Муравьева Е.В., Романовский В.Л. Прикладная техносферная рискология. Экологические аспекты

Подождите немного. Документ загружается.

281

Параметры, определяющие эффективность батарейных циклонов

Пара-

метры

Тип элемента циклона

«Розетка» «Розетка» «Энергоуголь» Прямоточный ЦКТИ

α=25

;

D=250 мм

α=30

;

D=250 мм

D=250 мм D=230 мм D=250 мм

3,85 5,0 3,0 2,87 4,0

lgσ

0,46 0,46 0,325 0,325 0,525

Примечания: 1. Данные, относящиеся к циклонным элементам типа «Розетка» и «Энерго-

уголь», соответствуют следующим условиям их работы: средняя скорость потока в элементе ω

= 4,5

м/с; динамическая вязкость газов μ

= 23,7·10

-6

Па·с; плотность частиц ρ

= 2200 кг/м

2. Параметры, определяющие эффективность прямоточного элемента ЦКТИ, относятся к ω

12 м/с; μ

= 18,8·10

-6

Па·с; ρ

= 2200 кг/м

; расходу газов в линии рециркуляции, составляющему при-

мерно 10% расхода очищаемого газа.

ВОПРОС №13: РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ БАТАРЕЙНЫХ ЦИ-

КЛОНОВ

Для правильного выбора циклонных элементов следует проанализировать

свойства пылегазового потока, подлежащего обеспыливанию. Важными пара-

метрами, определяющими эффективность работы установки, являются аутоге-

зионная прочность пылевого слоя, влагосодержание и запыленность пылегазо-

вого потока.

На практике наибольшее применение имеют циклонные элементы диа-

метром 250 мм. Опыт эксплуатации батарейных циклонов показывает, чт

о ап-

параты, составленные из большого числа циклонных элементов малого диа-

метра (100 и 150 мм), работают недостаточно эффективно и надежно.

Циклонные элементы с направляющими аппаратами типа «Розетка»

обеспечивают большую степень очистки газа, чем элементы с направляющими

аппаратами типа «Винт», однако они в большей степени подвержены забива-

нию. Поэтому при выборе типа элемен

та необходимо учитывать не только КПД

аппарата, но и надежность его работы. Элементы обоих типов можно приме-

нять для улавливания пылей с аутогезионной прочностью слоя 200-2000 мг/см

а для пылей с аутогезионнй прочностью слоя выше 2000 мг/см

лучше приме-

нять аппараты типа «Винт». В связи с повышенной склонностью к забиванию

розеточные аппараты применяют при небольших концентрациях пыли в газе.

Предельные значения запыленности, рекомендуемые для элементов диам.

100, 150 и 250 мм, и рекомендуемая производительность циклонных элементов

батарейных циклонов приведены ниже.

Расход газа, м3/ч....................................>2500 >7500 <25000

Диаметр циклонного элемента, мм......100 150 250

Максимальная запыленность газа,

г/м3, для элемента типа:

«Винт»........................................25 50 10

«Розетка».....................................15 35 75

282

ВОПРОС №14: ВИХРЕВЫЕ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛИ

Основным отличием вихревых пылеуловителей от циклонов является на-

личие вспомогательного закручивающего газового потока. На рис. 2.25. показа-

ны две основные разновидности вихревых пылеуловителей. В вихревом аппа-

рате соплового типа (рис. 2.25,

а) запыленный газовый поток закручивается ло-

паточным завихрителем и двигается вверх, подвергаясь при этом воздействию

вытекающих из тангенциально расположенных сопел 3 струй вторичного газа

(воздуха). Под действием центробежных сил взвешенные в потоке частицы от-

брасываются к периферии, а оттуда – в возбуждаемый струями спиральный по-

ток вторичного газа, направляющий их вниз в кольцевое межтрубное простран-

ство. Вто

ричный газ в ходе спирального обтекания потока очищаемого газа по-

степенно полностью проникает в него. Кольцевое пространство вокруг входно-

го патрубка оснащено подпорной шайбой 6, обеспечивающей безвозвратный

спуск пыли в бункер 7.

Наилучшие результаты по эффективности улавливания достигаются при

установке сопел, распыливающих вторичный газ, не менее чем в четыре ряда и

под углом 30

. В качестве оптимальной рекомендуется установка лопаток за-

вихрителя под углом 30-40

при отношении диаметра завихрителя к диаметру

аппарата 0,8-0,9.

Вихревой пылеуловитель лопаточного типа (рис.2.25,

б ) характеризу-

ется тем, что вторичный газ отбирается с периферии очищенного газа и подает-

ся направляющим аппаратом с наклонными лопатками 8.

За рубежом вихревые пылеуловители выпускаются производительностью

по очищаемым газам от 330 до 30000 м

/ч. Ниже приведены параметры аппара-

та производительностью 330 м

/ч.

Диаметр насадки, мм................................................................200

Высота сепарационного объема, мм.......................................643

Диаметр входного патрубка (в свету), мм..............................100

Число сопел вторичного газа...................................................2х4

Диаметр сопел, мм......................................................................11

Давление вторичного газа, Па................................................5500

Нормальный расход вторичного газа, м

/ч.............................220

Гидравлическое сопротивление аппарата, Па......................3700

Скорость газов, отнесенная к площади

поперечного сечения камеры в плане, м/с...............................2,0

Аналогично циклонам эффективность вихревых аппаратов с увеличением

диаметра снижается.

283

Рис. 2.25. Конструкция вихревых пылеуловителей:

а – соплового типа; б – лопаточного типа; 1 – камера; 2 – выходной патрубок; 3 – со-

пла; 4 – лопаточный завихритель типа «розетка»; 5 – входной патрубок; 6 – подпорная шай-

ба; 7 – пылевой бункер; 8 – кольцевой лопаточный завихритель.

В качестве вторичного газа в вихревых пылеуловителях могут быть ис-

пользованы атмосферный воздух, периферийная часть потока очищенных газов

и запыленные газы. Варианты подвода вторичного газа показаны на рис. 2.26.

С экономической точки зрения наихудшим является вариант с использо-

ванием атмосферного воздуха. Однако он представляется оправданным при не-

обходимости охлаждения запыленных газов. Наиболее выгодным в экономиче-

ском отношении я

вляется использование в качестве вторичного газа запылен-

ных газов. В этом случае производительность аппарата повышается на 40-65 %

без заметного снижения степени очистки.

Производительность вихревого пылеуловителя по газу может изменяться

в пределах 0,5-1,15 номинальной производительности. Это объясняется ре-

шающим влиянием на эффективность аппарата параметров вторичного газа,

при сохранении которых остаются неизменными окружная скорость закручива-

ния потока за

пыленных газов и соответственно центробежная сила, действую-

щая на частицы пыли. Установлено, что оптимальный расход вторичного газа

должен составлять 30-35 % от первичного.

284

Рис. 2.26. Варианты подвода вторичного газа к вихревым пылеуловителям:

а – подвод внешнего воздуха; б – подвод очищенных газов; в – подвод запыленных га-

зов.

Подобно циклонам вихревые пылеуловители могут компоноваться в

группы. Это делается с целью увеличения эффективности пылеулавливания за

счет уменьшения диаметра аппаратов.

Для ориентировочной оценки эффективности улавливания частиц раз-

личного диаметра можно воспользоваться приведенными ниже данными:

Размер частиц, мкм 2,5 5,0 10,0

Степень очистки, % 92 95 98

По сравнению с противоточными циклонами вихревые пылеуловители

имеют следующие преимущества: более высоку

ю степень очистки высокодис-

персных пылей; отсутствие абразивного износа активных частей аппарата; воз-

можность обеспыливания газов с более высокой температурой за счет исполь-

зования вторичного воздуха; возможность регулирования процесса сепарации

пыли за счет регулирования расхода вторичного воздуха.

К недостаткам вихревых пылеуловителей можно отнести: необходимость

дополнительного вентилятора; увеличение за сч

ет вторичного газа общего объ-

ема газов, проходящих через аппарат; сложную эксплуатацию аппарата.

ВОПРОС №15: ПЫЛЕУЛОВИТЕЛИ РОТАЦИОННОГО ДЕЙСТВИЯ

Простейшие пылеуловители ротационного действия представляют собой

механизм, состоящий из рабочего колеса и кожуха (пылеприемника). Пылега-

зовый поток приводится во вращательное движение рабочим колесом, при этом

под действием развивающихся сил (центробежной и Кориолиса) из очищаемого

газа выделяется пыль.

В зависимости от места подвода запыленного газового потока роторные

пылеуловители можно разбить на несколько групп. К первой (наиболее много-

численной) относятся пылеуловители, в которых запылен

ный поток поступает

285

в центральную часть колеса, вращающегося в спиралеобразном кожухе (рис.

2.27). Частицы пыли под действием центробежных сил и сил Кориолиса отбра-

сываются на периферию диска, откуда поступают в пылесборник. Очищенные

газы отводятся через патрубок чистого газа.

Рис. 2.27. Динамический пылеуловитель: Рис. 2.28. Роторный пылеотделитель ЦРП:

1 – корпус вентилятора; 2 – патрубок для 1 – ротор; 2 – корпус; 3 – опора; 4 – полый

отвода пыли; 3 – патрубок для отвода части вал; 5 – радиальный канал; 6 – шкив; 7 – пыле-

газового потока на рециркуляцию; патрубок.

4 – колесо вентилятора.

Рабочее колесо обычно имеет большое число лопаток (лопастей), угол

наклона которых к диску ротора оказывает влияние на эффективность сепара-

ции частиц из газов. В конструкции, показанной на рис. 2.22, отвод уловленных

частиц пыли из периферийной зоны в бункер осуществляется за счет рецирку-

ляции части газового потока.

Ко второй группе роторных пылеуловителей относятся аппараты типа

ЦРП (рис. 2.28), в которых улавливаемые частицы перемещаются в направле-

нии, обра

тном движению газов. Очищаемые газы всасываются во вращающий-

ся барабан через отверстия, расположенные на его боковой поверхности. В по-

граничном слое частота вращения пылегазового потока достигает окружной

частоты вращения барабана. Вследствие этого частицы пыли, преодолевая силы

аэродинамического сопротивления, выделяются из газового по

тока в радиаль-

ном направлении к периферии. В зависимости от соотношения центробежных

сил и сил аэродинамического сопротивления газового потока достигается та

или иная степень улавливания частиц пыли.

Из динамических аппаратов наибольшее распространение получил дымо-

сос-пылеуловитель. Аппарат предназначен для улавливания частиц пыли со

средним размером >15 мкм. Дымосос-пылеуловитель применяется для очистки

дымовых газов малых котелен, в литей

ных производствах для очистки аспира-

ционных выбросов и на асфальтобетонных заводах для очистки газов сушиль-

286

ных барабанов.

Дымосос-пылеуловитель ДП-10 с циклоном циркуляции типа ЦН-15У и

выгрузным устройством предназначен для перемещения газов и очистки их от

частиц пыли средним размером >15мкм. Аппарат может быть использован в

качестве первой ступени очистки перед мокрыми электрофильтрами и ткане-

выми фильтрами (рис. 2.29).

Рис. 2.29. Дымосос-пылеуловитель

Перемещение газов происходит за счет разности давлений, создаваемой

рабочим колесом на валу. Под действием центробежных сил пыль отбрасывает-

ся к периферии и вместе с небольшим количеством газа (8-10 %) отводится для

окончательного отделения через пылеотводной патрубок в выносной малогаба-

ритный циклон, соединенный с «улиткой» газоходом. Пыль из циклона посту-

пает в пылеприемник через герметичный бунк

ер или спускной стояк с затво-

ром-мигалкой. Из циклона очищенный поток возвращается в центральную

часть «улитки».

Пылевой концентрат просасывается через циклон за счет перепада давле-

ний между центром «улитки» и ее периферией; увеличивает этот перепад рабо-

та вспомогательной крыльчатки. Из центральной зоны «улитки» очищенный газ

через направляющий аппарат поступает в рабочее колесо дымососа, а затем че-

рез кожух выбрасы

вается в дымовую трубу.

Регулирование производительности дымососа осуществляется шибером,

при закрывании которого поток отжимается к периферии «улитки». Для защи-

ты стенок от износа предусмотрены защитные козырьки из полосовой стали,

располагаемые на боковинах «улитки» в периферийной зоне.

Циклон устанавливают в месте, удобном для выгрузки уловленной пыли.

Технические характеристики дымососов-пылеуловителей приведены в

таблице 2.26.

Таблица 2.26

Наименование ДП-8 ДП-10 ДП-12 ДП-13,5

Диаметр рабочего ко-

леса, мм

800 1000 1200 1350

287

Производительность,

/ч

8000-10000 14000-20000 22000-35000 35000-55000

Полное давление при

t=20

С, Па

1650-1400 2500-2100 3600-3000 4700-3400

Допустимая запылен-

ность газов, г/м

100 100 150 200

Диаметр циклона (типа

ЦН-15У), мм

300 450 650 800

Потери давления в ци-

клоне при t=20

С, Па

800 800 1000 1000

Примечание. При максимальной нагрузке дымососа-пылеуловителя расход газа в кон-

туре рециркуляции составляет 10 % от основного объема.

Основным недостатком дымососов-пылеуловителей является относи-

тельно быстрый износ улитки и элементов контура рециркуляции газа при ра-

боте на абразивных пылях.

Степень очистки газов в дымососе-пылеуловителе можно определить по

приближенной формуле:

)1(1

ЦУЛ

УЛЦ

ηη

−−

где

– степень очистки газа в циклоне; η

ул

– степень очистки газа в

улитке.

ВОПРОС №16:

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ИНЕРЦИОННЫХ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЕЙ

Для обеспечения надежной и эффективной работы инерционных пыле-

уловителей необходимо правильно организовать их эксплуатацию практика по-

казывает, что отсутствие систематического контроля за работой одиночных и

батарейных циклонов, как правило, приводит к заметному ухудшению степени

очистки газов, повышению гидравлического сопротивления, а иногда и к пол-

ному выходу из строя. Эксплуатация инерционных пылеуловителей складыва-

ется из контроля и наблюдения за их работой, периоди

ческих осмотров и ре-

монтов.

Эксплуатация пылевых камер, работающих на естественной тяге при вы-

сокой температуре отходящих газов. При нормальной эксплуатации пылевой

камеры в ней улавливается значительное количество пыли и мелких фракций

сырья, которые периодически, несколько раз в сутки, необходимо выгружать.

На некоторых предприятиях пылевые камеры оборудованы системами сбора и

возврата уловленного продукта в печь. Наиболее удачной конструкцией можно

считат

ь горизонтальные цепные транспортеры в сочетании с вертикальными

ковшовыми транспортерами. Однако на практике эти системы часто не вклю-

чают в работу, в результате чего камера переполняется и пыль попадает в пы-

леулавливающие аппараты, усложняя условия их работы.

Эксплуатация циклонов и батарейных циклонов. В процессе эксплуата-

ции циклонные установки следует подвергать систематическим осмотрам; на-

ружные осмотры необходимо проводить несколько раз в смену. Результаты ос-

288

мотров записываются в журнал начальника смены.

Внутренние осмотры пылеулавливающей установки выполняют во время

остановки основного технологического агрегата. В батарейных циклонах при

осмотре обращают внимание на степень изношенности элементов, наросты пы-

ли на направляющих лопатках, герметичность затворов и питателей. Не менее

двух раз в год, приурочивая к остановке основного агрегата, детально осматри-

вают апп

араты (внутри и снаружи). При необходимости их очищают от пыли,

заменяют изношенные детали или устраняют сваркой обнаруженные неплотно-

сти.

О всех проведенных ремонтных работах делаются записи в паспорте ус-

тановки. Если основной агрегат работает между остановками 6 месяцев и в ра-

боте аппаратов не обнаруживается неполадок, полный осмотр одиночного или

батарейного циклона может проводиться в сроки остановки основного агрегата.

Пуск апп

аратов после монтажа, остановки на ремонт или остановки основного

аппарата (котла, сушилки, печи) производят только после тщательного их ос-

мотра.

При осмотре проверяют:

- наличие посторонних предметов в коллекторах, циклонах и бункере

(тряпок, кусков теплоизоляции, сварочных электродов и т. д.), которые при об-

наружении удаляют;

- чистоту внутренних поверхностей коллекторов и аппаратов, наличие от-

ложений пыли в конусах ци

клонов, на циклонных элементах и в пылевыводя-

щем отверстии бункера, которые подлежат обязательному устранению;

- надежность работы пылевого затвора (отсутствие заеданий, плотность

прилегания трущихся и соприкасающихся поверхностей и т. п.) и средств для

транспортировки пыли; герметичность сварных швов, люков и фланцевых со-

единений;

- состоян

ие теплоизоляции.

Негерметичность пылевыгрузного устройства при наличии в бункере

давления выше атмосферного ведет к выбросу пыли в окружающую среду, а

при наличии в бункере разрежения вызывает резкое снижение коэффициента

очистки газов от пыли. Так, подсос воздуха в бункер, равный примерно 15 % от

общего расхода газа через циклон, снижает коэффициент очистки практически

до нуля.

Весьма важное значение для эффекти

вной работы газоочистных устано-

вок имеют правильное устройство пылесборных бункеров и своевременное ос-

вобождение их от уловленной пыли. При нерегулярном выпуске пыли происхо-

дит переполнение бункера, что недопустимо, так как при этом уменьшается

степень очистки в результате выноса уловленной пыли из бункера и возмо

жно

забивание циклона пылью. Для циклонов типа ЦН слой пыли в бункере при

наибольшем его заполнении должен быть ниже пылевыпускных отверстий ци-

клонов не менее чем на величину двух диаметров этих отверстий.

При остановке технологических агрегатов (печи, котла) и прекращении

подачи дымовых газов на очистку следует проследить за полной выгрузкой

уловленной пыли из бункеров аппаратов, так как ост

авшаяся и отсыревшая

289

пыль теряет сыпучесть, и могут образоваться «пробки» в пылевыпускных от-

верстиях.

Для предупреждения забивания аппаратов улавливаемым продуктом при

очистке газов от сильнослипающихся пылей устанавливают вибраторы на бун-

керах, а иногда и на конической части циклонов. Вибраторы в работу включа-

ются периодически. Оптимальный период времени между включениями и дли-

тельность работы вибраторов определяются в процессе э

ксплуатации опытным

путем в зависимости от склонности пыли к залипанию. При установке вибрато-

ров желательно предусмотреть компенсаторы между циклонами и примыкаю-

щими участками газоходов.

Если вибраторы не дают ожидаемого эффекта, возможна установка спе-

циального ворошителя внутри циклона. Следует отметить, что ворошители

значительно ухудшают аэродинамику циклонного процесса и, как след

ствие,

приводят к снижению степени очистки. Однако решение об их установке ино-

гда оказывается единственно возможным для обеспечения работоспособности

аппарата улавливания сильнослипающихся пылей. Цепи ворошителя вращают-

ся от специального привода со скоростью 4-6 об/мин. Иногда для достижения

необходимого эффекта достаточно разместить внутри одну подвешенную по

оси циклона цепь, конец которой свисает в бункер. Нах

одясь в непрерывном

движении под воздействием потока газов, такая цепь препятствует возникнове-

нию сводов пыли над пылевыпускным отверстием аппарата. При этом эффек-

тивность аппарата уменьшается в значительно меньшей степени, чем при уста-

новке ворошителя.

В случае быстрого износа стенок циклонов при очистке дымовых газов от

высокоабразивной пыли рекомендуется снижать скорость газов че

рез аппарат

до минимальных рекомендуемых значений. Обычно для этого предусматрива-

ется установка дополнительного параллельно включенного аппарата.

К резкому снижению скорости износа приводит и предварительное отде-

ление наиболее крупных частиц в пылеотстойниках. Если позволяют размеры

аппарата, то желательна футеровка его изнутри керамической плиткой.

Для надежной работы циклонных аппаратов темп

ература газов должна

быть выше точки росы на 20-25

С при негигроскопичной пыли и большой

влажности газов. Допускаемая запыленность газов зависит от диаметра циклона

и для слабослипающихся пылей может иметь следующие значения:

Диаметр цикло-

на, мм

800 600 500 400 300 200 100

Допускаемая за-

пыленность, кг/м

2,5 2 1,5 1,2 1 <0,8 <0,6

Для эффективной работы циклонов очень важно своевременно удалять

уловленную пыль из бункера. При переполнении бункера из-за выноса пыли

обратно в циклон КПД аппарата снижается. Для батарейных циклонов при наи-

большем заполнении бункера слой пыли должен быть на 200-250 мм ниже

кромки пылевыпускных отверстий элементов.

290

При равномерном улавливании пыли всеми элементами уровень пыли на-

ращивается на стенках быстрее, чем в центре бункера.

При выборе допускаемой запыленности газов рекомендуется учитывать

степень прилипания пыли к стенкам циклона, зависящую от физико-

химических свойств, дисперсного состава пыли, влажности газов, материала и

состояния поверхности стенок. В общем случае чем тоньше пыль, тем легче она

прилипает. Пыли, у которых 60-70 % частиц диаметром <10 мк

м, липкие, хотя

те же пыли крупнее 10 мкм сыпучие.

Для обеспечения надежной работы циклонов при очистке газов от сред-

неслипающихся пылей допустимая запыленность газов должна быть уменьше-

на в 4 раза, а для сильнослипающихся в 8-10 раз.

Длительная надежная работа циклонов типа ЦН в зн

ачительной степени

зависит от интенсивности абразивного износа. При улавливании крупной абра-

зивной пыли концентрация ее должна снижаться в 2-3 раза против допустимой,

для чего предварительно следует очищать газы от наиболее крупных частиц в

пылеотстойниках, пылевых камерах, коллекторах, разгрузителях и других про-

стейших пылеуловителях.

Уменьшению степени абразивного износа способствует также снижение

скорости газового потока на входе в цик

лон, хотя при этом возможно некоторое

уменьшение степени очистки. При улавливании абразивной пыли толщина сте-

нок должна быть в два раза больше обычной или стенки циклона должны иметь

специальные покрытия из резины, каменного литья или других износостойких

материалов.

На эффективность работы циклонов типа ЦН существенное влияние ока-

зывает режим работы аппарата. Дл

я обеспечения наиболее высоких показате-

лей очистки газов режим оаботы таких циклонов должен быть стабильным. Из-

менение в расходе газов не должно превышать 10-12 %.

Циклонные установки должны снабжаться сигнализаторами уровня пыли.

При отсутствии проверяют уровень пыли путем легкого обстукивания, по зву-

ку.

Пылевые затворы и средства транспортировки ул

овленной пыли должны

действовать безотказно.

Циклонную установку можно выключать перекрытием газохода шибер-

ной заслонкой или отключением вентилятора, обеспечивающего транспорти-

ровку газов.

Пылевыгрузные устройства, работающие непрерывно, должны отклю-

чаться через 5-10 минут после выключения циклонной установки. Пылевыгруз-

ные устройства, работающие периодически, должны быть открыты и необхо-

димо принять меры для полного опорожнения бункера, так ка

к оставшаяся и

отсыревшая пыль теряет сыпучесть и может образовать пробку в пылевыпуск-

ном отверстии бункера.

Постоянный контроль за работой батарейного циклона является важным

элементом его эксплуатации. Система контроля работы батарейного циклона

включает непрерывное измерение следующих величин: статического напора га-

зов до аппарата; перепада статических напоров в батарейном циклоне; расхода