Гравитационные пылеуловители.

В гравитационных пылеуловителях выделения взвешенных частиц из газообразной среды происходит главным образом под действием силы тяжести.

Размеры полых пылеосадочных камер на рис. определяют, исходя из заданного расхода газа L и минимального седиментационного диаметра частиц пыли д _S, которые вместе с более крупными частицами должны выпасть из потока. Соотношение длинны 1 и высоты Н камеры находят из соотношения скорости газа v_s :

Рис.3

Ширину камеры b определяют, исходя из принятых в расчете скорости газа v_s , высота камеры Н и заданного расхода газа L:

Для вычисления скорости оседания (витания) v_s по заданному диаметру частицы д_S и наоборот - диаметра д_S по заданной величине v_s H.C. Сыркин предложил использовать критерии Шиллера Sch и Кирпичева Ki

Чем меньше скорость газа и высота камеры, и больше её длина, тем меньшую скорость оседания можно получить, т.е. тем меньшего размера частицы пыли можно выделить из запыленного потока.

Резкое снижение высоты оседания дают так называемые полочные камеры. Для удобства сбора пыли полки делают наклонными; по оси камеры расположен шнек для выгрузки осевшей пыли. Для более эффективного удаления пыли с наклонных полок применяют вибраторы или другие встряхивающие устройства периодического действия, а для горизонтальных можно применить механизм, периодически наклоняющий их к центру бункера.

Рис. 4

где - полочная пылесборочная камера;

1 - направляющие лопасти;

2 - полки;

3 - шнек;

4 - пылевой затвор;

5 - бункер.

При конструировании пылеосадочной камеры весьма важно обеспечить равномерный подвод запыленного газа. Для этой цели устанавливают газораспределительные решетки или применяют диффузоры с рассечками, располагая их под углом 10 - 12 ° друг к другу.

Недостатками пылеосадочных камер по сравнению с другими пылеулавливающими устройствами являются их большой объем и малая эффективность, а преимуществами - малое гидравлическое сопротивление, простота и надежность конструкции и возможность удалять из газового потока фракции крупных частиц, обладающих повышенной абразивностью. Благодаря этому целесообразно использовать их в качестве первой ступени очистки перед более эффективными пылеуловителями.

Инерционные пылеуловители.

К простейшим инерционным пылеулавливающим средствам можно отнести небольшие по сравнению с пылеосадочными камерами ёмкости, в которых скорость запыленного потока, подводимого сверху или сбоку, изменяется по величине и направлению. Изменение направления скорости потока достигается, в частности, благодаря установке одной или нескольких перегородок. Эффективность этих устройств не поддается расчету, а экспериментальные данные весьма ограничены. Учитывая сравнительно небольшое сопротивление (1-4 гПа) этих устройств, их целесообразно устанавливать для улавливания наиболее крупных частиц с повышенными абразивными свойствами.

Жалюзийные пылеуловители

Принцип действия жалюзийных пылеуловителей основан на резком (около 150) изменения узких струек газового потока, проходящих через зазоры между лопастями жалюзи, и отражении ударяющихся о поверхности лопастей частиц пыли в направлении щели (отверстия), через которую удаляется часть газового потока, обогащенного пылью.

Рис. 5 - Движение частиц пыли в жалюзийном пылеуловителе.

Конические инерционные пылеуловители (ИПы) собраны из большого числа конических колец, закрепленных в каркасе с просветами между кольцами принимается 15-25 м/с.

Небольшая часть воздуха вместе с концентрированной пылью отводится из отверстия наименьшего кольца в вершине конуса и поступает в циклончик, рассчитанный на 5-7 % от общего расхода установки. В случае установки ИПа на всасывающей стороне вентилятора для надежной работы циклончика следует устанавливать вспомогательный вентилятор.

Основными достоинствами ИПов является малое гидравлическое сопротивление и значительно меньшие по сравнению с любыми другими пылеуловителями габариты. К недостаткам этого пылеуловителя следует отнести малую надежность в условиях недостаточно квалифицированной эксплуатации. Малейшая негерметичность бункера под циклончиком приводит к резкому, а иногда и к полному нарушению процесса пылеула-вливания. Воздухопровод, соединяющий ИП с циклончиком, не должен иметь поворотов, так как из-за большой концентрации пыли он подвержен быстрому износу. Циклончик по тем же соображениям целесообразно делать литым или обкладывать изнутри листовой резиной.

Пластинчатые жалюзийные золоуловители, предназначены для очистки дымовых газов от летучей золы.

Рис. 6- Пластинчатые золоуловители ВТИ с одной (а) и с двумя (б) отсосными щелями

По данным ВТИ, фракционная степень очистки в жалюзийном золоуловителе в случае отсоса через циклон 10 % основного объема при сопротивлении жалюзи 4-5 гПа и плотности частиц р_т = 2000 кг/^Зм составляет:

д, мкм ήф, % д, мкм ήф, % д, мкм ήф, %

5 25 20 75 40 94,8

10 47 25 86,5 50 96,5

15 63 30 91,3 60 97,7

При увеличении отсоса воздуха через циклон с 10 до 20 % степень фракционного выноса (100- ήф) уменьшается на 2 - 2,5 %, а при уменьшении скорости прохода воздуха и падении перепада давления в жалюзи до 2 - 2,5 гПа увеличивается на 2 - 2,5 %.

Жалюзийные пылеуловители можно рекомендовать в качестве первой ступени очистки с целью предотвращения абразивного износа следующей ступени.

Одиночные возвратнопоточные циклоны.

Принцип действия циклона основан на выделении частиц пыли из газового потока под воздействием центробежных сил, возникающих вследствие вращения потока в корпусе аппарата.

Наибольшее распространение в технике получили циклоны с изменением основного направления потока газа, называемые возвратнопоточными.

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, образующийся в циклоне, пятой опирается о дно пылесборного бункера. При этом в центре смерча винтообразное движение газа направленно вверх. Нарушение вращательного движения газа в бункере неизбежно приводит к заметному снижению степени очистки.

Рис.7 - Движение запыленного и очищенного газа в возвратнопоточном циклоне.

Следует так же иметь в виду, что нарушение вращающегося потока в выхлопной трубе циклона приводит к снижению интенсивности его вращения в центральной зоне корпуса, поэтому вставка на входе в выхлопную трубу выпрямителей воздушного потока в виде звездочки или сот существенно снижает степень очистки. Так, в коническом циклоне диаметром 400 мм при входной скорости воздуха 10-15,3 м/с степень очистки на угольной пыли с д50 ⁼ 50 мкм без звездочки была 90,2 - 91,7 % , а со звездочкой снизилась до 85,2 - 87,7.

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 и батарейные циклоны.

В групповых компоновках применяются циклоны ЦН-15, а по типовым нормалям циклоны ЦН-11. Их устанавливают попарно с общим числом циклонов 2-8 или вокруг вертикального подводящего газохода по 10 - 14 штук.

Рис.9- Круговая (а) и попарная (б) компоновка циклонов ЦН.

Степень очистки в группе циклонов принимается равной степени очистки в одиночном циклоне, входящим в эту же группу, хотя экспериментально это и не доказано. Есть некоторые основания предполагать, что она несколько ниже степени очистки, достигаемой в одиночном циклоне.

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 при расходе газа до 650000 м³/ч.

Циклоны БЦ - 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.

В настоящее время наиболее эффективными батарейными циклонами являются аппараты с частичной рециркуляцией газа БЦРП.

В последнем десятилетии начали применяться аппараты БЦУ треста «Энергоуголь» с улиточными элементами, обеспечивающие более высокую эффективность, чем батарейные циклоны с закручивающими устройствами типа «розетка» и «винт».

Прямоточные циклоны.

Циклоны, в которых вращающийся поток газа не изменяет направления своего основного движения по оси аппарата, называются прямо-точными. 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 варианты вихревого циклона. Эффективность конструкции вихревых циклонов достаточно высока и приближается к степени очистки достигаемой в электрофильтрах.

Рис. 10- вихревой циклон; 1 - диафрагма; 2 - патрубок; 3 -тангенциальное сопло; 4 -цилиндрический корпус аппарата; 5 -розетка или винт; 6 - входной патрубок; 7 - нижняя часть корпуса аппарата.

Ротационные аппараты.

К последней подгруппе инерционных пылеуловителей относятся ротационные аппараты, в которых сепарация пыли происходит вследствие вращения ротора. Эти аппараты следует разделять на два типа. Один 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. По эффективности ПВК на грубой кварцевой пыли (д50 = 34 мкм) равна 77 %. Для сравнения укажем, что простой циклон ЦН-11 обеспечивает степень очистки от такой пыли более 90 %. 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. Недостатками этих аппаратов являются их энергоемкость и высокие окружные скорости ротора, которые необходимы для отделения частиц мельче 10 мкм.

К ротационным аппаратам условно можно отнести вентилятор - пылеуловитель с очисткой газов в спиральной коробке, предназначенный для сухой очистки воздуха от пыли с д > 15 мкм. Его также называют дымосос - золоуловитель, так как он находит применение для очистки отходящих газов малых котельных.

Рис. 11 - Вентилятор-пылеуловитель. 1 - вал; 2 - рабочее колесо; 3 -дымосос;4 - радиальное направляющее устройство; 5 - спиральный пылеуловитель; 6 - крыльчатки; 7 и 11 - входной патрубок; 8 - выходной патрубок; 9 - выносной циклон; 10 - бункер; 12 - односторонний клапан;