Очистка газов под действием инерционных и центробежных сил

Гл. V. Разделение неоднородных систем

центрируются в слоях газа, примыкающих к стенкам аппарата, и перено­сятся потоком в пылесбориик 5. Здесь пыль оседает, а очищенный газ, продолжая вращаться по спирали, поднимается к верху и удаляется через выхлопную трубу 6.

Движение частиц пыли в циклоне обусловлено в основном вращатель­ным движением потока газа по направлению к пылесборнику (влияние сил тяжести частиц имеет в данном случае значительно меньшее значение). Поэтому циклоны можно устанавливать не только вертикально, но также наклонно или горизонтально.

Степень очистки газа в циклоне зависит не только от размеров отделяе­мых частиц и скорости вращения газового потока, но от конфигурации основных элементов и соотношения геометрических размеров циклона. Кроме циклонов НИИОгаз существует боль- ^ ₄

ственно—повышения гидравлического сопротивления аппарата. Поэтому для очистки промышленных газов наиболее широко применяются цик­лоны конструкции НИИОгаз. Однако для очистки вентиляционного воз­духа часто используют более простые по конструкции, но менее эффек­тивные циклоны, устройство которых описано в специальной литературе *.

В циклонах НИИОгаз с диаметром корпуса от 100 до 1000 мм степень очистки газов от пыли составляет 30—85% (для частиц диаметром 5 мкм) и с увеличением диаметра частиц повышается до 70—95% (для частиц диаметром 10 мкм) и далее до 95—99% (для частиц диаметром 20 мкм). При этом содержание пыли в очищаемом газе не должно превышать 0,2— 0,4 кг/м³. Лишь для циклонов диаметром 2000—3000 мм допускается уве­личение начальной концентрации пыли в газе до 3—6 кг/м³. Теоретический расчет циклонов весьма сложен. Поэтому их рассчитывают упрощенно по гидравлическому сопротивлению аппарата Ар (н!м^г).

Фиктивная скорость очищаемого газа (в м/сек) в цилиндрической части циклона может быть определена по формуле

Запыленный

газ

Рис. У-39. Инерционный жалюзийный пы­леуловитель:

Рис. У-40. Циклон кон­струкции НИИОгаз:

1 — первичный жалюзнйный пылеуловитель; 2 — циклон; 3 — жалюзи; 4 — патрубок для очищен- ного газа; 5 — пылеотводящий патрубок.

I — корпус; 2 — кониче­ское днище; 3 — крыш­ка; 4 — входной патру­бок; 5 — пылесборник; 6 « выхлопная труба.

(У.91)

где р — плотность газа, кг/м⁹.

* У жов В. Н. Борьба с пылью в промышленности. М., Госхкмиздат, 1962. 183с.

231

Для широко распространенных циклонов НИИОгаз отношение Ар/р равно 500—• 750 м²/сек^г. Значение коэффициента гидравлического сопротивления отнесенного к и>_П, принимают, согласно опытным данным, после чего определяют диаметр О цилиндрической части циклона по уравнению расхода (11,110). Остальные размеры аппарата находят по значению £).

Степень очистки газов определяют по нормалям и номограммам, состав- ленным на основе опытных данных, в зависимости от фракционного состава пыли и ее плотности, начальной запыленности газов, допускаемого гидрав-

лического сопротивления и т. д.

Циклоны из углеродистой стали (нормали- зованные) применяются для очистки газов, имеющих температуру не более 673 °К (400 °С).

Газы с более высокими температурами очищают в циклонах, изготовленных из жаропрочных материалов; в этих случаях корпус циклона часто футеруют изнутри термостойкими мате- риалами (шамотным кирпичом, огнеупорными плитками и др.). Наиболее низкая температура газов, поступающих на очистку в циклон, должна быть, не менее чем на 15—20 °С выше их точки росы, чтобы не происходили конден- сация паров влаги и образование шлама, что вызывает резкое ухудшение очистки.

Степень очистки газа в циклонах зависит от значения фактора разделения К_Р — т^г!гц (см. стр. 214). Из этого выражения видно, что степень очистки газа в циклонах может быть повышена либо путем уменьшения радиуса вращения потока запыленного газа, либо путем увеличения скорости газа. Однако повышение скорости газа вызывает значительное возраста- ние гидравлического сопротивления циклона и увеличение турбулентности газового потока, ухудшающей очистку газа от пыли. Уменьше- ние радиуса циклона приводит к снижению его производительности. Поэтому часто для очистки больших количеств запыленных газов вместо циклона большого диаметра применяют не- сколько циклонных элементов значительно меньшего диаметра (их монтируют в одном корпусе). Такие циклоны называются бата- рейными циклонами, или муль- тициклонами.

На рис. У-41 показан батарейный циклон, состоящий из параллельно рабо-

тающих циклонных элементов, смонтированных в общем корпусе /. Запы- ленный газ через входной патрубок 2 попадает в газораспределительную камеру 3, ограниченную трубными решетками 4, в которых герметично закреплены циклонные элементы 5. Газ равномерно распределяется по отдельным элементам, действие которых основано на том же принципе, что и работа обычных циклонов. Очищенный газ выходит из элементов в общую камеру и удаляется через патрубок 6. Пыль собирается в кони- ческом днище (бункере) 7.

Устройство циклонных элементов показано на рис. У-42. Газ поступает в элементы не тангенциально, а сверху через кольцевое пространство между корпусом / и выхлопной труоой 2. В кольцевом зазоре установлено закручивающее лопастное устройство 3 в виде «винта» (рис. \М2, а), имеющего две лопасти, наклоненные под углом 25°, или «розетки»

По Д-Я

Рис. У-41. Батарейный цик­лон:

1 — корпус циклора; 2 — вход­ной патрубок; 3 — газораспре­делительная камера; 4 — труб­ные решетки; 5 — циклонные элементы; 6 — выходной патру­бок для очищенного газа; 7 —* коническое днище (бункер).

Гл. V. Разделение неоднородных систем

("рис. У-42, б) с восемью лопатками, расположенными под углом 25 или 30°. При помощп такого устройства обеспечивается вращение газового потока. Пыль из элемента ссыпается через пылеотводящий патрубок 4 в общую пылесборную камеру аппарата.

Имеется ряд конструкций батарейных циклонов, отличающихся формой корпуса элементов (например, с элементами цилиндрической формы), их расположением в пространстве (горизонтальные элементы) и способами сообщения газу вращательного движения. Так, в прямоточных батарейных циклонах (рис. У-43) частицы пыли отбрасы-

ваются с помощью закручивающего устройства 1, расположенного по оси входной трубы 2, к ее внутренней по- верхности и удаляются вместе с неболь- шой частью газа (5—10%) через коль- цевую щель 3 в пылесборную камеру, а очищенный газ выводится через вы- хлопную трубу 4. Такие батарейные циклоны более компактны и обладают меньшим гидравлическим сопротивле- нием, но они менее эффективны, чем обычные батарейные циклоны (см. рис. У-41).

Широко распространенные батарей- ные циклоны изготовляются с нор- мализованными элементами диаметром 100, 150 н 250 мм\ они рассчитаны

Рис. У-42. Элементы батарейного циклопа:

а — цемент с закручивающим устрой­ством «винт»; б — элемент с закручи­вающим устройством «розетка»; 1 — корпус элемента; 2 — выхлопной па­трубок; 3 — закручивающее устрой­ство; 4 -= пылеотводящий патрубок.

Рис. У-43. Элемент прямоточного батарей­ного циклона:

1 — закручивающее устройство; 2 — входной патрубок; 3 — кольцевой щелевой зазор; 4 выхлопной патрубок.

н-а очистку газов с содержанием пыли 0,05—0,1 кг/м³. Степень очистки газа в батарейных циклонах несколько отличается от степени очистки его в обычных циклонах (см. рис. У-40) и составляет 65—85% (для частиц диа­метром 5 мкм), 85—90% (для частиц диаметром 10 мкм) и 90—95% (для частиц диаметром 20 мкм).

Для нормальной работы батарейного циклона необходимо, чтобы все его элементы имели одинаковые размеры, а очищаемый газ — равномерно распределялся между элементами. В этих условиях гидравлическое сопро­тивление элементов будет одинаковым. Батарейные циклоны целесооб­разно применять, когда улавливаемая пыль обладает достаточной сыпу­честью и исключена возможность ее прнлипания к стенкам аппарата, что затрудняло бы очистку элементов.

Батарейные циклоны обычно используют, когда расходы запыленного газа велики и применение нескольких обычных циклонов менее экономично.