Курсовая работа: Аппаратура, используемая для очистки атмосферы от промышленных выбросов пыли
Рис. 5. Движение запыленного и очищенного газа в возвратнопоточном циклоне
от пыли, двигается по направлению снизу вверх и удаляется через коаксиально расположенную выхлопную трубу 7 и улитку 8 из циклона. Небольшая часть этого потока, в котором сконцентрирована основная масса выделяющейся пыли, поступает через пылеотводящее отверстие 4 в бункер 5, где происходит окончательное осаждение частиц. Эта часть потока, освободившись от сконцентрированных в нем частиц, выходит из бункера через центральную зону того же пылеотводящего отверстия 4. Уловленная пыль выгружается из бункера 5 через пылеспускной патрубок и разгрузочное устройство 6, которое в период работы циклона должно обеспечивать полную герметичность.
Вследствие интенсивного вращения газа в корпусе циклона статическое давление понижается от его периферии к центру. Такая же картина наблюдается и в пылесборном бункере. Отсюда следует, что герметичность бункера должна быть полностью обеспечена не только при установке циклона на всасывающей, но и на нагнетающей стороне вентилятора. Несоблюдение этого условия приводит к резкому снижению пылеотделения в циклоне и даже к полному его нарушению.
Своеобразный смерч (рис. 5), образующийся в циклоне, пятой опирается о дно пылесборного бункера. При этом в центре смерча винтообразное движение газа направлено вверх. Нарушение вращательного движения газа в бункере неизбежно приводит к заметному снижению степени очистки. В частности, именно поэтому степень очистки в группе циклонов с общим бункером несколько ниже, чем одиночном аппарате.
В отечественной пылеочистной технике применяются различные типы циклонов одного назначения (рис. 6). Причиной такого чрезмерного разнообразия является то обстоятельство, что разработкой этих устройств на протяжении десятилетии занималось множество организаций, не координировавших свою деятельность.
До последнего десятилетия во многих отраслях промышленности широко применялся одиночный цилиндрический циклон ЛИОТ, нормаль которого была разработана еще в 1934 г. В послевоенный период большое распространение получают конические циклоны СИОТ и циклоны НИИОГАЗ ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У и ЦН -24. Цифры 11, 15, 24 соответствуют углу развертки винтового подвода газа в верхней части аппарата. Индекс «У» (укороченный) присвоен циклону ЦН-15, применяемому в условиях, когда высота лимитирована [4].
2.2.3 Групповые циклоны
С увеличением диаметра циклона при постоянной тангенциальной скорости потока центробежная сила, воздействующая на пылевые частицы, уменьшается и эффективность пылеулавливания снижается. Кроме того, установка одного высокопроизводительного циклона вызывает затруднения при его размещении вследствие его большой высоты. В связи с этим в технике пылеулавливания широкое применение нашли групповые (рис. 7) и батарейные циклоны.
Рис. 7. Круговая компоновка циклонов ЦН
Степень очистки в группе циклонов принимается равной степени очистки в одиночном циклоне, входящем в эту же группу, хотя экспериментально это и не доказано. Есть некоторые основания предполагать, что она несколько ниже степени очистки, достигаемой в одиночном циклоне [4].
2.2.4 Батарейные циклоны
Батарейные циклоны, называемые также мультициклонами, состоят из нескольких десятков и даже сотен параллельно включенных циклончиков. В отечественных конструкциях в одном аппарате насчитывается до 792 циклонных элементов.
В циклонных элементах применяются закручивающие поток устройства: двухходовой винт с лопастями, установленными под углом 25° к горизонту; розетка из 8 лопастей, устанавливаемых под углом 25 или 30°; розетка с загнутыми вверх лопастями для безударного входа потока газа; патрубок для тангенциального подвода газа.
Ось циклонных элементов может располагаться вертикально и с наклоном. Диаметр циклончиков в отечественных аппаратах принимается в пределах 150 – 250 мм.
Конфигурация камер подвода запыленного и отвода очищенного газа наиболее часто бывает клиновидная (рис. 8).
Запыленный газ через патрубок 1 входит в клиновидную форкамеру 2 и, проходя через пространство между выхлопными трубами 5, поступает в закручивающие устройства, расположенные в кольцевой щели циклонных элементов 6. Выделившаяся пыль поступает в пылесборный бункер 7. Очищенный газ через выхлопные трубы 5 проходит в сборную камеру 4 и выходит из аппарата. В крышке аппарата установлены патрубки с взрывными клапанами 3, причем численное значение их общей площади (в м2 ) должно составлять не менее 5% численного значения объема аппарата (в м2 ). Весь аппарат разделен перегородкой 9 на две параллельно работающие секции, чтобы при понижении расхода воздуха одну можно было отключить.
На рис. 8 изображен батарейный циклон БЦ-2, изготовляемый Кусинским машиностроительным заводом. Корпуса циклонных элементов изготавливаются из серого чугуна, выхлопные трубы и корпус аппарата – из углеродистой стали. Допустимая запыленность газа для слабослипающихся пылей 75 г/м3 , для среднеслипающихся - 35 г/м3 . Допустимая температура газа до 400°. Эффективность очистки газа от золы при d50 = 10 мкм составляет около 80%. Циклопы ВЦ-2 могут быть использованы в технологических установках на любой неволокнистой и неслипающейся пыли.
Пылеуловители батарейные циклонные ПБЦ предназначены для очистки технологических газов и воздуха сушильных установок. Они могут также быть использованы в системах аспирации углеобогатительных фабрик и на предприятиях химической промышленности. Аппараты типа ПБЦ в зависимости от типоразмера имеют от 24 до 96 сварных циклонных элементов с диаметром корпуса 250 мм и с полуулиточным входом газа. Циклонные элементы расположены с наклоном 45°. Запыленный газ входит в аппарат через патрубок и, поступая в пространство, где расположены циклонные элементы, освобождается от наиболее крупных частиц пыли, которые осаждаются в отдельном отсеке пылесборного бункера. Пыль, отделяемая в циклонных элементах, собирается в центральном отсеке. Очищенный газ через выхлопны трубы поступает в боковые камеры и выводится из аппарата через выхлопной патрубок. В камерах очищенного газа и крышках аппарата предусмотрены предохранительные клапаны. Допустимая запыленность газа 75 г/м3 , температура 120°С, расчетное давление до 0,04 МПа.
В настоящее время наиболее эффективными батарейными циклонами являются аппараты с частичной рециркуляцией газа БЦРН (рис. 9).
Циклонные элементы БЦРН имеют улиточный подвод газа и снабжены конусными раскручивателями для снижения гидравлических потерь. Они, так же как и в циклонах ПБЦ, расположены под углом 45° в отсеке, который служит одновременно для сепарации крупных частиц. Под этими отсеками расположены дополнительные бункеры. Для разгрузки выделившейся пыли все бункеры снабжены шлюзовыми затворами [4].
Рис. 9. Батарейный циклон БЦРН
2.2.5 Прямоточные циклоны
Рис. 10. Вихревой циклон
Циклоны, в которых вращающийся поток газа не изменяет направления своего основного движения по оси аппарата, называются прямоточными. Вследствие их малой по сравнению с возвратно-поточными циклонами эффективности и меньшими гидравлическими потерями они находят применение в качестве первой ступени очистки перед более эффективными пылеуловителями – тканевыми или электрофильтрами.
Разновидность прямоточных циклонов представляют появившиеся в последние годы варианты вихревого циклона (рис. 10).
Запыленный воздух подводится через патрубок 6, расположенный коаксиально с цилиндрическим корпусом аппарата 4. В конце патрубка установлены розетка или винт 5 для закручивания воздушного потока, который, поднимаясь винтообразно, отбрасывает частицы пыли к стенкам аппарата. В верхней части корпуса через патрубок 2 и тангенциальные сопла 3, наклоненные вниз, подается вторичный поток. Струи воздуха, выходящие из сопел с большими скоростями в одном направлении с основным потоком, интенсифицируют его вращение и одновременно создают около стенок аппарата винтовое движение, направленное вниз. Опускающийся наружный вихрь отводит отброшенные на периферию частицы пыли в нижнюю часть 7 корпуса аппарата, где они окончательно выделяются из вращающеюся потока. Вверху цилиндрического корпуса установлена диафрагма с целью разделения восходящего и нисходящего вихрей [4].
3.2.6 Ротационные аппараты
К последней подгруппе инерционных пылеуловителей относятся ротационные аппараты, в которых сепарация пыли происходит вследствие вращения ротора. Эти аппараты делятся на два типа. Одни из них имеет ротор в виде вентиляторного колеса особой конструкции, который отбрасывает частицы пыли к периферии и одновременно заставляет их двигаться в радиальном направлении к кольцевой щели пылесборной улитки и далее через циклонный элемент или непосредственно в бункер. В качестве примера таких аппаратов можно привести кориолисовый пылеотделитель ПВК. Эффективность ПВК на грубой кварцевой пыли равна 77%. Поэтому рекомендовать эти аппараты для улавливания пыли не представляется возможным.
Аппараты второго типа имеют ротор с отверстиями, через которые запыленный газ просасывается в радиальном направлении к оси ротора. Частицы пыли вследствие действия центробежной и кориолисовой сил не могут пройти через отверстия ротора в центральную зону аппарата, отбрасываются на периферию и оседают в пылесборном бункере. К таким аппаратам относятся центробежные пылеотделители Грищенко, Розенкранца и Пречистенского. Недостатками этих аппаратов являются их энергоемкость и высокие окружные скорости ротора, которые необходимы для отделения частиц мельче 10 мкм.
