Осаждение в центробежном поле
Этот способ разделения неоднородных пылегазовых смесей более эффективен, чем гравитационное осаждение, поэтому он применяется для отделения более мелких (до 5 мкм) частиц пыли.
При аппаратурном оформлении процессов разделения неодно- родных систем в центробежном поле применяют два принципа: враще- ние пылегазового потока в неподвижном аппарате (циклон); движение пылегазового потока во вращающемся роторе (центробежный ротаци- онный пылеуловитель).
В обоих случаях на разделение кроме сип тяжести и центробеж- ных сил значительное влияние оказывают инерционные силы.
Циклонные аппараты наиболее распространены в промышленно-
сти.
Действие циклона (рис. 3.5) основано на тангенциальном вводе
запыленного потока со скоростью 15-20 м/с в цилиндрическую часть аппарата, где формируется вращающийся поток, опускающийся вдоль внутренних стенок цилиндрической и конической частей корпуса. Час- тицы пыли отделяются под воздействием центробежной силы от ос- новного газового потока к периферии, оседают на внутренней части циклона и сползают под действием силы тяжести в коническую часть аппарата, откуда попадают в бункер. Отделение частиц от входящих в бункер газов происходит под действием сил инерции при изменении направления движения газов на 180о.
В промышленной практике принято разделять циклоны на высо- копроизводительные и высокоэффективные (рис. 3.6).
К аппаратам первого типа относятся цилиндрические циклоны НИИОГАЗ марки ЦН типа ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15у, ЦН-24.
Особенностью аппаратов этой группы является удлиненность ци- линдрической части, угол наклона входного патрубка соответственно 11о, 15о и 24о и одинаковое отношение диаметра выхлопной трубы к диаметру циклона, равное 0,59. Диаметр циклонов не превышает 2000 мм, отличается небольшим гидравлическим сопротивлением, вы- сокой производительностью.
К аппаратам второго типа относятся конические циклоны НИИО- ГАЗ марки С типа СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34 и СК-ЦН-22. Они отличают- ся длинной конической частью, спиральным входным патрубком и ма-
лым отношением диаметров выхлопной трубы к корпусу циклона. Диаметр циклона не превышает 3000 мм, потери давления выше, чем в цилиндрических.
Рис. 3.5. Схема работы циклона
1 - входной патрубок; 2 - вы- хлопная труба; 3 - цилиндри- ческая часть; 4 - коническая часть 5 - бункер
Рис.3.6. Циклоны НИИОГаз: а - цилинд- рический циклон; б - конический циклон
Кроме циклонов НИИОГаз в промышленной практике использу- ются циклоны СИОТ (Свердловский институт охраны труда), ВЦНИИОТ, ЛИОТ (Ленинградский институт охраны труда), ЦКТИ и пр.
При создании систем пылеочистки применительно к большим или меняющимся расходам газовых потоков возникает проблема повыше-
ния единичных мощностей циклонной аппаратуры. С увеличением га- баритных размеров циклонов, с одной стороны, падает эффективность пылеулавливания, а с другой – возрастает строительная высота уста- новки. Эту проблему можно решить групповой или батарейной компо- новкой циклонов.
При больших расходах очищаемых газов применяют групповую компоновку циклонов. Это позволяет не увеличивать диаметр циклона, что положительно сказывается на эффективности очистки.
Батарейные циклоны - объединение большого числа малых ци- клонов (мультициклонов) диаметром 150-250 мм в группу. Снижение диаметра циклонного элемента преследует цель увеличения эффектив- ности очистки. В мультициклоне батарея циклонных элементов раз- мещена в общем корпусе, имеющем общий коллектор для подвода и отвода газов и общий бункер для сбора пыли.
Представляют интерес и так называемые прямоточные циклоны (с нижним выводом очищенного газа), основные преимущества кото- рых состоят в малом гидравлическом сопротивлении и возможности компоновки пылеулавливающих устройств.
Достоинствами циклонов являются:
отсутствие движущихся частей в аппарате;
надежность работы при высоких температурах (до 500 оС) и при высоких давлениях;
возможность улавливания абразивных материалов при защите внутренних поверхностей циклонов специальными покрытиями;
улавливание пыли в сухом виде;
почти постоянное гидравлическое сопротивление аппарата;
простота изготовления;
сохранение высокой фракционной эффективности при увели- чении запыленности газов.
Недостатки циклонов:
высокое гидравлическое сопротивление 1250-1500 Па;
низкая эффективность улавливания частиц размером менее 5
мкм;
невозможность использования для улавливания слипающейся пыли.
Особое место в газоочистительной технике занимают вихревые пылеуловители (ВПУ), которые также относятся к прямоточным аппа- ратам центробежного действия. Они позволяют извлекать из вентиля- ционных выбросов до 99 % пыли с заметным содержанием мелкодис- персных частиц диаметром 3-5 мкм. ВПУ получили широкое распро-
странение для очистки газов после мельниц, сушилок, а также в горно- рудной промышленности.
Основным отличием вихревых пылеуловителей от циклона явля- ется наличие вспомогательного закручивающего газового потока.
Достоинствами ВПУ являются:
более высокая эффективность улавливания высокодисперсной пыли;
отсутствие абразивного износа внутренних поверхностей аппа- рата;
возможность очистки газов с более высокой температурой за счет использования вторичного холодного воздуха;
возможность регулирования процесса сепарации пыли за счет изменения количества вторичного газа.
Недостатки ВПУ:
необходимость дополнительного дутьевого устройства;
повышение общего количества газа, проходящего через аппа- рат; сложность аппаратурного оформления
К центробежным пылеуловителям относятся динамические (ро-
тационные)
пылеуловители. В этих аппаратах очистка
газа от пыли осу- ществляется за счет
центробежных сил и сил Кориолиса,
возникающих при вращении рабочего
колеса. Ди- намические ПУ помимо осаж-дения
частиц пыли из газового потока вы-
полняют роль тягодутье-вого устрой-
ства.
Рис. 3.7. Центробежный ротационный пылеуловитель
В аппаратах типа ЦРП (центро- бежные ротационные ПУ) улавли- ваемые частицы перемещаются в на- правлении, обратном движению га- зов в вентиляторе (рис. 3.7). Очи- щаемые газы всасываются через от-
верстия, расположенные на боковой поверхности вращающегося бара- бана. В пограничном спое частота вращения пылегазового потока дос- тигает окружной частоты вращения барабана. Благодаря этому части- цы пыли выделяются из газового потока в радиальном направлении.
Наибольшее распространение из динамических пылеуловителей получил дымосос-пылеуловитель (ДП), который чаще всего комплек- туется в паре с циклоном. ДП применяется для очистки дымовых газов малых котельных, в литейных производствах для очистки аспирацион-
ных выбросов и на асфальтобетонных заводах для очистки газов су- шильных барабанов.
Преимущества динамических пылеуловителей по сравнению с другими центробежными аппаратами заключается в компактности, со- кращении металлоемкости, совмещении в одном устройстве дымососа и сепаратора.
Недостатками является опасность абразивного износа лопаток дымососа, возможность образования отложений на лопатках, слож- ность в изготовлении.