Центробежные пылеуловители циклоны зерноперерабатывающих предприятий и их производительность

Пылевоздушные потоки аспирационных установок следует очищать от твердых частичек. Существует несколько методов очистки аспирационных выбросов от пыли:
- осаждение твердых частиц под воздействием сил гравитации – гравитационные пылеуловители (осадочные камеры, аспирационные сборники);
- отделение твердых частиц под воздействием силы инерции в центробежных пылеуловителях – циклонах или жалюзийно-инерционных пылеуловителях;
- улавливание пыли фильтрацией запыленного воздуха в фильтрах различных конструкций (матерчатых рукавных, гравийных или щебеночных);
- улавливание пыли благодаря силам прилипания и сцепления, действующих между частицами пыли и поверхностями пылеуловителя, — сухие и жидкостные контактно поверхностные пылеуловители;
- отделение тонкодисперсной пыли электрическим способом – зарядка частиц пыли в электрическом поле коронного разряда или использование статических зарядов, приобретенных при трении в момент ее движения.
В большинстве применяемых пылеуловителей одновременно реализуется несколько принципов очистки воздуха от пыли. Способ очистки и тип пылеуловителя выбирают в зависимости от состава пыли и ее концентрации, физико-механических свойств пыли, необходимой степени очистки сложности конструкции пылеуловителя и его сопротивления.
На хлебоприемных и зерноперерабатывающих предприятиях широко распространение получили механические сухие способы очистки. Они обеспечивают сохранность свойств уловленной пыли, как кормового продукта. В основном это инерционные пылеуловители (осадочные камеры, аспирационные сборники, циклоны) и матерчатые фильтры.
Осадочные камеры. Суть осаждения пыли в осадочной камере заключается в использовании сил тяжести. Эффективность пылеулавливания в данных пылеуловителях зависит от ее габаритов, времени нахождения в ней запыленного воздуха, а также от степени дисперсности и концентрации твердых частичек в пылевоздушной смеси. Эффективность пылеулавливания может составлять 0,5. Осадочные камеры предназначены для грубой предварительной очистки пылевоздушных потоков от крупной пыли для уменьшения ее концентрации в воздуховодах аспирационной установки и уменьшения нагрузки на пылеуловители. Подобные камеры применяют в некоторых видах оборудования, например в сепараторах.
Аспирационные сборники. Аспирационный сборник состоит из воздуховода большого сечения, внизу у которого установлен винтовой транспортер для выведения из него отделившейся пыли. Размер аспирационного сборника вычисляют из расчета прохода сквозь него пылевоздушного потока с рекомендуемой скоростью (2,0...2,5м/с).
Аспирационные сборники применяют для предварительной очистки воздуха от пыли перед всасывающими фильтрами при аспирации однотипного оборудования с небольшим расходом воздуха, установленного на одном этаже. Наличие в аспирационной установке сборника позволяет разгрузить фильтр, уменьшить число тройников, т. е. намного упрощает расчет установки и обеспечивает условия равенства потерь давления в точках слияния воздушных потоков ввиду малой скорости воздуха в сборнике.
Для эффективной работы сборника необходимо следить за герметичностью всех швов и соединений, особенно самотечного трубопровода для выведения пыли (в результате наличия в сборнике разрежения возможен подсос воздуха через неплотности и унос пыли), а также за бесперебойным выведением уловленной пыли (для этого необходимо установить шлюзовой затвор) и исправностью шнека.
Циклоны – центробежные пылеуловители. Принцип работы циклонов заключается в выделении с пылевоздушного потока твердых частичек под действием сил инерции возникающих благодаря центробежному движению пылевоздушного потока и выворачиванию его в нижней части конуса.
Вводимый запыленный воздух (рис. 1) после входного патрубка 1 приобретает вращательное (винтовое) движение относительно вертикальной оси между концентрично расположенными выхлопной трубой 2 и наружным цилиндром 3. Частицы пыли под действием центробежной силы (инерции) отбрасываются по радиусу к внутренней стенке цилиндра 3 и конуса 4. Скользя по стенке, они под одновременным действием силы тяжести перемещаются в нижнюю часть. Внутренний (восходящий) поток воздуха, подхватывая некоторые выделившиеся частицы пыли, выводится из аппарата через выхлопную трубу 2. Подсос воздуха в конусе вызывается вращением потока и наличием в центральной части около оси конуса циклона области разрежения. Для снижения подсоса воздуха выходной патрубок необходимо герметизировать.
Рис. 1. Схема циклона
1 – входной парубок; 2 – выхлопная труба; 3 – наружный цилиндр; 4 – конус; 5 – крышка цилиндра, 6 – фланец входного патрубка; 7 – фланец выхлопной трубы; 8 – усилители жесткости; а – вход пылевоздушного потока; б – выход чистого воздуха; в – вывод пыли
Коэффициент эффективности пылеулавливания зависит от следующих факторов:
- физико-механических свойств пылегазовых потоков,
- скорости пылегазового потока на входе в пылеуловитель,
- диаметра цилиндрической части аппарата,
- конструктивных (геометрических характеристик) особенностей.
На процесс пылеулавливания в большей степени влияют размеры, плотность и слипаемость пылевых частиц. В частности, чем больше пылевые частицы и выше плотность пыли, тем больше ее выделяется из пылегазового потока.
Скорость входа пылегазового потока в циклон определенным образом влияет на эффективность пылеулавливания. Чем выше входная скорость, тем выше центробежная сила и тем выше эффективность пылеулавливания. Однако это правило справедливо до какого-то определенного значения входной скорости (примерно до 20м/с). При последующем увеличении скорости происходит отрыв струи от стенок и унос пыли. Существует оптимальный интервал рекомендуемых скоростей во входных патрубках у различных типов циклонов и видов пыли, при которых обеспечивается максимальная эффективность пылеулавливания. Увеличение или уменьшение скорости по сравнению с рекомендуемой снизит степень очистки воздуха.
Приняты оптимальными следующие значения скоростей, м/с:
- ЦОЛ – 16...18;
- 4БЦШ – 13...16 (для зерновой элеваторной пыли);
- 4БЦШ – 16...18 (для мучной пыли);
- УЦ – 10...12.
Определено, что чем больше диаметр цилиндрической части, тем меньше центробежная сила, создаваемая в нем, поэтому для повышения эффективности пылеулавливания и сохранения производительности применяют батареи циклонов меньшего диаметра.
Используемые на предприятиях циклоны отличаются следующим:
- способом ввода воздуха (винтовой, плоский тангенциальный, плоский, спиральный, спирально-винтовой);
- направлением входа пылегазового потока (правые - вращение пылегазового потока по часовой стрелке, левые вращение потока против часовой стрелки, если смотреть на циклон сверху);
- формой (цилиндрические, когда Нц>Нк, и конусные, когда Нц<НК; высотой (с большой высотой, когда Но/Дц>2, с малой высотой, когда Но/Дц<2);
где Нц – высота цилиндрической части,
Нк – высота конусной части;
Но – общая высота;
Dц – наружный диаметр цилиндра.
- количеством циклонов в принятой установке (одинарные и групповые в виде совокупности сопряженных циклонов).
На элеваторах и зерноперерабатывающих предприятиях распространены циклоны ЦОЛ, 4БЦШ и УЦ.
Для очистки пылевоздушных потоков от неслипающихся и неволокнистых крупнодисперсных частиц пыли применяют циклон ЦОЛ, у которого входное отверстие благодаря форме и размерам не забивается крупными частицами. Он отличается относительно большой высотой цилиндрической части, что позволяет отнести его к циклонам цилиндрического типа. Для регулирования значения давления воздуха в нижней части, работающего на нагнетающей стороне, монтируют противоуносное конусное устройство.
При перепаде давления свыше 100Па в выхлопной трубе – следует предусматривать шлюзовые затворы под конусом циклона (в этом случае противоуносное конусное устройство не применяют).
При работе циклона перед вентилятором под конусом монтируют шлюзовой затвор, а противоуносное устройство демонтируют. Несмотря на устранение подсосов воздуха внизу, подсос воздуха с окружающей среды через шлюзовой затвор может составлять до 150м3/ч.
Если циклон смонтирован не внутри помещения – выхлоп должен быть оборудован защитным колпаком (зонтом). Воздух из циклонов может выводится под углом 90градусов к оси посредством установки раскручивающих улиток, которые могут быть правыми и левыми. Циклоны ЦОЛ применяют в основном на хлебоприемных предприятиях (табл. 1).
Эффективность очистки воздуха снижается при уменьшенных пылевых нагрузках, а также при скоростях входа пылегазовых потоков в циклон меньше рекомендуемых. Скорость входа можно регулировать посредством поворотного дроссель-клапана, установленного на входе в пылеуловитель.
Испытания циклонов ЦОЛ показали, что эффективность пылеулавливания в нем в среднем достигает 90% на фракциях более 100мкм. У циклонов типа БЦ при оптимальной входной скорости воздушного потока коэффициент эффективности очистки воздуха от зерновой пыли тех же размеров достигает 95%.
Циклоны типа УЦ наиболее эффективно работают на мучной пыли с коэффициентом очистки 98%, что достигается в результате особенностей конструкции:
- входной патрубок квадратной формы вынесен за габариты циклона,
- верхняя винтовая крышка входной улитки заменена горизонтальной плоскостью,
- диаметр выхлопной трубы уменьшен по сравнению с обычными циклонами.
Батарейные (групповые) установки циклонов. На зерноперерабатывающих предприятиях и мукомольных, комбикормовых, крупяных и семенных заводах распространены батарейные установки из циклонов с малыми размерами диаметра цилиндра, обеспечивающие более эффективное пылеулавливание. Производительность батарей циклонов зависит от числа элементов в данной установке.
В основном используют одно- и двухрядные батарейные установки типа 4БЦШ и УЦ. В каждом ряду могут быть два, три и четыре циклона. Под каждым рядом циклонов размещен шнек, а под шнеком – шлюзовой затвор. Наиболее распространены батарейные установки 4БЦШ, а также 2УЦ, ЗУЦ и 4УЦ – при однорядном размещении, 2х2УЦ, 2хЗУЦ, 2х4УЦ – при двухрядном расположении циклонов.
Батарейные установки 4БЦШ используют в зерноочистительных отделениях мукомольных и крупяных заводов (табл. 2).
В размольных и шелушильных отделениях мукомольных и крупяных заводов применяют батарейные установки типа УЦ (табл. 3). Установки 4БЦШ и УЦ используют и на комбикормовых заводах.
На эффективность работы батарейных циклонов влияет конструкция верхней сборной коробки, которая предназначена для выравнивания давления в отдельных элементах.
Батарейные циклоны имеют следующие недостатки: неравномерное распределение воздуха по элементам, если перед ним нет прямого участка воздуховода (при наличии которого обеспечивается более равномерное распределение), и засорение входных отверстий, имеющих перегородки, крупными примесями (соломы, половы и др.).
Следует помнить, что эффективность работы циклонов не удовлетворяет современным санитарно-гигиеническим требованиям при очистке воздуха от тонкодисперсной пыли. Поэтому необходимо применять фильтры.
Табл. 1. Техническая характеристика циклонов типа ЦОЛ
Циклоны |
Производительность*, м3/час |
Размеры входящего патрубка**, мм |
|
а |
б |
||
ЦОЛ-1 |
1000 |
93 |
163 |
ЦОЛ-1,5 |
1500 |
115 |
200 |
ЦОЛ-3 |
3000 |
162 |
283 |
ЦОЛ-4,5 |
4500 |
199 |
348 |
ЦОЛ-6 |
6000 |
229 |
400 |
ЦОЛ-7,5 |
7500 |
268 |
433 |
ЦОЛ-9 |
9000 |
281 |
492 |
ЦОЛ-10 |
10000 |
309 |
500 |
ЦОЛ-12 |
12000 |
325 |
568 |
ЦОЛ-15 |
15000 |
363 |
635 |
ЦОЛ-18 |
18000 |
398 |
697 |
ЦОЛ-20 |
20000 |
437 |
707 |
*Производительность циклона ЦОЛ дана при скорости движения воздушного потока во входном патрубке 18м/с;
**а – ширина, б – высота.
Табл. 2. Техническая характеристика батарейных циклонов типа 4БЦШ
Батарейные циклоны |
Производительность*, м3/час |
Размеры входящего патрубка**, мм |
|
а |
б |
||
4БЦШ-200 |
1059...1325 |
80 |
230 |
4БЦШ-225 |
1325...1650 |
90 |
260 |
4БЦШ-250 |
1650...2050 |
100 |
290 |
4БЦШ-275 |
2050...2400 |
110 |
320 |
4БЦШ-300 |
2400...2850 |
120 |
350 |
4БЦШ-325 |
2850...3250 |
130 |
380 |
4БЦШ 350 |
3250...3750 |
140 |
410 |
4БЦШ-375 |
3750...4250 |
150 |
440 |
4БЦШ-400 |
4250...4750 |
160 |
460 |
4БЦШ-425 |
4750...5450 |
170 |
490 |
4БЦШ-450 |
5400...6100 |
180 |
520 |
4БЦШ-475 |
6060...6800 |
190 |
550 |
4БЦШ-500 |
6700...7550 |
200 |
580 |
4БЦШ-525 |
7350...8300 |
210 |
610 |
4БЦШ-550 |
8100...9100 |
220 |
640 |
4БЦШ-600 |
9400…10575 |
240 |
680 |
*Производительность батарейного циклона дана при скорости движения воздушного потока во входном патрубке 16...20м/с;
**а – ширина, б – высота.
Табл. 3. Техническая характеристика батарейной установки циклонов типа УЦ
Батарейные циклоны |
Производительность*, м3/час |
Размеры входящего патрубка**, мм |
|
а |
б |
||
2УЦ-450 |
900...1270 |
116 |
233 |
2УЦ-500 |
1120...1570 |
129 |
258 |
2УЦ-550 |
1360...1900 |
141 |
283 |
3УЦ-450 |
1350...1950 |
116 |
349 |
3УЦ-500 |
1680...2355 |
129 |
387 |
3УЦ-550 |
2040...2850 |
141 |
424 |
3УЦ-600 |
2430...3350 |
154 |
462 |
4УЦ-450 |
1800...2540 |
116 |
466 |
4УЦ-500 |
2240...3140 |
129 |
516 |
4УЦ-550 |
2720...3800 |
141 |
566 |
4УЦ-600 |
3240...4520 |
154 |
616 |
2х3УЦ-450 |
2700...3810 |
233 |
349 |
2х3УЦ-500 |
3360...4710 |
258 |
387 |
2х3УЦ-550 |
4080...5700 |
283 |
424 |
2х3УЦ-600 |
4860...6780 |
308 |
462 |
2х4УЦ-750 |
8820…12350 |
350 |
700 |
2х4УЦ-800 |
10125…14175 |
375 |
750 |
2х4УЦ-850 |
11520…16130 |
400 |
800 |
*Производительность батарейного циклона дана при скорости воздушного потока во входном патрубке 10...14м/с;
**а – ширина, б – высота.