Инерционные пылеуловители.

Конструкции пылеулавливающих аппаратов

Гравитационные пылеуловители.

Простейшим типом гравитационных пылеуловителей является пылеосадочные камеры. Их действие основано на том, что скорость пылегазового потока, поступающего в камеру и расширяющегося в ней, уменьшается. В результате этого частицы пыли осаждаются под влиянием собственного веса.

 

1 – входной патрубок; 2 - корпус; 3 – выходной патрубок; 4 – пылесборный бункер.

Рисунок – Простая пылеосадочная камера

 

Минимальная длина камеры L, м, определяется по формуле

 

,

 

где Н – высота камеры, м;

v₀ – скорость воздуха в вертикальном направлении, м/с.

 

Из формулы видно, что длина камеры будет меньше, если уменьшить высоту. С этой целью создана полочная камера, которая по высоте разделена горизонтальными перегородками

Рисунок – Пылеосадочная камера полочная

 

Для увеличения эффекта осаждения за счет использования сил инерции

применяются камеры лабиринтного типа. В этой камере происходит быстрое затухание скоростей в струе, настилающейся на щит

Рисунок – Пылеосадочная камера лабиринтовая

Преимущества пылеосадочных камер:

– простота устройства;

– малое гидравлическое сопротивление (в пределах 20-150 Па);

– несложность эксплуатации, долговечность (камера может быть выполнена из

кирпича, бетона и других материалов, не подверженных коррозии).

Недостатки:

– большие габариты;

– улавливание частиц только крупных фракций;

– низкая эффективность (50 – 60%).

 

Инерционные пылеуловители.

К сухим инерционным пылеуловителям относятся циклоны, струйные ротационные пылеуловители типа ротоклон и др.

Циклоны.

Циклоны являются одним из наиболее распространенных видов пылеулавливающего оборудования, что обуславливается:

- простотой их устройства;

- надежностью в эксплуатации (нет сложного механического оборудования);

- небольшими капитальными и эксплуатационными затратами;

- высокой пропускной способностью;

- относительной небольшим гидравлическим сопротивлением (600 – 1500

Па);

-возможностью учета специфики технологического процесса путем

использования циклонов различных конструкций.

Недостатком является невысокая эффективность улавливания мелкой пыли размером 5 – 10 мкм.

В циклонах улавливание пыли происходит в результате инерционной сепарации. Корпус циклона выполняется из цилиндрической и конической частей. Коническая часть выполняется в виде так называемого прямого конуса или обратного конуса, или состоит из двух конусов – прямого и обратного.

Строение конической части определяет особенности движения пылевоздушного потока в этой части аппарата и оказывает влияние на процесс сепарации, а также коагуляции некоторых видов пыли, например, волокнистой, слипающейся.

 

а – коническая часть корпуса в виде прямого конуса; б – коническая часть корпуса в виде обратного конуса; в – коническая часть корпуса составная

Рисунок – Схемы циклонов

 

1 – входной патрубок; 2 – цилиндрическая часть; 3 – коническая часть; 4 – выхлопная труба

Рисунок – Схема действия циклона

 

Работает циклон следующим образом.

Очищаемый воздух, поступая в верхнюю цилиндрическую часть циклона тангенциально и вращаясь, опускается из кольцевого пространства, образуемого корпусом циклона и выхлопной трубой, в конусную часть и, продолжая вращаться, поднимается, выходя через выхлопную трубу. При этом как в нисходящем, так и в восходящем вихревом течении циклона происходит непрерывное изменение скорости потока, а поэтому скорость частиц, движущихся в потоке, в каждый данный момент времени не совпадает со скоростью потока. Аэродинамические силы, которые возникают под влиянием разности скоростей воздуха и частиц, искривляют траекторию частиц: под действием центробежной силы пылевые частицы перемещаются радиально, прижимаясь к стенкам циклона. Достигают же стенок циклона, т.е. сепарируются из потока, те частицы, вес которых достаточно велик, и происходит это отделение в основном при переходе нисходящего потока в восходящий в конической части циклона.

Отделившиеся под действием сил тяжести, инерционных сил, турбулентности, уменьшения угла конусности циклона и других факторов частицы, опускаются в коническую часть циклона и присоединенный к нему бункер.

На выходе из циклона может находиться раскручивающая улитка.

1 – входной патрубок; 2 – корпус циклона; 3 – конус; 4 – пылеотводящий патрубок; 5 – пылеотводящее отверстие; 6 – пылесборный бункер; 7 – пылеспускной патрубок; 8 – клапан пылевого затвора; 9 –рычаг клапана; 10 – выхлопная труба; 11 – улитка; 12 – выхлопной патрубок

 

Рисунок – Схема действия циклона с раскручивающей улиткой

Величина центробежной силы Р_ц, действующей на частицу, определяется по формуле

 

Р_ц= ,

 

где - масса частицы, кг;

- скорость движения потока в циклоне, принимаемая равной скорости

при входе в циклон, м/с;

- расстояние от оси циклона до частицы, м.

 

Эффективность очистки воздуха в циклоне зависит от:

- дисперсного состава пыли. Эффективно циклоны улавливают крупно- и среднедисперсную пыль. Для улавливания мелких частиц иногда предусматривают двух- или даже многоступенчатую очистку;

- массы отдельных пылевых частиц (см. формулу); желательно применять предварительную подготовку пылегазового потока с целью укрупнения частиц для увеличения их массы;

- скорости движения воздуха в подводящем патрубке (до 20 м/с) (см. формулу);

- от конструкции и размеров циклона. При прочих равных условиях в циклонах малого диаметра степень очистки выше, чем в циклоне большого диаметра (см. формулу), кроме того различным может быть соотношение высот цилиндрической и конической части циклона, диаметров корпуса и выхлопной трубы и др.

- свойств улавливаемой пыли. Циклон устойчиво работает на сухой неслипающейся пыли. Циклоны следует применять для тех видов пыли, для которых они предназначены.

 

 

Разработан целый ряд конструкций циклонов, реализующих принцип центробежной сепарации (необходимое условие – наличие вращательного движения очищаемого потока воздуха) и учитывающих специфику технологий, свойства улавливаемых пылей и другие факторы, обуславливающие эффективность пылеулавливания. Это циклоны НИИОГАЗ типа ЦН, циклоны СИОТ, циклоны с конусом-коагулятором ЦКК, циклоны с обратным конусом, циклоны с внутренней рециркуляцией ЦВР и др.

 

Циклоны НИИОГАЗ ЦН-11, ЦН-15 разработаны институтом НИИОГАЗ. (цифра 11 или 15 соответствуют углу, под которым патрубок для подвода воздуха соединен с корпусом).

 

 

1 – входной патрубок; 2 – цилиндрическая часть корпуса; 3 – бункер; 4 – выхлопная труба; 5 – улитка

 

Рисунок – Циклон НИИОГАЗ ЦН-11

Рисунок - Циклон НИИОГАЗ ЦН-15

1 – коническая часть корпуса; 2 – цилиндрическая часть корпуса; 3 – закручивающая улитка; 4 – раскручивающая улитка; 5 – входной патрубок;

6 – выхлопная труба

 

 

Циклон ЦН-15

 

 

Циклоны НИИОГАЗ рекомендуется применять для сухой, неслипающейся пыли при ограниченных по высоте габаритах. Их не следует применять для очистки от волокнистой, слипающейся пыли. Для улавливания взрывоопасной и легковозгораемой пыли циклоны должны быть снабжены взрывными клапанами.

В зависимости от требуемой производительности возможна групповая установка циклонов по два, четыре, шесть или восемь штук. Скомпонованные группы обозначают БЦ, а при установке шлюзового затвора – БЦШ. На рисунке показана установка 2БЦ. Циклоны, применяемые в установках БЦ, обеспечивают эффективность очистки воздуха до 97 – 98%

 

 

 

1 – сборная коробка; 2 – фланец выходного патрубка; 3 – фланец диффузора; 4 – диффузор; 5 – циклон; 6 – крышка; 7 - бункер

 

Рисунок – Циклоны батарейные 2БЦ

Рисунок –Циклоны батарейные 4БЦШ (шлюзовый затвор поставляется отдельно

 

 

Циклон СИОТ состоит из корпуса 1, крышки корпуса с расположенным на ней входным патрубком 3, раскручивателя 4, который заканчивается выходным патрубком 5, и пылеотводящего патрубка 2, находящегося в нижней части циклона. Конструкция циклона характеризуется отсутствием цилиндрической части и треугольной формой входного патрубка. Применяют циклоны для очистки от сухой, неволокнистой пыли

Эффективность циклона СИОТ близка к эффективности циклонов НИИГАЗ, высота меньше.

1 – корпус; 2 – пылеотводящий патрубок; 3 – входной патрубок; 4 –

раскручивательс винтовой крышкой; 5 – выходной патрубок

 

Рисунок – Циклон СИОТ

 

Циклон с обратным конусом ВЦНИИОТ состоит из цилиндра 1, обратного конуса 2, внутреннего конуса 3, выхлопной трубы 4, входного патрубка 5. В нижней части находится бункер для приема пыли и шибера (на рисунке не показаны). Внутренний конус предназначен для повышения эффективности осаждения пыли и предохранения ее от взмучивания и уноса из пылеприемного бункера. Угол при основании этого конуса принимают при сухой пыли 45⁰, при улавливании сажи, талька 60⁰.

Циклоны ВЦНИИОТ применяют для очистки воздуха от сухой неслипающейся неволокнистой пыли и для очистки воздуха от абразивной пыли. Допускается применение циклонов для очистки от слипающихся пылей типа сажи и талька.

 

 

 

1 – цилиндр; 2 – конус обратный; 3- конус внутренний; 4 – выхлопная

труба; 5 – патрубок входной

 

Рисунок – Циклон ВЦНИИОТ с обратным конусом

Циклон ЛИОТ состоит из корпуса 1, конуса 2, входного патрубка 3, выхлопной трубы 4, спирали 5 и патрубка для выхода пыли 6.

Обеспечивает среднюю и грубую очистку воздуха от не волокнистой, сухой и не слипающейся пыли. В зависимости от свойств пыли или требований, предъявляемых к очистке газов, он может использоваться в качестве самостоятельного аппарата, а также как ступень предварительной очистки.

Воздух очищается от пыли под воздействием центробежных сил. Данный циклон может изготавливаться для левого (воздух движется против часовой стрелки) и правого (воздух движется по часовой стрелке) исполнения. Циклон ЛИОТ может быть установлен как на нагнетании, так и на всасывании. Если циклон устанавливается на всасывании, он соединяется с вентилятором через улитку.

 

Общие параметры:

· Эффективность очистки циклона может достигать даже 90%;

· Диаметр составляет 500-1890 мм;

· Производительность равна 1200-19200 м3/ч.

 

1 – цилиндрическая часть корпуса; 2 – конусная часть корпуса; 3 – входной патрубок; 4 – выхлопная труба; 5 – спираль; 6 – патрубок для выхода пыли

 

Рисунок – Циклон ЛИОТ

Циклоны РИСИ.

В Ростовском инженерно-строительном институте (сейчас Ростовский государственный строительный университет) разработан ряд конструкций циклонов, предназначенных для улавливания пылей пищевых производств, обладающих специфическими свойствами – волокнистостью, слипаемостью и пр. Это циклон с конусом-коагулятором, регулируемый циклон РЦ, циклон с внутренней рециркуляцией ЦВР.

Циклон с конусом-коагулятором отличается от других циклоном с обратным конусом наличием дополнительного элемента – конуса-когулятора, т.е. его коническая часть состоит из двух конусов, соединенных основаниями. Конструкция циклона и режимы его работы исследованы для улавливания волокнистой пыли (пыли, образующейся при переработке семян хлопчатника, пыли шрота, древесных отходов).

В конусе-коагуляторе вследствие увеличения скорости происходит турбулизация потока. Волокнистые пылевые частицы коагулируют, образуя устойчивые агрегаты. Вследствие этого эффективность очистки повышается, так как увеличивается число крупных фракций и мелкодисперсная пыль захватывается крупнодисперсными частицами. Из конуса-коагулятора запыленный поток переходит в обратный конус. Выделенная из потока пыль поступает в бункер. Эффективность улавливания волокнистой пыли более 99%.

1– патрубок; 2 – конус -коагулятор; 3 – обратный

конус; 4 – выходной патрубок

Рисунок – Циклон с конусом-коагулятором

 

Если установка циклона осуществляется после пылевого вентилятора вне помещения, необходим зонт, который позволяет предотвратить попадание осадков в систему. Если же циклон устанавливается до вентилятора, нужен улитка-раскручиватель, чтобы сократить нагрузку на вентилятор, а также уменьшить гидравлическое сопротивление системы в целом

 

Рисунок – Установка циклонов РИСИ с конусом-коагулятором

 

 

Регулируемый циклон РЦ имеет обратный конус, снабжен спирально- винтовым закручивающим аппаратом и регулирующим устройством.

 

1 – корпус; 2 – выхлопная труба; 3 – регулирующая лопатка

Рисунок – Регулируемый циклон РЦ

 

 

Циклон предназначен для улавливания пылей с повышенной влажностью или маслянистостью, склонных к слипанию, содержащих очень крупнодисперсную фракцию, обладающих повышенной абразивностью, и при необходимости регулирования воздушного режима работы аппарата.

Закручивающий аппарат выполнен в виде спирализованного винта, в нем размещено регулирующее устройство в виде направляющей лопатки. Она расположена на выходе запыленного воздуха из направляющего аппарата в обратный конус в нижней плоскости закручивающего аппарата. С помощью рукоятки лопатка устанавливается под заданным углом.

В циклоне осуществляется коагуляция пыли в закручивающем аппарате, предотвращается вынос крупных частиц, обладающих парусностью. С помощью направляющей лопатки можно регулировать угол входа потока, а также очищать внутреннюю поверхность циклона в случае налипания пыли.

 

 

Циклон с внутренней рециркуляцией ЦВР разработан на базе циклона ЦН-15 и отличается тем, что в его выхлопной трубе имеются щелевое отверстие и винтообразная направляющая лента. Через щелевое отверстие наиболее насыщенная пылью часть потока, проходящего по выхлопной трубе, направляется в корпус циклона на повторную очистку. Винтообразная направляющая лента на внутренней поверхности выхлопной трубы предназначена для интенсификации процесса движения частиц пыли к щелевому отверстию. Благодаря внутренней рециркуляции повышается эффективность циклона.

 

 

1 – корпус; 2 – выхлопная труба; 3 – направляющая лента; 4 – щель для подсоса воздуха с остаточной запыленностью; 5 – входной патрубок

 

Рис. Циклон ЦВР