2.4 Циклони
Циклонні апарати завдяки дешевизні та простоті будови і обслу-говування, порівняно невеликому опору і високій продуктивності є най- розповсюдженішим типом сухого механічного пиловловлювача.
Циклонні пиловловлювачі мають такі переваги:
- відсутність рухомих частин в апараті;
- надійне функціонування при температурах газів майже до 500°С без будь-яких конструктивних змін (якщо передбачається використання більш високих температур, то апарати можна виготовляти із спеціальних матеріалів);
- можливість вловлювання абразивних матеріалів при захисті внут-рішньої поверхні циклонів спеціальним покриттям;
- пил вловлюється в сухому виді;
- гідравлічний опір апаратів майже постійний;
- апарати успішно працюють при високих тисках газів;
- пиловловлювачі надто прості у виготовленні;
- зростання запиленості газів не приводить до зниження фракційної ефективності очищення.
Правильно запроектовані циклони можуть експлуатуватися надійно на протязі багатьох років.
Разом з тим необхідно мати на увазі, що гідравлічний опір високо-ефективних циклонів досягає 1250....1500 Па, тому частинки розміром менше 5 мкм вловлювати циклонами погано.
На рис. 2.4 наведене схематичне зображення потоків повітря в циклоні. Запилене повітря з великою швидкістю вводиться тангенціально в апарат. Сформований тут обертовий потік спускається кільцевим просто-ром (утвореним циліндричною частиною циклона і вихлопною трубою) в його конічну частину, а потім, продовжуючи обертатися, виходить через вихлопну трубу. Частинки, маса яких достатньо велика, відділяються від потоку, досягають стінок циклона і під дією гравітаційних сил та захоплювальної дії осьової течії опускаються в бункер циклона. Чим більші частинки, завислі в потоці, і чим інтенсивніший (у відомих межах) обертовий рух, тим ефективніше очищається газ.
Рисунок 2.4 – Схема циклону:
1 – вхідний патрубок; 2 – вихлопна труба; 3 – корпус;
4 – пилоосаджувальний бункер; 5 – пиловий затвор
За конструктивним виконанням циклони відзначаються великою різновидністю влаштування підводу запиленого газу (тангенціальний, танген-ціальний похилий, спіральний, осьовий з направлювальним апаратом) і самого корпусу (циліндричний, перехідний в конус, з переважно розвинутою конічною частиною, конічний, з розширеною конічною частиною, з подвійною стінкою).
Всі практичні задачі щодо очищення газів від пилу з успіхом вирішуються циліндричними (ЦН-11, ЦН-І5, ЦН-І5У, ЦН-24) і конічними (СК-ЦН-34, СК-ЦН-34М і СДК-ЦН-33) циклонами НДІОГАЗУ (держав-ний науково-дослідний інститут з промислового і санітарного очищення газів). Конструктивні схеми і типові розміри циліндричних і конічних циклонів НДІОГАЗ наведені відповідно на рис. 2.5 і в табл. 2.2 і 2.3.
Основні параметри сухих одиночних циклонів з тангенціальним входом газу наведені в табл. 2.4 [53] .
Рисунок 2.5 – Конструктивні схеми циклонів:
а) циліндричний; б) конічний
Для вище перерахованих циклонів прийнятий такий ряд внутрішніх діаметрів D, мм: 200, 300, 400, 500, 600, 700, 600, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400 і 3000. В табл. 2.2 і 2.3 геометричні розміри цилін-дричних і конусних циклонів дані в частках внутрішнього діаметра D.
Для всіх циклонів бункери мають циліндричну форму діаметром Dб, рівним 1,5D для циліндричних і (1,1...1,2)D для конічних циклонів. Висота циліндричної частини бункера, складає 0,8D, днище бункера виконується з кутом 60° між стінками, вихідний отвір бункера має діаметр 250 або 500 мм.
Максимальне розрідження (тиск) газів, які поступають в циклони, не повинно перевищувати 2500 Па. Температура газів для уникнення конденсації парів рідини вибирається на 30...50°С вищою температури точки роси, а за умовами міцності конструкції – не вище 400° С.
Продуктивність циклона залежить від його діаметра, збільшуючись зі зростанням останнього. Ефективність очищення циклонів серії ЦН зменшується зі збільшенням кута входу в циклон. Циліндричні циклони серії ЦН рекомендується використовувати для попереднього очищення газів і встановлювати перед фільтрами чи електрофільтрами.
Конічні циклони серії СК типу СДК-ЦН-33 і СК-ЦН-34 відрізняються від циліндричних циклонів більшим опором, значно більшою ефективністю і, в деяких випадках, можуть забезпечити необхідне очищення викидів, замінивши більш складні в експлуатації мокрі пиловловлювачі. Зовнішньо ці циклони відрізняються від циліндричних більш видовженою конічною частиною, спіральним вхідним патрубком і меншим діаметром вихлопної труби.
Таблиця 2.2 – Конструктивні розміри циліндричних циклонів (в частках діаметра D) [42] |
|||
Геометричний розмір |
Тип циклона |
||
ЦН-15/ЦН-15У |
ЦН-24 |
ЦН-11 |
|
Кут нахилу кришки і вхідного патрубка циклона £, град. |
15/15 |
24 |
11 |
Таблиця 2.3 – Конструктивні розміри конічних циклонів (в частках діаметра D) [42] |
|||
Геометричний розмір |
Тип циклона |
||
СДК-ЦН-34 |
СК-ЦН-34 |
СК-ЦН-34 М |
|
Висота циліндричної частини Нц і висота заглиблення вихлопної труби hт |
0,535 |
0,515 |
0,4
|
Таблиця 2.4 – Основні параметри сухих одиночних циклонів з тангенціальним входом газу [53] |
|||||
Внутріш-ній діаметр |
Площа перерізу циліндричної частини циклона, м2, розрахункова |
Циклон з кутом нахилу вхідного патрубка 15° |
|||
Продуктивність, м3/год, розрахункова |
Маса, кг, не більше |
||||
при |
при |
з камерою очищеного газу у вигляді „равлика” |
|||
з циліндричним бункером |
з пірамідальним бункером |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
300 |
0,07 |
660 |
930 |
120 |
208 |
продовження таблиці 2.4 |
|||
Циклон з кутом нахилу вхідного патрубка 24° |
|||
Продуктивність, м3/год, розрахункова |
Маса, кг, не більше |
||
при ?Р/ρt = 300 м2/с2 |
при ?Р/ρt = 600 м2/с2 |
з камерою очищеного газу у вигляді „равлика” |
|
з циліндричним бункером |
з пірамідальним бункером |
||
7 |
8 |
9 |
10 |
1480 |
- |
- |
- |