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

Основні види відцентрових пиловловлювачів

Основні види відцентрових пиловловлювачів

Найчисленнішу групу пиловловлюючої апаратури, принцип пиловловлення в якої заснований на використанні відцентрових сил, складають циклони різної конструкції. Широке поширення останніх у всіх галузях промисловості пояснюється низкою їх переваг: простотою пристрою, високою продуктивністю, порівняно низьким гідравлічним опором, можливістю очищення агресивних та високотемпературних газів.

На рис. 1показана найпоширеніша конструкція протиточного циклонного пиловловлювач ЦН. Пилогазовий потік входить тангенціально під певним кутом зверху циліндричної частини апарату, де утворюється обертальний потік, що спускається вздовж внутрішніх стінок циліндричної і конічної частин корпусу. В силу значного відцентрового прискорення пилогазового потоку,який на декілька порядків вищий сили тяжіння, частинки пилу вилітають з потоку і осідають на внутрішніх поверхнях, а потім захоплюються вторинним потоком і осідають у бункері. У центральній частині газовий потік, що обертається, звільнений від частинок пилу, піднімається вверх і виходить через коаксіально розміщений вихлопний патрубок.

 

Рис. 1. Циклон типу ЦН

1 – корпус, 2 – вихлопна труба, 3 – розкручував типу «Равлик», 4 – вхідний патрубок, 5 – приймальний бункер пилу, 6 – затвор. ГО – газ на очистку, ОГ – очищений газ, ПЛ – пил

Існує багато різноманітних варіантів конструктивного оформлення елементів циклонів (корпусів апаратів, вхідних та вихлопних труб патрубків).

Ефективність того чи іншого типу циклонів перевірялась як в лабораторії так і на практиці багато раз. Отримані результати покладено в основу різних конструкцій циклонів. Наприклад, досить часто вивчалися вплив відносної висоти циліндричної частини корпусу апарату його характеристики. Зокрема, досліджено ефективність роботи циклону СЦН-40 при відношеннях Н/Д = 0,38; 1; 1,6; 2,2 та 3,2 (рис. 2).

 

Рис. 2. Циклон СЦН-40 з переміною відносною висотою циліндричної частини корпусу

Результати дослідження показали, що зі збільшенням відносної висоти циліндричної частини коефіцієнт гідравлічного опору і розрідження в бункерах зменшуються, тим самим знижується ймовірність підсмоктування. У той самий час зі зростанням відносної висоти ступінь очищення знижується. Оптимальна висота циліндричної частини корпусу цього циклону становить 1,61Д і дорівнює конічній частині. Порівняно з циклонами з конічним корпусом, апарат з циліндричною частиною має менший гідравлічний опір.

У промислових умовах прийнято відносити конічні циклони до високоефективних, а циліндричні до високопродуктивних. Експлуатація перших, незважаючи на високу ефективність, пов'язана з великими витратами на очищення, другі мають порівняно низький гідравлічний опір при великій продуктивності, проте менш ефективно вловлюють дрібний пил. Вважається, що такий поділ циклонних пиловловлювачів носить якісний характер.

На рис. 3  представлені найпоширеніші циклони.

 

Рис. 3. Основні типи протиточних циклонів

а – ЛІОТ, б – СІОТ, в – ЦОК, г – ЦН-15у, д – ЦН-15, е – ЦН-11, ж – ЦН-24, з – СДК-ЦН-33, і – УЦ-38, к – СК-ЦН-34

Основні розміри циліндричних та конічних циклонів НДІОГазу (у частках діаметра Дциклону) наведені в раніше опублікованих статтях.

Бункер для збору уловленого пилу, що встановлюється під циклопом, як правило, має циліндричну форму з діаметром Дб≈1,5Д. Висоту циліндричної частини приймають 0,8Д, конічне днище має кут нахилу не менше 60°.

Конічні циклони відрізняються від циліндричних подовженою конічною частиною, спіральним вхідним патрубком та меншим діаметром вихлопної труби.

Конічні циклони серії Ц мають великий гідравлічний опір, проте по ефективності вони в деяких випадках можуть конкурувати з більш складними в експлуатації мокрими пиловловлювачами.

Пиловловлювачі СІОТ, ЦОК і ЦН-15 при рівних гідравлічному опорі та витраті газу рівноцінні за ефективністю, проте апаратам кожного типу притаманні свої конструктивні особливості, які враховують при компонуванні системи газоочищення. Так, циклони СІОТ мають порівняно малу монтажну висоту, пиловловлювачі ЦН-15у відрізняються мінімальними габаритними розмірами, циклони ЦОК більш стійкі до абразивного зносу та наростання шару пилу в конусі і т.д.

Ступінь очищення в протиточних циклонах залежить від дисперсності частинок пилу, що вловлюється.

Відомо, що в конічних циклонах ЦН найбільш ефективне вловлювання пилу забезпечується при крупності твердих частинок більше 8 мкм (IV клас), а в циліндричних циклонах серії ЦН – розміром більше 20 мкм, причому ефективність останніх падає зі збільшенням кута входу газового потоку в апарат.

Наведені дані свідчать, що для циклонів відомих конструкцій є досить повні режимні і конструктивні характеристики. Для циклонів інших типів у разі відсутності експериментальних результатів можна здійснити попередній розрахунок.

У зв'язку з різноманіттям конструкцій циклонів і з метою уніфікації було проведено випробування циклонів, показаних на рис. 3 за єдиною методикою. За результатами випробувань найбільш вдалим був визнаний пиловловлювач ЦН-11, для якого розроблено уніфікований ряд розмірів.

ПП НВФ МЕТАЛЛУМ за бажанням замовника може розробити будь які конструкції циклонних пиловловлювачів з врахуванням технологічних умов виробництва та інших побажань замовників, провести стендові дослідження на будь-яких видах пилу, розробити умови експлуатації.

Останнім часом застосовують різні прямоточні циклоні пиловловлювачі, які мають невеликий гідравлічний опір і при порівняно малих габаритних розмірах дозволяють обробляти значні об’єми газів. Однак вони менш ефективні, внаслідок чого їх зазвичай використовують для попереднього очищення газів (першого ступеня очищення).

Прямоточний циклон НВГК (з нижнім виведенням газу та конічним корпусом) показаний на рис. 4. В результаті лабораторних i промислових випробувань апарату при очищенні повітря від пилу кріоліту (Сн = 7 т/м3) встановлено, що ефективність пиловловлення максимальна (94%) при відношенні h/Hк≈0,7. При подальшому збільшенні цього відношення зростає гідравлічний опір циклону. Найбільш оптимальне також наступне значення параметрів: α=20°, Двих=1,3.

 

Рис. 4. Циклон НВГК

0вых = 1,3. При двоступінчастому очищенні в установці з прямоточними циклонними пиловловлювачами сумарна ефективність досягає 99,9% (АР на першому та другому щаблях 550 і 600 Па відповідно). Серед прямоточних циклонних апаратів найбільший розвиток отримали вихрові пиловловлювачі (влу), в яких вдається значно зменшити вторинне винесення пилу, що знижує ступінь очищення газів.

На рис. 5 показано два типи вихрових циклонів.

 

Рис. 5. Вихрові циклони – сопловий (а) та лопатковий (б) пиловловлювачі

1 – камера, 2 – лопатевий завихрювач, 3 – підпірна шайба, 4 – сопла, 5 – кільцевий лопатевий завихрювач

У соплому ВПУ запилений газ надходить в камеру 1 по вигнутому вхідному патрубку з лопатковим завихрювачем 2 типу «розетки» і обтічником. У кільцевому каналі навколо вхідного патрубка встановлюють підпірну шайбу 3, що перешкоджає захопленню пилу з газом, який очищається. З висхідного закрученого потоку частинки відхиляються до периферії і під впливом відцентрового потоку, утвореного вторинним повітрям, що подається через сопла 4, прямують вниз.

У ВПУ лопаткового типу вторинне повітря, що відбирається з очищеного повітряного потоку, вводиться в апарат за допомогою кільцевого направляючого пристрою 5 з нахиленими лопатками. Таким чином вдається досягти високої ефективності навіть за наявності дрібного пилу. Наприклад, при однакових діаметрі корпусу (Д=200мм) і об'ємній витраті газу (V,=330 МЗ/год) для соплового пиловловлювача η = 96,5% (ΔР = 3,7·103 Па), а для лопаткового η = 98% (ΔР = 2,8·103Па).

Модифікацією пиловловлювача цього типу є циклон для сепарації липкого пилу, котрий оснащений ежектором рис. 6.

 

Рис. 6. Циклон для сепарації липкого пилу з ежектором

1 – омивач, 2 – ежектор, 3 – направляючі лопаті, 4 – конічні кільця, 5 – вихлопний патрубок, 6 – корпус, 7 – сепараційна камера, 8 – кільцева щілина, 9 – камера низького тиску, 10 – радіальні патрубки

В апараті всередині омивача 1 вбудований ежектор 2, який має камеру низького тиску 9, з'єднану радіальними патрубками  з пиловою камерою 10, і камеру підвищеного тиску, з'єднану з сепараційною камерою 7 кільцевою щілиною 8. У щілини встановлені направляючі лопаті 4, що повідомляють ежектуємому газу тангенціальний напрямок, а перед вихлопним патрубком 6 – конічні кільця 5, діаметр яких зменшується у напрямку руху газу.

Запропоновані інші конструкції ВПУ, наприклад прямоточний циклон з тангенціальним завихрювачем і проміжним відбором пилу, циклон з насадкою, що ежектує, циклон для липкого пилу із завихрювачами тощо. Розробляються також циклони із зустрічними закручуючими потоками (ВЗП).

Промислове освоєння ВПУ знаходиться в початковій стадії розвитку. Поки що створені лише установки для очищення аспіраційних газів зерносушарок елеваторів. За кордоном промислові одиночні ВПУ виготовляють різного типорозміру (діаметр камери 200 — 2000 мм) та об'ємної витрати (330 — 30000 м3/год).

До відцентрових пиловловлювачів окрім циклонів відносяться ротаційні пиловідділювачі, в яких пилогазовий потік приводиться в обертання робочим колесом. Пристрої цього типу поділяються на дві групи: пилевідділювачі, в яких частинки, що відокремлюються, рухаються в напрямку подачі газу, і протиточні пиловіддільники.

Різновидом ротаційних апаратів є пилевідділювачі Грищенка, а також пилевідділювачі закордоних фірм.

До роторних відносяться також вентиляторні пиловловлювачі, що використовуються в найрізноманітніших галузях промисловості. З вітчизняних пиловловлювачів це в основному апарати КП (коріолесові), а також зарубіжні конструкції. Найчастіше вентилятори комплектують у парі з циклоном (рис. 7).

 

Рис. 7. Схема (а) та залежність фракційної ефективності пиловловлення ηф від діаметра частинок dч (б) установки для концентрації пилу

1 – витяжний вентилятор, 2 – циклон