Логотим Метталум
Проектування, виготовлення, монтаж, запуск, паспортизація
+38 (048) 706 26 73
+38 (097) 743 69 84
metallum_office@ukr.net

Сухі циклони пиловловлювачі

Сухі циклони пиловловлювачі

Широке застосування у всіх галузях промисловості апаратів циклонного типу пояснюється простотою конструкції, виготовлення та високою надійністю. Недоліком є ​​відносно високе пиловинесення, особливо високодисперсних механічних домішок.

Відомо, що аерозолі при поступані в циклон розшаровуються під впливом відцентрової сили. При цьому утворюються дві зони: пристінний шар із підвищеною концентрацією механічних домішок та центральна зона з малою концентрацією. Після переходу основної маси частинок, що відокремлюються, в пристінний шар його ширина і концентрація пилу в шарі в середньому залишаються постійними. З цього моменту подальший контакт між зонами недоцільний і вони мають бути ізольовані одна від одної. Перехід основної маси в пристінний шар відбувається при повороті потоку в межах 180°.

У деяких пропонованих конструкціях циклонних апаратів передбачається запобігання захопленню пристінного шару висхідним потоком біля вхідного отвору центральної труби.

У циклоні на (рис. 1, а) кільцевий прямокутного перерізу впускний канал 1 не стикається з випускною трубою 2. Завдяки такій конструкції спіральний потік, що сходить, формується на деякій відстані від випускної труби, що значно зменшує можливість захоплення висхідним потоком пилових частинок з прилеглого до випускної трубі шару низхідного потоку. Відстань "а" визначається швидкістю газу в каналі 1 і видом пилу, але воно має бути не менше ширини каналу "в". Висота каналу в апаратах різного виконання може бути постійною або зменшуватися протягом газу. Відношення с/В доцільно приймати більшим 4.

На принципі рециркуляції пристінного шару засновано схему циклону, зображену на рис. 1.

 

Рис. 1.

У верхній частині циклону знаходиться гільза 5, стінка якої утворює з вихлопним штуцером 3 кільцевий зазор. Через цей зазор пристінна частина потоку, що найбільш насичена пилом, відсмоктується допоміжним вентилятором 6 і повертається в конічну частину циклону для доочищення. Якщо вміст дрібних фракцій пилу в повітрі, що очищається, невисокий, то вентилятор можна усунути, так як для відсмоктування пристінного шару потоку з великими частинками достатньо розрідження, яке створюється в кільцевій щілини 4 завдяки основному потоку.

Для запобігання попаданню пилу у вихлопну трубу циклону запропоновано розташувати в її нижній частині лопатки, що закручують потік, і під ними пластину, що закриває прямий вхід у трубу знизу. З цією ж метою передбачено продовжити внутрішню стінку вхідного штуцера паралельно корпусу циклону (у вигляді розділової перегородки). Таким чином, при вході запиленого газу циклон спочатку відбувається осадження частинок при круговому рухів струму, і потім, коли осадження в основному закінчено, починається радіальний рух газу від стінки до осі циклону в напрямку вихідного отвору.

Ряд досліджень і конструктивних розробок останніми роками спрямовано зниження аеродинамічного опору циклонів.

Відомо, що основна втрата напору в циклоні пов'язана з рухом обертальним потоку і втратою їм кінетичної енергії у вихлопній трубі. Устаткування циклонів розкручувачами потоку дозволяє скоротити ці втрати. Ефективність пиловловлення при цьому дещо знижується. Встановлено, що розкручувачі, поміщені всередині циклонів, наприклад, гвинтолопастна розетка, зменшує опір ефективніше, ніж пристрої, розташовані на виході з циклону.

У промислових умовах перевірялася ефективність кільцевих дифузорів, що встановлюються на вихлопній трубі одиночних та групових циклонів. Внутрішній сердечник, поміщений у дифузорі і утворює кільцевий прохід, сприяє розтіканню газу без великих втрат. Виявлено, що зниження опору у такий спосіб становить до 17%.

Кільцеві дифузори переважно деяких інших пристроїв внаслідок конструктивної простоти та відсутності впливу на ефективність очищення. Вони рекомендую також і для циклонних елементів батарейних циклонів.

В іншій конструкції зниження опору досягається вбудовуванням вихлопну трубу ряду труб меншого діаметра, в результаті чого: переріз вихлопної труби розбивається на ряд малих каналів і шлях проходження газу скорочується (газ проходить по спіралі меншого діаметра, ніж у звичайній вихлопній трубі). Проміжки між трубами можуть бути відкриті або заглушені, як і центральна труба, в якій внаслідок розрідження очищений газ може переміщатися у зворотний бік. Площа заглушеного перерізу має перевищувати 40% площі поперечного перерізу вихлопної труби. Економічність такого рішення перевірена серією експериментів із різною кількістю труб.

Удосконалення патрубків для відведення газу з циклону виявилося настільки ефективним, що дозволило при очищенні вихлопних газів установок каталітичного крекінгу замінити триступінчасту циклонну очищення двоступінчастою. Вихлопні гази містили 0,25-1,25 г/м3 твердих частинок (60-80% частинок розміром менше 40 мк, а 10-20% - менше 10 мк). Продуктивність системи очищення 1130-1700 м3/хв. Відомо, що геометричні розміри циклону залежать від його продуктивності пилогазової суміші. При істотних коливаннях витрати суміші ефективність циклону падає, зростає пиловинесення, або аеродинамічний опір апарату. Запропоновано конструкцію циклону, що дозволяє регулювати геометричні розміри (діаметр корпусу, розмір вхідного патрубка) залежно від витрати газу.

Внутрішня поверхня циклону (рис. 2 а) утворена притертими один до одного пластинами 2, які розміщені в корпусі 1 паралельно його поздовжньої осі і переміщаються від загального приводного механізму, змінюючи тим самим внутрішній обсяг циклону. Пластини мають зносостійке покриття. Для регулювання лінійної швидкості надходить у циклон газу у вхідному патрубку 4 передбачена шарнірна заслінка 3, вільний кінець якої ковзає по пластині, направляючи газ робочий об'єм апарата. Привідний механізм пластин в цьому апараті може бути зблокований з витратоміром газу таким чином, щоб автоматично змінювати окружну швидкість газу в циклоні, підтримуючи її в оптимальних межах. Недолік конструкції - заміна правильного кола стіни багатокутником, що збільшує турбулентність пристінного шару газового потоку та ступінь винесення.

 

Рис. 2

Для максимального зменшення габаритних розмірів циклону (особливо вертикального) та підвищення ефективності пилоочищення можна використовувати корпус циклону на рівні нижнього кінця вихлопного патрубка виконати у вигляді конічного дифузора (рис. 2 б), а нижню частину корпусу опустити в пиловий бункер.

Таким чином, верхня частина корпусу від нижньої відокремлюється кільцевим зазором. На цій ділянці створюються додаткові умови для поділу пилу та газу за рахунок того, що кут розкриття дифузора перевищує кут природного розкриття газового потоку, і частинки пилу відцентровою силою відкидаються з нього. Очищений газовий потік надходить у нижню частину корпусу циклону, вдруге очищається. На нижній частині корпусу циклону відокремленої кільцевим, зазором, розміщені відбійні козирки, що зменшують пиловинесення. При необхідності регулювання висоти кільцевого проміжку нижня частина корпусу може бути виконана на підвісках.

Для поділу пилогазових сумішей дуже високих концентрацій по пилу можна використовувати чотириступінчастий сепаратор. Установка використовується для уловлювання пилоподібного каталізатора щільністю 3,1 г/м3 з фракціями розміром 10; 10-20, 20-30, 30-40 та 40 мк, вмістом фракцій відповідно 10, 10, 7, 20 та 53%. Коефіцієнт очищення при запилення на вході 27000 г/м3 перевищує 97,1%.

В установку входить відцентровий розпилювач пилу (І ступінь), прямоточний циклон (II ступінь), циклони конструкцій НДІОгаз: ЦН-15 (III ступінь) і СДК-ЦН-33 (ІV ступінь). Особливий інтерес представляє проста конструкція відцентрового розпилювача пиловідділювача, що дозволяє відокремити основну масу пилу, що полегшує роботу наступних циклонів при високій запиленості потоку.

Розвантажувач (рис. 2, в) виготовлений у вигляді труби коліна з кутом повороту 180°. На зовнішній стороні коліна знаходиться поздовжня щілина, через яку відкинутий до зовнішньої стінки пил надходить у периферійний жолоб і виводиться з частиною газу окремо від основного потоку. Ефективність відділення у розвантажувачі 80 - 83%. Діаметр труби 50 мм, радіус вигину труби 360мм, ширина щілини 15 мм, глибина жолоба пилу 20 мм. Швидкість газу розвантажувачі 9 - 10 м/сек.

В НВФ Металлум розроблені прямоточні циклони з частковою рециркуляцією газового потоку шляхом відсмоктування частини його з конічної частини і проходження його через проміжний циклон. Цей метод запобігає забиванню циклонів, зменшує шкідливі перетікання між елементами. Відсмоктування газу з бункерної частини підвищує ефективність уловлювання до 10% за рахунок відповідного збільшення витрат енергії, також відомо, що один сажовловлюючий циклон з відсмоктуванням з бункера 10-15% газів може замінити в певних умовах чотири циклони з вивантаженням, продукту (сажі) з них шлюзовими затворами.

Досвід експлуатації та спостереження за порівняльною ефективністю циклонних апаратів конструкції НДІОгазу дозволив зробити наступні висновки: циклони ЦН-11 і СДК-ЦН-33 (спірально-довгоконічні) доцільно застосовувати при високих вимогах до очищення газів, оскільки при цьому досягаються найнижчі експлуатаційні витрати. Недоліком конічних циклонів СДК-ЦН-33 та СК-ЦН-34 є їх порівняно великі габаритні розміри та вага. Їхнє компонування в групи утруднене. Циклони ЦН-15 рекомендуються при обмеженнях габаритних розмірів та при очищенні газів від пилу, схильного до налипання Циклони ЦН-24 можна використовувати тільки для уловлювання грубого пилу з частинками середніх розмірів 25 мкм і більше. Застосування циклонів ЦН-15У є доцільним лише при обмеженнях розміру апарату по висоті. Оцінюючи вартості газоочистки слід враховувати, що витрати на електроенергію зазвичай становлять 80-90% загальних витрат за очищення в циклонах.