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

Вихрові циклонні апарати

Вихрові циклонні апарати

Апаратура для очищення газів від твердих і рідких механічних включень, у тому числі скрубери та циклони, є найважливішою складовою частиною при комплектуванні технологічної апаратури в хімічних та споріднених процесах. Сушарки, печі, змішувачі, диспергатори, масообмінні апарати та інші види хімічного обладнання не можуть працювати без ефективної системи газоочищення. Різноманітність умов роботи та завдань викликають створення нових конструкцій газоочисної апаратури.

Цей вид обладнання особливо важливий в умовах забруднення повітряного басейну, що посилюється, відкидними газами промисловості, що набуває іноді небезпечні розміри. Завдання охорони навколишнього середовища проживання та утилізації промислових викидів постійно ускладнюються і змушують шукати дедалі досконаліші методи та пристрої очищення газів.

На основі досвіду рекомендується вибір областей застосування різних апаратів пилоочищення газів в залежності від крупності пилових частинок.

У промисловості найпоширенішою переважно є апаратура для уловлювання пилових частинок розміром від 0,1 мк і вище, що цілком забезпечує основні потреби.

Поряд із звичайними протиточними циклонами значного розвитку набули газоочисні апарати вихрового типу, в яких принцип дії циклону доповнений ефектом від подачі вторинного повітря. НВФ МЕТАЛУМ виготовляє типорозмірний ряд таких очищувачів пилу. Апарат подібний до звичайного циклону. Потоку запиленого газу надається додаткове обертання завдяки тангенціальним соплам, що подає вторинне повітря у верхню частину апарату. Цим посилюється ефект відцентрового пилевиділення. Завдяки подовженій зоні відцентрової сепарації збільшується уловлювання дрібних фракцій пилу. Зміни кількості пилоповітряної суміші, що подається, незначно впливають на ефективність очищення, так як витрата вторинного повітря можна регулювати.

Зміною подачі вторинного повітря можна варіювати режим очищення в залежності від фізичних властивостей пилогазової суміші, що очищається, і її компонентів. Апарат може працювати в будь-якому положенні (від горизонтального до вертикального) та забезпечує високу ефективність очищення газів з великою концентрацією пилу.

Цікаві поширені останнім часом прямоточні відцентрові пиловловлювачі, в яких відцентровий ефект досягається головним чином тангенціальним підведенням вторинного газу. Як вторинний газ можна використовувати той же запилений газ, або очищений, що забирається з вихідної труби апарата. У разі застосування очищеного газу досягається максимальна ефективність очищення.

Для пилових частинок розмірами більше 3 мк ефективніше застосовувати циклони звичайного типу, а для частинок менших розмірів - прямоточні відцентрові пиловловлювачі.

Один із варіантів такого апарату зображений на рис. 1а. Запилений газ через центральну трубу 7 надходить у відкриту циліндричну зверху вихрову камеру 3 і приводиться в круговий рух допоміжним потоком, тангенціально поданим з сопла 4, розташованого у верхній частині камери. Обложені частинки падають в бункер 6 через щілину, утворену стінкою камери і направляючим пристроєм 5. У верхній частині труби, що підводить запилений газ, розташовані отвори зворотного 2 всмоктування у вигляді поздовжніх щілин, що огороджуються кільцевими діафрагмами 1. Газ з осаджуються частинок; а обложені частинки накопичуються в бункері. Таке конструктивне рішення унеможливлює попадання газу в бункер. Можливість застосування направляючих пристроїв (які є одночасно гирлом вхідної труби) з кільцевими шліцами дозволяє усунути зворотний потік через щілину. Пропонуються варіанти конструкції апарату.

 

Рис. 1

Також є типорозмірні ряди прямоточних апаратів за схемою рис. 1, б. Запилений газ входить в апарат трубі 8 і отримує обертальний рух у розкручувачі 9 на виході з труби. Через тангенціальні сопла 10, спрямовані під деяким кутом до горизонталі, подається вторинний газ, що повідомляє пилогазової суміші додаткове інтенсивне обертання. Відбита пилова маса потрапляє в бункер 12 звідки вивантажується. Бункер відділений від робочої камери апарату кільцем 11 для попередження захоплення пилу, що осів, газовим вихором.

Апарат такого типу застосовують у мікробіологічних виробництвах. Продуктивність апарату 226 м3/хв. При цьому осідає 1030 кг/год твердої фази при винесенні 2,5 кг/год. Апарат забезпечує 100%-ве вилучення з газу частинок, розміром близько 16 мк питомою вагою більше 1 г/см3. При розмірі частинок 2 мк осідає 84% твердої фази. У процесі роботи апарату завдяки системі подачі вторинного газу повністю запобігає осадженню продукту на стінках робочої камери.

Апарати такого типу також викликали значний інтерес. Існує методика розрахунку цього пиловідділювача.

Також розроблена вдосконалена конструкція такого апарату (рис. 1, в) в якому через сопла подається тангенціально і похило вторинний потік газу, спрямований вздовж стінок протилежно забрудненому потоку і вловлює частинки забруднень, що надходять в нижній бункер. Оскільки у вищеописаній схемі найбільш дрібні частинки: через малі маси залишаються в центрі вихору, де відцентрові сили малі, в удосконаленій конструкції над вихідним отвором труби встановлений обтічник з найбільшим діаметром, рівним діаметру центральної частини вихору. Обтічник періодично повідомляє забрудненого вихрового потоку, у міру його руху, додаткові прискорення, викликаючи появу додаткових коріолісових сил і покращуючи відведення пилу.

У верхній частині вхідного патрубка для додаткового закручування потоку можна встановлювати завихрювач. Залежно від форми обтічника, ефективність пиловиділення становить до 98,2%. У літературі відзначається зручність застосування вихрових апаратів за необхідності охолодження або попередньої осушування первинного газового потоку.

Коефіцієнт очищення у вихрових апаратах, згідно з даними, залишається постійним при коливаннях витрати повітря, що очищається 50-115% і при зміні концентрації пилу в межах 1-500 г/м3. Кількість вторинного повітря становить 40-65% кількості очищуваного. Випускаються такі апарати продуктивністю 20-25000 м3/год.

При створенні нових апаратів для пилеочищення газів головні зусилля наших конструкторів спрямовані на підвищення ефективності пиловловлення шляхом деякого ускладнення пристроїв та раціональної організації аеродинаміки в них. Для цього напряму характерно поділ шарів газу з різним пиломістом рециркуляція частини очищеного газу в системі закручування потоку в скруберах і т.д.

Інший важливий напрямок - зниження енергетичних втрат у газоочисній апаратурі шляхом зменшення аеродинамічного опору проходженню газового потоку.

Значна увага приділяється проблемі стабілізації процесу газоочищення при продуктивності по пилогазової суміші, що змінюється в часі, зокрема шляхом регулювання перерізів для проходу газу в процесі роботи апаратів.

Поєднання в необхідних випадках (наприклад, при розвантаженні пневмотранспортних ліній тощо) газоочищення з фракціонуванням сипучих продуктів дозволяє скоротити витрати на обладнання та його обслуговування, заощадити виробничі площі і т.д.

Прагнення до комбінування різних методів очищення в одному апараті з метою компактного рішення вузла пиловиділення (скрубери з фільтрацією та сепарацією, циклони з фільтрами, циклони-скрубери та інші, а також поєднання пилеочищення з охолодженням газів) дозволяє отримати економію при експлуатації аспіраційних установок в цілому.

Значний розвиток і розширення області використання отримують нові типи пиловловлювачів (вихрові апарати), які дозволяють застосовувати сухі циклонні апарати при частках розмірами менше 5 мк, скрубери з псевдозрідженим шаром легких полімерних тіл, скрубери-вентилятори зі зменшеною кількістю зрошення.

Слід зазначити перспективність використання конструкційних полімерних матеріалів при створенні газоочисної апаратури. Це дозволить збільшити термін служби (футерування внутрішніх поверхонь), знизити витрати легованих сталей та інших дорогих матеріалів, зменшити вагу апаратури, скоротити капітальні витрати під час створення виробництв. Зменшення ваги особливо важливе і тому, що пристрої газоочищення, будучи допоміжною ланкою технологічного процесу, можуть бути розташовані на дахах виробничих будівель або легких опорах. Можливість виготовлення полімерних матеріалів без особливих витрат деталей складної конфігурації створює нові конструктивні можливості, наприклад при розробці скруберів з патронами з поліпропіленових кілець.