Простейшие инерционные пылеуловители. Один из пылеуловителей такого типа известен под названием «пылевой мешок». Очищаемый газ входит в корпус аппарата по центральной трубе, прямой или конической. Сепарация пыли происходит при повороте потока на 180° и последующем его подъеме к выходному патрубку. Скорость потока во входном патрубке 10 м/с, в цилиндрической части корпуса 1 м/с. Эффективность очистки газов с пылевыми частицами более 30 мкм находится в пределах 65 – 80 %. Гидравлическое сопротивление – 150 – 390 Па. Пылевые мешки целесообразно применять для предварительной очистки газов с высокой концентрацией пыли – несколько сот граммов на 1 м3. Используется преимущественно в металлургии.
Экранный инерционный пылеуловитель. Основной элемент аппарата – V-образный профиль. Струи, на которые разбивается поток запыленного газа, сталкиваются с основанием V-образного элемента. В результате столкновения и кругового движения пыль отделяется от потока и попадает в бункер, расположенный внизу. В случае необходимости для более полного удаления пыли из V-образных каналов прибегают к постукиванию или вибрации. Применяют также впрыскивание жидкости, что способствует удалению пыли и предотвращает ее повторный унос газовым потоком. Преимуществом аппарата является возможность его использования при высоких температурах и агрессивных средах.
Гидравлическое сопротивление аппарата 25 – 100 Па. Эффективность очистки при запыленности газа 20 – 70 г/м3 и содержании фракций более 10 мкм 62 % составляла 80 – 91 %.
Таблица 8.
Техническая характеристика инерционных газоочистных аппаратов
| Пылеуловители | Циклоны | |||||
| тип | производительность, м3/ч | масса, кг | тип | производительность, м3/ч | масса, кг | гидравлическое сопротивление, Па |
| ИП-1 | 745 | 27 | ЦИП-1 | 45 | 6,1 | 700 |
| ИП-2 | 1030 | 35 | ЦИП-2 | 62 | 7,8 | 630 |
| ИП-3 | 1730 | 55 | ЦИП-3 | 104 | 12,6 | 570 |
| ИП-4 | 2600 | 101 | ЦИП-4 | 156 | 20,4 | 530 |
| ИП-5 | 3670 | 132 | ЦИП-5 | 220 | 35,7 | 510 |
| ИП-6 | 6340 | 209 | ЦИП-6 | 380 | 58,6 | 480 |
| ИП-7 | 9400 | 398 | ЦИП-7 | 582 | 95,6 | 460 |
| ИП-8 | 12750 | 495 | ЦИП-8 | 380 | 58,6 | 480 |
| ИП-9 | 15000 | 562 | ЦИП-9 | 582 | 95,6 | 460 |
Сепарация пылевых частиц в циклоне осуществляется на основе использования центробежной силы.
Циклоны широко применяются для очистки от пыли вентиляционных и технологических выбросов во всех отраслях народного хозяйства. Можно утверждать, что циклоны являются наиболее распространенным видом пылеулавливающего оборудования. Их широкое распространение в значительной мере объясняется тем, что они имеют многие преимущества – простота устройства, надежность в эксплуатации при сравнительно небольших капитальных и эксплутационных затратах. Надежность циклонов обусловлена, в частности, тем, что в их конструкции нет сложного механического оборудования.
Капитальные и эксплутационные затраты на пылеулавливающие установки, оборудованные циклонами, значительно меньше соответствующих расходов для установок с рукавными фильтрами, а тем более электрофильтрами. Циклоны делятся на циклоны большой производительности и циклоны высокой эффективности. Первые имеют обычно большой диаметр и обеспечивают очистку значительных количеств воздуха. Вторые – сравнительно небольшого диаметра (до 500 – 600 мм). Очень часто применяют групповую установку этих циклонов, соединенных параллельно по воздуху.
Циклоны, как правило, используют для грубой и средней очистки воздуха от сухой неслипающейся пыли. Принято считать, что они обладают сравнительно небольшой фракционной эффективностью в области фракций пыли размером до 5 – 10 мкм, что является основным их недостатком. Однако циклоны, особенно циклоны высокой эффективности, улавливают не такую уж малую часть пыли размером до 10 мкм – до 80 и более процентов.
В современных высокоэффективных циклонах, в конструкции которых учтены особенности улавливаемой пыли, удалось существенно повысить общую и фракционную эффективность очистки. Отмеченный выше недостаток обусловлен особенностями работы циклонов, в частности, турбулизацией потока запыленного воздуха, которая препятствует сепарации пыли.
Разработано и применяется в технике обеспыливания большое число различных типов циклонов, которые отличаются друг от друга формой, соотношением размеров элементов и т. д.
Корпус циклона состоит из цилиндрической и конической частей.
По форме циклоны разделяются на цилиндрические (Hц > Hк) и конические (Hк > Hц), Hц и Hк соответственно высота цилиндрической и конической части циклона. Коническая часть аппарата выполняется в виде прямого конуса, обратного конуса или может состоять из двух конусов – прямого и обратного. Строение конической части определяет особенности движения пылевоздушного потока в этой части циклона и оказывает существенное влияние на процесс сепарации, а также коагуляцию некоторых видов пыли в аппарате, на устойчивость его работы при улавливании данных видов пыли.
Запыленный воздух поступает в циклон через патрубок, очищенный – удаляется через выхлопную трубу. В зависимости от способа подведения воздуха к циклону различают циклоны с тангенциальным и спиральным подводом воздуха. При прочных равных условиях циклоны со спиральным подводом обладают более высокой эффективностью очистки. Поток запыленного воздуха входит в корпус циклона обычно со скоростью 12 – 14 м/с.
Применяют циклоны правые (вращение потока запыленного воздуха по часовой стрелке, если смотреть сверху) и левые (вращение против часовой стрелки).
Ниже рассматриваются теоретические основы циклонного процесса и наиболее распространенные и характерные виды циклонных аппаратов.
Запыленный воздух, войдя в корпус, движется по спирали вниз вдоль стенок корпуса. Крупные пылевые частицы (более 100 мкм) под действием центробежных сил движутся у стенок корпуса, а мелкие частицы (менее 10 мкм) – на некотором расстоянии от стенок. Достигнув уровня прорезей в стенках корпуса, крупные пылевые частицы с частью воздуха удаляются из корпуса через отверстия в пылесборник. Здесь происходит сепарация частиц, и они через патрубок удаляются.
Мелкие пылевые частицы продолжают движение в составе воздушного потока в корпусе циклона, а затем в пылесборнике. Мелкие частицы совместно с крупными покидают аппарат через пылевыпускной патрубок. Воздушный поток через выхлопную трубу выходит из аппарата.
Сферический циклон был испытан в производственных условиях на пыли древесной, цементной, известковой, угольной, песка, щебня, золы и шлака, горелой формовочной смеси. Эффективность очистки находилась в пределах 98 – 99 % (для частиц 10 – 50 мкм).
Повышение эффективности очистки, особенно в области мелких фракций, достигается благодаря более равномерной подаче, распределению и закручиванию пылевоздушного потока (наличие нескольких входных патрубков). Сферическая форма корпуса и пылесборника способствует интенсификации процесса коагуляции частиц.
Таблица 9.
Техническая характеристика основных типов циклонов
| Тип циклона | Отношение коэффициента гидравлического сопротивления к скорости потока | Скорость газового потока, м/с | Степень очистки (медианный размер частиц 8 мкм) при гидравлическом сопротивлении 100 Па и расходе воздуха 1800 м3/ч, % | ||
| в сечении корпуса | во входном отверстии | в сечении корпуса | во входном отверстии | ||
| ЦН-11 | 250 | 6,1 | 2,9 | 16,2 | 73,1 |
| ЦН-15 | 160 | 7,6 | 3,1 | 13,5 | 71,7 |
| ЦН-24 | 80 | 10,9 | 4,4 | 12,0 | 63,7 |
| ЦН-15У | 170 | 8,2 | 3,2 | 14,6 | 65,2 |
| СК-ЦН-34 | 1200 | 25 | 1,1 | 8,0 | 75 |
| СДК-ЦН-33 | 600 | 20,3 | 1,6 | 9,8 | 74 |
| ЛИОТ | 460 | 4,2 | 5,1 | 21,5 | 67,7 |
| ВЦНИИОТ | - | 9,3 | 13,5 | - | 71,9 |
| СИОТ | - | 6,0 | 3,9 | 17,0 | 71,7 |