Основные факторы, влияющие на эффективность

циклонов и циклонных элементов.

 

Способ закрутки потока. Наибольшее распространение получили циклоны НИИОГАЗ, несколько реже употребляются циклоны ЦКТИ (типа Ц), ЛИОТ, СИОТ и др. Из перечисленных циклонов наиболее высокая степень очистки достигается в циклонах НИИОГАЗ, разработанных для улавливания относительно тонкодисперсной пыли, СК-ЦН-34 и CДК-ЦН-33. Высокая эффективность этих циклонов обеспечивается за счет спирализированного способа подвода пылегазовой смеси к корпусу. Циклон СК-ЦН-34 имеет угол охвата входной спирали φ=180^о и обладает большей степенью очистки, чем циклон CДК-ЦН-33 с углом охвата входной спирали φ=360^о.

Циклоны с тангенциальным патрубком ввода газа и особенно с лопаточными завихрителями имеют значительно меньшую степень очистки, чем циклоны с улиточным или спиральным патрубком. Поэтому оптимальными являются циклоны с улиточными (спирализированными) входными патрубками с углом охвата улиткой φ=180^о. Минимальное сопротивление в улиточном завихрителе имеет место при sh/d² =0,8÷0,9, где s, h – соответственно ширина и высота входного сечения улиточного завихрителя; d – наружный диаметр выхлопной трубы.

Угол наклона входного патрубка. С увеличением угла наклона входного патрубка происходит уменьшение эффективности улавливания с одновременным снижением сопротивления. Перечислим циклоны типа НИИОГАЗ в порядке уменьшения эффективности очистки и снижения коэффициента аэродинамического сопротивления: СК-ЦН-34 (0^о к оси циклона), CДК-ЦН-33 (0^о к оси циклона), ЦН-11 (β=11^о), ЦН-15 (β=15^о), ЦН-24 (β=24^о).

Как показали испытания, для циклона ЦН-11 с диаметром корпуса 225 мм при замене наклонного тангенциального патрубка на горизонтальный тангенциальный степень очистки повысилась на 4%, а коэффициент аэродинамического сопротивления увеличился на 22%. Повышение степени очистки объясняется уменьшением шага между витками нисходящей спирали и лучшим проявлением центробежного эффекта.

Диаметр корпуса циклона. При выборе оптимальных размеров циклонных элементов батарейного циклона необходимо учитывать эффективность пылеулавливания. По данным [] степень уноса пыли из батарейного циклона пропорциональна корню квадратному из диаметра корпуса элемента

где κ; – коэффициент, зависящий от типа элемента.

При улавливании мелкой золы с медианным диаметром () эффективность циклонов резко возрастает с уменьшением их диаметра, причем особенно заметно эффективность пылеулавливания растет при уменьшении диаметра ниже 300 мм.

Применение циклонов малого диаметра (100-150 мм) требует установки большого числа элементов. При этом увеличивается степень перекоса давления в батарейном циклоне и усиливается межэлементный газообмен по бункеру. Кроме того, повышается количество забитых пылью пылевыпускных отверстий, завихрителей и выхлопных труб.

Поэтому наиболее часто используют элементы с диаметром элемента 254 мм, что позволяет улавливать и тонкодисперсные фракции.

Раскручивающие устройства. Для уменьшения сопротивления циклонов применяют раскручивающие устройства. Применение трёхлопастных раскручивателей, прикрепленных к нижней части выхлопной трубы, позволило уменьшить сопротивление циклонов ЦН-11 и ЦН-15 диаметром 300 мм на 20-22% без изменения эффективности пылеулавливания при условной скорости 2,5-4 м/с. Установка раскручивателей является эффективным средством снижения сопротивления одиночных циклонов, однако их применение рекомендуется при улавливании неслипающихся пылей.

Использование раскручивателей для элементов батарейных циклонов значительно сужает диапазон их применения и, кроме того, приводит к неравенству сопротивлений элементов из-за сложности идентичного изготовления и полной аналогии в установке раскручивателей на всех элементах.

Запыленность потока. С ростом концентрации твердых частиц в газе сопротивление циклонов и циклонных элементов уменьшается. Это объясняется снижением энергии вращения потока за счет торможения сепарирующих частиц стенками циклона. Твердые частицы на стенке теряют скорость и в свою очередь начинают тормозить газовый поток. Наибольшее замедление потока происходит в конической части, где тангенциальные скорости за счет уменьшения сечения становятся наибольшими и торможение твердых частиц стенками усиливается. Скорости в этом месте превышают скорости на входе в 2,5-3 раза, поэтому даже небольшое их уменьшение значительно сказывается на снижении сопротивления.

С ростом запыленности газов повышается абразивный износ элементов и возникает возможность образования отложений пыли в камере запыленных газов и в элементе. Поэтому для каждого типа батарейного циклона по данным промышленных испытаний устанавливается предельно допустимая концентрация пыли. Например, для батарейных циклонов, имеющих элементы с розеточными завихрителями, предельно допустимая запыленность газов при улавливании золы 75 г/м³. Для батарейного циклона типа БЦУ запыленность газов может приниматься равной 500-800 г/м³, причем большая величина относится к крупнодисперсной пыли.

Абразивному износу в наибольшей степени подвержены следующие участки:

· стенка нижней части конуса корпуса;

· стенка верхней части корпуса на первой четверти оборота потока, если считать от выхода их патрубка;

· стенка верхней части корпуса циклонных элементов с лопаточными завихрителями.

Условная скорость газов. С ростом условной скорости газов эффективность пылеулавливания сначала значительно повышается, а затем практически не изменяется, а в некоторых случаях даже падает из-за проявления эффекта отскока частиц от стенок, возрастающего с ростом скорости газов. При увеличении условной скорости газов в элементах возрастает сопротивление циклона. Одновременно возрастает и абразивный износ элементов. Поэтому условную скорость газов выбирают в зависимости от дисперсного состава улавливаемой пыли, требуемой степени очистки, располагаемого напора дымососа, а также абразивных свойств улавливаемых частиц.

Вязкость и температура газа, плотность пыли. Влияние температуры газа на эффективность пылеулавливания не установлено, так как большинство батарейных циклонов работает в относительно узком диапазоне температур. Приближенную оценку влияния вязкости газа и кажущейся плотности пыли на степень очистки можно провести по формуле минимального (критического) размера частиц, достигающих стенки корпуса:

,

где μ – динамическая вязкость газа;

n – число оборотов потока в цилиндрической части циклона;

ρ_п – кажущаяся плотность пыли;

ω; – время достижения частицей диаметром δ стенки корпуса;

R₂ – радиус корпуса циклона;

R₁ – радиус выхлопной трубы.

С ростом температуры, а значит и вязкости газов размер улавливаемых частиц повышается, то есть степень очистки уменьшается. С ростом кажущейся плотности пыли эффективность пылеулавливания возрастает. Снижение эффективности пылеулавливания с ростом температуры и вязкости газов связано с уменьшением радиальной составляющей скорости перемещения частиц к стенке циклона из-за роста силы сопротивления среды движению частиц.