Старк С.Б. - Пылеулавливание и очистка газов в металлургии, страница 4

а 10. Типы циклонов И ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ Наибольшее распространение в СССР получили циклоны Научно-исследовательского института очистки газов (НИИОгаз), показанные на рис. 9, а. Отличительной их особенностью является Рнс 9. Основные типы циклонов наклонный входной патрубок, сравнительно короткая цилиндрическая часть и выхлопная труба, а также малый угол раскрытия конической части.

Наклон входного патрубка и винтообразная верхняя крышка способствуют направлению вйащающегося газового потока вниз, что снижает гидравлическое сопротивление 20 циклона. На выхлопной трубе циклона иногда устанавливают улитку, раскручивающую вращающийся газовый поток. Наклон входного патрубка и крышки, равно как и установка улитки, снижает гидравлическое сопротивление циклона. Под циклоном устанавливают бункер для сбора уловленной пыли. В конической части циклона ни в коем случае не должна скапливаться пыль, во избежание взмучивания и вторичного уноса в выхлопную трубу. Существует три типа циклона НИИОгаза основной серии ЦН, различающихся между собой углом наклона входного патрубка к горизонту: а) ЦН-15 с углом наклона 15', нормальный и укороченный (ЦН-15у); б) ЦН-11 с углом наклона 11", повышеиной эффективности с большим гидравлическим сопротивлением; в) ЦН-24 с углом наклона 24', С ПОВЫШЕНиой ПроПуСКНой СПОСОбНО.

Ряс !О Групповая компояовка стью с меньшей эффективностью и гидравлическим сопротивлением. Наибольшее распространение получили циклоны типа ЦН-15, которые обеспечивают высокую эффективность при умеренном гидравлическом сопротивлении. Все циклоны НИИОгаза нормализованы. Любой из размеров каждого типа может быть выражен в долях отдиаметра циклона Д. Согласно ГОСТ 9617 — 67 для циклонов, приняты следующие размеры 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 (рис. 10). Основное требование, предъявляемое к компоновке циклонов в группу, заключается в необходимости одинаковых аэродинамических условий работы каждого циклона. При несоблюдении этого условия через одни циклоны проходит больше газа, через другие меньше и нормальная работа группы нарушается за счет перетоков газа через общий бункер. Помимо циклонов НИИОгаза, достаточно широкое применение нашли циклоны институтов ЛИОТ (Ленинградский институт охраны труда) и СИОТ (Свердловский институт охраны труда), применяемые обычно в системах промышленной вентиляции.

Циклоны ЛИОТ (см. рис. 9, б) по сравнению с циклонами НИИОгаза имеют удлиненную цилиндрическую часть и глубоко введенную выхлопную трубу, а также больший угол раскрытия конической части. Циклоны СИОТ (см. рис. 9, в) характеризуются полным отсутствием цилиндрической части и треугольной формой вход- 21 ного патрубка. Циклоны ЛИОТ и СИОТ также нормализованы и любой их размер может быть выражен в долях диаметра. По эффективности пылеулавливания циклоны ЛИОТ и СИОТ мало отличаются от циклонов НИИОгаза. Циклоны НИИОгаза серии С (сажевые) типа СДК-ЦН-33 и СК-ЦН-34 (рис. 1!) оглича1огся улиточным вводом газа, удлиненной,конической частью и меньшим диаметром выхлопной трубы. По сравнению с циклонами ЦН, они характеризуются не только значительно большим гидравлическим сопротивлением, но и гораздо более высокой эффективностью.

Размеры циклонов Дою, ~~~ йаггд йьинй ааа Рис ! 2 Схема пРямоточнаго циклона Рнс М Схемы коннческих циклонов НИИОгааа СДК-ЦН-33 (рис. 11, а) и СК-ЦН-34 (рис. 11, б) намного превышают размеры циклонов серии ЦН диаметром до 3000 мм. Прямоточные одноходовые циклоны (рис. 12) 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 не пригодны вследствие низкой эффективности. Основные условия эксплуатации циклонов сводятся к следующему: 1. Необходимо следить, чтобы в конической части циклона не накапливалась пыль. для сбора ее под циклоном предусмотрен специальный бункер. 2. Подсос 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. 8), отрегулированной так, чтобы клапаны работали только поочередно. 3. Стандартные конструкции циклонов могут работать при температурах газа не выше 400' С и давлениях (разрежениях) не более 2,5 кПа. 4. При работе на газе высокой температуры циклоны внутри футеруют огнеупорными плитками, а при температуре стенки ниже температуры точки росы ее покрывают снаружи изоляцией. 5.

Начальная концентрация для неслипающихся пылей в циклонах диаметром 800 мм и более допускается до 400 г!мг. Для слипающихся пылей и циклонов меныпих 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 иа очищенном газе и не подвергались абразивному износу. й 11. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ И РАЗМЕРОВ ЦИКЛОНА Гидравлическое сопротивление циклона можно определить по широко известной формуле механики газов, Па: г 2 (4-7) где $ — коэффициент сопротивления циклона; 1℠— условная скорость газа, отнесенная к полному сечению циклона, м!с; р„ — плотность газа при рабочих условиях, кгlм'. Коэффициент сопротивления циклона $ зависит от ряда факторов — диаметра циклона, концентрации пыли, компоновки циклонов в группе, организации выхода газа из выхлопной трубы и некоторых других 3а = КгКАг + К., (4-8) где $-„, — коэффициент сопротивления циклона диаметром 500 мм. При включении циклона в сеть значение $, 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 циклона; К, — поправочный коэффициент на влияние запыленности газа; К, — поправочный коэффициент на влияние групповой компоновки циклонов, равный 35 (для одиночного циклона равен нулю). 23 Численные значения коэффициентов $50„К„К2 и расчетных параметров циклонов НИИОгаза приведены ниже и в табл.

1. ЦН-11 ЦН-15 ЦН-15у ЦН-24 СДК-ЦН-ЗЗ СК-ЦН-34 0,59 0,59 0,59 0,59 0,33 0,34 245 155 165 75 520 !050 250 163 !70 80 600 1150 Тип циклона Ф17 асмо изоо Примечание, итц = — 3 мтс; 9500 — для циклона с выходом в сеть; $,-'00 — то же, в атмосферу. Поправочный коэффициент К, 1), м ЦН-11 ЦН-15; ЦН-15у, ЦН-24 150 200 300 400 500 0,94 0,95 0,96 0,99 1,0 0,85 0,90 0,93 1,0 1,0 Таблица 1 Попрааочиый козффициеит Кз Начальная запыленность, г!иа Тип циклона !0 ~ 20 ао !20 40 !50 Плотность газов при рабочих условиях находят по формуле 273 (Роар !" Рг) з Рг = Ро (273+ Тт) 101 3 1Оз (4л9) где р, — плотность газов при нормальных условиях (Тг =0' С, рг = 101,3 1О' Па); Т, — температура газов на входе в циклон, 'С; ра,р — барометрическое давление, Па; р„ — избыточное давление (разрежение) газа при входе в циклон, Па.

Если дана плотность сухих газов при нормальных условиях, то плотность влажных газов при тех же условиях равна, кг!мз! (Рос+ и) 0,804 0,804+ Р (4-10) где У вЂ” влагосодержание газа, кг(мз 24 ЦН-1! СН-15 СН-15у СН-24 СДК-ЦН-33 СК-ЦН-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 0,9! 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 О,87 0,86 0,745 0,90 Скорость газа в циклоне равна расходу газа при рабочих условиях У, отнесенному к полному поперечному сечению циклона г, м/с: У Ув (273+ Тг) 101 3 10в Р Р 273 (Рево+ Рг) (4-11) й 12. РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЦИКввОНОВ 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 цикла.

нов в промышленных условиях и иа 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.

Расчет эффективности по методике НИИОгаза Как известно, в вероятностно-логарифмических координатах дисперсный состав большинства пылей аппроксимируется прямой линией и характеризуется двумя параметрами — среднемедианным размером е( и среднеквадратичным отклонением 1п о„функции распределения. Среднемедианный размер в! представляет собой такой размер частицы, при котором суммарная масса всех частиц размером более д равна суммарной массе всех частиц размером менее в( .