10043

рациональной компоновки оборудования обычно их устанавливают вертикально.

При выборе и эксплуатации циклонов необходимо учитывать, что пылевой бункер циклона аэродинамически связан с процессом улавливания пыли. Он является неотъемлемой частью циклона. Изменять рекомендованные размеры и конструкцию бункера нежелательно, так как можно заметно снизить эффективность очистки. Так, например, для циклонов НИИОГАЗ рекомендуемые диаметры бункеров принимаются в соответствии с рядом диаметров по ГОСТ 9617-67,исходя из следующих соотношений: для цилиндрических циклонов – Dбункера= 1,5D; для конических циклонов Dбункера=

1,1÷1,2D.

Высота цилиндрической части бункера принимается 0,8Dбункера, днище бункера выполняется по ГОСТ 1260-67 с углом наклона стенок 60°.

В отдельных случая (при отсутствии необходимой площади для размещения бункера) допускается уменьшение диаметра бункера до значения

0,8D, при обязательном сохранении расчетного объема. Для осмотра и очистки бункеров предусматриваются люки 250 и 500 мм.

Эти рекомендации могут быть использованы и для других марок циклонов, для которых типоразмерный ряд бункеров не нормализован.

Не менее важно следить за заполняемостью бункера пылью в процессе эксплуатации, т.к. заполнение сверх рекомендованного уровня также проводит к снижению эффективности пылеулавливания циклонной установки.

Поток очищенного газа, выходящий из выхлопного патрубка циклона,

сильно закручен, вследствие чего происходит значительная потеря давления, а

также возникают трудности при измерении расхода газа и концентрации в нем пыли в результате неравномерности распределения скоростей газа и пыли по сечению трубы. В отдельных случаях для снижения гидравлического сопротивлении циклоны снижаются лопастными раскручивателями , которые привариваются к нижней части выхлопной трубы.

48

Однако такие раскручиватели несколько снижают эффективность очистки, особенно для мелкодисперсной пыли. Поэтому рациональнее на выходной патрубок циклона устанавливать раскручиватель-улитку или кольцевой диффузор, так как потери давления при этом снижаются, а

эффективность очистки почти не меняется. При улавливании слипающейся и плохосыпучей пыли раскручиватели не устанавливаются. Если циклон работает

«на выхлоп» (очищенный газ выводится в атмосферу), то раскручиватель-

улитка не требуется.

Циклоны разделяют на цилиндрические и конические. В цилиндрических циклонах корпус выполнен с удлиненной цилиндрической частью, а в конических – с удлиненной конической частью. Цилиндрические циклоны отличаются высокой производительностью, конические – высокой эффективностью очи-стки, но и большим гидравлическим сопротивлением. У

конических циклонов по мере сужения корпуса газовый поток закручивается более интенсивно, вследствие чего сепарация частиц пыли к стенке аппарата увеличивается.

Желательно, чтобы диаметр цилиндрического циклона не превышал 2 м,

а конического – 3 м, так как с увеличением диаметра существенно падает эффективность очистки.

Циклон можно устанавливать как на всасывающей, так и на нагнетательной линии. Однако для того, чтобы продлить срок службы вентилятора, особенно на потолках с абразивными или липкими пылями,

циклоны следует устанавливать на всасывающей линии перед вентилятором.

В циклонах пыль отделяется от газа под действием центробежной силы,

которую приобретают пылинки во время вращательно-нисходящего движения.

Эффективность пылеотделения в циклоне, прежде всего, является функцией центробежной силы P mчV 2 / 0,5D , где Vω - скорость вращения газового потока вокруг неподвижной оси, м/с.

Соответственно, эффективность циклона повышается с:

49

1)увеличением mч – массы пылинок, т.е. с увеличением плотности вещества, из которого образовалась пыль и с увеличением размера пылинок;

2)увеличением скорости вращения воздушного потока;

3)уменьшением радиуса вращения пылинок (т.е. диаметра циклона).

где ζц – коэффициент гидравлического сопротивления циклона; ρг- плотность

поперечного сечения цилиндрической части циклона. Сопротивление циклона прямопропорционально величине Vц2, поэтому скорость следует выбирать оптимальную, т.е. обеспечивающую достаточную эффективность пылеулавливания при экономически допустимом расходе энергии на преодоление гидравлического сопротивления. Для каждой конструкции циклона имеется рекомендуемое оптимальное значение средней скорости движения газа Vцопт, существенное отклонение от которого ухудшает работу циклона.

Предпочтительно использовать циклоны небольшого размера, так как их эффективность более не только по указанной выше причине, но и потому, что чем больше диаметр циклона, тем пылинкам приходится преодолевать больший путь до внутренней поверхности корпуса циклона, по достижении которой пылинки отделяются от воздушного потока и отводятся в бункер. Наиболее предпочтительно применять циклоны диаметром менее 1000 мм.

Для повышения производительности при сохранении приемлемой эффективности пылеулавливания применяют групповые (группы циклонов) и

батарейные циклоны. Группы циклонов – это параллельно соединенные циклоны, имеющие общие коллектор запыленного газа и пылевой бункер. В

группы объединяют не все типы циклонов, так как газ из одного аппарата через

бункер может переходить в другой, что резко снижает эффективность очистки.

50

Группы наиболее часто составляю из циклонов конструкции НИИОГАЗ: серий

ЦН-11, ЦН -15, ЦН-15у, ЦН-24. Циклоны компонуют в группы в два ряда или по кругу. Необходимые объемы бункеров определяются их значением. Объект

бункера, оборудованного устройствами для непрерывной выгрузки пыли,

может быть выбран меньшим, чем объем бункера, предназначенного для

накопления и периодической выгрузки пыли. Минимальное расстояние от оси циклона до стенки бункера не должно быть менее 0,4D. Высота прямоугольной

(или цилиндрической) части бункера должна быть не менее 0,5D. Угол наклона стенок бункера к горизонту принимается не менее 60°. Конусы циклонов

допускается устанавливать в одной группе циклонов несколько бункеров.

Для осмотра и очистки бункеров и коллекторов предусматриваются люки

250 и 500 мм. В некоторых случаях люки устанавливают на выходных улитках циклонов. Следует отметить, что для циклонов, работающих в группе,

эффективность очистки несколько меньше, чем у одиночного циклона,

работающего при одинаковом с групповым расходе газа. Это объясняется

входящих в группу циклонов, неабсолютной идентичностью самих циклонов,

входящих в группу (вследствие допусков и отклонений при изготовлении) и

ряда других причин, в том числе и эксплуатационного характера.

Отличающаяся от рекомендованной компоновка циклонов в группу ожжет привести к существенному снижению эффективности очистки. Схемы компоновки в группу двух циклонов показаны на рисунке 5.

В случае правильной компоновки (см. рис 5а вихре в общем бункере в зоне их касания имеют одно направление, что не приводит к дестабилизации и турбулизации потоков в бункере в зоне их касания сталкиваются,

гидродинамическая обстановка дестабилизируется и, как следствие,

эффективность очистки уменьшается. Таким образом, циклоны, соединенные в

51

Рис. 5. Схемы компоновки циклонов в группу: а – правильная; б – неправильная.

Групповые циклоны имеют следующие недостатки: неравномерное распределение воздуха по элементам циклона, если перед ним нет прямого участка воздуховода (при наличии которого обеспечивается более равномерное распределение), и засорение входных отверстий, имеющих перегородки,

крупными примесями. При небольших капительных затратах и эксплуатационных расходах циклоны обеспечивают очистку газов эффективностью 80÷90 % от частиц пыли более 10 мкм. В основном их рекомендуется использовать для предварительной очистки газов и устанавливать перед высокоэффективными аппаратами (например, тканевыми фильтрами или электрофильтрами). В ряде случаев достигаемая эффективность циклонов оказывается достаточной для выброса газов или воздуха в атмосферу.

Эффективность очистки газа в циклоне определяется дисперсным составом и плотностью частиц улавливаемой пыли, а также вязкостью газа,

зависящего от его температуры. При уменьшении диаметра циклона и

52

повышения до определенного предела скорости газа в циклоне эффективность очистки возрастает. Она может быть рассчитана исходя из данных фракционной эффективности, приведенных в соответствующий подраздел настоящего справочника.

В технической характеристике, как правило, приводят значения эффективности пылеулавливания, относящиеся к конкретному виду пыли и конкретным условиям эксплуатации, которые характеризуются следующими параметрами δ50; ; D; Vц (Vвых); с; ρм; tг; µ и др.

Поэтому при отличных от указанной характеристиках следует производить пересчет величины эффективности пылеулавливания.

При стандартных условиях работы циклона (диаметр циклона D* = 600

мм, скорость газа Vц* = 3,5 м/с, вязкость газа μ*= 22,2∙10‒6Па∙с и плотности частиц ρм*= 1930 кг/м3) параметр δ =50 (мкм) ориентировочно может быть рассчитан по величине коэффициента гидравлического сопротивления ζц по формуле:

При рабочих условиях D, Vц, µ и ρм, отличных от стандартных, пересчет параметра δ =50 не реально допустимый осуществляется по формуле:

Значение lg циклонов, для которых оно не определено, ориентировочно может быть принято равным усредненному значению: по данным [32] – 0,35; по данным [38] – 0,398. При групповой компоновке циклонов эффективность пылеулавливания по сравнению с ее расчетным значением для одиночных циклонов несколько снижается.

При очистке газов с высокой концентрацией пыли эффективность очистки увеличивается. Эффективность очистки газов в циклонах НИИОГАЗ

53

Значения максимально допустимого давления (разряжения) в циклоне

являются расчетными величинами, характеризующими механическую

прочность корпуса аппарата. В зависимости от направления вращения газового потока циклоны бывают правого (поток вращается по часовой стрелки при виде сверху) и левого исполнения (поток вращается против часовой стрелки при виде сверху). Встречаются исключения: в [35] для циклона СК-ЦН-34 названия

«левый» и «правый» выбраны на основе противоположного принципа, поэтому при заказе необходимо уточнять исполнение заказе необходимо уточнять исполнение с предприятием – изготовителем.

Направление вращения выбирают исходя из условий компоновки циклона в схеме, а также расположения циклонов в группе.

При улавливании взрывоопасных пылей применяются циклоны с повышенными скоростями движения пылегазового потока. Разработан специальные конструкции циклонов ЦП-2 и ЦН-15 во взрывоопасном исполнении. Газовый тракт циклона не должен иметь горизонтальных участков, на которых могла бы оседать взрывоопасная пыль. Наиболее опасным тестом отложения пыли и возникновения взрыва является бункер циклона.

Бункер должен оборудоваться взрывными клапанами. Для снижения вероятности взрыва иногда, вместо бункера, применяется система отсоса уловленной пыли, непосредственно от циклонов. Расчет взрывных клапанов излагается в специальной литературе. При установке циклонов, особенно работающих на пожаровзрывоопасных пылях (например, древесная пыль),

следует предусматривать заземление.

2.1. Циклоны ЦН-11

Технические характеристики циклонов ЦН-11 приведены в таблицах 1019, а также на рисунках 6-10.

Таблица 10

Условия опытов и характеристика пыли для данных рисунка 7

55

Коэффициенты гидравлического сопротивления D ≥500 мм; c = 0 [2, 36, 47, 48]

l – длина прямого участка газохода между выходным патрубком циклона и отводом, мм d – диаметр выходного патрубка циклона (газохода), мм

57