^-5 Пас, поэтому для иных условий величина диаметра частиц, уловленных на 50% ( ), уточняется по зависимости:

Степень или эффективность фракционной очистки определяется по номограмме (рис. 6.8).

Для этого сначала определяют параметр, а по кривой распределения D (d), построенной в логарифмически вероятностных координатах на основе свойств интеграла вероятности:*

(6.13)

где - медианный размер частиц нормального распределения, который представляет собой такой размер, при котором масса частиц крупнее равна количеству частиц мельче ; и - размеры частиц, соответствующие ординатам 16 и 84% кривой D (d).

Затем из координаты на оси абсцисс номограммы (см. рис. 6.8) проводят прямую под углом, соответствующим найденному по формуле (6.1) значению . Таким образом, номограмма является как бы подготовленной к работе.

Для определения степени фракционной очистки необходимо для каждого среднего диаметра фракции найти по линии соответствующую ординату степени очистки.

Общую степень очистки для всего состава пыли находят по формуле:

, (6.14)

где - массовая доля фракции -го размера; - степень очистки пыли от частиц -го размера; - число узких фракций в составе пыли.

Следует иметь в виду, что рассмотренный метод расчета эффективности очистки разработан для пылей с мкм, поэтому распространять метод на очень тонкие пыли ( мкм) не следует.

Кроме того, метод разрабатывался для полностью смачиваемых пылей, поэтому для несмачиваемых пылей полученное значение для основного и скоростного ЦВП следует увеличить соответственно в 2,2 и 1,9 раза, а при смачивании 25…75% - в 1,5 и 1,4 раза.

Циклоны-газопромыватели типа СИОТ работают при повышенных скоростях газового потока (14...20 м/с). В отличие от циклонов ЦВП скоростные промыватели СИОТ имеют внутри дополнительные завихрители, что позволяет их использовать для очистки больших объемов газов (до 300 тыс. м³/ч) без снижения эффективности.

Газопромыватели типа СИОТ работают при повышенных скоростях газового потока (14...20 м/с), имеют неплохую степень очистки и рассчитаны на улавливание смачиваемой не волокнистой не схватывающейся пыли при начальной запыленности до 5 г/м³. В скоростных промывателях СИОТ частицы пыли крупнее 5 мкм улавливаются более чем на 99%.

Основные характеристики аппаратов приведены в таблице 6.5.

Таблица 6.5.

Технические характеристики газопромывателей СИОТ

Показатели	Номер газопромывателя
	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Производительность, м3/с, при скорости 14м/с	3,5	4,9	6,9	9,7	13,9	20,8	27,8	38,9	55,6
20м/с	4,9	6,9	9,7	13,9	20,8	27,8	38,9	55,6	77,8
Диаметр входа, мм	560	665	790	940	1120	1330	1580	1880	2240
Внутренний диаметр аппарата, мм	1344	1596	1896	2256	2688	3192	3792	4512	5400
Максимальный расход воды, л/с	0,56	0,78	1,1	1,5	2,1	3,1	4,3	6,1	8,6

Циклоны-промыватели СИОТ при прочих равных условиях имеют габаритные размеры в 2,5…3 раза меньше, чем габаритные размеры скруббера, эффективность тех и других аппаратов примерно одинакова.

Расчеты характеристик циклонов с водяной пленкой ЦВП и степени очистки обрабатываемых газов по вероятностному методу проводятся в следующем порядке.

1. По располагаемому перепаду давления выбирают вид исполнения аппарата. Циклон в основном исполнении имеет меньшее сопротивление (линия 1, значения р₁ на графике рис. 6.9;  = 30, чем циклон с уменьшенным входным сечением (линия 2, значения р₂ на графике рис.6.9;  = 75). По заданному расходу газовых выбросов находят из графика рис. 6.9 диаметр аппарата и соответствующую величину потери давления.

2. По графику рис. 6.10 находят величину d₅₀. Значение lg _ч принимают равным 0,838.

3. По формуле (4.38) определяют параметр осаждения х и из таблицы 4.1 находят полный коэффициент очистки.

4. Обосновывают необходимость применения газопромывателя ЦВП или приводят причины отказа. Следует принять во внимание, что содержание дисперсных частиц в обрабатываемых газовых выбросах не должна превышать 2 г/м³. При более высоких концентрациях циклоны с водяной пленкой рекомендуется использовать как вторую ступень очистки с установкой на первой ступени сухого пылеотделителя.

Расчеты параметров центробежного газопромывателя СИОТ выполняют аналогично предыдущему.

Рис. 6.9. Зависимость перепада давления от расхода газа в

газопромывателе ЦВП:

1 – циклон в основном исполнении; 2 – циклон с уменьшенным входным сечением.

Рис.6.10. Зависимость d₅₀ от диаметра газопромывателя ЦВП:

1 – циклон в основном исполнении; 2 – циклон с уменьшенным входным сечением.