Очистка газов в сухих механических пылеуловителях

К сухим механическим пылеуловителям относят аппараты, в ко­торых использованы различные механизмы осаждения: гравитаци­онный (лылеосадительные камеры), инерционный (камеры, осажде­ние пыли в которых происходит в результате изменения направления движения газового потока или установки на его пути препятствия) и центробежный (одиночные, групповые и батарейные циклоны, вих­ревые и динамические пылеуловители). Перечисленные аппараты отличаются простотой изготовления и эксплуатации, их достаточно широко используют в промышленности. Типы пылеосадительных камер показаны на рис. 1-2.

Рис. 1-2. Пылеосадительные камеры: а — простейшая камера; 5 —камера с пере­городками; в — многополочная камера; 1 — корпус; 2 — бункеры; 3 — перегород­ка; 4 — полка

Пылеосадительная камера представляет собой пустотелый или с горизонтальными

Однако эффективность улав­ливания в них пыли не всегда оказывается достаточной, в связи с чем они часто выполняют роль аппаратов предварительной очистки (предочистки) газов.

Инерционные пылеуловители. При резком изменении направления движения газового потока частицы пыли под воздействи­ем инерционной силы будут стремиться двигаться в прежнем на­правлении и после поворота потока газов выпадают в бункер. На этом принципе работает ряд аппаратов (рис. 1-3). Эффективность этих аппаратов небольшая.

Рис. I-3. Инерционные пылеуловители: а – с перегородкой; б – с плавным поворотом газового потока; в – с расширяющимся конусом; г – с боковым подводом газа.

Камера с плавным поворотом газового потока имеет меньшее гидравлическое сопротивление, чем другие аппараты. Скорость газа в сечении камеры принимают 1,0 м/с. Для частиц пыли размером 25-30 мкм достигается степень улавливания 65-80%. Такие камеры применяют на заводах черной и цветной металлургии. Гидравличес­кое сопротивление их равно 150-390 Па. Пылеуловители типа б встра­иваются в газоходы.

Жалюзийные аппараты. Эти аппараты имеют жалюзийную решетку, состоящую из рядов пластин или колец. Очищаемый газ, проходя через решетку; делает резкие повороты. Пылевые частицы вследствие инерции стремятся сохранить первоначальное направле­ние, что приводит к отделению крупных частиц из газового потока, тому же способствуют их удары о наклонные плоскости решетки, от которых они отражаются и отскакивают в сторону от щелей между лопастями жалюзи (рис. 1-4). В результате газы делятся на два по­тока. Пыль в основном содержится в потоке, который отсасывают и направляют в циклон, где его очищают от пыли и вновь сливают с основной частью потока, прошедшего через решетки. Скорость газа перед жалюзийной решеткой должна быть достаточно высокой (до 15 м/с), чтобы достигнуть эффектаинерционного отделения пыли. На степень очистки влияет также скорость движения газов, отсасы­ваемых в циклон. Гидравлическое сопротивление решетки составля­ет 100-500 Па.

Обычно жалюзийные пылеуловители применяют для улавливания пыли с размером частиц >20 мкм. Недостаток решеток — износ пластин при высокой концентрации пыли.

Эффективность улавливания частиц зависит от эффективности самой решетки и эффективности циклона, а также от доли отсасыва­емого в нем газа.

Циклоны. Циклонные аппараты наиболее распространены в промышленности.

Они имеют следующие достоинства: I) отсутствие движущихся частей в аппарате; 2) надежность работы при температурах газов вплоть до 500 °С (для работы при более высоких температурах циклоны изготовляют из специальных материа­лов); 3) возможность улавливания абразивных материалов при защите внутренних поверхностей циклонов специальными покрытиями, 4) улавливание пыли в сухом виде; 5) почти постоянное гидравлическое сопротивление аппарата; 6) успешная работа при вы­соких давлениях газов, 7) простота изготовления; 8) сохранение высо­кой (фракционной эффективности очистки при увеличении запыленности газов. Недостатки: 1) высокое гидравлическое сопротивление — 1250-1500 Па; 2) плохое улавливание частиц размером <5 мкм; 3) невозмож­ность использования для очистки газов от липких загрязнений.

Основные конструкций циклонов (по подводу газов) показаны на рис. 1-5, По способу подвода газов в аппарат их подразделяют на циклоны со спиральным, тангенциальным и винтообразным, а также осевым подводом. Циклоны с осевым (розеточным) подводом га­зов работают как с возвратом газов в верхнюю часть аппарата, так и без него (вид д). Последний является прямоточным и отличается низким гидравлическим сопротивлением и меньшей по сравнению с другими циклонами эффективностью. Наиболее предпочтительным по форме с точки зрения аэродинамики является подвод газов по спирали. Однако на практике все способы подвода газа могут ис­пользоваться в равной степени.

Принцип работы циклона показан на рис. 1-6, а. Газ вращается внутри циклона, двигаясь сверху вниз, а затем движется вверх. Час­тицы пыли отбрасываются центробежной силой к стенке. Обычно в циклонах центробежное ускорение в несколько сот, а то и тысячу раз больше ускорения силы тяжести, поэтому даже весьма маленькие частицы пыли не в состоянии следовать за газом, а под влиянием центробежной силы движутся к стенке.

Рис. I-5. Основные виды циклонов (по подводу газов): а – спиральный; б – тангенциальный; в – винтообразный; г, д – осевые (розеточные)

Эффективность улавливания частиц пыли в циклоне h прямо про­порциональна скорости газов в степени ½ и обратно пропорциональна диаметру аппарата также в степени ½.

Процесс целесообразно вести при больших скоростях V_г и не­больших D_ц. Однако увеличение V может привести к уносу пыли из циклона и резкому увеличению гидравлического сопротивления. По­этому целесообразно увеличивать эффективность циклона за счет уменьшения диаметра аппарата, а не за счет роста скорости газов. Оптимальное соотношение Н / D_ц =2-3.

В промышленности принято разделять циклоны на высо­коэффективные и высокопроизводительные. Первые эффектив­ны, но требуют больших затрат на осуществление процесса очистки; циклоны второго типа имеют небольшое гидравлическое сопро­тивление, но хуже улавливают мелкие частицы.

Рис. 1-6. Циклоны: а — одинарный; 1 —входной патрубок; 2 — выхлопная труба; 3 — цилиндрическая камера; 4 — коническая камера; 5 — пылеосадительная каме­ра; б — групповой: 1 — входной патрубок; 2 — камера обеспыленных газов; 3 — кольцевой диффузор; 4 — циклонный элемент; 5 — бункер; б — пылевой затвор

На практике широко используют циклоны НИИогаза — ци­линдрические (с удлиненной цилиндрической частью) и конические (с удлиненной конической частью). Цилиндрические относятся к вы­сокопроизводительным аппаратам, а конические — к высокоэффек­тивным. Диаметр цилиндрических циклонов не более 2000 мм. а ко­нических — не более 3000 мы.

Групповые циклоны. При больших расходах очищаемых га­зов применяют групповую компоновку аппаратов. Это позволяет не увеличивать диаметр циклона, что положительно сказывается на эф­фективности очистки. Схема групповых циклонов дана на рис 1-6, б. Запыленный газ входит через общий коллектор, а затем распределя­ется между циклонными элементами.

Батарейные циклоны — объединение большого числа малых циклонов (мультициклонов) в группу. Снижение диаметра циклонного элемента преследует цель увеличения эффективности очистки. Схе­ма батарейного циклона приведена на рис. 1-7, а. Элементы бата­рейных циклонов (рис. 1-7_, б,в) имеют диаметр 100, 150 м/с. а для прямоточных циклонных элементов от 11 до 13 м/с или 250 мм. Оптимальная скорость газов в элементе лежит в пределах от 3,5 до 4,75 м/с.

Дата добавления: 2014-01-20