» » Осадительные камеры и циклоны
03.06.2015

Осадительные камеры вследствие их малой эффективности, больших габаритов и трудности равномерного распределения газа по сечению применяются для улавливания очень крупной пыли иногда при высокой температуре газов. В этих аппаратах частицы пыли осаждаются в результате действия силы тяжести. Скорость движения пылинок по направлению ко дну камеры определяется из равенства силы тяжести (веса) силе сопротивления среды:
Осадительные камеры и циклоны

Таким образом, скорость оседания пылинки под действием силы тяжести зависит от удельного веса ее, вязкости газа и квадрата размера. Например, частицы с удельным весом 5 г/см3 оседают в воздухе при комнатной температуре со следующей скоростью:
Осадительные камеры и циклоны

При повышении температуры вязкость газов увеличивается и соответственно скорость осаждения пылинок уменьшается. Размер пылинок, оседающих в пылевой камере при постоянном расходе газа, определяется в основном площадью горизонтальных поверхностен, на которые происходит осаждение.
При движении газов по кривой (поворот газового потока или движение его по кругу) радиусом R и окружной скоростью ω возникает центробежная сила, которая может во много раз превысить силу тяжести. В этом случае скорость движения шаровой пылинки по радиальному направлению определится из равенства центробежной силы и сопротивления среды, т. е.
Осадительные камеры и циклоны

Следовательно, в этом случае скорость движения пылинки сильно возрастает не только при увеличении ее размера, но и при повышении скорости газа и уменьшении радиуса поворота газа.
Центробежная сила использована для выделения частиц из газового потока в циклонах. На рис. 1 изображены циклоны различных типов и показаны их основные размеры в долях диаметра аппарата (D) или диаметра входного штуцера d.
Циклоны ЛИОТ имеют большее гидравлическое сопротивление (см. ниже), по сравнению с циклонами других типов, и поэтому устанавливать их не рекомендуется. Циклоны ЦН-24, по сравнению с ЦН-15, менее эффективны, но более производительны, так как их гидравлическое сопротивление меньше. Наоборот, циклоны типа ЦН-15 с более пологим входом газа обеспечивают лучшую очистку газа, но менее производительны. Циклоны СИОТ по своим показателям (степень очистки при одинаковом сопротивлении) близки к циклонам Нииогаз.
Осадительные камеры и циклоны

Для улавливания пылинок крупнее 5—10 мк циклон является простым, дешевым относительно, малогабаритным и надежным пылеулавливающим аппаратом при надлежащем его проектировании, изготовлении и эксплуатации. Последнее, по сути, сводится только к поддержанию герметичности и своевременной выгрузке уловленной пыли.
Поскольку частицы диаметром меньше 5 мк в циклонах почти не улавливаются (если они не флокулируют с образованием более крупных агрегатов при высоком начальном содержании пыли в газе), то их область применения ограничена.
Формула может служить только качественной характеристикой для рассмотрения процесса выделения пыли в циклоне. Следует учесть, что для циклонов в формуле (8) величины R и v переменны.
Минимальный размер улавливаемых в циклоне частиц может быть определен по уравнению
Осадительные камеры и циклоны

Из этого уравнения, а также из формулы (8) видно, что прb одинаковых скоростях газа с уменьшением диаметра циклонов улавливание пыли в них улучшается. Поэтому часто циклоны изготовляют в виде групповых (т. е. состоящих из ряда параллельно включенных аппаратов с общим бункером) или батарейных. Батарейные циклоны применяются прb очистке больших количеств газа, когда компоновка групповых циклонов становится неудобной. В батарейных циклонах вращение газов происходит не из-за тангенциального их подвода, а установкой направляющей лопастной розетки или винта при осевом подводе газа.
При групповой установке циклонов количество элементов в одной группе (т. е. имеющих общий бункер) не должно превышать восьми.
Следует учесть, что даже одиночный Циклон должен быть снабжен промежуточным бункером, куда с частью газа выбрасывается пыль. Из бункера эта часть газа возвращается обратно в выхлопную трубу. Отдельные циклоны можно установить под любым углом к горизонту, так как сход некрупной пыли в промежуточный бункер практически не зависит от силы тяжести.
Осадительные камеры и циклоны

При необходимости установки циклонов большого и среднего диаметра рекомендуется принять спиральный подвод газа; изготовление подобных аппаратов к тому же проще. На рис. 2 изображен групповой циклон со спиральным подводом газов к элементам, установленный перед эксгаустерами спекательных машин Усть-Каменогорского свинцово-цинкового комбината. Улавливание в этом циклоне наиболее крупной пыли защищает лопатки эксгаустера от износа.
Гидравлическое сопротивление циклонов определяют по формуле
Осадительные камеры и циклоны

Значения коэффициента гидравлического сопротивления ξ в расчете на условную плановую скорость газа и на действительную скорость входа газа в аппарат следующие:
Осадительные камеры и циклоны

Коллектор для установки, состоящей из группы циклонов, увеличивает сопротивление примерно на 10%.
Осадительные камеры и циклоны

Для хорошей работы циклонов следует иметь ΔР/γt в пределах 55—75 м.
На рис. 3 дана кривая зависимости ηфр (фракционного коэффициента) от диаметра частиц пыли для циклона ЦН-15 при диаметре его 600 мм. а на рис. 4—6 зависимость ηобщ от диаметра циклона, типа циклона и отношения ΔР/γt. Все эти графики приведены для частиц золы, имеющей удельный вес (γп) около 1,9 г/см3. Влияние изменения удельного веса пыли на ηобщ показано на рис. 7.
Пользуясь перечисленными графиками и зная дисперсный состав пыли, можно приблизительно определить степень улавливания пыли для выбранных условий. При этом следует поступать так. На графике найти значение η, отвечающее ординате, соответствующей упомянутым условиям (D=600; γп=1,93 и т. д.), потом провести линию, параллельную нанесенным на график до новых заданных условий (D, γ), и по этой точке найти значение η для этих условий.
Осадительные камеры и циклоны

На рис. 8 приведены нормальные элементы батарейного циклона Нииогаз с розеткой и винтом. Такие элементы набираются в группы с общим бункером. Опасным при работе на очень дисперсной и липкой пыли является забивание нижних отверстий выхлопов пылью, так как очистка их в типовой конструкции практически невозможна. Забивание может также произойти при понижении температуры газов ниже точки росы.
Хорошо зарекомендовали себя батарейные циклоны Гипроцветмета (рис. 9) с диаметром элементов 400 мм (обычно диаметр элемента от 100 до 400 мм) и с проходами между ними, что позволяет производить их очистку.
Осадительные камеры и циклоны

В тех случаях, когда допустимо улавливаемую пыль получать в виде шлама, применяют прямоточные циклоны с орошаемыми стенками (скрубберы ВТИ). На рис. 10 показан скруббер ВТИ, в котором газ поступает тангенциально в нижнюю часть и проходит его снизу вверх двигаясь по спирали. В верхней части тангенциально установлены сопла, создающие пленку жидкости, стекающую по стенкам скруббера. Во входном патрубке в шахматном порядке установлены прутки диаметром 16 мм с шагом 12 мм, орошаемые форсунками. Аппараты футеруют кислотоупорной плиткой, а на прутки натягивают резиновую трубку. Коэффициент местного сопротивления такого аппарата отнесенный к скорости на входе, которая лежит в пределах 12—14 м/сек, равен 10. Расход воды на форсунки, орошающие решетки, составляет около 0.05 л/м3 газа и примерно столько же на верхние тангенциальные форсунки. Эти аппараты не могут быть применены для улавливания возгонов, но на более крупной пыли, получаемой при дроблении и сушке, дают высокую степень очистки.
Осадительные камеры и циклоны