Циклон водяной пленкой типа ЦВП

Циклон с водяной пленкой ЦВП рассчитан на очистку запыленного вентиляционного воздуха от любых видов нецементирующейся пыли. По внутренней поверхности стенки циклона непрерывно стекает пленка воды, которая тангенциально вводится в аппарат через ряд трубок, расположенных в его верхней части. Циклоны ЦВП не следует применять для очистки агрессивных газов.

Марка циклона	Расход воды на орошение стенок циклона, л/с	Расход воды на периодическое орошение стенок входного патрубка, л/с	Масса, кг

ЦВП-3	0,14	1,1	63,9
ЦВП-4	0,17	1,2	106,7
ЦВП-5	0,21	1,4	161,0
ЦВП-6	0,27	1,6	237,0
ЦВП-8	0,35	2,0	869,7
ЦВП-10	0,43	2,4	569,5

Наиболее распространенными установками сухого пылеулавливания являются циклоны [3].

Применение: предприятия черной и цветной металлургии, химическая, нефтяная, машиностроительная промышленность, энергетика, производство строительных материалов и т.д. Циклоны не предназначены для работы в условиях взрывоопасных сред.
В зависимости от пропускной способности по воздуху (газу) и условий применения циклоны изготавливаются одиночного или группового исполнения — из двух, четырех, шести и восьми циклонов. Групповые циклоны могут быть с камерой очищенного воздуха в виде «улитки» или в виде сборника, а одиночные — только с улиткой.
Отсепарированная пыль поступает в бункер, из которого должна быть обеспечена непрерывная выгрузка пыли.

В циклонах осаждение сухой золы происходит вследствие закрутки под действием центробежного эффекта. При вводе через тангенциальный патрубок 1 или закручивающие лопатки 6 частицы отжимаются к внутренней стенке корпуса 3 и, теряя скорость, выпадают в индивидуальные 4 или общие 7 бункеры-накопители (в батарейных циклонах) и далее по трубопроводам 5 отводятся в системы транспортировки золы. Очищенный газ по трубам 2 выводится в газоходы или сборные камеры 9. Центробежный эффект сильнее проявляется у крупных частиц. С увеличением размера частиц и уменьшением диаметра циклона эффективность очистки возрастает.

Таблица 1

Класс вентиляционных аспирационных пылеуловителей	Размер улавливаемых пылевых частиц, мкм, более	Группа пыли по дисперсности	Эффективность пылеуловителя
I	0,3	V IV	0,8 0,8…0,999
II		IV III	0,45…0,92 0,92…0,999
III		III	0,8…0,99 0,99…0,999
IV		II I	0,95…0,999 0,999
V		I	0,99

Рис.2. Циклонные золоуловиели: а –– с тангенциальным вводом; б –– с аксиальными лепестковыми лопатками; в –– батарейные

Для золоулавливания используют несколько циклонов небольшого диаметра, которые собираются в секции-батареи. Циклоны между собой соединяются подводящими патрубками 8 и сборными камерами 9. К недостаткам батарейных циклонов следует отнести подверженность сильному золовому износу, особенно входных патрубков 8 и 1 и расположенных в газораспределительном коробе 10 участков выходных патрубков 2 первых циклонов. Повышенный износ этих элементов батареи приводит к возрастанию присосов, перетока запыленного газа и снижению эффективности работы циклонов. Кроме того, степень очистки газов в батарейных циклонах ниже, чем в электрофильтрах и скрубберах, причем более высокая эффективность достигается в случае более крупных размеров золы. Поэтому батарейные циклоны обычно используются в качестве первой ступени очистки для улавливания наиболее крупной золы.

Для нормальной работы циклона необходима герметичность бункера. Если бункер негерметичен, то из-за подсоса наружного воздуха происходит вынос пыли с потоком через выходную трубу.

Накопительные бункеры независимо от типа циклона имеют цилиндрическую форму диаметром D₆, равным 1,5 D для цилиндрических и (1,1 —1,2) D для конических циклонов. При этом высота цилиндрической части бункера составляет 0,8 D, а его днище выполняется с углом наклона 60° между стенками. Выходное отверстие бункера имеет диаметр 250 или 500 мм.

Для нормального функционирования избыточное давление газов, поступающих в циклоны, не должно превышать 2500 Па. При этом во избежание конденсации паров жидкости температура газа выбирается на З0...50°С выше температуры точки росы, а по условиям прочности конструкции — не выше 400°С. Как уже было отмечено выше, увеличение диаметра циклона способствует увеличению его производительности. С ростом угла входа пылегазовой смеси в циклон серии ЦН эффективность очистки снижается.

Таблица 2

Геометрические размеры цилиндрических циклонов	ЦН-15	ЦН-24	ЦН-11
Угол наклона крыши и входного патрубка а, град
Высота входного патрубка, м	0,66	1,11	0,48
Высота выхлопной трубы, м	1,74	2,11	1,56
Высота цилиндрической части циклона, м	2,26	2,11	2,06
Высота конуса циклона, м	2,0	1,75	2,0
Общая высота циклона,м	4,56	4,26	4,38
Высота внешней части выхлопной трубы, м	—	0,59	—
Внутренний диаметр пылевыпускного отверстия, м	—	0,3-0,4	—
Ширина входного патрубка в циклоне	—	0,2	—
Ширина входного патрубка на входе, м	—	0,26	—
Длина входного патрубка, м	—	0,6	—
Высота фланца, Н_фл м	—	0,1	—

Таблица 3

Геометрические размеры конических циклонов	СДК-ЦН-33	СК-ЦН-34	СК-ЦН-34м
Высота цилиндрической части и высота заглубленной выхлопной трубы, м	0,535	0,515	0,4
Высота конической части, м	3,0	2,11	2,6
Внутренний диаметр выхлопной трубы, м	0,334	0,340	0,22
Внутренний диаметр пылевыпускного отверстия, м	0,334	0,229	0,18
Ширина входного патрубка, м	0,264	0,214	0,18
Высота внешней части выхлопной трубы, м	0,2-0,3	0,515	0,3
Высота установки фланца, м	0,1	0,1	0,1
Длина входного патрубка, м	0,6	0,6	0,6
Высота входного патрубка, м	0,535	0,2...0,6	0,4
Текущий радиус улитки, м		D/2+b

Цилиндрические циклоны предназначены для улавливания сухой пыли аспирационных систем и рекомендованы к использованию для предварительной очистки газов на входе фильтров и электрофильтров. Циклоны ЦН-15 изготавливают из углеродистой или низколегированной стали. Конические циклоны серии СК, предназначенные для очистки газов от сажи, обладают повышенной эффективностью по сравнению с циклонами типа ЦН за счет большего гидравлического сопротивления.

Рис.3. Цилиндрический (а) и конический (б) циклоны

Чтобы произвести расчет циклона необходимо иметь следующие исходные данные:

объем очищаемого газа Q, м³/с;

плотность газа при рабочих условиях r, кг/м³;

вязкость при рабочей температуре m, Па*с;

дисперсный состав пыли d₅₀ lgd_h;

входную концентрацию пыли с _вх, г/м³;

плотность частиц пыли r_ч, кг/м³;

требуемую эффективность очистки газа h.

Расчет циклонов ведут методом последовательных приближений в следующем порядке.

Задавшись типом циклона, определяем оптимальную скорость движения газа в сечении циклона диаметром D с учетом данных табл. 4.

Таблица 4

Тип циклона	ЦН-24	ЦН-15	ЦН-11	СДК-ЦН-33	СК ЦН-34	СК-ЦН-34м
	4,5	3,5	3,5	2,0	1,7	2,0

2. Рассчитываем диаметр циклона D, м, по формуле . Полученное значение D следует округлять до ближайшего типового значения внутреннего диаметра циклона. Если расчетный диаметр циклона превышает его максимально допустимое значение, то необходимо применять два или более параллельно установленных циклона.

По диаметру циклона находят действительную скорость движения газа в циклоне по формуле где п — число циклонов. Действительная скорость в циклоне не должна отклоняться от оптимальной более чем на 15%.

Определяем коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона где — поправочный коэффициент, учитывающий диаметр циклона (табл. 5), — поправочный коэффициент, учитывающий запыленность газа (табл. 6); — коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм (табл. 7).

Определяем значение гидравлического сопротивления циклона по формуле

где ρ — плотность газа в расчетном сечении аппарата; ω — скорость газа в расчетном сечении аппарата.

Таблица 5

Тип циклона	Значение

ЦН-11	0,94	0,95	0,96	0,99	1,0
ЦН-15, ЦН-24	0,85	0,90	0,93	1,0	1,0
СДК-ЦН-23; СК-ЦН-34; СК-ЦН-34м	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0

Таблица 6

Тип циклона	Значение k₂ при С_ВХ, г/м³

ЦН-11		0,96	0,94	0,92	0,90	0,87	–
ЦН-15		0,93	0,92	0,91	0,90	0,87	0,86
ЦН-24		0,95	0,93	0,92	0,90	0,87	0,86
СДК-ЦН-23		0,81	0,785	0,78	0,77	0,76	0,745
СК-ЦН-34		0,98	0,947	0,93	0,915	0,91	0,90
СК-ЦН-34м		0,99	0,97	0,95	–	–	–

Таблица 7

Тип циклона	Значение
При выхлопе в атмосферу	При выхлопе в гидравлическую сеть
ЦН-11
ЦН-15
ЦН-24
СДК-ЦН-23
СК-ЦН-34
СК-ЦН-34м	–

Определяем эффективность очистки газов в циклоне по формуле где Ф(Х) — табличная функция параметра X:

значения и приведены в табл. 8

Таблица 8

Тип циклона	ЦН-11	ЦН-15	ЦН-24	СДК-ЦН-23	СК-ЦН-34	СК-ЦН-34м
	8,5	4,5	3,65	2,31	1,95	1,3
	0,308	0,352	0,352	0,364	0,308	0,340

Значения , приведенные в таблице, определены по условиям работы типового циклона, для которого справедливы следующие значения: D_T= 0,6 м; =1930 кг/м³; =22,2- 10° Па*с; _т = 3,5 м/с. В случае отклонений условий работы циклона от типовых

Определив значение X, находим параметр Ф(Х) из табл. 9.

Таблица 9

Значение Х Параметр Ф(Х)	-2,70 -0,0035	-2,0 0,0228	-1,8 0,0359	-1,6 0,0548	-1,4 0,0808	-1,2 0,1151
Значение Х Параметр Ф(Х)	-1,0 0,1587	-0,8 0,2119	-0,6 0,2743	-0,4 0,3446	-0,2 0,4207
Значение Х Параметр Ф(Х)	0,5000	0,2 0,5793	0,4 0,6554	0,6 0,7257	0,8 0,7881	1,0 0,8413
Значение Х Параметр Ф(Х)	1,2 0,8849	1,4 0,9192	1,6 0,9452	1,8 0,9641	2,0 0,9772	2,7 0,9965

Рис.4. Пылеуловитель ротационного типа

Рассчитав эффективность очистки газов n, осуществляют выбор циклона. При этом, если расчетное значение n окажется меньше значения, требуемого по условиям допустимого выброса пыли в атмосферу, то необходимо выбрать другой тип циклона с большим значением коэффициента гидравлического сопротивления. Для ориентировочных расчетов можно пользоваться формулой

где индексы 1 и 2 соответствуют двум разным циклонам.

Среди аппаратов, предназначенных для пылеулавливания, следует выделить аппараты центробежного действия. К этой категории относятся пылеуловители и противопоточные пылеотделители ротационного типа, а также вихревые пылеуловители (ВПУ).

Компоновка простейшего пылеуловителя ротационного типа представлена на рис. 4. При вращении вентилятора колеса 1 частицы пыли за счет центробежных сил отбрасываются к стенке спиралеообразного кожуха 2 и движутся по ней в направлении выхлопного отверстия 3. Газ, обогащенный пылью, через специальное пылеприемное отверстие 3 отводится в пылевой бункер, а очищенный газ поступает в выхлопную трубу 4. Для повышения эффективности пылеуловителей такой конструкции необходимо увеличивать скорость очищаемого потока в специальном кожухе. Однако следует помнить, что это ведет к резкому повышению гидравлического сопротивления аппарата. Повысить эффективность можно уменьшением радиуса кривизны спирали кожуха, но это снижает его производительность.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Общие положения о безопасности жизнедеятельности

Риск как точная наука, «Наука и жизнь», № 3, 1991.

Доклад о состоянии и мерах по улучшению условий и охраны труда в Российской Федерации в 1996 году, Министерство труда и социальной защиты РФ, 1997.

Русак О.Н. и др. Безопасность жизнедеятельности. – С.Петербург, 1992.

Психологические аспекты профилактики производственного травматизма. Составитель: Мариненко Н.В. ВЦНИИОТ, М.: 1987.

Юдин Е.Я. Охрана труда в машиностроении, «Машиностроение»: М., 1983.

Организация и проведение работ по охране труда. Рекомендации для руководителей и специалистов. Составители: Липу нов А.Г., Малютин С.В. Комитет труда и занятости правительства Москвы, ИИЦ «Альфа-Композит». М.: 1998.

Служба охраны труда на предприятии и в учреждении. Составители: Сафронов В.В. и др. Орел: Издательский Дом «Фолиант», 1996.

Расследование и учет несчастных случаев на производстве. Составители: Еремин В.Г. и др. Орел: Издательский Дом «Фолиант», 1996.

Браун Дэвид Б. Анализ и разработка системы обеспечения техники безопасности. М.: Машиностроение, 1979.

Методы повышения безопасности производственного оборудования. Составитель: Земин О.Н. М.: ВЦНИИОТ, 1991.

Средства индивидуальной защиты работающих на производстве: Каталог-справочник. Под общей редакцией В.Н. Ардасенова-М.: Профиздат, 1988.

Методические рекомендации для конструкторов и технологов по созданию безопасного производственного оборудования и технологических процессов. Составители: Попадейкин В.В. и др. М.: ВЦНИИОТ, 1991.

Философия техники в ФРГ / Сост. и предисл. Ц.Г. Арзаканяна и В.Г. Горохова.- М.: Прогресс, 1989.

Методические рекомендации по оценке средств коллективной защиты, устанавливаемых на металлорежущем, кузнечно-пресовом и литейном оборудовании / ВЦНИИОТ. - М.: 1983.

Бектобеков Г.В. и др. Справочная книга по охране труда в машиностроении / Под общ. ред. О.Н. Русака. – Л.: Машиностроение, 1989.

Пчелинцев В.А. и др. Охрана труда в строительстве. – М.: Высшая школа, 1991.

Павлов С.П., Губонина З.И. Охрана труда в приборостроении. – М.: Высшая школа, 1986.

Князевский Б.А. Охрана труда в электроустановках. – М.: Энергия, 1980.

Дьяков В.И. Типовые расчеты по электрооборудованию. –М.: Высшая школа, 1980.

Эргономика: принципы и рекомендации. Методическое руководство. / Под ред. В.М.Мунипова и др. М.: ВНИИТЭ, 1983.

Инженерная психология в применении к проектированию оборудования. Пер. с англ. Под ред.Клиффорд Т. Морган и др.–М.: Машиностроение, 1971.

Безопасность производственных процессов. / Под ред. Белова С.В.-М.: Машиностроение, 1985.

Карнас А.А. Вентиляция и отопление сварочных, гальванических, окрасочных цехов и зарядных аккумуляторных станций. –М.: Машиностроение, 1997.

Кнорринг Г.М. и др. Справочная книга для проектирования электрического освещения.–Л.: Энергия, 1973.

Справочник проектировщика. Защита от шума. / Под ред. Юдина Е.Я. – М.: Стройиздат, 1974.

Юдин Е.Я. Борьба с шумом на производстве. Справочник. –М.: Машиностроение, 1985.

Лагунов Л.Ф. и др. Производственный шум и борьба с ним. –Горький, 1977.

Еремин В.Г. и др. Предприятие внедряет КСУКП. – Тула. Приокское книжн. изд., 1984.

Решетов Е.Т. Эргономика в полиграфии. – М.: Книга, 1991

Справочник по инженерной психологии. / Под ред. Б.Ф.Ломова.-М.: Машиностроение, 1982.

Еремин В.Г., Еремин О.В. Современные методы количественной оценки психофизиологического уровня организации труда// Научные труды ОрелГТУ. Т.9. - Орел, 1995.

Гражданская оборона / Под ред. Е.П. Шубина. - М.: Просвещение, 1991.

Еремин В.Г. Компьютерное обеспечение эргономических разработок. - ОрелГТУ, 1996.

Компьютер и закон // Охрана труда и социальное страхование. 1998. № 12.

Организация работ по аттестации и сертификации рабочих мест / Составители: Еремин В.Г. и др. – Орел: Издательский дом «Фолиант», 1996.

Андрианов А.И. Сборник деловых игр по проблемам охраны труда. - М.: 1987.

Корсаков Г.А. Комплексная оценка обстановки и управления предприятием в чрезвычайных ситуациях. Уч. пособие. - С.-Пб., 1993.

Трудовой кодекс Российской Федерации. Принят Гос. думой 21 декабря 2001 года.

Сборник инструкций по технике безопасности и пожарной безопасности ОАО «Орелнефтепродукт». Ч. 2. Орловский обл. комитет государственной статистики. Орел: 1999.

Межотраслевые правила по охране труда при холодной обработке металлов (ПОТ Р М-006-97). Министерство труда и соц. развития РФ. М.: 1998.

Введение в техническую диагностику потенциальноопасных объектов машиностроительного предприятия

Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Функционирование и развитие сложных народнохозяйственных систем, систем связи и коммуникаций. /Н.А. Махутов, И.А. Тутнов, К.В. Фролов и др., — М.: МГФ Знание, 1998. 4.1.—488с.

Диагностика материалов и конструкций топливно-энергетического комплекса. /В.М. Баранов, А.М. Карасевич, Е.М. Кудрявцев, В.В. Ремизов, Г.А. Сарычев, А.Д. Седых. — М.: Энерго-атомиздат, 1999. — 360 с.

Самойлов О.Б., Бусыкин Г.Б., Бахметьев А.М. Безопасность ядерных энергетических установок. — М.: Энергоатомиздат. 1989. — 280 с.

Острейковский В.А. Эксплуатация атомных станций. Учебник для вузов. — М.: Энергоатомиздат, 1999. — 928 с.

Биргер И.А. Техническая диагностика. — М.: Машиностроение, 1978.-240 с.

Риск как точная наука. //Наука и жизнь, 1991, №3.

Вероятностный анализ безопасности атомных станций. Методика выполнения. /А.Ф. Барсуков, Л.М. Векслер, Ю.В. Швыряев и др. — М.: ИАЭ им. И.В. Курчатова. 1992. — 82 с.

Методическое обеспечение технического диагностирования объектов машиностроения

Копылов С., Результат превзошел ожидания, Научно-аналитический журнал ТЭК, 2001, №4, с. 73.

Фролов К.В. Проблемы экономической и технологической безопасности. Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции «Экономическая безопасность: вопросы реализации государственной стратегии». — М.: МГФ «Знание», 1998, с. 384.

Введение в техническую диагностику потенциально опасных объектов атомной энергетики. Учебное пособие для вузов. /Бакиров М.Б., Кудрявцев Е.М., Сарычев Г.А., Тутнов И.А.— М.: РАДЭКОН, 2003. — 40с.

Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Функционирование и развитие сложных народнохозяйственных, технических, энергетических, транспортных систем, систем связи и коммуникаций. /Фролов К.В., Махутов Н.А., Гаденин М.М., Тутнов И.А. и др. — М.: Знание, 1998. Разд. 1 — 448 с.; Разд. 2 — 416 с.

Сборник докладов «Первой Международной конференции по проблемам безопасности трубопроводов» — М.: Полигран, 1995. —328 с.

Ткачев В.В. Методика оценки эффективности и оптимизации контроля металла сосудов давления и трубопроводов АЭС. //Атомная энергия, 1993, т.74, вып.5, с35-37.

Потапов Н.А., Тутнов И.А., Киселев А.С. Создание расчетных кодов для анализа конструкционной прочности типового оборудования объектов ТЭК. //Безопасность труда в промышленности, 1997, № 3. С. 28—33.

Радиационная повреждаемость и работоспособность конструкционных материалов. /А.Д. Амаев, A.M. Крюков, И.М. Неклюдов и др., — СПб: Политехника, 1997. — 312 с.

Мамаева Е.И., Бакиров М.Б., Кабелевский М.Г. Исследование влияния 100000 часов эксплуатации и дополнительного старения на структуру, механические свойства, характеристики статической и циклической прочности, коррозионную стойкость сварных соединений трубопроводов ГЦК ВВЭР-440. — М.: ВНИИАЭС, 2002.

Определение характеристик механических свойств металла оборудования атомных электростанций безобразцовыми методами по характеристикам твердости. РД ЭО-0027-94 / М.Б. Бакиров и др. — М.: Концерн «Росэнергоатом», 1994. — 68 с.

Ермолов И.Н. Контроль ультразвуком (краткий справочник). — М.: НПО ЦНИИТМАШ, 1992. — 85 с.

Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник. /В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, В.Н. Филинов и др.; Под ред. В.В. Клюева. — М.: Машиностроение, 1995. — 488 с.

Акустическая диагностика и контроль на предприятиях топливно-энергетического комплекса. /В.М. Баранов, А.Т. Гриценко, А.М. Карасевич и др. — М.: Наука, 1998. — 304 с.

Диагностика материалов и конструкций топливно-энергетического комплекса. /В.М. Баранов, А.М. Карасевич, Е.М. Кудрявцев и др. — М.: Энергоатомиздат, 1999. — 360 с.

Применение статистических методов распознавания и принятия решений при диагностике оборудования машиностроительного предприятия