авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |

«М.В.Василевский ОБЕСПЫЛИВАНИЕ ГАЗОВ ИНЕРЦИОННЫМИ АППАРАТАМИ Томск Издательство Томского политехнического университета ...»

-- [ Страница 5 ] --

Рис. 5.27. Характеристики ротационного пылеотделителя без рециркуляционной крыльчатки: а) — зависимость коэффициента гидравлического сопротивления пылеотделителя от скорости вращения ротора;

б) — сравнительные эффективности пылеотделителя Таким образом, результаты исследований показали, что ротор, в котором осуществляется дополнительная сепарация частиц, способст вует значительному снижению концентрации частиц на выходе из пы леотделителя, причем процесс сепарации протекает эффективно при вращении ротора как двигателем, так и очищаемым газом (турбинный режим).

Эффективность подобных пылеотделителей повышается с увеличением количества отводимых с пылью газов в выносные осадители, которое должно быть более 20% от общего количества очищаемых газов. Для обеспечения выравнивания давления по окружности ротора и интенсификации отвода отсепарированной пыли его длина должна быть в 1, 5 2 раза меньше длины корпуса.

Сопротивление пылеотделителей с сепарацией частиц в каналах ротора при вращении со. скоростью 35 м/с составляет 1000—1500 Па.

5.5. Расчет турбулентного течения аэрозоля во вращающихся каналах [129] Проведем расчет эффективности выделения частиц из газового потока во вращающихся длинных и узких каналах, расположенных под углом к радиальному направлению.

Такое течение реализуется в канале ротора центробежного сепаратора, в котором крупные частицы концентрируются у образующей поверхности корпуса, мелкие проходят в ротор и сепарируются на поверхностях каналов, откуда выводятся в выносной отделитель (рис. 5.28).

Компоненты скорости частиц в канале за счет центробежной силы и увлекающей силы газового потока показаны на рис. 5.29. Кориолисовы силы, вследствие их малости, не учитываются. Полагаем, что коэффициенты турбулентной диффузии для частиц и газа одинаковы, величины y, Wx не зависят от х, у.

Турбулентное движение аэрозоля в канале описывается уравнением, аналогичным (знак осреднения опускается) c (5.25) (c x ) c y D y x y y с граничными условиями сy (Dyc/y)y=0=0, дс/ду\у=h=0, с(0,у)=с0, где y= sin;

x=Wxcos;

=2R;

=2/18. Здесь y, x осредненные компоненты скорости частиц в канале;

х, у — координаты;

— угол наклона канала к радиальному направлению;

— угловая скорость ротора;

Wx, Wr — осредненные компоненты скорости газа в х-ом и радиальном направлениях;

, — диаметр и плотность частицы;

коэффициент динамической вязкости газа;

R—радиус ротора;

с концентрация частиц с размером ;

с0 — концентрация частиц с размером на входе в ротор;

Dy — коэффициент турбулентной диффузии частиц, определяемый как D y l y y [194], где ly характеристическая длина турбулентного течения, по порядку равная высоте канала h. Последнее утверждение связано с тем обстоятельством, что при входе в ротор внешние вихри дробятся и имеют масштаб, равный расстоянию между пластинами канала. На D y0 h y hW, где W r / —динамическая входе в канал скорость, выраженная через напряжение трения на границе ротора.

Интенсивность турбулентности ва входном участке канала значительно меняется по его длине. Затухание «внешней» турбулентности происхо дит быстро и при относительной длине канала x/h=15 ее проявление не значительно при всех уровнях начальных возмущений. Выразив длину канала в долях расстояния lт т. е. расстояния затухания внешней турбулентности, можно представить зависимость затухания турбулентности по длине канала в обобщенном виде b Dy/Dy0 = Bx a 1 x, где x =х/1т, а0,01, b2.

Рис. 5.28 Схема центробежного сепаратора: 1 — корпус, 2—выносной отделитель, 3 — ротор. Рис. 5.29. Скорость частицы в канале.

Коэффициент турбулентной диффузии Dy0=hW* может быть определен следующим образом. В проточной части аппарата между корпусом и ротором реализуется турбулентное течение газа типа вихрестока, где имеется ядро с квазипотенциальным распределением тангенциальных скоростей. Для плоского и симметричного течения уравнение момента количества движения газа имеет вид (w r ) 1 ( r 2 ) wr 2 r r r r r уравнение неразрывности газа wrr=K1= const где wr,w, — радиальная, тангенциальная компоненты скорости газа;

r — турбулентное напряжение трения;

— плотность газа.

Интеграл уравнения момента импульса запишется в форме 12 (5.26) r r K1rw K Основываясь на общих положениях полуэмпирической теории турбулентности, положим d w (5.27) к r dr r В области течения, где rw=K3 = const из (5.26) и (5.27) следует, что =соnst и соотношение (5.27) принимает вид K 1 2K K 3 причем при К1/ 2, Кг0 и при К11=2 величина однозначно зависит от К1 При этом во всей области между вращающимся ротором и внешней поверхностью К2=0.

Уравнение (5.27) перепишем в виде r r rwr rw или r wr w w2, и на границе ротора (5.28) W WrU р где Uр=R, Wr — радиальная компонента скорости газа на границе ротора.

Аналогичные соотношения получены для турбулентных вихревых те чений со стоком в [203].

Используя полученные выражения для коэффициентов переноса, за пишем (5.25) в безразмерном виде c c 0, c B( x) L x y y c c c B ( x) 0, c(0, y) 1,, | y 0 y y y Up h Wr 1 (5.29) x cos, cos U p D Wr y yh Up l x sin, L т, x.

D Wr h lт y Расчет уравнений (5.29) проведен численно. На рис. 5.30 представлены зависимости среднеинтегральной по сечению на выходе из каналов концентрации от параметров / L, x к lк / lТ, где lк — длина канала.

Эффективность выделения частиц из потока газа в канале ротора определяется из соотношения 1 1 с, с с d y. (5.30) Эффективность выделения частиц, рассчитанная по методу отыскания их траекторий без учета воздействия турбулентности, определится следующим образом.

Уравнение траектории частиц запишем в виде dy.

dx Wr cos cos cos Для предельной траектории частиц, проходящей через точки с координатами (0, 0);

(lk, h,), показанной на рис. 5.29 пунктиром, интеграл последнего уравнения выразим как l W k sin cos cos2, r U h p п причем оптимальный угол, при котором (Wr/Up)п имеет максималь ное значение, равен приблизительно /4.

Рис. 5.30. Концентрация частиц на выходе из каналов: значения / L а3103 б1,3-102;

вЗ-102;

г0, Параметр, характеризующий эффективность выделения частиц, запи шем в виде (l / h) cos sin, y (5.31) 1 п k 2 Wr h cos U p где yп— координата траектории частицы при х=0, которая пересечет поверхность у=h в точке (lk, h). Для значений Wr/Up (Wr/Up)п траектории частиц пересекут эту поверхность при хlk или для использования (5.31) можно принять, что yп0;

для значений Wr/Up(Wr/Up)п, yп0;

и соответственно параметр 2 принимает значение 21 и 21, причем, если под 2 подразумевается эффективность выделения частиц, то 21.

Эффективность выделения всей совокупности частиц ii полидисперсного аэрозоля определяется из равенства Ф где i 0 эффективность выделения в канале ротора i-го размера частиц, Фi доля частиц i-го размера в общей массе частиц. Очевидно эффективность 0 зависит от содержания наиболее мелких частиц в общей их массе. Для логарифмически-нормального распределения по размерам частиц введем величину 2%=m/ 2, где 2%, m— диаметры, при которых частицы мельче 2%и m составляют соответственно 2 и 50% от общей их массы, lg — среднее квадратичное отклонение в функции указанного распределения [179]. Видимо, погрешностью в определении эффективности 0 без учета влияния турбулентности можно пренебречь, если для величины (Wr/Up)2% рассчитанной по 2%, будет выполнено соотношение (Wr/Up)2%0.2[(lk/h)cossin+cos2] (5.32) Например, расчеты общей эффективности выделения цементных час тиц с параметрами m =23 мкм, =3 в модели опытного сепаратора с ротором диаметром 130 мм, lk/h =9, =45° при (1=600 1/с, (Wr/Up)1=0,05 и 2=300 1/с (Wr/Up) =0,1 показали значение 0 с учетом турбулентного переноса 98,5 и 93%, тогда как без учета влияния турбулентности 99,5 и 98,9% соответственно, причем экспериментальные результаты гораздо лучше соответствуют значениям эффективности, рассчитанной с использованием (5.31).

В таблице 5.2. приведена эффективность сепарации частиц в канале для угла =/4 при турбулентном течении аэрозоля, в скобках указаны значения параметра 2. В таблице видно, что в диапазоне 12=0,4—0,99 проявляется существенное различие 1, и 2.

Таблица 5.2 Эффективность сепарации частиц в канале ротора lk/h Wr/Up 0.05 0. 5103 0.05 0. 3 0.3(0.33) 0.15 (016) 0.96 0.66 (1) 0. 099 0. 0. 5103 0.4 (0.48) 0. 0.66 (1) 0.4 (0.48) 9 0.99 0.96 (9) 0. 0.999 0. 0. 5103 0.65 (0.95) 0.4 (048) 18 0.9 (2) 0.65 (0.95) 0,995 0.99 (18) 0. 0.999 0. 0. 5.6. Оценка параметров потока в сепарационном объеме пневматического аппарата с лопастным ротором [42] В пневматическом аппарате осуществляется переработка дисперсных материалов (измельчение, усреднение, сушка, грануляция и т.д. рис. 5.31) [204].

Одним из элементов ПЦА является лопастной ротационный сепаратор конического типа, через который проходит рабочий газ с расходом Q, содержащий частицы заданного гранулометрического состава.

Ротор создает циркуляционный поток типа циклонного, в котором осуществляется первичное разделение частиц по размерам. В сепарационную Q+q, часть входит поток в нагнетательную q. Величина q, а также V2 окружная компонента скорости газа на входе в ротор, являются искомыми величинами, поскольку они определяют эффект разделения частиц по размерам.

Рис. 5.31 Пневматический циркуляционный аппарат с ротором 3.

Рис. 5.32 Конический ротор и эквивалентный цилиндрический ротор Для упрощения анализа будем полагать, что ротор состоит из двух цилиндрических частей сепарационной и нагнетательной (рис.5.32).

То есть вместо схемы (а) рассматривается схема (б). Причем высота b должна являться параметром и фиксироваться при достижении величиной q максимального значения qmах. Кинематика потоков на входе и выходе из ротора определяется треугольниками скоростей (рис. 5.33).

Рис.5.33 Треугольники скоростей потока на входе и выходе из ротора Если учитывать конечное число лопастей и их наклон, то треугольники скоростей на выходе из ротора будут иметь вид, представленный на рис.5.34.

Рис.5.34 Составляющие скоростей потока на выходе из ротора Аналогично находится относительная скорость W2 на входе.

Найдем напор для потока q. Поскольку нас интересует напор как затраченная мощность на единицу перекачиваемого объема, то можно воспользоваться турбинным уравнением Эйлера [119].

Рн Cu 3U 3 V 2U 2. (5.33) Этот напор расходуется на создание скоростных напоров V / 2, W /2 и преодоление сопротивления входа в ротор р, 2 r3 если наблюдается несовпадение U2, и V2.

q qQ (5.34) Vr 3 ;

Vr D2 H b D3b Величина р находится из уравнения импульсов на входе и выходе из решетки сепарационной части ротора в проекции на направление лопаток рис.5.35.

Рис. 5.35. Схема потоков, векторы скоростей относительно решетки лопастей В системе координат, связанной с ротором поток входит в решетку под углом ;

радиус поворота потока выбирается таким образом, чтобы внешняя граница касалась стенки канала, а поперечное сечение струи f= t(H–b)cos. На выходе из канала скорость равна W2, W2 cos=Vr2, z– число лопаток. Баланс импульсов на входе и выходе из решетки в проекции на направление лопаток имеет вид zt( H b) p2 W2 cos (Q q) zt( H b) p1 W2 (Q q). Деля последнее zt( H b) W выражение на и учитывая, что cos=Vr2, Vr, получим р2 р1=p=(W2 Vr2)Vr2 или cos U V 2 Vr p U 2 V 2 Vr2 Vr 2 Vr (5.35) Величина V2 определяется из уравнения уменьшения момента импульса вращающейся струи. qCU3R3 Q в сепарационном объеме аппарата за счет ее взаимодействия с поверхностями и дисперсным потоком.

Будем полагать, что вращающийся поток на выходе из ротора увлекает во вращательное движение поток с расходом Q и дисперсную составляющую с расходом Gm=,, где -концентрация частиц. На входе в ротор и на выходе из ротора величина мала, и ею можно Мтр.

пренебречь. Поток тормозится также моментом сил трения Уравнение моментов запишется:

~ V 2 R2 Q1 c q M тр U 3 R3 q, sin V 3 2 л r 3 ctg 2 л, (5.36) СU 3 / U z U где коэффициент Стодолы [119], 2л угол установки лопатки по отношению к окружному направлению в сторону, обратную вращению ротора. Момент трения Мтр можно записать следующим образом:

V2 R пов– к M тр Rк пов Fпов ;

Vк V 2, где коэффициент Rк поверхностного трения с учетом образования жгутов [181], V к, Rк– окружная скорость газа вблизи поверхности корпуса и радиус корпуса.

V R М тр 2 пов Fпов V 2 R2. (5.37) R к Уравнение баланса энергии имеет вид Vr2 W p /, (5.38) U V 2U 2 2 или с учетом (5.34), (5.35) Q q / cos q U V 2U 2 0. 0.5 D H b D b 3 Qq Qq Qq U 2 V 2.

D H b D2 H b D2 H b 2 Вводя безразмерные величины по соотношениям D F пов D3 H ;

q qD3 HU 3 ;

Q QD3 H ;

V 2 V 2U 3 ;

l H Fпов l 2;

b b D получим расчетные уравнения q 2 Q q / cos lV 2 0.5 b 1 b l ;

(5.39) Qq Q q Q q l V 2 1 b l 1 b 1 b l ~ V 2 l Q1 с R2 / Rк l пов V 2 / 2 Fпов. (5.40) q V 2 l Величина зависит от концентрации, движущегося пов материала по поверхности. Слой движущегося материала можно ~ Qc l ж / C ж, где lж и Сж длина и определить из выражения Dк H 1 ж п скорость мини-жгутов из частиц на стенке [181], п плотность пыли, ж порозность. Если эту величину принимать за шероховатость, то пов =f(/Dк), пов = 0,0060,03.

Решение проводится методом итераций [42]. По формуле (5.36) в зависимости от приятой конструкции ротора (отношение диаметров, высота, число и угол наклона лопаток) определяется, в формуле (5.39) при заданном Q задаются V 2 и итерацией определяют зависимость q от b. Фиксируют значение q мах, затем меняют значение V 2 и снова перебором b определяют q мах (пунктирные кривые на рис.5.36). по формуле (5.40) рассчитываются кривые q ( V 2 ).Точки пересечения кривых являются решениями поставленной задачи.

Рис.5.36. Сема отыскания решений уравнений (5.39), (5.40) Расчеты показывают (рис. 5.36), что потоки обладают устойчивостью, с увеличением концентрации частиц q увеличивается., увеличивается кратность циркуляции и перечистка, с уменьшением концентрации q уменьшается, что благоприятно влияет на процесс сепарации.

Глава 6. ОЧИСТКА ВОЗДУХА В СИСТЕМАХ ПНЕВМОТРАНСПОРТА Транспортировка, складирование, переработка дисперсных материалов являются важнейшими операциями во многих технологиях различных производств. Снижение их стоимости, трудоемкости, уменьшение потерь материалов достигается при использовании пневмотранспортных установок. Существуют разные виды пневмотранспорта: взвесью, плотным слоем, поршнями [164, 204] (рис.6.1). Наиболее экономичным и отвечающего требованиям минимального пылеобразования является импульсный пневмотранспорт [204]. На рис. 6.2 показана схема пневмоимпульсного транспорта.

Достоинством этого транспорта является также минимальное переизмельчение материала и износ стенок трубопровода. Однако такой вид транспорта требует квалифицированной наладки и обслуживания.

Одним из основных элементов в пневмотранспортных установках являются разгрузители потока от взвешенного в нем материала и обеспыливание воздуха. В качестве разгрузителей используются инерционные осадители, в качестве воздухоочистителей ротационные пылеуловители, циклонные пвлеуловители, фильтры.

6.1. Очистка воздуха в установке пневмотранспорта цемента [80] Пневмотранспорт цемента используется почти на всех предприятиях строительной промышленности: цементные заводы, заводы по производству железобетонных изделий, конструкций.

На рис. 6.3. представлена схема пневмотранспортной установки, включающая нагнетательную линию, приемный узел, состоящий из разгрузителя, приемника цемента, фильтра.

приемнике П, В транспортирующий поток освобождается от материала и направляется на доочистку. Чаще всего для окончательной очистки используют фильтры.

Однако они ненадежны:

либо разрываются, либо Рис. 6.3. Схема пневмотранспорта цемента забиваются и создают большое противодавление в системе, нарушающее работу транспортной линии. Причиной этого является как среднесуточные колебания температуры, так и переменная влажность материала и воздуха. Было проведено обследование приемного узла цемента пневмотранспортной линии бетоносмесительной установки Томского завода по производству железобетонных изделий с целью проектирования более надежной системы обеспыливания воздуха.

На заводах ЖБК и ЖБИ отработана схема устойчивой транспортировки и выделения цемента из потока, в которой часть потока из разгрузителя Р проходит в приемник П, в этом случае цемент не зависает в разгрузителе. В исследованном приемном узле имелось два патрубка вывода отработанного воздуха: из верхней части разгрузителя d=70 мм и из приемника d=120 мм, запыленный воздух из которых поступал в атмосферу.

Пневмотранспорт цемента из силосов имеет особенности транспортирования, зависящие от его количества в силосе. При содержании материала в силосе цемента, превышающем 10% его объема, материал в транспортном трубопроводе движется поршнями (пробками) и средняя концентрация частиц в воздухе составляет более 20 кг/кг воздуха (рабочий режим транспортирования цемента). При этом во время поступления поршня количество входящего воздуха минимально, а в промежутках между поршнями – максимально. Содержащиеся в воздухе частицы в основном имеют размер менее 1 мкм. При содержании материала в силосе не превышающем 10% его объема, материал в транспортном трубопроводе движется в виде взвеси (аэрозольный режим) с повышенным расходом воздуха. Пыль в потоках на выходе из разгрузителя и приемника имеет фракционный состав близкий к исходному материалу.

Визуальные наблюдения показали, что при рабочих режимах транспортирования (поршневой режим) потоки с пылью из патрубков выходят периодически с невысокой концентрацией частиц. Перерывы между выбросами составляли 5…15 сек. Длительность выбросов также находилась в этих пределах. В редких случаях наблюдались более продолжительные выбросы с более высокой концентрацией частиц.

Выбросы резко возрастали при переполнении приемника.

Производительность пневмотранспортной линии колеблется в пределах 10…20 т/час (2800-5600 г/с). В период опорожнения силосов расход воздуха увеличивается, и транспортировка цемента происходит в аэрозольном режиме.

С целью выяснения аэродинамических характеристик существующей системы пневмотранспорта были проведены замеры давлений в разгрузителе, приемнике, а также проведен отбор проб с использованием циклона d=90 мм и рукавного фильтра после него. Пыль собиралась в стеклянный приемник под циклоном и в рукавном фильтре. Давления в разгрузителе и приемнике колебались в пределах 20…120 мм в.ст. Расход воздуха через циклон определялся по известному гидравлическому сопротивлению и давлению на входе. Взвешивалась пыль в приемнике циклона и определялся привес рукавного фильтра. Проводился микроскопический анализ уловленной пыли.

Исходный материал – цемент марки М 400 со следующими характеристиками: медианный диаметр частиц m 20...23 мкм, дисперсия 3. Такой цемент в коническом циклоне диаметром 300 мм в стационарных условиях улавливается с эффективностью 96,5…97,5 %.

Циклон диаметром d=90 мм должен был иметь еще более высокую эффективность. Однако при отборе проб обнаружилось, что его эффективность не превышает 40 %. Микроскопический анализ уловленной пыли показал, что диаметр частиц не превышает 1 мкм.

Поскольку содержание частиц менее 1 мкм в исходном цементе составляет менее 0,5 %, можно сделать вывод: в циклон поступала пыль после ее вторичного образования в разгрузителе или приемнике, а на вход в разгрузитель поступали поршни из частиц, что характерно для поршневого режима [164].

Наблюдения за работой пневмотранспортной линии показало, что цемент движется поршнями, причем длина поршня составляет 5…20 м и на вход в разгрузитель поступают поршни весом 50…200 кг, т.е.

реализуется беспылевой транспорт. Однако в момент переполнения приемника выброс увеличивается в сотни и тысячи раз. Также происходит повышенный выброс в случае нарушения пробкового режима, когда реализуется аэрозольный режим с повышенным расходом воздуха.

В период обследования системы пневмотранспорта фильтры находились в разрушенном состоянии. Возникла необходимость создания пылеуловителя, который не оказывал бы запирающего действия на пневмотранспортную линию и обладал достаточной эффективностью обеспыливания воздуха.

Поэтому было решено выполнить пылеуловитель, представляющий собой систему воздухоочистки с комбинацией циклонов и фильтрующих приемников с элементами для регулировки потоков [146]. Схема воздухоочистной установки представлена на рис. 6.4.

Рис. 6.4. Схема воздухоочистной установки Принцип работы установки следующий. Запыленный воздух из силоса в количестве QР поступает в разгрузитель, где происходит разгрузка потока от основной массы частиц. Воздух из разгрузителя 1 в количестве QН с высокой концентрацией частиц проходит в приемник 2, где освобождается от сгустков частиц и далее в циклон 7. Из циклона воздух с меньшим содержанием частиц в количестве qН выводится в рукавный фильтр 10, а воздух с повышенной концентрацией частиц через успокоитель потока 8 поступает в фильтрующий приемник 9. Воздух из разгрузителя 1 с меньшей концентрацией частиц в количестве QВ проходит в циклон 3 и далее разделяется на два потока: поток с меньшей концентрацией частиц в количестве qР направляется на фильтрацию в рукавный фильтр 6, а другой поток через успокоитель потока 4 поступает в фильтрующий приемник 5. При определенном соотношении потоков, процесс транспортировки материала и очистки воздуха проходит стабильно и эффективно: зависания материала в разгрузителе не наблюдается, сопротивление системы очистки возрастает незначительно;

вынос пыли в фильтры 6 и 10 составляет менее 0,003 % от количества пыли поступившей в разгрузитель.

За основу воздухоочистителя была принята аэродинамическая схема циклона, которая была отработана в сублиматном производстве СХК г.Северск, и на основе которой были выполнены реконструкции с заменой металлокерамических фильтров на циклоны [37].

Циклоны 3, 7 соединены с фильтрующими приемниками, у которых фильтрующая поверхность составляла более 6 м2, т.е. соответствовала нормальной фильтрации всего воздуха поступающего в систему. Емкость объемов приемников позволяли накапливать в них цемент в количестве 1,4 т (1400 кг). Для быстрой наладки применялись расходомеры 1114.

Если режим отклоняется от поршневого и в циклоны поступает пыль, близкая по фракционному составу к исходной, то она собирается в приемниках. В этом случае расход запыленного воздуха приближается к максимальному значению и заслонки верхнего вывода воздуха из циклонов открыты.

В закрытом положении верхних циклонных заслонок (при минимальном расходе воздуха) работа системы осуществляется пропуском отработанного воздуха в фильтрующие приемники. В этом случае фильтры приемника работают в облегченных условиях, поскольку в них поступает пыль из циклонов в виде жгутов. Регенерация фильтров осуществляется один раз в смену после закачки цемента в приемник.

Однако, для предотвращения разрыва ткани фильтрующего приемника, подбирается режим, при котором заслонки верхнего вывода воздуха из циклонов приоткрыты, для вывода избытка воздуха в атмосферу.

Выброс цементной пыли, проведенный инструментальным путем, составил около 0,5 г/с при производительности системы пневмотранспорта по цементу 15 т/час (4167 г/с) и расходах воздуха 6001500 м3/час. Столь незначительная величина выброса позволила отказаться от рукавных фильтров 6, 10, стабилизировать работу пневмотранспорта, обеспечить устойчивую, высокую эффективность системы воздухоочистки (99,99%) независимо от режима транспортирования материала.

6.2. Обеспыливание воздуха в пневмотранспортных установках гранулированных материалов [19] Пневмотранспортные установки гранулированных материалов являются основным элементом технологии конфекционирования полимерных материалов. При транспортировке этих материалов образуются примеси в виде стружки, волокон, пыли, которые ухудшают качество товарного продукта. Гранулированный полиэтилен в процессе транспортирования или перемешивания может приобрести электрический заряд, адсорбировать на поверхности пыль. Силы прилипания мелких частиц зависят от их размеров, влажности воздуха, степени электризации.

Силы прилипания растут с увеличением времени контакта и зависят от площади контакта, которая в свою очередь зависит от размера и формы частиц.

Эффект отрыва частиц с поверхности гранул зависит от режима обтекания гранул воздушным потоком, размера и формы частиц. При обтекании слоя прилипших частиц может происходить удаление верхних частиц слоя, а при значительных инерционных силах, действующих на гранулу, и отрыв всего слоя.

Эффективность выделения частиц из воздушного потока, зависит от размеров, формы, плотности частиц. При малых скоростях движения частиц относительно несущей среды, при которых имеет место вязкое обтекание, частицы могут ориентироваться любым образом по отношению к направлению своего движения. Если достигается критическое значение режима обтекания, когда начинается турбулизация обтекающего частицу потока, характер движения меняется. Вытянутые частицы стремятся принять такое положение, при котором сопротивление среды было бы максимальным для пластинок, чешуек, и т.п. Это будет то положение, в котором их более развитые грани и более длинные ребра расположены перпендикулярно направлению движения.

Сопротивление частиц неправильной формы при движении их относительно несущего потока зависит от размеров, формы, режима обтекания несущей средой. Для лентообразных чешуйчатых частиц коэффициент формы во много раз больше единицы. Особенно малой подвижностью обладают вытянутые частицы. Такие частицы имеют развитую поверхность, склонны к налипанию и образованию агломератов.

Особенность поведения частиц, отличающихся от шарообразной формы, определяет конструктивные особенности аппаратов для отделения частиц от несущей среды. Например, в центробежных циклонных пылеотделителях поведение частиц носит случайный характер, т.к. из-за больших градиентов скоростей в пристеночной зоне несущего потока, частицы деформируются, сворачиваются в жгуты, и, взаимодействуя между собой, образуют скопления, приводящие к забивке разгрузочных устройств и пылевыводных отверстий.

В известной схеме пневмотранспорта гранулята полиэтилена запыленный воздух нагнетается в циклоны с последующей доочисткой в рукавном фильтре (рис. 3). Пыль полиэтилена осаждается на внешней поверхности рукавов. Периодически внутрь рукавов подается импульс продувочного сжатого воздуха, вызывая вибрацию рукавов. При этом пыль стряхивается с ткани рукавов и собирается в пылеприемном бункере фильтра. Анализ работы этой установки показал, что из-за зависания примеси в циклоне она выносится в фильтр, приводя к его забиванию, создавая большое противодавление в системе. Установка неустойчива в работе, требует ручного обслуживания, повышенных трудозатрат.

Рис. 6.4. Схема пневмотранспорта гранулированного полиэтилена Предлагается метод очистки воздуха от наэлектризованной примеси, обладающий лучшими эксплуатационными характеристиками.

Схема сепарации наэлектризованной полимерной примеси из воздушного потока показана на рис. 6.5 [19].

Пневмотранспортный поток проходит в накопительный бункер, из которого воздух с примесью поступает в спиралевидный концентратор (рис. 6.5). Часть пневмотранспортного потока (доли процента) с гранулятом, минуя накопительный бункер, направляется в концентратор 1, снабженный регулирующей заслонкой 3.

Большая часть очищенного воздуха с расходом Q выходит из центрального патрубка концентратора 1. Незначительная часть воздуха с расходом q1 с повышенным содержанием частиц отводится в выносной циклон 2, где смесь примеси и гранул выделяется из потока. Очищенный воздух выбрасывается в атмосферу Рис. 6.5. Схема сепарации наэлектризованной полимерной примеси из воздушного потока [19] Скорость потока на входе в концентратор 1 регулируют заслонкой 3.

Поток направляют со скоростью 20-25 м/с вдоль криволинейной поверхности концентратора. При скорости потока 20-25 м/с гранулы за счет сил упругости, Магнуса и центробежных сил интенсивно ударяются о криволинейную поверхность концентратора, “размывают” жгуты, диспергируют сгустки примеси, которые входят в контакт с криволинейной поверхностью за счет электрических сил. При скорости потока выше 25 м/с наблюдается унос гранул в атмосферу из концентратора. Количество гранул должно быть таким, чтобы были охвачены все участки "обстрела" криволинейной поверхности и осуществлялось интенсивное взаимодействие с примесью, причем количество вводимых гранул зависит от содержания в примеси волокон, стружки, сгустков и их размеров.

По мере концентрирования примеси вдоль криволинейной поверхности концентратора, на поверхности образуется подстилающий слой из частиц примеси, который уменьшает рикошетирование гранулята, движущегося с незначительной амплитудой в прыжковом режиме.

Подстилающий слой образуется при концентрации частиц примеси в отводимой части потока более 1 г/м3. При концентрации частиц примеси более 10 г/м3 гранулы застревают в подстилающем слое, увеличивая трение слоя, ухудшается несущая способность потока вследствие его торможения частицами, эффективность сепарации уменьшается, вывод частиц затрудняется. Затрудняется также контакт частиц с поверхностью.

Концентрация частиц в загрязненной части потока регулируется количеством отводимого из спирального концентратора в выносной циклон 2 воздуха, вместе с частицами примеси и гранулята. Регулирование осуществляется по показаниям манометров изменением входного сечения, путем перемещения заслонки 3. В выносном циклоне вводимый с примесью и гранулами газовый поток закручивается, при этом частицы примеси и гранулята по периферии отводятся из сепарационной зоны, гранулы способствуют выводу примеси в приемник. Очищенный в выносном циклоне поток выводится в атмосферу, а примесь и гранулы отправляются на переработку. При этом наличие гранулята в примеси улучшает ее сыпучесть т.к. частицы больших размеров имеют меньшую поверхность соприкосновения и обладают большей подвижностью. Это облегчает истечение материала из расходных емкостей перерабатывающих машин, увеличивая их производительность.

Контроль количества воздуха, сбрасываемого через центральный патрубок концентратора с расходом Q и выносного циклона с расходом q1, ведется с помощью манометров по перепадам давлений P1 и Р2 и известным коэффициентам гидравлического сопротивления. Количество воздуха с гранулятом подбирают таким образом, чтобы количество гранул было достаточным для нормального истечения примеси из выносного циклона 2.

Предлагаемая система обеспыливания воздуха обладает лучшими эксплуатационными характеристиками, позволяет отказаться от рукавных фильтров, стабилизировать работу пневмотранспорта, осуществлять работу без использования дополнительных вентиляторов.

6.3. Обеспыливание воздуха в установке импульсного пневмотранспорта дисперсного материала [145].

В сублиматном производстве была введена в эксплуатацию установка, аналогичная устройству на рис. 6.2. Недостатком фильтраосадителя является ненадежность работы с тонкодисперсными порошкообразными материалами (40 мкм) из-за забивки пор фильтровальной ткани, так как газ со взвешенными мелкими частицами поступает на фильтр. Это приводит к нестабильности гидродинамического режима установки, нарушению целостности фильтровальной поверхности и нестабильности работы всей установки пневмотранспорта. Применение фильтровального материала с большими размерами пор очень сильно снижает показатель эффективности очистки газа и приводит к потере товарного продукта. Вместо фильтра был установлен ротационный пылеотделитель с дисковым ротором [8]. Однако запыленность очищенного воздуха была велика.

Необходимо было повысить надежность и эффективность работы системы обеспыливания.

Рис. 6.6 Устройство для отделения сыпучего материала от транспортирующего газа На рис. 6.6 на фиг.1 изображен общий вид устройства для отделения сыпучего материала от транспортирующего газа;

на фиг.2 разрез А А на фиг 1;

на фиг.3 разрез В-В на фиг.1;

на фиг.4 разрез С-С на фиг.1.

Устройство для отделения сыпучего материала от транспортирующего газа состоит из приемного бункера 1 с элементом выгрузки сыпучего материала 2. В верхней части бункера 1 установлен узел дополнительного отделения сыпучего материала от газа 3, выполненный в виде циклона 4, соосно сообщенного с полостью бункера 1 патрубком вывода сыпучего материала 5. Относительно патрубка 5 коаксиально размещены цилиндрические обечайки 6, 7.

Циклон снабжен автоматическим пылевым затвором 8, установленным соосно патрубку 5. Патрубок вывода сыпучего материала автоматического пылевого затвора 8 проходит через центр цилиндрической обечайки 7 и открытым концом входит во внутреннюю полость приемного бункера 1. Это дает возможность просто, надежно и компактно решить проблему монтажа, обеспечить качество очистки и автоматическую выгрузку порошка. Цилиндрические обечайки 6, 7 и цилиндрический патрубок 5 образуют две вихревые камеры, открытые в полость приемного бункера 1. К внешнему цилиндру 6 тангециально прикреплен входной патрубок 9 (см. фиг.3). К нижней части цилиндрической обечайки 7 и патрубка вывода сыпучего материала прикреплены с возможностью перемещения в вертикальном направлении конические раструбы 10, 11. Конический раструб закреплен неподвижно. Выходной патрубок 13 циклона 4 соединен с входным патрубком 18 циклона 14, имеющего индивидуальный бункер 15. На выходе из циклона 14 для окончательной очистки газа установлен фильтр 16. Во входных патрубках 17, 18 циклонов 4, установлены подпружиненные 20 направляющие лопатки 19 для автоматической регулировки скорости потоков при переходных режимах работы установки, возникающих при приеме "поршней" сыпучего материала.

Устройство для отделения сыпучего материала от транспортирующего газа работает следующим образом.

Порошкообразный материал вместе с транспортирующим газом через патрубок 9 поступает в полость между цилиндрическими обечайками 6, 7. При тангенциальном вводе исходной смеси материал под действием центробежной силы отделяется на внешнюю поверхность обечайки 7 и затем в виде вращающегося высококонцентрированного сгустка поступает в бункер 1 и осаждается в его нижней части. При движении материал попадает на конические раструбы 11, 12 и отбрасывается к стенке бункера 1. Транспортирующий газ из бункера 1 удаляется через регулируемый зазор между коническими раструбами 10, 11. За счет резкого поворота потока и центробежной силы, действующей на частицы на входе в зазор между коническими раструбами, происходит отделение частиц от транспортирующего газа. Так как пылегазовый поток на входе в регулируемый зазор между коническими раструбами 10, 11 сохраняет вращательное движение, при движении к центру вращения в пространстве между коническими раструбами окружная компонента вектора скорости потока увеличивается (по закону потенциального течения), следовательно, увеличивается и центробежная сила, действующая на частицы. Происходит отделение частиц от газового потока на внутреннюю поверхность обечайки 7 и раструба 11, причем коническая форма раструба 11 способствует удалению частиц в бункер 1 и отбрасывает их от места вывода пылегазового потока из бункера. Регулировка закрутки пылегазового потока и изменение структуры распределения компонент вектора скорости потока осуществляется изменением величины зазора между коническими раструбами 10, 11, 12. Целью регулировки является установление оптимального распределения компонент вектора скорости несущей среды и достижение максимальной эффективности очистки газа в узле дополнительного отделения предварительной очистки 3.

Выполнение узла дополнительной очистки 3 в виде коаксиальных цилиндрических обечаек 6, 7, закрытых в верхней части, близко к оптимальному, так как при небольшом гидравлическом сопротивлении устройства оно позволяет с высокой эффективностью разгрузить поток от основной массы сыпучего материала и значительно облегчить задачу дальнейшей очистки газа.

Из вихревой камеры пылегазовый поток через патрубок поступает в циклон 4, где от несущею потока газа отделяются тонкодисперсные частицы. Материал, уловленный циклоном 4, поступает в автоматический пылевой затвор 8 и через определенные промежутки времени удаляется в бункер 1 через цилиндрический патрубок 5. При реализации поршневого режима движения в установке пневмотранспорта расход газа через циклоны изменяется от максимального, соответствующего режиму продувки трубопровода, до минимального, соответствующего моменту прихода поршня в устройство предварительной очистки 3. Так как скорость газа во входных патрубках циклонов является нестационарной величиной, это отрицательно сказывается на эффективности сепарации частиц. Для компенсации этого явления во входных патрубках циклонов установлены подпружиненные направляющие лопатки 19, которые в случае падения расхода газа под действием пружин 20 отклоняются к центру патрубка (действие силы со стороны потока на лопатку уменьшается), перекрывают часть проходного сечения патрубка и сохраняют необходимую для эффективной очистки скорость пылегазового потока на входе в цилиндроконические части циклонов 4, 14. Установка подпружиненных направляющих лопаток 19 во входных патрубках циклонов позволяет на несколько процентов повысить эффективность очистки газа при работе установки пневмотранспорта в импульсном "поршневом" режиме с нестационарным расходом газа.

После циклона 14 для окончательной очистки газ поступает в фильтр 16. Установка циклона 14 с индивидуальным бункером 15 вызвана необходимостью защиты фильтра 16 от выбросов порошка в случае негермитичности автоматического пылевого затвора 8, которая может возникнуть в переходных режимах работы (выгрузка порошка) или в результате действия других факторов. Циклон 14 с индивидуальным контейнеров 15 служит для контроля за работой системы обеспыливания, установленной над приемным бункером, позволяет исключить аварийные ситуации в работе установки (забивка пор и порыв материала фильтра), определить сроки проведение регламентных работ с автоматическим пылевым затвором 8.

Таким образом, совокупность всех элементов и их взаимодействие позволяет решить поставленную задачу повысить надежность и эффективность устройства для отделение сыпучею материала от транспортирующего газа.

Устройство для отделения порошка от транспортирующего газа было изготовлено на Сибирском химическом комбинате и смонтировано на приемном бункере установки напорного "поршневого" транспорта оксидов урана.

Геометрические и режимные параметры установки следующие.

Среднемассовый диаметр частиц, мкм Расход газа, м3/час (транспорт, продувка) 70, Диаметр трубопровода, мм Диаметры цилиндрических камер, мм 210, Диаметр циклонов, мм Диаметр цилиндрическою патрубка пылевого затвора, мм Размер выпускного отверстия пылевого затвора, мм – 100х Диметры конусных раструбов на выходе, мм 300, Общая эффективность очистки газа, % -99, Как показали результаты испытаний, устройство для отделения порошка от транспортирующего газа обладает исключительной надежностью и высокой эффективностью отделения порошкообразного материала от транспортирующего газа. За время двухгодичной эксплуатации устройства не было ни одного случая выхода установки из строя. Применение предложенного устройства вместо батарей металокерамических фильтров позволило значительно снизить удельные затраты на очистку, упростить эксплуатацию и ремонт, стабилизировать работу всего комплекса газоочистного оборудования.

Благодаря применению установки коэффициент проскока частиц порошкообразного материала уменьшился в 40 раз по сравнению с базовым объектом, ранее применявшимся центробежным пылеотделителем (Авт. св. СССР 373017, М.кл. В 01 D 45/12), имеющим показатель эффективности очистки газов 99,8%. Эффективность очистки технологических газов от порошкового материала в установке пневмотранспорта оксидов урана составляет 99,995%.

6.4. Анализ надежности обеспыливания воздуха в установках пневмотранспорта извести Выделение материала из потока пневмотранспортной установки узла ввода извести в шихту аглосборника металлургического завода осуществляется осаждением его в приемнике- накопителе с последующим выводом отработавшего воздуха через рукавные фильтры в атмосферу. Транспортируемая пыль- пушенка- известь обладает переменными свойствами, которые определяются особенностями технологии, сырьем, состоянием параметров окружающей среды.

Частицы могут нести значительный электрический заряд, который определяет поведение извести- пушенки в элементах пневмотранспортной линии и системе аспирации. С одной стороны, пыль может быть отнесена к сильно налипающей, с другой – часть пыли находится в диспергированном состоянии и не способна к коагулированию и комкованию. Рукавные фильтры работают в тяжелых условиях, поскольку часть пыли проникает через поры рукавов и забивают рукава изнутри при регенерации путем обратной продувки.

В условиях переменной влажности потока, когда воздух из атмосферы подсасывается в фильтр, происходит замазывание ткани снаружи, а при наличии влаги в системе регенерации (в случае отклонений от требований очистки сжатого воздуха) замазывание происходит изнутри.

Система очистки воздуха с применением регенерируемых фильтров оказалась неработоспособной. Эта система была заменена на систему мокрого обеспыливания воздуха с использованием трубы Вентури и центробежного каплеуловителя СИОТ. Вследствие налипания частиц на стенки оборудования происходит забивание горловины трубы Вентури, пыль отлагается на стенках каплеуловителя, происходит карбонизация отложений, которые трудно удаляются. Приемник- накопитель, имеющий большую поверхность, "дышит", т.е. находится под переменным давлением, пыль просачивается через неплотности.

Рис.6.7. Схема обеспыливания воздуха в системе пневмотранспорта Было разработано техническое решение, которое предусматривает два варианта включения системы аспирации. Материал поступает с потоком воздуха в разгрузитель 1, в котором отделяется и проходит в бункер с небольшой частью воздуха, запыленный воздух на выходе из разгрузителя разделяется в концентраторе на две части: в циклон 2 и в центральный патрубок. Далее потоки проходят в фильтр тонкой очистки 5 (рис.6.7). Вентилятор 3 осуществляет рециркуляцию воздуха из бункера в циклон 4. В этом варианте фильтры А,В,С не функционируют. Если фильтры А,В,С при нагрузке, в 5 раз меньшей от проектной, окажутся работоспособными, вентилятор 3 не включается.

На рис. 6.8 представлена схема разгрузителя с дополнительным концентратором [15, 16], на рис. 6.9 циклоны с узлами выгрузки [18, 146].

В предложенной установке также могут быть реализованы элементы выделения примеси по аналогии с [146].

Рис. 6.9. Схема циклонов с Рис. 6.8.Схема разгрузителя узлами выгрузки пыли В [55] были представлены результаты проведенных испытаний циклонов с различными геометрическими конфигурациями: с улиточным, тангенциальным, винтовым вводом, различными длинами и размерами пылевыводного отверстия конической части, различной конфигурацией пылеприемных устройств. Благоприятным фактором для циклона с винтовым вводом является увеличение пылевыводного отверстия с выводом около 20% газа в фильтр, либо с выводом вихря в обратный конус и одновременным удлинением приемника. Такой циклон устойчиво работал на концентрации частиц около 40 г/м3 при эффективности 95%. Частицы могут нести на своей поверхности электрические заряды либо одноименной, либо разноименной полярности.

Характерной особенностью циклонного процесса является образование жгутов пыли на периферии, которые в зависимости от зарядов частиц могут разбухать, либо, наоборот, сжиматься и давать отложения. Эта особенность определяет устойчивость работы циклона.

В предложенных вариантах обеспыливания воздуха имеется возможность создания условий для эффективной работы циклонов.

Глава 7. ОБЕСПЫЛИВАНИЕ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ Для обеспыливания дымовых газов в основном применяют групповые и батарейные циклонные газоочистители (рис. 7.1).

Рис.7.1 Батарейный и групповой циклонные пылеуловители.

Опыт эксплуатации батарейных циклонных обеспыливателей показывает, что общая эффективность может оказаться намного ниже, чем эффективность обеспыливания в одиночном циклоне из-за гидравлической неуравновешенности элементов, при которой возникают перетоки газа между ними. В случае перетоков газа вынужденный вихрь формируется внутри элемента, частицы не могут пройти в пылевыводное отверстие, происходит их накапливание и вынос в зону очищенного газа.

Другой причиной неудовлетворительной работы батарейных циклонов может быть более интенсивное протекание жгутообразования из частиц в конической части циклонных элементов. С ростом концентрации частиц на входе в аппарат происходит торможение крутки потока, особенно в области пылевого отверстия. Анализ показывает, что в конической части при повышенных концентрациях крупных частиц происходит их накапливание и начало вынужденного вихря перемещается из приемника в объем циклона. В реальных системах газоочистки концентрация частиц колеблется. В конических циклонах и цилиндрических в области пылевых отверстий происходит усиление нестационарного взаимодействия частиц на поток в сотни раз.

Поэтому начало формирования вынужденного вихря может перемещаться в объем циклона периодически. В батарейных газоочистителях это является одной из причин понижения эффективности обеспыливания потока и нарушения процесса сепарации.

Также причиной снижения эффективности может быть перемешивание натекающих из пылевыводных отверстий факелов в приосевые зоны элементов.

В [50] приведены сведения об обследовании системы золоулавливания с батарейным циклонным пылеуловителем бывшего треста «Газоочистка» за котлом КЕ 10/14. Эффективность системы золоулавливания составляла 70 %. Рассмотрим другие технические решения.

7.1. Обеспыливание газов в батарейных циклонных аппаратах БЦРН с рециркуляцией газового потока через выносной осадитель пыли [123].

При улавливании золы фрезерного торфа применение широко известных мокрых методов очистки газа в скрубберах МП-ВТИ связано со значительными трудностями. При содержании в золе более 15% окиси кальция стенки аппарата, прутковые решетки и гидрозатворы быстро покрываются известью, в результате резко повышается гидравлическое сопротивление, и через 2,5—3 месяца котельный агрегат приходится останавливать для очистки скрубберов.

За счет простоев котельного агрегата и затрат на очистку, которая практически не поддается механизации, увеличивается себестоимость вырабатываемого пара.

Использование же электрофильтров для улавливания золы затруднено в связи с возможностью взрыва торфяной пыли, которая может попасть в аппарат при расстройстве топочного процесса. В этих условиях весьма перспективным следует считать использование циклонных пылеуловителей, тем более что многолетний опыт использования батарейных циклонов БЦ-250 на Ивановской ГРЭС, работающей на фрезерном торфе, подтвердил безо пасность и рентабельность этого метода очистки. Однако вследствие перетока газов между циклонными элементами батарейные циклоны типа БЦ-250 обеспечивают недостаточную эффективность очистки.

Другим недостатком является довольно быстрый износ закручивающих розеток.

В целях повышения коэффициента очистки и эксплуатационной надежности аппаратов в Семибратовском филиале НИИОГАЗ был разработан батарейный циклон с частичным отсосом и рециркуляцией потока БЦРН (рис.7.2).

Рис. 7.2. Схема батарейного циклона БЦРН Аппарат состоит из концентратора 1, представляющего собой блок циклонных элементов, группового циклона 5, в котором улавливается отсасываемая из циклонных элементов зола, вспомогательного дымососа 6 и газоходов системы рециркуляции 7.

Раздающая камера концентратора 2, циклонные элементы 3, камера очищенного газа 4 и линия к дымососу составляют первый, открытый контур, в котором движется газ. Концентрированная газопылевая смесь движется во втором, замкнутом контуре: из золоспускной камеры через групповой циклон, вспомогательный дымосос в раздающую камеру.

В рассматриваемой схеме запыленный поток подводится к концентратору сверху, в этом случае наиболее крупные частицы под действием сил тяжести и инерции будут осаждаться в бункере раздающей камеры, минуя циклонные элементы. Это благоприятно сказывается на уменьшении эрозии. В реальных условиях место подвода газа может диктоваться компоновочными соображениями. Для выяснения влияния частичного отбора и рециркуляции потока на распределение скоростей в циклонном элементе были проведены аэродинамические исследования. При работе с отсосом и рециркуляцией потока во всех сечениях наблюдалось увеличение тангенциальных скоростей, особенно заметно в конической части циклонного элемента. Увеличение тангенциальных скоростей благоприятно отражается на процессе сепарации и способствует повышению эффективности очистки. Граница между нисходящим и восходящим потоками наиболее четко определяется направлением осевой скорости. Наличие нисходящих стоков около стенок способствует энергичному удалению пыли из циклонного элемента.

При работе с отсосом осевые скорости в конической части циклона значительно увеличиваются, что также благоприятно отражается на эффективности очистки.


Малые абсолютные значения радиальных скоростей направленных к центру, в сочетании с высокими тангенциальными скоростями создают наиболее благоприятные условия для сепарации.

Принудительный отбор потока уменьшает или полностью исключает перетоки между элементами и дает возможность транспортировать концентрированную пылегазовую смесь на значительные расстояния, что благоприятно сказывается на компоновке золоулавливающего агрегата, позволяя вписываться в минимальные площади.

За счет рециркуляции также достигается более устойчивая работа аппарата. При уменьшении рас хода газа стабильность улавливания автоматически обеспечивается увеличением процента отсоса.

Рис. 7.3. Циклонный элемент с раскручивателем 1-корпус;

2-выхлопная труба с раскручивателем.

Отличительными особенностями циклонных эле ментов, используемых в БЦРН, является наличие тангенциального входа и выхлопной трубы, снабженной лопастным раскручивателем.

Использование конического раскручивателя позволяет на 15— 20% снижать энергетические затраты на очистку за счет уменьшения тангенциальных скоростей на выходе из выхлопной трубы и разделения восходящего и нисходящего потоков.

Циклонные элементы имеют диаметр 150 мм и для обеспечения высокой стойкости против абразивного износа выполняются путем отливки в кокиль.

Для определения технико-экономической целесообразности замены мокрой очистки в скрубберах МП—ВТИ на сухую в батарейном циклоне с отсосом и рециркуляцией потока была изготовлена и исследована в промышленных условиях секция ба тарейного циклона. Секция включалась байпасом в газовый тракт котла ПК-20-2 производительностью 110 т/ч, работающего на фрезерном торфе.

Опытная секция имела 20 циклонных элементов и была рассчитана на пропускную способность 6000-6500 м3/ч. Формы циклонных элементов, распределение и подвод газа, общая компоновка полностью соответствовали промышленному образцу аппарата, изготовляемого для этого же котла. Испытания проводились с отсосом и рециркуляцией в 12;

10;

8 и 6% и без отсоса при скорости в плане 3,5;

4,5;

5,5 м/с.

Длительные промышленные испытания опытной секции показали, что в процессе эксплуатации периодическое отключение системы рециркуляции допускается. Положительные результаты промышлен ных испытаний отдельной секции батарейного циклона явились основанием для установки на котле ПК-20-2 Ярославской ТЭЦ-1 двух аппаратов типа БЦРН-150-2Х12X20 (150— диаметр циклонных элементов мм, 2—количество раздающих камер, 12 — количество циклонных элементов в горизонтальном ряду;

20 — количество циклонных элементов по вертикали. Каждый батарейный циклон рассчитан на пропуск 138 000 м3/ч при гидравлическом сопротивлении 800—850 Н/м2 (80—85 мм вод. ст.).

Концентратор батарейного циклона собирается из отдельных секций, по 48 циклонных элементов в каждой. Секции полностью изготовляются на заводе. Подвод газа к концентратору, исходя из ком поновочных соображений, осуществлен снизу, что нельзя считать оптимальным вариантом. В систему рециркуляции включен групповой циклон из четырех элементов типа ЦН-15 диаметром 550 мм и ды мосос Д-10. Бункера концентраторов и групповых циклонов оборудованы гидрозатворами. Один из групповых циклонов снабжен шнековым затвором с пылевой пробкой. Для контроля над уровнем золы установлены электронные сигнализаторы ЭСУ-2А.

После пуска в эксплуатацию и перевода котла на сжигание торфа были проведены испытания золоулавливающих аппаратов на эффективность очистки и гидравлическое сопротивление.

Результаты испытаний при различной степени отсоса и без отсоса газа представлены на рис. 7.4.

Рис. 7.4. Эффективность батарейного циклона от количества отводимых газов:

1 – для БЦРН-150 при = 3 м/с;

2 – для секции батарейного циклона из элементов при = 3,5 м/с.

Во время испытаний концентрация золы в газе на входе в аппарат г/м3, составляла 5,5—9 медиана распределения частиц соответствовала 28—30 мкм. Концентрация золы на выходе из аппарата при оптимальном режиме (отсос 8,5%) составляла 0,30—0, г/м3. При работе без отсоса концентрация увеличивалась до 1,1 —1, г/м2. Концентрация золы на входе в групповой циклон системы рециркуляции составляла при оптимальном режиме 40—50 г/м3, медиана распределения частиц золы была ниже, чем на входе в концентратор и составляла 18—20 мкм.

Последнее обстоятельство благоприятно отражается на долговечности тракта рециркуляции. Отсутствие крупных фракций в системе рециркуляции достигается за счет особенностей конструкции заборного устройства. Благодаря высокой концентрации золы в газе коэффициент очистки в групповом циклоне оказался выше, чем в концентраторе, и составил на оптимальном режиме 95—96,6%.

Падение коэффициента очистки при работе без отсоса объясняется наличием перетоков между циклонными элементами, возникающих вследствие неодинакового гидравлического сопротивления. Разница в сопротивлениях возникла вследствие отклонений от конструктивных размеров и различной концентрацией пыли в газовом потоке, проходящем через циклонные элементы. В процессе испытаний гидравлическое сопротивление концентратора было близко к расчетному и колебалось в пределах 700-950 Н/м (70—95 мм вод. ст.). Температура газов на выходе была на уровне 145—150° С. При очистке в скрубберах температура газов на выходе составляла 70—80° С.

Расчеты высоты подъема струи дыма за счет динамического напора и разности плотностей воздуха и дымовых газов показывают, что увеличение температуры при очистке в батарейных циклонах увеличивает высоту столба дыма по сравнению с очисткой в мокрых аппаратах на 32-35 м.

После 50 суток непрерывной работы котла на торфе был проведен внутренний осмотр концентратора и групповых циклонов.

Отложений золы в раздающей и собирающей камерах, в циклонных элементах концентратора и групповых циклонах не было обнаружено. Незначительные отложения наблюдались в местах примыкания золоопускных труб к гидрозатворам. В групповом циклоне, снабженном шнековым затвором с пылевой пробкой отложений не было. Весьма важным фактором, определяющим технико-экономические показатели нового аппарата, является его долговечность. Эксплуатация батарейных циклонов на Ивановской ГРЭС показывает, что срок службы циклонных элементов с розеткой диаметром 250 мм составляет 7—8 лет. Для циклонных элементов с тангенциальным подводом при условии их отливки в кокиль долговечность должна увеличиться.

Большую опасность с точки зрения износа представляет тракт рециркуляции, однако уменьшение крупности частиц позволяет надеяться на продолжительную работу групповых циклонов.

К недостаткам указанного газоочистителя следует отнести большую металлоемкость, большие размеры, сопоставимые с электрофильтром, сложность в эксплуатации изза наличия тракта рециркуляции и необходимости контроля работы выносного группового циклона.

Последнее объясняется недостатками группового циклона как осадителя пыли.

7.2. Повышение эффективности систем с групповыми циклонными газоочистителями [48].

По данным [153], групповые золоуловители обладают пониженной золоулавливающей способностью по сравнению с сепарационной способностью одиночного циклонного аппарата с индивидуальным приемником пыли. В таблице 1 приведены эффективности очистки газа от золы в групповом аппарате из 8 циклонов ЦН-11 диаметром 800 мм и одиночного циклона ЦН-11 диаметром 800 мм в процентах.

Таблица 7.1. Эффективность очистки газа от золы в циклонных аппаратах при различной компоновке Фракция, мкм Тип пылеуловителя 0-10 10-20 20- Одиночный циклон ЦН-11, диаметр 800 мм 83 91 Групповой циклон из 8 элементов ЦН-11, 24,7 29,8 91, диаметр 800 мм Из таблицы видно, что относительный пропуск пыли для группового циклона, в зависимости от размеров частиц, в 4 – 8 раз выше, чем для одиночного циклона.

Имеются противоречивые сведения о работе батарейных золоуловителей с различными элементами и различным конструктивным исполнением [153, 159, 156, 123, 179]. Нами был проведен микроскопический анализ проб золы, уловленной батарейным циклоном ГРЭС –2 г. Томска. Анализ показал, что содержание частиц менее 10 мкм составляет менее 1%.

Имеющиеся исследования показывают, что одной из причин низкой эффективности пылезадержания групповых циклонов является аэродинамическая разверка между элементами, возникающая из-за неравномерности поступления пыли в циклонные элементы, и, вследствие этого, различная гидродинамическая ситуация под каждым элементом [1]. Эжектированный обратный поток соединяется с основным потоком, они формируют вынужденный вихрь, который снова выбрасывается в эти объемы. Подобная аэродинамическая разверка является причиной появления условий для возникновения циркуляций переточных газов между элементами. При этом на циркуляцию затрачивается дополнительная энергия. Этим обстоятельством объясняется более высокий коэффициент гидравлического сопротивления группового аппарата по сравнению с аналогичным коэффициентом гидравлического сопротивления одиночного циклона [179]. Еще одним доказательством циркуляций газов между элементами являются данные [91], где в опытах обнаружено, что коэффициент гидравлического сопротивления группового циклона, который имел меньшее значение на запыленном потоке, достигает значения, характерного для незапыленного потока через 15 минут после прекращения подачи пыли в систему. Это объясняется тем, что пыль циркулирует в системе без ее подачи в течении продолжительного времени, при этом нарушается процесс формирования насыпного слоя в пылевом приемнике из поступивших в него из элементов жгутов пыли. Образовавшиеся жгуты имеют плотность среды из частиц, сопоставимую с насыпной. Жгуты пыли в нормально работающем циклоне транспортируются потоком в пылевой приемник, где выделяются из газа и образуют насыпной слой [40].

Недостатки, присущие групповым циклонам, особенно ярко проявились в узлах обеспыливания воздуха аспирационных систем Томского комбикормового завода, содержащих групповые циклоны БЦШ – 550 с четырьмя элементами ЦН – 15, диаметром 550 мм.


Групповые циклоны обладали низкой эффективностью, и, как следствие этого, потери ценных порошковых микродобавок в технологии получения продукта и загрязнение атмосферы. Из-за зависания пыли в циклонах происходили забивки элементов, так что внутри отложений образовывались каналы для прохода запыленного воздуха.

Было осуществлено несколько вариантов реконструкций узлов обеспыливания воздуха с групповыми циклонами, которые позволили повысить устойчивость их работы и на порядок уменьшить потери порошковых микродобавок. Этот опыт был распространен на повышение эффективности очистки систем золоулавливания с групповыми циклонами в малой энергетике.

На рис. 7.5 приведена схема очистки газа от золы, в которой циклонные элементы группового аппарата имеют индивидуальные транзитприемники с наконечниками в виде затворов непрерывной выгрузки [14].

Рис. 7.5. Схема группового циклонного золоуловителя с индивидуальными транзит-приемниками и затворами непрерывной выгрузки: 1 – вход запыленного потока;

2 – циклонные элементы;

3 – транзит-приемники;

4 – затворы непрерывной выгрузки;

5 – накопители пыли;

– аспирационная трубка;

7 – выход очищенного газа.

Очищенный газ из системы поступает в дымосос, а уловленная зола собирается в накопителе. Часть воздуха из накопителя в количестве 0,5…1 % от расхода дымовых газов отводится на вход в циклон. Накопитель находится под нулевым избыточным давлением и может разгружаться при работающей системе. В такой схеме очистки газов отсутствуют перетоки газа между элементами. Затворы непрерывной выгрузки обеспечивают более стабильную выгрузку сыпучего материала в отличие от стандартных затворов [179].

На рис. 7.6 приведена схема очистки газа от золы, в которой групповые циклоны выполняют функцию концентраторов золы.

Зольный концентрат поступает в выносной циклон с индивидуальным приемником пыли.

Рис. 7.6. Схема золоуловителя с групповым циклонным концентратором и выносным проточным циклоном: 1 – вход запыленного потока;

2 – циклонный концентратор;

3 – выносной циклон осадитель;

4 – накопитель пыли;

5 – шибер;

6 – выход очищенного газа.

Очищенный газ из системы поступает на вход дымососа. В качестве выносного циклона может быть использован один аппарат из группы элементов. Индивидуальный приемник пыли надежнее выполнить из транзит-приемника с наконечником в виде затвора непрерывной выгрузки и накопителя: так в большей мере достигается герметичность в области пылевыводного отверстия выносного циклона от присосов воздуха. Сопротивление системы повышено на 15…20 % из-за необходимого перепада давления, создаваемого шибером.

Циклонные элементы в концентраторе гидравлически уравновешены, эффективность обеспыливания газов в них несколько выше за счет притока пылеконцентрированных газов в выносной циклон. В этой схеме циклон-осадитель может быть вынесен на десятки метров от концентратора или дымососа. Газоходы транспортировки газа в циклон – осадитель имеют проходные сечения в 5…10 раз меньше, чем на входе в систему.

На рис. 7.7 приведена схема очистки газов от золы с рециркуляцией газов через выносной циклон-осадитель. Дымосос создает напор в концентраторе, так что при запыленном потоке вход выносного циклона-осадителя также находится под напором. Каналы выхода очищенного газа и пыли в выносном циклоне-осадителе находятся под разрежением. Для защиты дымососа от абразивного износа запыленным газом предусмотрен улиточный разгрузитель с низким гидравлическим сопротивлением [179].

Рис. 7.7. Схема золоуловителя с групповым циклонным концентратором и выносным рециркуляционным циклоном – осадителем: 1 - вход запыленного потока;

2 – улиточный разгрузитель;

3 – циклонный концентратор;

4 – выносной циклон-осадитель;

5 – дымосос;

6 – выход очищенного газа Очищенный газ из системы поступает в дымовую трубу. Расход дымовых газов через дымосос на 15…20 % выше в этом варианте, чем в традиционных системах. В отличие от известной системы очистки газов БЦРН [123], в этом варианте отсутствует циркуляционный дымосос, в качестве концентраторов золы предложены элементы группового циклона, в качестве выносного осадителя применен не групповой, а более эффективный одиночный циклон.

Сравним эффективности очистки газов в системах представленных на рис. 7.5…7.7. Обозначим: 0 1 C02 / C01 ;

Q 1 CQ 2 / CQ1 ;

q 1 Cq 2 / Cq1 ;

k q / Q.

Здесь 0,Q,q эффективности очистки газа от пыли фиксированной фракции в системе, элементе группового аппарата, выносном циклонном – осадителе;

C01, CQ1, Cq1 концентрации фиксированной фракции пыли на входе в систему, в концентратор, в выносной циклон – осадитель;

C02, CQ 2, Cq 2 – концентрации фиксированной фракции пыли на выходе из системы, из концентратора, из выносного циклона;

q, Q - расходы очищенного газа через выносной циклон и через концентратор.

Записывая балансовое уравнение для масс пыли фиксированной фракции для каждой схемы (рис. 7.5, 7.6, 7.7) и решая их, получим следующие соотношения.

Схема 7.5: 0 Q ;

Схема 7.6: 0 q (Q k ) /(1 k ) ;

Схема 7.7: 0 1 (1 Q )(1 р ) /[1 q k Q (1 q )], где p - эффективность очистки газа от фиксированной фракции пыли в разгрузителе. В схемах 2 и 3 с увеличением «k» несколько увеличивается Q, однако q - уменьшается из-за необходимого увеличения размера циклона. В схеме 7.7, если принять p 0, при q k Q (1 q ), значение 0 больше Q. Схема 7.6, в которой 0 Q, обладает достоинством простой компоновки и надежно в работе.

Оценки показывают, что значение «k» должно находиться в диапазоне 0,12…0,25.

В схемах 7.6 и 7.7 коэффициент гидравлического сопротивления концентратора ниже, чем группового циклона на рис. 7.4, из-за вывода газа вместе с пылью в выносные циклонные осадители. Это обстоятельство приводит к незначительному увеличению затрат на транспортировку газа в выносные осадители.

Таким образом, повышение эффективности золоулавливания и устойчивости работы системы в рассмотренных вариантах достигается посредством гидравлического уравновешивания элементов группового аппарата, организации процесса выделения золы из жгутов пыли и формирования насыпного слоя из уловленных частиц в пылевом приемнике.

7.3. Очистка газов вихревыми аппаратами с двухстадийным концентрированием пыли Проведенное нами обследование БЦ котла КЕ 10/14 показало, что в дымовых газах присутствуют крупные частицы в виде спеков и диапазон размеров частиц составляет 11000мкм. Такой разброс объясняется особенностями процессов образования отложений и агломератов из частиц в самом топочном агрегате и дымовых трактах.

Как было представлено в гл. 1, при обтекании труб со скоростью 8- м/с на фронтальной и кормовой частях образуются рыхлые отложения;

при скорости обтекания более 11 м/с на фронтальной части образуются плотные отложения, в кормовой - рыхлые [76]. Количество осевшей золы зависит от скорости потока и концентрации частиц. Скорости потока, при которых происходит отрыв частиц, определяются распределением сил адгезии и размеров частиц. Количественно отрыв прилипших частиц определяется медианной скоростью отрыва. В реальных процессах, в производственных условиях все элементы энергетических агрегатов подвержены вибрационным нагрузкам.

Отложения подвергаются воздействию крупных частиц. Происходит периодический срыв отложений с поверхностей и их пополнение.

Таким образом, в потоке на входе в БЦ присутствуют не только исходные зольные частицы, но и агломераты из частиц, причем с переменной их концентрацией. В камере ввода газа БЦ происходят классификационные эффекты из-за взаимодействия выхлопных труб циклонных элементов с крупными частицами. Таким образом, пылевая нагрузка элементов оказывается неодинаковой. Микроскопический анализ проб золы, уловленной БЦ, показал, что содержание уловленных частиц размером менее 10 мкм составляет менее 1% по массе, тогда как в уносе котла таких частиц около 6,5%. Такая же картина наблюдается при работе БЦ на ГРЭС –2 (г. Томск).

Как показали визуальные наблюдения потоков в прозрачной модели БЦ, в общей камере сбора уловленной пыли наблюдается «пылевая буря», способствующая межэлементному перетоку запыленного газа, затрудняющая процесс нормального пылеосаждения и образования насыпного слоя из уловленных тонких частиц [43].

В одиночном циклонном аппарате структурирование дисперсной фазы происходит на ограждающих поверхностях сепарационного объема и продолжается в пылеприемнике. По мере продвижения газопылевой смеси к пылеприемнику происходит непрерывное увеличение концентрации дисперсной фазы за счет уменьшения газовой фазы. На конечной стадии процесса сепарации частиц происходит затухание концентрированного вихря с уменьшением скорости твердой фазы до нуля – образование насыпного слоя из частиц. Таким образом, в высокоэффективном циклоне вихрь производит сборку дисперсного тела из частиц, начиная от вводного канала и заканчивая в индивидуальном пылеприемнике. Структурирование дисперсной фазы происходит в виде жгутов, которые транспортируются потоком в пылеприемник. В батарейных и групповых циклонах этап сборки дисперсного тела из частиц в общем пылеприемнике отсутствует.

В [212] приведены данные о работе БЦ на котлах ДКВР-10/13, сжигающих уголь Воркутинского месторождения. Эффективность пылеулавливания БЦ составляет 70 %. Предложено установить вторую ступень газоочистки, представленную дымососом-пылеуловителем.

После проведения реконструкции общая эффективность очистки составила 89 %.

Нами разработаны альтернативные решения для обеспыливания дымовых газов. Установка представляет собой трехступенчатую систему пыле- и золоулавливания, включающую в себя: разгрузитель пылеконцентратор, диффузорный пылеконцентратор, выносные циклоны.

Положительные результаты были получены благодаря вводу в систему газоочистки элементов, способствующих стабилизации процессов формирования дисперсных тел из отсепарированных частиц.

Принцип пылеулавливания заключается в применении вихревых разгрузителей- пылеконцентраторов для сгущения пыли в небольшие объемы газа с последующим ее выделением в высокоэффективных одиночных циклонах. Пылеконцентраторы обладают высокой пропускной способностью, выделение пыли из газового концентрата осуществляется в одиночных противоточных циклонах. Это техническое решение позволило создать установку с относительно небольшими размерами, способную осуществлять очистку необходимых объемов газов.

Внутренняя поверхность разгрузителя покрыта слоем абразивоустойчивого материала (чугун), повышающая срок работы аппарата. Устройства для регулирования потоков на разгрузителе пылеконцентраторе позволяют проводить очистку дымовых газов в зависимости от нагрузки котла. Гидравлическое сопротивление данной установки в зависимости от нагрузки котла до 2000 Па, эффективность 95%, производительность 45 000 м3/час.

Компоновочная схема системы пыле- и золоулавливания приведена на рис. 7.8а, 7.8б.

Рис. 7.8а. Компоновочная схема системы пыле- и золоулавливания 1 – разгрузитель-концентратор, 2 –диффузорный пылеконцентратор, 3,4 – выносные циклоны В предлагаемой схеме запыленный поток проходит через разгрузитель-пылеконцентратор 1, где освобождается от крупных частиц и сгустков, а остальная часть концентрируется на периферии и выводится в выносной циклон 3. Далее поток движется через диффузорный пылеконцентратор 2, где также сгущается пыль и удаляется в выносной циклон 4. В выносных циклонах выделение золы происходит наиболее эффективно, поскольку в транзитных приемниках происходит процесс затухания потоков и протекает процесс формирования слоя частиц.

Рис.7.8б. Схема плана компоновки Расчетная схема предложенной системы пыле- и золоулавливания представлена на рис. 7.9.

Рис. 7.9. Расчетная схема системы пыле- и золоулавливания Запыленный газовый поток с концентрацией CВХ в количестве Q q q поступает в разгрузитель-пылеконцентратор 1, снабженный собственным пылесборным бункером. Эффективность осаждения частиц в пылесборном бункере разгрузителя составляет 0.

Неотсепарированные в пылевом бункере разгрузителя частицы с потоком в количестве Q q q и концентрацией CQ q с эффективностью 1 концентрируются на стенке и в количестве равном q с концентрацией C1 выводятся в выносной циклон разгрузителя пылеконцентратора 3. Далее концентрат с эффективностью выделяется из циклона, а поток с концентрацией C2 присоединяется к основному очищенному потоку. Поток, очищенный в разгрузителе пылеконцентраторе от крупных частиц, в количестве Q q с концентрацией CQ q поступает в диффузорный пылеконцентратор 2.

Здесь тонкая пыль концентрируется с эффективностью равной 2 и с количеством газа, равном q и концентрацией C3 выводится в выносной циклон диффузорного пылеконцентратора 4. Далее пылеконцентрат с эффективностью 4 выделяется из циклона, а поток с концентрацией C присоединяется к основному очищенному потоку. Основной поток, очищенный от пыли в количестве Q и концентрацией CУН, поступает на вход дымососа.

Решая систему уравнений эффективности сепарации частиц по балансовым соотношениям, полагая что 4 = 3, получим выражение фракционной эффективности системы пыле- и золоулавливания i 1 (1 i 0 ) i 3 i 2 i1i 2 i1. (7.1) Общая эффективность системы пыле- и золоулавливания определяется по формуле:

i i, (7.2) где i – фракционная эффективность установки, i – доля частиц i-ой фракции. Методики расчета фракционной эффективности разделения аэрозоля в элементах установки приведены в [51].

Был проведен отбор проб золы-уноса котла. Фракционный состав уноса и результаты расчета эффективности установки представлены в таблице 7.2.

Таблица 7.2. Результаты расчета эффективности системы пыле- и золоулавливания Размер частиц, мкм Расчетные параметры 20- 0 Более 60 10- 60 Фракционный состав уноса котла i, % 82,2 5,4 5,9 6, Фракционная эффективность первой 94 79 22 ступени, i0% Фракционная эффективность второй 99,9 97 68 ступени, i1% Фракционная эффективность третьей 99.9 98 75 ступени, i2% 99,9 99,8 94 Фракционная эффективность цикл. i3% Фракционная эффективность системы 99,9 99.7 89 пыле- и золоулавливания i, % Общая эффективность, % 96, Промышленные испытания установки показали, что общая эффективность системы пыле- и золоулавливания составляет 94,294,8% (в зависимости от нагрузки котла), гидравлическое сопротивление до 1500 Па.

Данная конструкция пылеуловителя может быть использована в малой энергетике, а также во всех отраслях промышленности, связанных с транспортировкой, складированием и переработкой дисперсных материалов и других процессов, приводящих к выделению большого количества пыли в атмосферный воздух. Пылеуловитель позволит снизить выбросы пыли в атмосферный воздух по сравнению с батарейным циклоном в 46 раз.

7.4. Обеспыливатель с малым сопротивлением На рис.7.10 изображено устройство для очистки газа от пыли, которое может использоваться в трактах, имеющих небольшой избыточный напор [17]. Предлагаемое устройство содержит спиральный газоход 1 прямоугольного сечения с изогнутыми наружной 2 и внутренней 3 боковыми стенками, верхней 4 и нижней 5 стенками, отвод очищенного газа в виде продольной щели 6, выполненной во внутренней стенке 3, центробежный пылеосадитель 7, присоединенный к пылеотводному каналу 8, расположенному у наружной стенки 2 на выходном конце газохода 1. Продольная щель 6 выполнена на расстоянии, соответствующему углу /4 от входа газохода 1. Высота щели 6 составляет 0,2-0,25 высоты h внутренней стенки 3 в каждом сечении, площадь поперечного сечения пылеотводного канала составляет 0,30,5 площади поперечного сечения входного конца газохода. Пылеосадитель снабжен вытяжным вентилятором 9, нагнетательный патрубок 10 которого присоединен к входу газохода 1 у наружной стенки 2.

Рис 7.10. Устройство для обеспыливания газов при небольшом перепаде давления.

Газовый поток с примесью под небольшим напором 0,2-0, кПа поступает в газоход 1, где частицы за счет центробежных сил концентрируются у периферийной поверхности боковой стенки 2, газ в количестве 85-95% стекает в щель 6, а остальная часть газа вместе с примесью выходит в осадитель 7. На расстоянии от входа, соответствующем углу поворота потока на /4, происходит ускорение, стабилизация потока и предварительная сепарация частиц, т.е. оттеснение их от внутренней криволинейной поверхности стенки 3. В последующих сечениях транзитная скорость остается постоянной за счет уменьшения проходного сечения и вытекания газа через щель 6. Давление газа оказывается достаточным во всех сечениях канала, чтобы способствовать выходу газа по всей длине щели 6 со скоростью, близкой к транзитной скорости потока вдоль газохода, при высоте щели 6 в каждом сечении 0,20,25 высоты стенки 3. Значение транзитной скорости в пределах 8-20 м/с во всех сечениях канала способствует надежному транспортированию примеси, склонной к налипанию на поверхности.

Перемещение газа к щели во всех сечениях осуществляется с малыми скоростями, которые незначительно влияют на перенос частиц к щели. Поперечные циркуляционные сечения в большей мере способствуют переносу частиц к щели, однако из-за искривлений линий тока газа, подтекающего к щели, частицы могут вторично пройти стадию сепарации и сконцентрироваться у периферийной поверхности.

Уменьшение высоты газохода позволяет существенно уменьшить поперечное сечение пылеотводного канала 8 по сравнению с сечением на входе в газоход и, следовательно, уменьшить количество отведенного с примесью газа в осадитель 7 без нарушения сепарации, при этом наилучший результат достигнут при его величине 0,30, площади поперечного сечения выходного конца газохода.

В осадителе 7 поток во вращательном движении освобождается от примеси, которая осаждается в приемнике, и поступает по центрально расположенному патрубку в вытяжной вентилятор 9 с вращением крыльчатки в сторону, обратную направлению вращения потока в осадителе 7.

Данное устройство может быть использовано в малых котельных, работающих на самотяге, если предложенное устройство скомпоновать с вытяжной трубой, а небольшой вентилятор использовать как нагнетатель для эжекции газов.

Предложенное устройство позволяет проводить очистку газов от примесей, склонных к налипанию на поверхности, и, кроме того, экономить производственные площади и металл на изготовление газоочистки.

7.5 Сравнение инерционных аппаратов для обеспыливания дымовых газов В рекламных проспектах, технической документации производители этого оборудования приводят высокие эффективности обеспыливания газов, которые не соответствуют эксплутационным показателям.

Паспортные данные батарейного циклона БЦ-2-5х(4+2) в сравнении с данными, полученными в результате проведенных замеров, приведены в таблице 7.3 [50] Таблица 7.3 Сравнение паспортных данных БЦ-2-5х(4+2) с результатами замеров.

Технические характеристики Паспортные Данные аппарата данные замеров Производительность, тыс. м3/час 22,6-26,1 33,1-36, Гидравлическое сопротивление, Па 450-600 1950- Степень очистки (КПД), % 85-90 68,2-69, По данным предприятия, наблюдается значительный абразивный износ лопастей дымососа;

замена лопастей дымососа осуществляется в среднем один раз в два года. Это говорит о том, что помимо тонких частиц сажи в выбросах присутствует грубая крупная фракция зольных частиц, обладающих повышенными абразивными свойствами.

Проведем сравнение эффективностей различных инерционных аппаратов по общепринятой методике.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.