Логотим Метталум
Проектирование, изготовление, монтаж, запуск, паспортизация
+38 (048) 706 26 73
+38 (097) 743 69 84
metallum_office@ukr.net

Вихревые циклонные аппараты

Вихревые циклонные аппараты

Аппаратура для очистки газов от твердых и жидких механических включений, в том числе скрубберы и циклоны, является важнейшей составной частью при комплектовании технологической аппаратуры в химичекких и родственных им процессах. Сушилки, печи, смесители, диспергаторы, массообменные аппараты и другие виды химического оборудования не могут работать без, эффективной системы газоочистки. Разнообразие условий работы и задач вызывают создание новых конструкций газоочистной аппаратуры.

Этот вид оборудования особенно важен в условиях усиливающегося загрязнения воздушного бассейна отбросными газами промышленности, приобретающего иногда опасные размеры. Задачи охраны окружающей среды и утилизации промышленных выбросов постоянно усложняются и принуждают искать все более совершенные методы и устройства очистки газов.

На основе опыта рекомендуется выбор областей применения различных аппаратов пылеочистки газов в зависимости от крупности пылевых частиц.

В промышленности наиболее распространенной в основном является аппаратура для улавливания пылевых частиц размером от 0,1 мк и выше, что вполне обеспечивает основные нужды.

Наряду с обычными противоточными циклонами значительное развитие получили газоочистные аппараты вихревого типа, в которых принцип действия циклона дополнен эффектом от подачи вторичного воздуха. НПФ МЕТАЛЛУМ изготовляет типоразмерный ряд таких пылеочистителей. Аппарат сходен с обычным циклоном. Потоку запыленного газа придается дополнительное вращение благодаря тангенциальным соплам, подающим вторичный воздух в верхнюю часть аппарата. Этим усиливается эффект центробежного пылеотделения. Благодаря удлиненной зоне центробежной сепарации увеличивается улавливание мелких фракций пыли. Изменения количества подаваемой пылевоздушной смеси незначительно влияют на эффективность очистки, так как расход вторичного воздуха можно регулировать.

Изменением подачи вторичного воздуха можно варьировать режим очистки в зависимости от физических свойств очищаемой пылегазовой смеси и ее компонентов. Аппарат может работать в любом положении (от горизонтального до вертикального) и обеспечивает высокую эффективность очистки газов с большой концентрацией пыли.

Интересны получившие распространение в последнее время прямоточные центробежные пылеуловители, в которых центробежный эффект достигается главным образом тангенциальным подводом вторичного газа. В качестве вторичного газа можно использовать тот же запыленный газ, либо очищенный, забираемый из выходной трубы аппарата. В случае применения очищенного газа достигается максимальная эффективность очистки.

Для пылевых частиц размерами более 3 мк эффективнее применять циклоны обычного типа, а для частиц меньших размеров - прямоточные центробежные пылеуловители.

Один из вариантов такого аппарата изображен на рис. 1а. Запыленный газ через центральную трубу 7 поступает в цилиндрическую открытую сверху вихревую камеру 3 и приводится в круговое движение вспомогательным потоком, тангенциально подаваемым из сопла 4, расположенного в верхней части камеры. Осажденные частицы падают в бункер 6 через щель, образованную стенкой камеры и направляющим устройством 5. В верхней части трубы, подводящей запыленный газ, расположены отверстия 2 обратного всасывания в виде продольных щелей, ограждаемых кольцевыми диафрагмами 1. Газ с осаждаемыми частицами засасывается через щели; а осажденные частицы скапливаются в бункере. Такое конструктивное решение исключает попадание газа в бункер. Возможность применения направляющих устройств (являющихся одновременно устьем входной трубы) с кольцевыми шлицами позволяет устранить обратный поток через щель. Предлагаются варианты конструкции аппарата.

 

Рис. 1

Также существуют типоразмерные ряды прямоточных аппаратов по схеме рис. 1, б. Запыленный газ входит в аппарат по трубе 8 и получает вращательное движение в раскручивателе 9 на выходе из трубы. Через тангенциальные сопла 10, направленные под некоторым углом вниз к горизонтали, подается вторичный газ, сообщающий пылегазовой смеси дополнительное интенсивное вращение. Отбитая пылевая масса попадает в бункер 12, откуда выгружается. Бункер отделен от рабочей камеры аппарата кольцом 11 для предупреждения захвата осевшей пыли газовым вихрем.

Аппарат такого типа применяют в микробиологических производствах. Производитёльность аппарата 226 м3/мин. При этом осаждается 1030 кг/ч твердой фазы при уносе 2,5 кг/ч. Аппарат обеспечивает 100%-ное извлечение из газа частиц, размером порядка 16 мк удельным весом более 1 г/см3 . При размере частиц 2 мк осаждается 84% твердой фазы. В процессе работы аппарата благодаря системе подачи вторичного газа полностью предотвращается осаждение продукта на стенках рабочей камеры.

Аппараты подобного типа также вызвали значительный интерес. Существует методику расчета этого пылеотделителя.

Также разработана усовершенствованная конструкция такого аппарата (рис. 1, в) в котором через сопла подается тангенциально и наклонно вторичный поток газа, направленный вдоль стенок противоположно загрязненному потоку и улавливаюдций частицы загрязнений, поступающих в нижний бункер. Поскольку в вышеописанной схеме наиболее мелкие частицы: из-за малых масс остаются в центре вихря, где центробежные силы малы, в усовершенствованной конструкции над выходным отверстием трубы установлен обтекатель с наибольшим диаметром, равным диаметру центральной части вихря. Обтекатель периодически сообщает загрязненному вихревому потоку, по мере его движения, дополнительные ускорения, вызывая появление добавочных кориолисовых сил и улучшая пылеотделение.

В верхней части входного патрубка для дополнительного закручивания потока можно устанавливать завихритель. В зависимости от формы обтекателя эффективность пылеотделения составляет до 98,2%. В литературе отмечается удобство применения вихревых аппаратов при необходимости охлаждения или предварительной осушки первичного газового потока.

Коэффициент очистки в вихревых аппаратах, согласно данным, остается постоянным при колебаниях расхода очищаемого воздуха 50-115% и при изменении концентрации пыли в пределах 1-500 г/м3. Количество вторичного воздуха составляет 40-65% количества очищаемого. Выпускаются такие аппараты производительностью 20-25000 м3/ч.

При создании новых аппаратов для пылеочистки газов главные усилия наших конструкторов направлены на повышение эффективности пылеулавливания путем некоторого усложнения устройств и рациональной организации аэродинамики в них. Для этого направления характерно разделение слоев газа с различным пылесодержанием рециркуляция части очищенного газа в системе закручивание потока в скрубберах и т. д.

Другое важное направление - снижение энергетических потерь в газоочистной аппаратуре путем уменьшения аэродинамического сопротивления прохождению газового потока.

Значительное внимание уделяется проблеме стабилизации процесса газоочистки при изменяющейся во времени производительности по пылегазовой смеси, в частности путем регулирования сечений для прохода газа в процессе работы аппаратов.

Совмещение в необходимых случаях (например, при разгрузке пневмотранспортных линий и т. п.) газоочистку с фракционированием сыпучих продуктов, позволяет сократить расходы на оборудование и его обслуживание, сэкономить производственные площади и т. д.

Стремление к комбинированию различных методов очистки в одном аппарате с целью компактного решения узла пылеотделения (скрубберы с фильтрацией и сепарацией, циклоны с фильтрами, циклоны-скрубберы и другие, а также совмещение пылеочистки с охлаждением газов) позволяет получить экономию при эксплуатации аспирационных установок вцелом.

Значительное развитие и расширение области использования получают новые типы пылеуловителей (вихревые аппараты), которые позволяют применять сухие циклонные аппараты при частицах размерами меньше 5 мк, скрубберы с псевдоожиженным слоем легких полимерных тел, скрубберы-вентиляторы с уменьшенным количеством орошения.

Следует отметить перспективность использования  полимерных конструкционных материалов при создании газоочистной аппаратуры. Это позволит увеличить срок службы (футеровка внутренних поверхностей), снизить расход легированных сталей и других дорогих материалов, уменьшить вес аппаратуры, сократить капитальные за траты при создании производств. Уменьшение веса особенно важно и потому, что устройства газоочистки, являясь вспомогательным звеном технологического процесса, могут быть расположены на крышах производственных зданий или легких опорах. Возможность изготовления из полимерных материалов без особых затрат деталей сложной конфигурации создает новые конструктивные возможности, например при разработке скрубберов с патронами из полипропиленовых колец.