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

Інтенсифікація роботи циклонних пиловловлювачів

Інтенсифікація роботи циклонних пиловловлювачів

Циклони є основними апаратами для інтенсивного пиловловлення, тому від ефективності їх роботи в якості передвключених апаратів значною мірою залежить залишкова запиленість газів.

Результати досліджень показують, що значне відхилення параметрів пилогазового потоку від передбачених у проектах помітно знижує ефективність роботи циклонів.

Однією з основних причин незадовільної роботи циклонів є підсмоктування повітря. Згідно з проектами, підсмоктування в циклонах та електрофільтрах становлять 10—12% загальної кількості димових газів. У виробничих умовах вони можуть бути значно вищими.

Зниження підсмоктування - один з найефективніших способів збільшення к. п. д. циклонів і всієї установки.

Результати досліджень показують, що у ряді випадків роботу циклонів великого діаметра можна інтенсифікувати збільшенням продуктивності апарату з одночасним підвищенням його к. п. д. (табл. 1). Ці дані були отримані при експлуатації циклонної установки, розташованої за піччю, що обертається, для випалу магнезиту у разі роботи тільки шести циклонів ЦН-24 діаметром 1200мм з восьми. Як очевидно з табл. 1, в результаті збільшення умовної швидкості ступінь очищення газів у шести циклонах збільшилася з 71 до 89%, а залишковий пилоунос знизився в 2,5 рази.

Табл. 1. Зміна ступеня очищення димових газів у циклонах ЦН-24-1200 залежно від умовної швидкості

Запиленість димових газів,

г/м3

Кількість пилу, кг/ч

Умовна швидкість газу, м/с

Ступінь очищення газу,

%

До циклонів

Після циклонів

До циклонів

Після циклонів

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 збільшенні продуктивності циклонів зростає гідравлічний опір апаратів (ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15у, ЦН-24, СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34).

Характер зростання ступеня очищення газу в циклонах зі збільшенням умовної швидкості газу свідчить про те, що подальше збільшення швидкості недоцільно.

У міру збільшення швидкості газу виникає небезпека абразивного зносу циклонів, тому необхідно враховувати абразивність пилу та його дисперсний склад.

У разі інтенсифікації роботи циклонів НДІОГАЗ (ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15у, ЦН-24, СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34) зі збільшенням швидкості газу кількість великих частинок на виході з них різко зменшується.

Різке збільшення частки великих частинок у вилові виключає абразивний знос циклонів. Це пов'язано з тим, що це активні ділянки циклонів покриті 3—5мм магнезитовой кіркою, яка у міру стирання відновлюється.

Магнезитова кірка утворюється під час пуску та зупинки печі, коли температура газів різко знижується. Наявність кірки не підвищує гідравлічного опору апаратів!

Оптимальна умовна швидкість газу в НДІОГАЗ (ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15у, ЦН-24, СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34) при уловлюванні пилу після печей для випалу доломіту не повинна перевищувати 4,5... 5м/с через абразивні властивості доломітового пилу.

У циклонах відбуваються складні та швидкопротікаючі аеродинамічні процеси. Встановлено, що рух газу у вихлопній трубі обертально-гвинтоподібний із високими тангенціальними швидкостями, внаслідок чого марно витрачається значна кількість енергії. Результати досліджень показали, що обладнання циклонів лопастевими розкручувачами знижує гідравлічний опір апарата на 25-30%, але при цьому внаслідок зміни його аеродинамічних характеристик ступінь очищення знижується на 1-1,5%. Раніше було розроблено пристрій, що дозволяє знижувати опір циклону, не погіршуючи його к. п. д. Розкручувач є усіченим конусом (рис. 1), що є продовженням вихлопної труби 1. Поперечний переріз кожної лопасті 2 - частина логарифмічної спіралі.

 

Рис. 1. Конічний лопастевий розкручувач

1 – вихлопна труба; 2 – лопасть розкручувача

.

Експериментальна перевірка розкручувача стосовно циклонів ЦН-11 і ЦН-15 показала, що відмінною особливістю його аеродинамічної характеристики є менша осьова швидкість низхідного потоку і більш рівномірний розподіл радіальних стоків у приймальній частині вихлопної труби. Застосування розкручувача знижує тангенціальні швидкості у вихлопній трубі та перепад тиску між входом у циклон та вихлопною трубою. Гідравлічний опір циклонів зменшився на 20—25% порівняно з серійними апаратами, а ступінь очищення не змінилася за умовної швидкості газу в циклоні 2,5—4м/сек (рис. 2). При заданому перепаді тисків у циклону з розкручувачем потоку продуктивність більша, ніж у стандартного.

 

Рис. 2. Зміна продуктивності циклонів ЦН-11 та ЦН-15 діаметром 300мм з лопастевим розкручувачем і без нього, а також ступеня очищення газів залежно від гідравлічного опору апарату:

1 - циклон ЦН-11-300 без розкручувача; 2 - циклон ЦН-11-300 з розкручувачем; 3 - циклон ЦН-15-300 без розкручувача; 4 - циклон ЦН-15-300 з розкручувачем

Для абразивних пилів доцільніше застосування прямоточних циклонів. Їх к. п. д. дещо нижче, ніж у звичайних циклонів, проте в окремих випадках їх використання є більш виправданим, тому що їх можна футерувати. Вони мають малий гідравлічний опір.

Також рекомендується застосовувати вертикальні прямоточні циклони (рис. 3), футеровані термокислотоупорними керамічними плитками типу ТК 230Х 130x50. Такі циклони можна використовувати для уловлювання високоабразивних пилів (наприклад, доломітової).

 

Рис.3. Прямоточний циклон

У табл. 2 наведено ступінь очищення, що досягається при уловлюванні абразивної сланцевої золи в прямоточному циклоні з різними умовними швидкостями газу. Коефіцієнт гідравлічного опору, віднесений до повного перерізу апарата, дорівнює 47.

Табл. 2. Фракційний ступінь очищення димових газів у прямоточному циклоні ЦКТІ

Умовна швидкість газу ωу, м/с

Гідравлічний опір циклону ΔН, Па

Ступінь очищення, %, при розмірі частинок сланцевої золи, 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

Основною причиною незадовільної роботи батарейних циклонів є забивання елементів пилом внаслідок утворення відкладень на напрямних апаратах. Крім того, при виготовленні та монтажі таких елементів необхідна висока точність взаємного припасування, приточування та вивіряння напрямного апарату та корпусу. Велика кількість деталей, що сполучаються викликає, як правило, утворення значних підсмоктування. Цих недоліків немає у батарейних циклонів з тангенціальним підведенням газу в елементи, так як у них немає деталей, що сполучаються. Одноманітного гідравлічного опору елементів, який багато в чому визначає високий к. п. д. апарату, можна досягти лише витримуючи рівність основних геометричних розмірів, і в першу чергу вхідних отворів елементів.

Слід зазначити, що вищий к. п. д. апарату з максимальними завихрювачами можна пояснити також більш досконалою організацією циклонного процесу.

К. п. д. апарату зростає завдяки тому, що вхідні равлики спрямовані під кутом 90° до осі, збільшуючи число спіралей, що описуються газовим потоком в елементі. Оптимальна умовна швидкість газу, що проходить через елементи, знаходиться в межах 25-3 м/сек.

Коефіцієнт гідравлічного опору батарейного циклону, віднесений до умовного перерізу елемента обмежений межами 90-105.

Також проводилися випробування батарейного циклону з тангенційним підведенням газів елементи. При вхідній запиленості газів 10-13,4 г/мг ступінь очищення газу в апараті склала 91-93%.

На рис. 4 показані елемент батарейного циклону з тангенціальним підведенням газу та варіант їх компонування батарею.

 

Рис. 4. Батарейний циклон з тангенціальним підведенням газу в елементи:

а - циклонний елемент; б — один із можливих варіантів компонування циклонів у батарею