Відцентрові пиловловлювачі циклони зернопереробних підприємств та їх продуктивність

Пилоповітряні потоки аспіраційних установок слід очищати від твердих частинок. Існує декілька методів очищення аспіраційних викидів від пилу:

• осадження твердих частинок під впливом сил гравітації – гравітаційні пиловловлювачі (осадові камери, аспіраційні збірники);
• відділення твердих частинок під впливом сили інерції в відцентрових пиловловлювачах – циклонах або жалюзійно-інерційних пиловловлювачах;
• уловлювання пилу фільтрацією запиленого повітря у фільтрах різних конструкцій (матерчастих рукавних, гравійних або щебеневих);
• уловлювання пилу завдяки силам прилипання та зчеплення, що діють між частинками пилу та поверхнями пиловловлювача — сухі та рідинні контактно-поверхневі пиловловлювачі;
• відділення тонкодисперсного пилу електричним способом – заряджання частинок пилу в електричному полі коронного розряду або використання статичних зарядів, придбаних під час тертя під час його руху.

У більшості застосовуваних пиловловлювачів одночасно реалізується кілька принципів очищення повітря від пилу. Спосіб очищення і тип пиловловлювача вибирають в залежності від складу пилу та його концентрації, фізико-механічних властивостей пилу, необхідного ступеня очищення складності конструкції пиловловлювача та його опору.

На хлібоприймальних та зернопереробних підприємствах широкого поширення набули механічні сухі способи очищення. Вони забезпечують збереження властивостей уловленого пилу, як кормового продукту. В основному це інерційні пиловловлювачі (осадові камери, аспіраційні збірки, циклони) та фільтри.

Осадові камери. Суть осадження пилу в осадовій камері полягає у використанні сил тяжіння. Ефективність пиловловлювання в даних пиловловлювачів залежить від її габаритів, часу знаходження в ній запиленого повітря, а також від ступеня дисперсності та концентрації твердих частинок у пилоповітряній суміші. Ефективність пиловловлення може становити 0,5. Осадові камери призначені для грубого попереднього очищення пилоповітряних потоків від великого пилу для зменшення його концентрації в повітроводах аспіраційної установки та зменшення навантаження на пиловловлювачі. Подібні камери застосовують у деяких видах обладнання, наприклад, у сепараторах.

Аспіраційні збірники. Аспіраційний збірник складається з повітроводу великого перерізу, внизу у якого встановлений гвинтовий транспортер для виведення з нього пилу, що відокремився. Розмір аспіраційного збірника обчислюють з розрахунку проходу крізь нього пилоповітряного потоку з рекомендованою швидкістю (2,0...2,5м/с).

Аспіраційні збірники застосовують для попереднього очищення повітря від пилу перед фільтрами, що всмоктують, при аспірації однотипного обладнання з невеликою витратою повітря, встановленого на одному поверсі. Наявність в аспіраційній установці збірника дозволяє розвантажити фільтр, зменшити кількість трійників, тобто набагато спрощує розрахунок установки та забезпечує умови рівності втрат тиску в точках злиття повітряних потоків через малу швидкість повітря у збірнику.

Для ефективної роботи збірника необхідно стежити за герметичністю всіх швів і з'єднань, особливо самопливного трубопроводу для виведення пилу (внаслідок наявності у збірнику розрідження можливе підсмоктування повітря через нещільність та винесення пилу), а також за безперебійним виведенням уловленого пилу (для цього необхідно встановити шлюзовий затвор) та справністю шнека.

Циклони – відцентрові пиловловлювачі. Принцип роботи циклонів полягає у виділенні з пилоповітряного потоку твердих частинок під дією сил інерції, що виникають завдяки відцентровому руху пилоповітряного потоку і вивертання його в нижній частині конуса.

Запилене повітря (рис. 1) після вхідного патрубка 1 набуває обертального (гвинтового) руху відносно вертикальної осі між концентрично розташованими вихлопною трубою 2 і зовнішнім циліндром 3. Частинки пилу під дією відцентрової сили (інерції) відкидаються по радіусу до внутрішньої стінки конуса 4. Ковзаючи по стінці, вони під одночасною дією сили тяжіння переміщаються в нижню частину. Внутрішній (висхідний) потік повітря, підхоплюючи деякі частинки пилу, що виділилися, виводиться з апарату через вихлопну трубу 2. Підсмоктування повітря в конусі викликається обертанням потоку і наявністю в центральній частині біля осі конуса циклону області розрідження. Для зниження підсмоктування повітря вихідний патрубок необхідно герметизувати.

Рис. 1. Схема циклону

1 – вхідний парубок; 2 – вихлопна труба; 3 – зовнішній циліндр; 4 – конус; 5 – кришка циліндра; 6 – фланець вхідного патрубка; 7 – фланець вихлопної труби; 8 – підсилювачі жорсткості; а – вхід пилоповітряного потоку; б – вихід чистого повітря; в – виведення пилу

Коефіцієнт ефективності пиловловлення залежить від наступних факторів:

• фізико-механічних властивостей пилогазових потоків,
• швидкості пилогазового потоку на вході в пиловловлювач,
• діаметра циліндричної частини апарату,
• конструктивних (геометричних характеристик) особливостей.

На процес пиловловлювання більшою мірою впливають розміри, щільність і злипання пилових частинок. Зокрема, що більше пилові частинки і вище щільність пилу, то більше вписувалося виділяється з пилогазового потоку.

Швидкість входу пилегазового потоку в циклон певним чином впливає на ефективність пиловловлення. Чим вище вхідна швидкість, тим вище відцентрова сила і тим вища ефективність пиловловлення. Однак це правило справедливе до певного значення вхідної швидкості (приблизно до 20м/с). При подальшому збільшенні швидкості відбувається відрив струменя від стін і віднесення пилу. Існує оптимальний інтервал рекомендованих швидкостей у вхідних патрубках у різних типів циклонів і видів пилу, при яких забезпечується максимальна ефективність пиловловлення. Збільшення або зменшення швидкості порівняно з рекомендованою зменшить ступінь очищення повітря.

Прийняті оптимальними такі значення швидкостей, м/с:

• ЦОЛ – 16...18;
• 4БЦШ – 13...16 (для зернового елеваторного пилу);
• 4БЦШ – 16...18 (для борошняного пилу);
• УЦ – 10...12.

Визначено, що чим більший діаметр циліндричної частини, тим менша відцентрова сила, створювана в ньому, тому для підвищення ефективності пиловловлення та збереження продуктивності застосовують батареї циклонів меншого діаметра.

Циклони, що використовуються на підприємствах, відрізняються наступним:

• способом введення повітря (гвинтовий, плоский тангенціальний, плоский, спіральний, спірально-гвинтовий);
• напрямом входу пилогазового потоку (праві - обертання пилогазового потоку за годинниковою стрілкою, ліві обертання потоку проти годинникової стрілки, якщо дивитися на циклон зверху);
• формою (циліндричні, коли Нц>Нк, та конусні, коли Нц<НК; висотою (з великою висотою, коли Нз/Дц>2, з малою висотою, коли Нз/Дц<2);

де Нц - висота циліндричної частини,

Нк - висота конусної частини;

Нз – загальна висота;

Dц – зовнішній діаметр циліндра.

• кількістю циклонів у прийнятій установці (одинарні та групові у вигляді сукупності сполучених циклонів).

На елеваторах та зернопереробних підприємствах поширені циклони ЦОЛ, 4БЦШ та УЦ.

Для очищення пилоповітряних потоків від неслипаються і неволокнистих крупнодисперсних частинок пилу застосовують циклон ЦОЛ, у якого вхідний отвір завдяки формі та розмірам не забивається великими частинками. Він відрізняється відносно великою висотою циліндричної частини, що дозволяє віднести його до циклонів циліндричного типу. Для регулювання значення тиску повітря в нижній частині, що працює на стороні, що нагнітає, монтують протиуносний конусний пристрій.

При перепаді тиску понад 100Па у вихлопній трубі слід передбачати шлюзові затвори під конусом циклону (у цьому випадку протиуносний конусний пристрій не застосовують).

Під час роботи циклону перед вентилятором під конусом монтують шлюзовий затвор, а протиуносний пристрій демонтують. Незважаючи на усунення підсмоктування повітря внизу, підсмоктування повітря з навколишнього середовища через шлюзовий затвор може становити до 150м3/год.

Якщо циклон змонтований не всередині приміщення – вихлоп має бути обладнаний захисним ковпаком (парасолькою). Повітря з циклонів може виводиться під кутом 90 градусів до осі за допомогою установки равликів, що розкручують, які можуть бути правими і лівими. Циклони ЦОЛ застосовують переважно на хлібоприймальних підприємствах (табл. 1).

Ефективність очищення повітря знижується при зменшених пилових навантаженнях, а також при швидкостях входу пилогазових потоків у циклон менше, ніж рекомендовані. Швидкість входу можна регулювати за допомогою поворотного дросель-клапану, встановленого на вході в пиловловлювач.

Випробування циклонів ЦОЛ показали, що ефективність пиловловлення в ньому в середньому досягає 90% на фракціях більше 100мкм. У циклонів типу БЦ за оптимальної вхідної швидкості повітряного потоку коефіцієнт ефективності очищення повітря від зернового пилу тих самих розмірів досягає 95%.

Циклони типу УЦ найбільш ефективно працюють на борошняному пилу з коефіцієнтом очищення 98%, що досягається в результаті особливостей конструкції:

• вхідний патрубок квадратної форми винесено за габарити циклону,
• верхня гвинтова кришка вхідного равлика замінена горизонтальною площиною,
• діаметр вихлопної труби зменшений порівняно із звичайними циклонами.

Батарейні (групові) установки циклонів. На зернопереробних підприємствах і борошномельних, комбікормових, круп'яних і насіннєвих заводах поширені батарейні установки з циклонів з малими розмірами діаметра циліндра, що забезпечують більш ефективне пиловловлення. Продуктивність батарей циклонів залежить від кількості елементів у цій установці.

В основному використовують одно- та дворядні батарейні установки типу 4БЦШ та УЦ. У кожному ряді можуть бути два, три та чотири циклони. Під кожним рядом циклонів розміщено шнек, а під шнеком – шлюзовий затвор. Найбільш поширені батарейні установки 4БЦШ, а також 2УЦ, ЗУЦ та 4УЦ – при однорядному розміщенні, 2х2УЦ, 2хЗУЦ, 2х4УЦ – при дворядному розташуванні циклонів.

Батарейні установки 4БЦШ використовують у зерноочисних відділеннях борошномельних та круп'яних заводів (табл. 2).

У розмельних і лущильних відділеннях борошномельних і круп'яних заводів застосовують батарейні установки типу УЦ (табл. 3). Установки 4БЦШ та УЦ використовують і на комбікормових заводах.

На ефективність роботи батарейних циклонів впливає конструкція верхньої збірної коробки, яка призначена для вирівнювання тиску окремих елементів.

Батарейні циклони мають такі недоліки: нерівномірний розподіл повітря по елементах, якщо перед ним немає прямої ділянки повітроводу (за наявності якого забезпечується більш рівномірний розподіл), і засмічення вхідних отворів, що мають перегородки, великими домішками (соломи, полови та ін.).

Слід пам'ятати, що ефективність роботи циклонів не відповідає сучасним санітарно-гігієнічним вимогам при очищенні повітря від тонкодисперсного пилу. Тому необхідно використовувати фільтри.

Табл. 1. Технічна характеристика циклонів типу ЦОЛ

*Продуктивність циклона ЦОЛ вирахувана при швидкості пило повітряного потоку у вхідному патрубку 18м/с;

**а – ширина, б – висота.

Табл. 2. Технічна характеристика батарейної установки циклонів типу 4БЦШ

*Продуктивність батарейного циклону вирахувана при швидкості пило повітряного потоку у вхідному патрубку 16...20м/с;

**а – ширина, б – висота.

Табл. 3. Технічна характеристика батарейної установки циклонів типу УЦ

*Продуктивність батарейного циклону вирахувана при швидкості пило повітряного потоку у вхідному патрубку 10...14м/с;

**а – ширина, б – висота.