Газтәріздес ортаны бөлуге арналған аппараттар. Циклондар

1.Түрлері және конструкциялары мен қолданылуы.

2. Есептеу және пайдалану ерекшеліктері.

Газды шаңнан құрғақ тазалаудың бір құрылғысы радиалдық шаң ұстағыштар. Мұндай аппараттарда газ тазалау процесі механизмменен жүреді. Орталық газ құбырымен газ ағыны жоғарыдан төмен бағытталады.Газ ағынынның құбырдан шығып үлкен көлемде өтуі және ағынның 180˚ бұрылуын оған өлшемі 100 мкм улкен түиіршіктердің бөлініп ауырлық күші және екпіндеу күштері ықпалыменен болады.

Циклондары пайдаланудың басты шарттары, бұлар:

1. Циклонның конустық бөлігіндешаңның жиналып қалмауын қадағалау қажет. Оны жинақтау үшін циклон астында арнаулы бункер қарастырылады.

2. Циклонның төменгі бөлігінде ауаның сораптануына, жол бермеуі қажет. Шаң жинау бункері герметикалық болуы тиіс. Бункерден шаңның түйірілуі қосарланған және клапандары шаң түсу барысында кезектесе жұмыс істейтін тиек арқылы іске асырылуы тиіс.

3. Циклондардың стандартты конструкциялары газдың температурасы 400˚С жоғары емес және қысымы 2,5 кПа үлкен емес жағдайда жұмыс істей алады.

4. Жоғары температуралы газда жұмыс істеу барысында циклондар ішінен өртке төзімді плиткаларменен, ал тыс шығару патрубкасын өртке берік болаттан немесе керамикадан төмен сыртқы температурада циклон қабырғасының минимал температурасы шықтану температурасынан 20-25˚С кем болмайтындай температураға артық болу тиіс. Бұл жағдайда қамтамасыз ету үшін циклонның қабырғалары бірқатар жағдайларда сыртынан изоляцияланады.

5. Диаметрі 800мм және оданда үлкен диаметрдегі циклондар үшін жабысқақ емес шаңның бастапқы концентрациясы 400г/м³ дейін рұқсат етіледі. Жабысқақ шаңдар және кіші диаметрдегі циклондар үшін шаңның концентрациясы көрсетілгеннен 2-4 есе аз болуы тиіс.

6. Циклон тұрақты газдық жүктемемен жұмыс істеуі тиіс. Шығынның елеулі айнымалылығында жеке элементтердің ажыратылуын қамтамасыз ету мүмкіндігі болатындай етіп циклондар топтамасы орнатылуы тиіс.

7. Циклондарды жеделдеткіштен алдын орнату қажет. Бұл жеделдеткіштердің қарқынды абразивті тозуын болдырмау үшін қарастырылған жағдай. Абразивті тозу, заңды құбылыс және де оның қарқындылығы газдың шаңдылығына, ондағы газ ағынының жылдамдығына және шаңның абразивтілік қасиетіне байланысты болады. Циклонның тозу төзімділігін жақсартудың амалдарының бірі тозуға жиі берілетін бетте тозуға төзімді төсемдер келтіру. Маселен, циклонды балқытылған диабазадан, базальттан құйматастық материалдан жиналған илиталарменен футеровкалау. Тозудан қорғаудың екінші бір тәсілі тозутөзімді материалдардан (жоғары беріктіктегі шойыннан немесе бейметалдық тозутөзімді материалдардан) дайындау. Сонымен қатар циклонның конструкциясын жетілдіруде маңызды мағынаға ие. Мәселен, газдың қабырғаға атқылауының тиімді бұрышын қабылдау, газ жылдамдығын төмендету, циклонның тиімді биіктігін және конустың ашылу бұрышын тиімді шамада қабылдау, аппаратта екіншілік ағынды болдырмау.

Өнеркәсіпте газды шаңның құрғақ тазалауда қолданатын кең таралған циклондар, бұл НИИОГаз ЛИОТ (Ленинград еңбекті қорғау институты) және СИОТ(Свердловскі еңбекті қорғау институты) циклондары.

 

 

 

3 сурет. Циклондардың негізі типтері.А-НИИОГаз конструкциясы: б-ЛИОТ конструкциясы: в-СИОТ конструкциясы:

НИИОГаз циклондарының (3,а-сурет) ерекше артықшылықтары, бұл қиғаш шаң беру потрубкаларының, салыстырмалы қысқа цилиндрлік бөлігі мен тыс шығару құбырының, сонымен қатар конустық бөлігінің ашылу бұрышының болуы. Шаң беру потрубкасының еңкіштетілуі мен қақпағының винтәрізді орындалуы шығарылушы газ ағынының төмен қарай бағытталуын бейімдейді, ал бұл циклонның гидравликалық кедергісін азайтады. Тыс шығару құбырында кей жағдайда шығарылған газ ағынын ашатын улитканы орнатады.

ЛИОТ конструкциясына циклондар (3,б-сурет) НИИОГаз конструкциялыциклондарға қарағанда цилиндрлік бөлігі ұзартылған және тыс шығару құбыры тереңірек енгізілген, сонымен қатар конустық бөліктің ашылу бұрышы үлкейтілген.

Ал СИОТ конструкциялы циклондарда (3,в –сурет) цилиндрлік бөлік қарастырылмаған, ал шаң беру патрубкасының қимасы үшбұрышты пішінді етіп дайындалған.

Бұл циклондарда қалыптастырылған және де кез келген маңызды өлшемдері диаметрге қарастырылып көрсетілген. Дегенмен де бұл циклондар шаңұстау тиімділігі бойынша НИИОГаз конструкциялы циклондардан елеусіз ерекшкленеді.

Центрден тебуші шаңұстағыштар.

Циклондар шаңұстау механизмі.

Циклон центрден тебуші типтегі кең таралған шаңұстағыштың түрі болып табылады. Дегенмен де бұл типтегі аппарат жұмысының тиімділігі тазалаушы шаңның түйіршіктерімен (15-20мкм үлкен) шектеледі.

Циклондық аппарат жұмысы аппаратқа газ ағыны жанама беру нәтижесінде туындаған центрден тебуші күш өрісінің әсеріненегізделген.

 

 

Циклонның схемасы: 1-беру патрубкасы; 2-шығарушы ұяшық; 3-шығу патрубкасы; 4-қақпақ; 5-таза газ құбыршасы; 6-цилиндрлік бөлік; 7-конустық бөлік; 8-пневма түсіру саңылауы; 9-шаң бункері; 10-шаң тиегі.

Центрден тебуші күш ықпалының нәтижесінде газ ағынында таралған шаң түйіршіктері қабырғаға ығысады да, оған соқтығысып ағыннан тыс қалады да, аппараттың конустық бөлігінде тұнады. Шаң түйіршіктерінен арылған газ ағыны шиырмалы қозғалысын жалғастыра отырып, 180˚ бұрылады да аппарат осіне осьтес орналасқан тыс шығару құбыры 5 арқылы аппараттан шығады. Аппарат қабырғасында соқтығысып жылдамдығын жоғалтқан шаң түйіршіктері, осьтік бағытта қозғалушы шиырылымды ағын мен ауырлық күшінің әсерінен қаңқаның төменіндегі шаң шығару саңлауына қозғалып, циклоннан тыс шығарылады.

Циклондық жабдықтарда процестің тиімділігіне әсер етуші фактор ауырлық күші емес, аэродинамикалық күштер болғандықтан, аппарат қиғаш және горизонтал орналасуы мүмкін. Шиырылған қисықсызықты газ ағынында шаң түйіршіктері қозғалысы кезінде ауырлық күші, центрден тебу күші және кедергі күші ықпалында болады. Ауырлық күшінің түйіршікке ықпалы елеусіз болады. Циклондағы шаң түйіршігінің жылдамдығын үлкен қателіксіз толасының шиырылу жылдамдығына тең деп есесптеуге болады.

Шаң түйіршігіне әсер етуші ценетрден тебуші күш Рц шамасы мынаған тең;

Рц=

Мұнда Rқарастырылып отырған нүктедегі траекторияның қисықтық радиусы.

Центрден тебуші күш ықпалыменен шаң түйіршіктері өз жолында газ қабатының кедергісіне жолыға отырып радиустық бағытта жылдамдық алады. Радиустық бағыттағы түйіршіктің қозғалысын тепе-теңдік күш жиынтығы арқылы өтеді деп жуықша есептеуге болады. Мұның әрбірінде шамасы бойынша өзгеруші центрден тебуші күш сәйкесінше өзгеруші кедергі тепе-теңгеріледі.

Стокс заңын қолданып, мұны келесідей жазуға болады:

Осылайша түйіршіктің радиустық бағыттағы шекті жылдамдығы мынаған тең:

Wпр=d²p₄Wr²/18μR

Түйіршіктің радиустық бағыттағы үздіксіз қозғалуына байланысты радиустың R шамасы осыған орай, шекті жылдамдықтың шамасы үздіксіз өзгереді және туындысымен көрсетуге болады.

Осыған сай:

Айнымалыларды бөлгеннен және Rден Rдейін және 0 ден tдейін аралықта интегралдаудан кейіналатынымыз:

t = υμ(R²

t уақыт аралығында R – R жолды жүріп өте алатын түйіршік диаметрі мынаған тең:

d=³

циклонның жұмыс тиімділігі газ жылдамдығының Wr, өлшемінің d және шаң түйіршігі тығыздығының pτ және газдың тұтқырлығының және циклон өлшемінің ұлғаюыменен артады.

Газды электртазалау

Шаңды газ ағынын күшті электр өрісі арқылы өткізген кезде шаң түйіршіктері электр заряды мен үдеуін алады, және де бұл оларды ортаңғы нүкте сызығы бойымен қозғала отырып кейінен тұнуын(электродта) мәжбүрлейді. Тұнуды туындатушы күш тек шаң түйіршіктеріне ықпал ететіндігінен, басқа газ тазалау түріне қарағанда, электрлік шаң тазалауға жұмсалатын электр энергиясының шығыны анағұрлым төмен.

Электрсүзгіштердің топшаайырылуы мен конструкциялары.

Электрсүзгіштер көптеген белгілері бойынша топтаайылылады. Зарядтың және тұндыру аумақтарының орналасуы бойынша біраумақты және екі аумақты болып келеді. Біраумақтыда зарядтың және тұндыру аумақтары біріккен, ал екіаумақтыда коромдаушы және тудыру электродтары жеке-жеке түрлі конструктивті аумақтарда орналастырылған.

Газдың жылжу бағыты бойынша электрсүзгіштер горизонтал және вертикалды болып түрленеді.

Тұндырылған ағынды аппараттан шығару құрғақ түрде сілкілеумен және ылғал түрде сумен шаю арқылы іске шығарылады. Осыған орай құрғақ және ылғал электрсүзгіштер болып түрленеді.

Электрсүзгіштердің конструктивті элементтері.

Пайдаланылу шартына, газдың құрамы, температурасы, қысымы мен ылғалдығына, шаңның физика- химиялық қасиеттеріне, жалпы етілген тазалау дәрежесіне қарай электрсүзгіштердің алуан түрлі конструкциялары әзірленген.

Дегенімен де электрсүзгіштерге мән жалпылама конструктивті элементтерін қарастырайық:

 

Қаңқа; тазартушы газды бер, тарату және тас шығару тораптары; электродтар(корондаушы және тұндырушы); тұтылған шаң түйіршіктерін электродтардан әкету құрылғысы; изоляторлық қорабтар(яғни электродтарға жоғары кернеуді беру тетіктері); ұсталған шаңды жинақтау және аппараттан тыс шығару құрылғылары.

Аппарат қаңқасы газдың t расы және агрессивтілігіне қарай табақшалы бағыттан, бетоннан, қыштан және басқада материалдардан тік бұрышты немесе цилиндрлік етіп дайындалады. Қажет жағдайда қаңқаны футеровкалайды және сыртқы бетіне изоляциялық қабат береді. Сонымен қатар электрсүзгіштер қосымша электржабдықтарымен жабдықталады: кәдімгі жиілікшегі (50Гц) және төмен кернеудегі (380В) айнымалы токта түрлендіру үшін ұлғайтқышы трансформатордан, түзеткіштен, кернеу реттегіштен және басқару пунктінен туатын шағын қуаттары (20-150кВт) электр агрегатын қолданады.

Электросүзгіштердің басты технологиялық элементтері бұл коропдаушы (1 сурет) тұндыру электродтары (2 сурет). Корондаушы электродтар бекітілген коропдалу орынды және шегте бетті болып келеді.

Газды үлестіру құрылғысы газ толасын аппаратқа біркелкі тарату, және де оның жылдамдығын аппарат қимасында теңестіру болып саналады.

 

 

а –табақшалы; б –сымдық. 2-сурет. Жазық тұндыру электродтар

а – ойықталған; б-қатпалы; в –қыздырғыш; г-науашалы; д,е- ашық пішімді.

3-сурет. Күрделі пішінді тұндыру электродтарының типтері.

 

Құрастырылып электродтарды процестің температурасына шаңның тұнуын қамтамасыз етуші қолайлы гэродинамикалық жағдайды қолдау, тұнған шаңның қолайлы әкетілуін, шаң түйіршіктерінің біркелкі тұнуын қамдау мақсатында қолданылады [ 1 ]

Электродтарды сілкілеу механизмдері.

Тұндыру электродтарынан шаң массасын әкетуді құрғақ электрсүзгіштерде сілкілеу механизмдері көмегіменен іске асырады. Осы мақсатта балғашалы, серңппелі – жұдырықшалы сілкілеу механизмдерін қолданады. Сонымен қатар магнитті – екпінді қолданады. Ылғал электрсүзгіштерде тұнба электрод беттерінен суменен шаю арқылы әкетіледі. Сілкілеу механизмнің жұмысы электрсүзгіштің жұмыс тиімділігіне елеулі әсер етеді. Сондықтанда әрбір өріс үшін сілкілеу реттілігін және соққының немесе сілкілеудің қарқындылығын тағайындау қажет. Мұнда өрістердің сілкілену кезектілігі шаңның қайта әкетілуін келесі өріс ұстай алатындай мүмкіндікті қамдауыменен тағайындайды.

Ылғал электрсүзгіштерде тұнбаның шайылуын үздіксіз және мезгілді

Электродтарға элек шоғын арнаулы изоляторлар арқылы беріледі. Сонымен қатар электрсүзгіштер жиналуы мен шаңның түсірілуін қамтамасыз ететін дірілдеткішті бункермен, аппараттың герметикалығын қамтамасыз ететін тиектерімен қамтылады.

Электрсүзгіштердің пайдаланылу ерекшелігі.

Электрсүзгіштердің тиімді тәртіпте жұмыс істеуіне бірқатар факторлар әсер етеді. корандаушы электродтардың центрге дәл кептірілу салты; газ жылдамдығының тиімді тағайындалуы (түйіршіктердің белсенді аймақта болуының тиімді уақытын қамтамасыз ететіндей, мәселен болу уақыты 8-12с болу үшін газ жылдамдығы 1,0٪1,5 м/с құрауы тиіс); газдың ылғалдылығы мен қысымы (ылғалдың көтерілуі электрөткізгіштік пен иілгіштік кернеудің шамасы артады); сонымен қатар газдың құрамы да тазалау тиімділігіне елеулі әсер етіледі; газдың шаңдылығы мен шаң түйіршіктер өлшемдері.