Старк С.Б. - Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве, страница 7

Наибольшее распространение получили циклоны типа ЦН-15, которые обеспечивают достаточно высокую эффсктявность прн умевенном гидравлическом сопротивлении. Однако Госстрой СССР в унифицированный ряд пылеулавлнвающсго оборудования включил циклон ЦН-11 как наиболес эффективный и удобный для компоновки в группы. Все циклоны конструкции НИИОгаза нормализованы. Любой из размеров каждого типа может быть выражен в долях от диаметра циклона О. Согласно ГОСТ 9617 — 67 для цикло- гуеипу ага г ! Рис. 4.3. Схема групповой компо- новки циклонов: а — двухрядной; б — круговой нов приняты следующие величины диаметров, мм: 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000; 1200; 1400; 1600; 1800; 2000; 2400; 3000.

Вследствие снижения эффективности с увеличением размеров ' применять циклоны типа ЦН диаметром более 1000 мм не рекомендуется. В этом случае устанавливают группу циклонов, работающих параллельно. Применяют двухрядную и круговую компоновку (рис. 4.3). Основное требование, предъявляемое к компоновке циклонов в группу, заключается в необходимости одинаковых аэродинамических условий работы каждого циклона. При несоблю- денни этого условия через одни циклоны проходит больше газа, через другие меньше и нормальная работа группы нарушается вследствие перетоков газа через общий бункер. Помимо циклонов конструкции НИИОгаза, достаточно широкое применение нашли циклоны конструкции ЛИОТ (Ленинградского института охраны труда) и СИОТ (Свердловского института охраны труда), они обычно используются в системах промышленной вентиляции.

Циклоны конструкции ЛИОТ (см. рис. 4.2, б) по сравнению с циклонами конструкции НИИОгаза имеют удлиненную цилиндрическую часть и глубоко введенную выхлопную трубу, а также больший угол раскрытия конической части. В циклонах конструкции СИОТ (см. рис. 4.2, в) отсутствует цилиндрическая часть, а входной патрубок имеет треугольную форму. Данные циклоны также нормализованы, и любой их размер может быть выражен в долях диаметра. По эффективности пыле- улавливания эти циклоны мало отличаются от циклонов конструкции НИИОгаза. Помимо цилиндрических, применяют коническиа циклоны конструкции НИИОгаза серии С (сажевые) типа СДК-ЦН-ЗЗ, СК-ЦН-34 и СК-ЦН-22 (рис. 4.4), которые отличаются от циклонов серии ЦН улиточным вводом газа, удлиненной кониче- 32 ской частью и меньшим отношением диаметров выхлопной трубы и циклона (соответственно О,ЗЗ; 0,34 и 0,22).

По сравнению с циклонами серии ЦН они характеризуются не только значительно ббльшим гидравлическим сопротивлением, но и более высокой эффективностью. При одинаковой производительности размеры циклонов типа СДК-ЦН-33 (рис. 4.4, а), СКЦН-34 (рис. 4.4, б) и СК-ЦН-22 (рис. 4.4, в) намного больше размеров циклонов серии ЦН. Эти циклоны можно применять диаметром до 3000 мм, Рис. 4.4.

Схемы конических циклонов Рис. 4.З. Схема примоточного циклона НННОгааа: а — СДК-ЦН-ЗЗ; б — СК-ЦН-34; а — СКЦН-22 Прямоточные циклоны (рис. 4.5) широко распространены в качестве каплеуловителей в системах мокрой очистки газов. Скоагулированная и укрупненная мокрая пыль повышенной плотности и капли жидкости улавливаются в таких аппаратах весьма эффективно при малом гидравлическом сопротивлении аппарата (отсутствует поворот на 180').

Для улавливания мелкой сухой пыли прямоточные циклоны практически непригодны вследствие низкой эффективности. Основные условия эксплуатации циклонов сводятся к следующему: 1. Небходимо следить, чтобы в конической части циклона не накапливалась пыль. Для ее сбора под циклоном предусмотрен специальный бункер. 2.

Г!одсос воздуха в нижней части циклона недопустим. Бункер для сбора пыли должен быть герметичным. Спуск пыли из бункера осуществляется через патрубок с двойным затвором-мигалкой (см. рис. 4,1), отрегулированной так, чтобы клапаны работалп поочередно. 2 Старк С. Г. 33 3. Стандартные конструкции циклонов могут работать при температуре газа не выше 400 'С и давлении (разрежении) не более 2,5 кПа. 4. При работе на газе с высокой температурой циклоны внутри футеруют огнеупорными плитками, а выхлопную трубу выполняют из жаропрочной стали или керамики.

При низкой наружной температуре минимальная температура стенки циклона должна превышать температуру точки росы не менее чем на 20 — 25 'С. Для обеспечения этого условия стенки циклонов в ряде случаев покрывают снаружи теплоизоляцией. 5. Начальная концентрация для неслипающихся пылей в циклонах диаметром 800 мм и более допускается до 400 г/м'. Для слипающихся пылей и циклонов меньших размеров концентрация пыли должна быть в 2 — 4 раза ниже. 6.

Циклон должен работать с постоянной газовой нагрузкой. При значительных колебаниях расхода должны устанавливаться группы циклонов с возможностью отключения отдельных элементов. 7. Рекомендуется установка циклонов перед вентиляторами, чтобы последние работали на очищенном газе и не подвергались абразивному износу. Интенсивность абразивного износа зависит от запыленности газа, скорости газового потока в циклоне и абразивных свойств пыли. Одной из мер повышения износостойкости циклона является нанесение на изнашиваемую поверхность стойких к износу покрытий, например футеровка циклона плитками из плавленого диабаза, базальта, камнелнтых материалов или броневых плит.

Другим способом защиты от износа является изготовление циклонов из износостойких материалов — высокопрочного чугуна или неметаллических износостойких материалов. Важное значение имеет и совершенствование конструкций циклонов в направлении подбора оптимального угла атаки газа на стенку, снижения скорости газа в циклоне, выбора оптимальной высоты циклона и угла раскрытия конуса, уменьшения вторичных течений в циклоне и т. п. По всем перечисленным направлениям повышения износостойкости циклонов ведутся работы, однако внедрение полученных результатов в практику происходит очень медленно. скорость газа, отнесенная к полному сечению циклона в плане, ы/с; р, — плотность газа при рабочих условиях, кг/м'.

Коэффициент сопротивления циклона (, зависит от ряда фак(оров: диаметра циклона, концентрации пыли, компоновки циклопов в группе, организации выхода газа из выхлопной трубы и некоторых других и исчисляется по формуле К(К20000 + Ка (4.8) глс (",000 — коэффициент сопротивления циклона диаметром 500 мм. При включении циклона в сеть значение (.000 немного меньше по сравнению с выбросом газа непосредственно в атмосферу или в большой объем, так как в последнем случае теряется энергия выходящего газа. При наличии на выходе раскручивателя коэффициент сопротивления снижается на 20— 25 %; К, — поправочный коэффициент на влияние диаметра поклона; К2 — поправочный коэффициент на влияние запыленности газа; Кн — поправочный коэффициент на влияние группоп(пй компоновки циклонов, равный 35 при двухрядной компоновке и 60 при круговой компоновке.

Численные значения коэффициентов ь000 (для циклона с выходом в сеть), ь000 (для циклона с выходом в атмосферу), К(, Кв н расчетных параметров циклонов конструкции НИИОгаза приведены в табл. 4Н и ниже (для циклонов всех типов ы(цьм -3 м/с): Тии циклона . ЦН-11 ЦН-15 ЦН-24 СДК-ЦН-33 СК-ЦН-34 СК-ЦН-22 (!60 ....... 0,59 0,59 0,59 0,33 0,34 0,22 Сма . . . . 245 155 75 520 .1050 ' 2000 5000 . .

. .. . 250 163 80 600 1150 Поправочный коэффициент К, для циклонов с различным л(шметром характеризуется следующими данными: 1з, мм ............. 150 200 300 400 500 ЦН-11 ............. 0,94 0,95 0,96 0,99 1,0 ЦН-!5, ЦН-157, ЦН-24 ..... 0,85 0,90 0,93 1,0 1,0 Т н 6 л и ц 0 4.1.

Поиравочный ковффицивнт К, Или рвзличиых тинов циклонов Значения Кз прн начальной запыленности газа, г!мз тнп цнннсна 120 (о 20 ы 35 2а й 3. Определение гидравлического сопротивления и размеров циклона Гидравлическое сопротивление циклона Ьр, Па, можно определить по широко известной формуле механики газов: 2 (4.7) где (, — коэффициент сопротивления циклона; (гн — условная 34 ! (! 1- ! ! !1!! !5 !0! !5( 11! ! 24 ('.КД Ц!1.33 (:К Ц1! 34 0,96 0,93 0,93 0,95 0,81 0,98 0,94 0,92 0,92 0,93 0,785 0,947 0,92 0,91 0,91 0,97 0,78 0,93 0,90 0,90 0,89 0,90 0,77 0,915 0,87 0,87 0,88 0,87 0,76 0,91 0,85 0,86 0,87 0,86 0,745 0,90 Плотность газов при рабочих условиях, кг/м', находят по формуле рс =ро273(рсер ~ р„)7(273+ Т,) 101,3 10', (4.9) где ро — плотность газов при нормальных условиях (То=0 'С), ро=!01,3 10' Па); Т,— температура газов на входе в циклон, 'С; роар — барометрическое давление, Па; р„— избыточноедавление (разрежение) газа при входе в циклон, Па.

Если плотность сухих газов дана при нормальных условиях ро, то плотность влажных газов при тех же условиях равна ро = (рос+ х) 0,804/(0,804+ х), (4.10) где х — влагосодержание газа, кг/м'. Скорость газа в циклоне, м/с, равна расходу газа при рабочих условиях р', отнесенному к полному поперечному сечению циклона в плане гц: ц7 =)7/Рц= Уо(273+ Т ) 101 3.10а/Тц273(рс р -Ь рт). (4.11) Опыт показывает, что скорость газа в циклоне имеет для каждого типа оптимальное значение ш,„„, от которого она не должна отклоняться более чем на ч-15 %: ЦН-157 3,5 3,5 ЦН-15 3,5 ЦН-24 4,5 Тип циклона нтспт П р од ол ж е н и е Тип циклона ........ СКЦ-ЦН-33 СК-ЦН-34 СК-ЦН-22 отецт ° . . . .

° 2,6 1,7 2,0 При скоростях иц, выходящих за указанные пределы в большую сторону, возрастает расход энергии, в меньшую сторону— снижается эффективность. гоппям размером с( и среднеквадратическим отклонением 1па„ функции распределения. Среднемедианный размер с( представ,~итч собой такой размер частицы, при котором суммарная морса всех частиц размером более с( равна суммарной массе Гц сх частиц размером менее т/ . Среднеквадратическое откло- те/<0, е/е 00 В«,7 00 70 00 50 «0 50 70 750 70 й 4.

Расчет эффективности циклонов Полученные выше теоретические уравнения (4.5) и (4.6) позволяют проследить качественное влияние различных факторов на эффективность циклонного процесса. Расчет циклонов по теоретическим формулам практически невозможен. Большой опыт, накопленный при испытаниях циклонов в промышленных условиях и на специальных стендах, позволил разработать методы расчета циклонов, основанные на полученных экспериментальных данных. Для облегчения расчетов широко используют графические методы с применением специально построенных графиков и номограмм. Однако наиболее обобщенным и надежным является расчет эффективности с использованием элементов теории вероятностей. Как известно, в вероятностно-логарифмических координатах дисперсяый состав большинства пылей аппроксимируется прямой линией и характеризуется двумя параметрами: среднемеди- 36 7/тм 05 7 вт 5 70 вле 7 50 700 а', етле7 Ги .