Аппараты сухой очистки газа.

В аппаратах сухой очистки газа для осаждения частиц золы и пыли из газового потока используют центробежные силы, а также силы инерции и гравитации. Достоинством этих аппаратов является простота конструкции, но степень очистки в них невелика, поэтому как правило эти аппараты используют в качестве первой ступени очистки. К аппаратам сухой очистки относятся пылеосадительные камеры, инерционные золоуловители, циклоны в одиночном и групповом исполнении, жалюзийные аппараты, дымососы-пылеуловители и ротационные пылезолоуловители.

Пылеосадительные камеры.

Если поток запылённого газа движется по газоходу с определённой скоростью и его ввести в камеру площадь поперечного сечения которой значительно больше поперечного сечения газохода, то скорость газа резко упадёт и частицы золы и пыли под действием сил гравитации будут выпадать на дно этой камеры. Такие камеры называют пылеосадительными.

1. Корпус камеры

2. Бункер пыли

3. Перегородки

4. Штуцер для удаления пыли

Когда в пылеосадительной камере устанавливают перегородки и газ изменяет направление движения, то в этом случае работают не только гравитационные силы, но и силы инерции. Так как скорость газа в пылеосадительной камере должна быть небольшой, то размеры камеры могут быть очень большими. Для уменьшения размеров камеры в них устанавливают горизонтальные полки, которые делят пылеосадительную камеру на ряд небольших камер.

1-корпус камеры

2-полки

3-колоколбный затвор

4-лючки для удаления пыли с пола

Эффективность очистки в пылеосадительных камерах небольшая 40-50%. Скорость потока газа в пылеосадительной камере обычно принимают 0,4-8 м/с. В пылеосадительной камере с полками скорость можно принять до 3 м/с. Так как пылеосадительные камеры имеют большие размеры и малую эффективность очистки, то их обычно принимают в цветной металлургии. Там они как правило выполняют две функции: одновременно разгрузочная головка какой-либо печи и служит для улавливания пыли. Расчёт пылеосадительной камеры сводится к определению площади дна камеры, которая определяется:

S_дна=18μ V/d_ч²ρg

μ -коэффициент динамической вязкости.

V-расход газа, м³/с

d_ч-размер частиц пыли

ρ-плотность частиц пыли

g-ускорение свободного падения

Площадь поперечного сечения пылеосадительной камеры определяют по рекоменуемой скорость газа в ней.

Инерционные пылеуловители.

Действие аппаратов этой группы основано на изменении направления потока движения газа и под действием сил инерции происходит выведение частиц пыли в бункер этих аппаратов. Для изменения движения потока газа использую различные насадки, перегородки, пластины. В цветной металлургии эти аппараты получили название пылевых мешков. Скорость газа в инерционных пылеуловителях от 5 до 15 м/с. В них улавливаются частицы крупнее 25-30 мкм.

Жалюзийные пылеуловители.

Жалюзийный пылезоловитель состоит из двух основных элементов: жалюзийной решётки, в которой пыль отделяется от газа и циклона, в котором эта пыль улавливается. Жалюзийная решётка может быть изготовлена из пластин, уголка и ряда других элементов. Сталкиваясь с пластиной жалюзийной решётки, частицы пыли возвращаются в поток газа, который отправляется в циклон на очистку. Очищенный от пыли газ огибает пластины решётки, при необходимости подаётся на дополнительную очистку. При высоких скоростях газа пластины жалюзийной решётки выполняют водоохлаждаемыми. Недостатком жалюзийной решётки является то, что в процессе эксплуатации пластины истираются и могут забиваться пылью, поэтому требуется периодическая очистка решётки. Коэффициент очистки жалюзийной решётки определяется:

η = ηц[1-(1- ηр)(1-фи)]

ηц -коэффициент очистки циклонов

ηр-коэффициент очистки решётки

фи-относительная доля газа очищенного потока

Скорость газа на входе в жалюзийную решётку рекомендуется 15-25 м/с.

Чем крупнее пыль, тем легче она выделяется в жалюзийной решётке. На коэффициент очистки влияет также: дисперсный состав пыли, плотность пыли и вязкость очищаемых газов. С помощью жалюзийной решётки можно улавливать частиц крупнее 20 мкм.

1-корпус циклона

2-бункер пыли

3-входной патрубок

4-выходная труба

Несмотря на различие в конструкции принцип действия циклонов одинаков: запылённый поток газа подводится в верхнюю часть тангенциально. В результате происходит закручивание газового потока и частицы пыли под действием центробежных сил отбрасываются к внутренней поверхности циклона. Поток газов проходя коническую часть вносит частицы пыли в бункер и ударяясь о поверхность пыли поворачивает на 180 градусов. В центральной части циклона создаётся разряжение и очищенный поток газа внутренним вихрем поступает в выхлопную трубу. Очищенный поток газа выводится из аппарата либо через улитку, которая преобразует вращательное движение потока в прямолинейное, либо через патрубок, который располагается за выхлопной трубой. В нижней части бункера располагается пылевой затвор, через который пыль удаляется из аппарата. В случае большого расхода очищаемого газа можно установить несколько циклонов, которые объединяются одним входным патрубком и общим бункером. На процесс очистки газа в циклоне влияют следующие основные факторы:

1.С увеличением скорости потока газа эффективность очистки возрастает, так как увеличиваются центробежные силы, но при скорости потока газа 20-25 м/с происходит унос пыли из бункера при ударе газового потока о поверхность пыли.

2.Чем больше диаметр циклона, тем меньше центробежные силы, следовательно эффективность очистки снижается, поэтому не рекомендуется устанавливать циклоны диаметром более 1м.

3.Чем крупнее частицы и выше их плотность, тем выше коэффициент очистки.

4.Чем выше температура газа, тем больше его вязкость и меньше коэффициент очистки

5.Чем больше высота цилиндрической части циклона, тем выше эффективность очистки, так как газ совершит в циклоне большее число оборотов.

При выборе циклонов необходимо учитывать физикохимические свойства золы и пыли и запылённость газового потока. Если при расчёте окажется, что диаметр циклона больше чем 800-1000 мм желательно установить группу циклонов с меньшим диаметром. В нашей стране распространение получили циклоны конструкции НИИО газа. Существуют конструкции цилиндрических и конических циклонов. У цилиндрических циклонов больше длина цилиндрической части, а у конических – конической части. К цилиндрическим циклонам относятся циклоны ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24. Цифра после букв показывает угол наклона входного патрубка циклона относительно горизонтали. К коническим циклонам относятся СДН-ЦН-33 и СДН-ЦН-34. При очистке больших объёмов газа циклоны типа ЦН объединяют в группы с прямоугольной компоновкой по 4-6-8 циклонов с расположением в 2 ряда и по 10-12 при круговой компоновке. Наиболее эффективным аппаратом является ЦН-11, но он имеет наибольшее гидравлическое сопротивление. Циклон ЦН-24 отличается высокой пропускной способностью и небольшой степенью очистки газа, поэтому его обычно используют в качестве первой ступени. Наибольшее распространение для очистки газа с высокой концентрацией пыли получили циклоны типа ЦН-15. Для очистки газов от абразивной пыли рекомендуют циклоны СДН-ЦН-33 и СДН-ЦН-34. Эти циклоны достаточно эффективны при небольших скоростях газового потока на входе в циклон и способны улавливать частиц пыли крупнее 5 мкм.

Батарейные циклоны.

В случае больших расходов очищаемого газа используют не группу циклонов, а батарейные циклоны. В батарейном циклоне в общем корпусе группируют циклонные элементы диаметр которых составляет 100-150 или 250 мм. Количество батарейных элементов в корпусе мультициклона определяется режимом и условиями работы установки для очистки газа.

1-корпус батарейного циклона

2-бункер пыли

3-подвод запылённого газа

4-отвод очищенного газа

5-газораспределительная камера

6-камера для сбора очищенного газа

7-циклонный элемент

8-устройство для закрутки газового потока

9-засыпка из мелкопросеянного шлака

10-верхняя опорная решётка

11-нижняя опорная решётка

В отличие от одиночных циклонов в циклонных элементах закрутка газового потока происходит не за счёт тангенциального подвода газа, а с помощью так называемых направляющих аппаратов. Обычно используют два типа направляющих аппаратов: «винт» с двумя винтовыми лопастями, «розетка» с восемью лопатками, которые расположены под углом 25-30 градусов. К недостаткам батарейных циклонов можно отнести: повышенную металлоёмкость, забивание направляющих аппаратов пылью, неравномерное распределение потока газа между отдельными циклонными элементами. КПД батарейных циклонов достигает 94%. Раньше их устанавливали за котлами паропроизводительностью до 170 т\ч, но более высокие современные требования к очистке газов привели к тому, что эти аппараты используют в качестве первой ступени очистки при большой концентрации золы в дымовых газах. В качестве второй ступени очистки обычно используют электрофильтры.

Центробежные пылеуловители ротационного действия и дымососы-пылеуловители.

Центробежные пылеуловители состоят из рабочего колеса и кожуха-пылеприёмника. Рабочее колесо приводит во вращение пылегазовую смесь. Под действием центробежной силы и силы Кориолиса пыль выделяется из очищаемого газа. В дымососах пылеуловителях запылённый газ поступает в улитку. Частицы пыли под действием центробежных сил перемещаются к стенке улитки. Очищенный газ через патрубок и рабочее колесо поступает в выхлопную трубу, а пылевой концентрат уходит в контур рециркуляции газа. Этот контур включает в себя циклон и крыльчатку, размещённую в улитке. Основным недостатком этих аппаратов является их быстрый износ при очистке газа от абразивной пыли.