Устройство и принцип действия циклона

Принцип работы центробежных циклонов. Конструкции циклонов

Преимущества: отсутствие движущихся частиц в аппарате;надежное функционирование при высоких температурах газов; возможность улавливания абразивных материалов;пыль улавливается в сухом виде;гидравлическое сопротивление аппаратов практически не изменяется во время работы, что важно при выборе вентиляционного оборудования;технологически просты в изготовлении; рост запыленности газов не приводит к снижению фракционной эффективности очистки.

Циклоны различают по способу подачи очищаемого газа в аппарат: подача газа в аппарат по спирали; тангенциальная подача газа; винтообразная; подача газа через «розетку» с возвратом газа; подача газа через «розетку» с прямоточным выходом .

Конструктивно также различают: цилиндрические и конические; групповые ;батарейные . Групповые циклоны применяются для очистки газов больших объемов, а также с целью повышения степени очистки. Батарейные циклоны применяются для очистки дымовых газов тепловых электростанций, промышленных котельных, сжигающих твердое топливо.

Принцип действия и устройство циклонов

Запыленный газовый поток вводится в верхнюю часть корпуса циклона, представляющего собой цилиндр (диаметр D), заканчивающийся в нижней части конусом. Патрубок входа газа в циклон прямоугольной формы – обязательно располагают по касательной к окружности цилиндрической части циклона. Газы выходят из аппарата через круглую трубу (диаметр d), расположенную по оси циклона. После входа в циклон газы движутся сверху вниз, вращаясь сначала в кольцевом пространстве между наружной цилиндрической поверхностью циклона и центральной выходной трубой, а затем и в основном корпусе циклона, образуя внешний вращающийся вихрь. При этом развиваются центробежные силы, под воздействием которых частицы пыли, взвешенные во вращающемся газовом потоке, отбрасываются к стенкам корпуса циклона как цилиндрической, так и конической его части. На этой стадии процесс осаждения пыли осуществляется за счет центробежных сил.

На второй стадии у конической стенки циклона на газовый поток начинает сказываться перепад давления между входным и выходным патрубками циклона, сжимающее усилие которого значительно превышает центробежные силы. Концентрация частиц в газовом потоке достигает предельную нагрузку. В итоге происходит выделение частиц пыли из основного потока и их дальнейшее осаждение за счет вторичного пристенного вихря, который увлекает за собой основную часть пыли в бункер. Очищенный основной газовый поток, освобожденный от пыли, за счет перепада давления начинает поворачиваться и двигаться вверх к выходной трубе, образуя внутренний вращающийся вихрь.

Виды сточных вод. Механические и физико-химические методы очистки сточных вод.

Сточная вода – это вода бывшая в употреблении, а также вода, прошедшая какую-либо загрязненную территорию. В зависимости от условий образования сточные воды делятся на хозяйственно-бытовые, атмосферные (или поверхностные) и промышленные.

Хозяйственно-бытовые – это стоки столовых, бань, прачечных, туалетов и другие. Атмосферные сточные воды образуются в результате выпадения атмосферных осадков и стекающие с территорий предприятий. Они загрязняются органическими и минеральными веществами.

На территории промышленных предприятий образуются сточные воды трех видов: бытовые, поверхностные, и производственные.

Бытовые сточные воды предприятий образуются при эксплуатации на его территории душевых, туалетов прачечных и столовых. Предприятие не отвечает за качество сточных вод этого вида и направляет их на городские станции очистки.

Поверхностные сточные воды промышленных предприятий образуются в результате смывания дождевой, талой и поливочной водой примесей скапливающихся на крышах и стенах производственных зданий и на территории предприятия. Основными примесями этих вод являются твердые частицы (песок, камень, стружки и опилки, пыль, сажа, остатки растений и деревьев и т.п.), нефтепродукты (масла, бензин, керосин),. Каждое предприятие отвечает за загрязнение водоемов, поэтому необходимо знать объем сточных вод данного типа.

Производственные сточные воды образуются в результате использования воды в технологических процессах. Их количество и состав определяются типом предприятия, его мощностью, видами используемых технологических процессов, от состава исходной свежей воды и от местных условий, схемы водообеспечения и водоотведения промышленных предприятий.

Все применяемые методы можно разделить на механические, физико-химические, химические и биохимические. Механические методы применяются для очистки сточных вод от грубодисперсных примесей (например, отстаивание, процеживание и фильтрация, центробежное фильтрование). Физико-химические методы применяют для очистки сточных вод от мелкодисперсных примесей, от минеральных и органических примесей (например, коагуляция, флокуляция, ионный обмен, сорбция, осмос, экстракция и др.). К химическим методам относят нейтрализацию, окисление и восстановление, реагентные методы очистки, применяемые для удаления ионов тяжелых металлов. Биохимический метод применяют для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от многих растворенных органических и некоторых неорганических (сероводорода, сульфидов, нитритов, аммиака) веществ. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания в процессе жизнедеятельности – органические вещества для микроорганизмов являются источником углерода.

Использование физико-химических методов имеет ряд преимуществ.

1.Возможность удаления из сточных вод токсичных, биохимически не окисляемых органических загрязнений.

2.Достижение более глубокой и стабильной степени очистки по сравнению с механической.

3. Меньшие размеры сооружений (по сравнению с механической очисткой).

4. Меньшая чувствительность к изменениям нагрузок.

5. Возможность полной автоматизации.

6.Более глубокая изученность кинетики процессов, происходящих при физико-химической очистке, а также вопросов моделирования, математического описания и оптимизации, что важно для правильного выбора и расчета аппаратуры.

7.Методы не связаны с контролем за деятельностью живых микроорганизмов в отличие от биохимической очистки.

8. Возможность рекуперации различных веществ.

Принцип работы центробежных циклонов. Конструкции циклонов

Преимущества: отсутствие движущихся частиц в аппарате;надежное функционирование при высоких температурах газов; возможность улавливания абразивных материалов;пыль улавливается в сухом виде;гидравлическое сопротивление аппаратов практически не изменяется во время работы, что важно при выборе вентиляционного оборудования;технологически просты в изготовлении; рост запыленности газов не приводит к снижению фракционной эффективности очистки.

Циклоны различают по способу подачи очищаемого газа в аппарат: подача газа в аппарат по спирали; тангенциальная подача газа; винтообразная; подача газа через «розетку» с возвратом газа; подача газа через «розетку» с прямоточным выходом .

Конструктивно также различают: цилиндрические и конические; групповые ;батарейные . Групповые циклоны применяются для очистки газов больших объемов, а также с целью повышения степени очистки. Батарейные циклоны применяются для очистки дымовых газов тепловых электростанций, промышленных котельных, сжигающих твердое топливо.

Принцип действия и устройство циклонов

Запыленный газовый поток вводится в верхнюю часть корпуса циклона, представляющего собой цилиндр (диаметр D), заканчивающийся в нижней части конусом. Патрубок входа газа в циклон прямоугольной формы – обязательно располагают по касательной к окружности цилиндрической части циклона. Газы выходят из аппарата через круглую трубу (диаметр d), расположенную по оси циклона. После входа в циклон газы движутся сверху вниз, вращаясь сначала в кольцевом пространстве между наружной цилиндрической поверхностью циклона и центральной выходной трубой, а затем и в основном корпусе циклона, образуя внешний вращающийся вихрь. При этом развиваются центробежные силы, под воздействием которых частицы пыли, взвешенные во вращающемся газовом потоке, отбрасываются к стенкам корпуса циклона как цилиндрической, так и конической его части. На этой стадии процесс осаждения пыли осуществляется за счет центробежных сил.

На второй стадии у конической стенки циклона на газовый поток начинает сказываться перепад давления между входным и выходным патрубками циклона, сжимающее усилие которого значительно превышает центробежные силы. Концентрация частиц в газовом потоке достигает предельную нагрузку. В итоге происходит выделение частиц пыли из основного потока и их дальнейшее осаждение за счет вторичного пристенного вихря, который увлекает за собой основную часть пыли в бункер. Очищенный основной газовый поток, освобожденный от пыли, за счет перепада давления начинает поворачиваться и двигаться вверх к выходной трубе, образуя внутренний вращающийся вихрь.

Последнее изменение этой страницы: 2016-09-18; Нарушение авторского права страницы

Циклон – устройство, предназначенное для очистки дымовых газов от взвешенных частиц при сгорании золосодержащего твердого топлива в паровых и водогрейных котлах, а также при очистке любых газовоздушных смесей содержащих частицы золы или пыли. Работа циклонов основана на действии центробежных сил, воздействующих на дымовые газы, покидающие топку. Горизонтальный циклон устанавливаемый в схему газохода твердотопливного котла, называется золоуловитель.

Сухие инерционные циклоны обязательны для установки во всех областях промышленности и муниципальных хозяйствах, эксплуатирующих котельные, работающие на твердом топливе.

Устройство циклона

В общем виде циклон состоит из:

• корпуса;
• крышки с винтообразным ходом (улитки);
• впускного и выпускного патрубков для подвода неочищенных и отвода очищенных газов;
• центрального патрубка, по которому очищенный газ поднимается в выпускной ход;
• бункера для сбора золы;
• механизма для удаления золы.

Количество циклонов в одном золоуловителе может быть от одного до нескольких – 2, 4, 6 или 8. В последнем случае они представляют собой блок или батарею, обычно обозначаемую буквой «Б». Циклоны в блоке подключаются параллельно, при небольшом объеме очищаемых газов отдельные из них отключаются с помощью языковых шиберов.

Циклоны могут устанавливаться в качестве компонента в золоуловителях, которые производят очистку комбинированным способом – «мокрым» или с помощью электрофильтров.

Принцип действия

Попадая в циклон, дымовые газы закручиваются в «улитке» и направляются в корпус. Здесь тяжелые частички золы отжимаются под действием центробежных и гравитационных сил к стенкам и скользят вниз в сборный бункер, откуда выгружаются вручную, или эвакуируются винтовым конвейером или золосмывным аппаратом в шлакоудаляющий канал.

Очищенные газы поднимаются по центральному патрубку вверх и отводятся в атмосферу через колено, общий сборник батарейного циклона или выхлопную трубу.

Параметры

В зависимости от своей конструкции и количества в батарее, циклоны могут перерабатывать разные объемы отработанных газов.

• Одиночные – 600…20 000 м³;
• Батарейные – 15 000…150 000 м 3 /ч;
• Батарейные рецеркуляционные – более 100 000 м 3 /ч.

Степень очистки (КПД) при использовании циклонов достигает 82…90%. КПД – это отношение массы осажденной в золоуловителе золы к количеству поступившей на очистку. Оно зависит от свойств твердых частиц, прежде всего их размера и способности к слипанию.

Циклоны, оснащенные отсосом, возвращающим до 10% газа на повторную обработку, обеспечивают степень очистки до 94%.

Максимальная температура газа на входе в циклон – 400 °C.

Требования для нормальных условий работы циклонов

Конструкция циклонов, место установки и условия отсоса дымовых газов должны отвечать определенным требованиям.

• Отсутствие подсосов атмосферного воздуха.
• Своевременное очищение бункера от накопившейся золы.
• Возможность полной разгрузки бункера при неработающем котле.
• Если котлы работают исключительно на твердом топливе, то у циклонов должны отсутствовать обходные каналы.

Монтаж циклонов и золоуловителей

Циклон устанавливается на линии всаса дымососа. Размещение циклона должно обеспечивать кратчайший (и по возможности прямой) подвод газоходов от источника газов, для уменьшения аэродинамического сопротивления. Размещение должно обеспечивать доступ для ремонта и обслуживания, очистки и вывоза золы. Желательно установка в помещении для исключения возможного образования конденсата. Трубы газоходов не должны создавать своим весом нагрузки на корпус циклона.

Достоинства и недостатки золоулавливающих циклонов

К достоинствам циклонных золоуловителей относится простота конструкции, невысокая стоимость, надежность, высокопроизводительность, возможность применять для очистки высокотемпературных и агрессивных газов.

К недостаткам – относительно низкая степень очистки в сравнении с золоуловителями, основанными на другом принципе работы. Например, «мокрые» золоуловители обеспечивают степень очистки 92…96%, золоуловители с электрофильтрами – 96…99%. К недостаткам циклонов можно также отнести значительные размеры по высоте (4-5 м), и большое аэродинамическое сопротивление.

Циклонные аппараты для очистки газов от пыли наиболее распространены в промышленности. Они имеют следующие достоинства:

• 1) отсутствие движущихся частей в аппарате;
• 2) надежность работы при температуре газа вплоть до 500°С (для работы при более высоких температурах циклопы изготавливаются из специальных материалов);
• 3) возможность улавливать абразивные материалы при защите внутренних поверхностей специальными материалами;
• 4) улавливание пыли в сухом виде;
• 5) почти постоянное гидравлическое сопротивление аппарата;
• 6) успешная работа при высоких давлениях газа;
• 7) простота изготовления;
• 8) сохранение высокой фракционной эффективности при увеличении запыленности газов.

• 1) высокое гидравлическое сопротивление — 1250—1500 Па;
• 2) плохое улавливание частиц размером

Отметим, что, поскольку решающим фактором, обусловливающим движение ныли, являются аэродинамические силы, а не силы тяжести, циклоны можно располагать наклонно и даже горизонтально.

Эффективность улавливания частиц пыли в циклоне Л циклона прямо пропорциональна скорости газа в степени 1/2 и обратно пропорциональна диаметру аппарата в степени 1/2. Процесс целесообразно вести на больших скоростях V_r и небольших D_K. Однако увеличение V_r 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 увеличения скорости газа. Оптимальное соотно-

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.

На практике широко используют циклоны цилиндрические (с удлиненной цилиндрической частью) и конические (с удлиненной конической частью). Диаметр циклонного элемента цилиндрических циклонов не более 2000 мм, а конических — не более 3000 мм. Гидравлическое сопротивление циклонов определяют по формуле

где V_T — скорость газов в произвольном сечении аппарата. Коэффициент сопротивления

где К — коэффициент, соответственно равный 16, для циклонов с тангенциальным входом и 7,5 для циклонов с розеточ- ным входом; hh — размеры входного патрубка; D_Tp — диаметр выхлопной трубы.

Наибольшее распространение в России получили цилиндрические циклоны конструкции НИИОгаза (рис. 4.7). Отличительной их особенностью являются наклонный входной патрубок, сравнительно короткие цилиндрическая часть и вы-

Рис. 4.7. Примерная траектория газа в циклоне хлопная труба, а также малый угол раскрытия конической части. Наклон входного патрубка и винтообразная верхняя крышка способствуют направлению вращающегося газового потока вниз, что снижает гидравлическое сопротивление циклона. На выхлопной трубе циклона иногда устанавливают улитку, раскручивающую вращающийся газовый поток.

Под циклоном устанавливают бункер для сбора уловленной пыли. В конической части циклона ни в коем случае не должна скапливаться пыль во избежание взмучивания и вторичного уноса ее в выхлопную трубу.

Существует три типа цилиндрических циклонов конструкции НИИОгаза основной серии ЦН, различающиеся между собой углом наклона входного патрубка к горизонту:

• а) ЦН-15 с углом наклона 15°, нормальный и укороченный (ЦН-15у);
• б) ЦП-11 с углом наклона 11°, с повышенной эффективностью, с большим гидравлическим сопротивлением;
• в) ЦН-24 с углом наклона 24°, с повышенной пропускной способностью при меньшей эффективности и сниженном гидравлическом сопротивлении.

Все циклоны конструкции НИИОгаза нормализованы. Любой из размеров каждого типа может быть выражен в долях от диаметра циклона D. Согласно ГОСТ 9617-67 (с изменениями 1, 2) для циклонов приняты следующие величины диаметров, мм: 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000; 1200; 1400; 1600; 1800; 2000; 2400; 3000. Вследствие снижения эффективности с увеличением размеров применять циклоны типа ЦН диаметром более 1000 мм не рекомендуется. В этом случае устанавливают группу циклонов, работающих параллельно. Применяют двухрядную и круговую компоновку (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Схема групповой компоновки циклонов:

а — двухрядной; б — круговой

Основное требование, предъявляемое к компоновке циклонов в группу, заключается в необходимости одинаковых аэродинамических условий работы каждого циклона.

При несоблюдении этого условия через одни циклоны проходит больше газа, через другие — меньше, и нормальная работа группы нарушается вследствие перетоков газа через общий бункер.

Помимо циклонов конструкции НИИОгаза, достаточно широкое применение нашли циклоны конструкции ЛИОТ (Ленинградского института охраны труда) и СИОТ (Свердловского института охраны труда), они обычно используются в системах промышленной вентиляции.

Циклоны конструкции ЛИОТ по сравнению с циклонами конструкции НИИОгаза имеют удлиненную цилиндрическую часть и глубоко введенную выхлопную трубу, а также больший угол раскрытия конической части. В циклонах конструкции СИОТ отсутствует цилиндрическая часть, а входной патрубок имеет треугольную форму. Данные циклоны также нормализованы, и любой их размер может быть выражен в долях диаметра. По эффективности пылеулавливания эти циклоны мало отличаются от циклопов конструкции НИИОгаза.

Помимо цилиндрических, применяют конические циклоны конструкции НИИОгаза серии С (сажевые) типа СДК- ЦН-33, СК-ЦН-34 и СК-ЦН-22, которые отличаются от циклопов серии ЦН улиточным вводом газа, удлиненной конической частью и меньшим отношением диаметров выхлопной трубы и циклона (соответственно 0,33; 0,34 и 0,22). По сравнению с циклонами серии ЦН они характеризуются не только значительно большим гидравлическим сопротивлением, но и более высокой эффективностью. При одинаковой производительности размеры циклонов типа СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34 и СК-ЦН-22 намного больше размеров циклонов серии ЦН. Эти циклоны можно применять диаметром до 3000 мм.