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

Интенсификация работы циклонных пылеуловителей

Интенсификация работы циклонных пылеуловителей

Циклоны являются основными аппаратами для интенсивного пылеулавливания, поэтому от эффективности их работы в качестве предвключенных аппаратов в значительной степени зависит остаточная запыленность газов.

Результаты исследований показывают, что значительное отклонение параметров пылегазового потока от предусмотренных в проектах заметно снижает эффективность работы циклонов.

Одна из основных причин неудовлетворительной работы циклонов — подсосы воздуха. Согласно проектам, подсосы в циклонах и электрофильтрах составляют 10—12% общего количества дымовых газов. В производственных условиях они могут быть значительно выше.

Снижение подсосов — один из самых эффективных способов увеличения к. п. д. циклонов и всей установки.

Результаты исследований показывают, что в ряде случаев работу циклонов большого диаметра можно интенсифицировать увеличением производительности аппарата с одновременным повышением его к. п. д. (табл. 1). Эти данные были получены при эксплуатации циклонной установки, расположенной за вращающейся печью для обжига магнезита в случае работы только шести циклонов ЦН-24 диаметром 1200мм из восьми. Как видно из табл. 1, в результате увеличения условной скорости степень очистки газов в шести циклонах увеличилась с 71 до 89%, а остаточный пылеунос снизился в 2,5раза.

Табл. 1. Изменение степени очистки дымовых газов в циклонах ЦН-24-1200 в зависимости от условной скорости

Запыленность дымовых газов, г/м3

Количество пыли, кг/ч

Условная скорость газа, м/с

Степень  очистки газа,

%

до циклонов

После циклонов

до циклонов

После циклонов

90

24,5

8900

2500

5,0

71

100

15,1

9000

1600

6,5

82

90

10,1

8900

1060

7,0

89

При увеличении производительности циклонов возрастает гидравлическое сопротивление аппаратов (ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15у, ЦН-24, СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34).

Характер возрастания степени очистки газа в циклонах при увеличении условной скорости газа указывает на то, что дальнейшее увеличение скорости нецелесообразно.

По мере увеличения скорости газа возникает опасность абразивного износа циклонов, поэтому необходимо учитывать абразивность пыли и ее дисперсный состав.

В случае интенсификации работы циклонов НИИОГАЗ (ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15у, ЦН-24, СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34) по мере увеличения скорости газа количество крупных частиц на выходе из них резко уменьшается.

Резкое увеличение доли крупных частиц в улове исключает абразивный износ циклонов. Это обусловлено тем, что все активные участки циклонов покрыты 3—5мм магнезитовой коркой, которая по мере истирания восстанавливается.

Магнезитовая корка образуется во время пуска и остановки печи, когда температура газов резко снижается. Наличие корки не увеличивает гидравлического сопротивления аппаратов!

Оптимальная условная скорость газа в НИИОГАЗ (ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15у, ЦН-24, СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34) при улавливании пыли после печей для обжига доломита не должна превышать 4,5…5м/с из-за абразивных свойств доломитовой пыли.

В циклонах происходят сложные и быстропротекающие аэродинамические процессы. Установлено, что движение газа в выхлопной трубе вращательно-винтообразное с высокими тангенциальными скоростями, в результате чего бесполезно затрачивается значительное количество энергии. Результаты исследований показали, что оборудование циклонов лопастными раскручивателями снижает гидравлическое сопротивление аппарата на 25—30%, но при этом вследствие изменения его аэродинамических характеристик степень очистки снижается на 1—1,5%. Ранее было разработано устройство, позволяющее снижать сопротивление циклона, не ухудшая его к. п. д. Раскручиватель представляет собой усеченный конус (рис. 1), являющийся продолжением выхлопной трубы 1. Поперечное сечение каждой лопатки 2 — часть логарифмической спирали.

 

Рис. 1. Конический лопастной раскручиватель

1 – выхлопная труба; 2 – лопасть раскручивателя.

Экспериментальная проверка раскручивателя применительно к циклонам ЦН-11 и ЦН-15 показала, что отличительной особенностью его аэродинамической характеристики является меньшая осевая скорость нисходящего потока и более равномерное распределение радиальных стоков в приемной части выхлопной трубы. Применение раскручивателя снижает тангенциальные скорости в выхлопной трубе и перепад давлении между входом в циклон и выхлопной трубой. Гидравлическое сопротивление циклонов уменьшилось на 20—25% по сравнению с серийными аппаратами, а степень очистки не изменилась при условной скорости газа в циклоне 2,5—4м/сек (рис. 2). При заданном перепаде давлений у циклона с раскручивателем потока производительность больше, чем у стандартного.

 

Рис. 2. Изменение производительности циклонов ЦН-11 и ЦН-15 диаметром 300мм с лопастным раскручивателем и без него, а также степени очистки газов в зависимости от гидравлического сопротивления аппарата:

1 — циклон ЦН-11-300 без раскручивателя; 2 — циклон ЦН-11-300 с раскручивателем; 3 — циклон ЦН-15-300 без раскручивателя; 4 — циклон ЦН-15-300 с раскручивателем

Для абразивных пылей целесообразнее применение прямоточных циклонов. Их к. п. д. несколько ниже, чем у обычных циклонов, однако в отдельных случаях их использование является более оправданным, так как их можно футеровать. Они имеют малое гидравлическое сопротивление.

Также рекомендуется применять вертикальные прямоточные циклоны (рис. 3), футерованные термокислотоупорными керамическими плитками типа ТК 230Х 130x50. Такие циклоны можно использовать для улавливания высокоабразивных пылей (например, доломитовой).

 

Рис.3. Прямоточный циклон

В табл. 2 приведена степень очистки, достигаемая при улавливании абразивной сланцевой золы в прямоточном циклоне с различными условными скоростями газа. Коэффициент гидравлического сопротивления, отнесенный к полному сечению аппарата, равен 47.

Табл. 2. Фракционная степень очистки дымовых газов в прямоточном циклоне ЦКТИ

Условная скорость газа ωу, м/с

Гидравличе ское сопро­тивление циклона ΔН, Па

Степень очистки, %, при размере частиц сланцевой золы, мкм

5

10

15

20

25

30

35

40

50

60

70

80

100

120

4,5

410

7,5

15

23,5

31,5

39,8

47,5

55,5

62

71

77,5

82,3

86

89

90,5

5,1

520

10

19,6

29,3

40,0

49,8

57,7

63,8

69,3

77,2

82,7

86,0

88,8

91

92,4

5,7

660

13

25

38,5

51,3

63,5

72,2

79,0

84,0

90,1

92,8

93,2

94

94,9

95,2

Основной причиной неудовлетворительной работы батарейных циклонов является забивание элементов пылью в результате образования отложений на направляющих аппаратах. Кроме того, при изготовлении и монтаже таких элементов необходима высокая точность взаимной подгонки, приточки и выверки направляющего аппарата и корпуса. Большое число сопрягаемых деталей вызывает, как правило, образование значительных подсосов. Этих недостатков нет у батарейных циклонов с тангенциальным подводом газа в элементы, так как в них нет сопрягаемых деталей. Одинакового гидравлического сопротивления элементов, которое во многом предопределяет высокий к. п. д. аппарата, можно достичь лишь выдерживая равенство основных геометрических размеров, и в первую очередь входных отверстий элементов.

Следует отметить, что более высокий к. п. д. аппарата с максимальными завихрителями можно объяснить также и более совершенной организацией циклонного процесса.

К. п. д. аппарата возрастает благодаря тому, что входные улитки направлены под углом 90° к их оси, увеличивая число спиралей, описываемых газовым потоком в элементе. Оптимальная условная скорость газа, проходящего через элементы, находится в пределах 2,5—3 м/сек.

Коэффициент гидравлического сопротивления батарейного циклона, отнесенный к условному сечению элемента, ограничен пределами 90—105.

Также проводились испытания батарейного циклона с тангенциальным подводом газов в элементы. При входной запыленности газов 10—13,4г/мг степень очистки газа в аппарате составила 91—93%.

На рис. 4 показаны элемент батарейного циклона с тангенциальным подводом газа и вариант их компоновки в батарею.

 

Рис. 4. Батарейный циклон с тангенциальным подводом газа в элементы:

а — циклонный элемент; б — один из возможных вариантов компоновки циклонов в батарею