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

*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

*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

*Производительность батарейного циклона дана при скорости воздушного потока во входном патрубке 10...14м/с;

**а – ширина, б – высота.