Козлова С.А. и др. Оборудование для очистки газов промышленных печей

Подождите немного. Документ загружается.

Часто коэффициенты фракционной эффективности данного аппарата

известны для частиц, имеющих плотность, отличающуюся от плотности час-

тиц пыли, подлежащей улавливанию из газа. Переход от размеров частиц d

изв

с плотностью ρ

изв

, для которых известны коэффициенты фракционной эф-

фективности, к действительным размерам частиц d

с плотностью ρ

, для ко-

торых будут справедливы эти коэффициенты, осуществляют по соотноше-

нию

= d

изв

дизв

ρρ .

Контрольные вопросы

1. Какие мероприятия осуществляют с целью снижения выбросов вред-

ных веществ?

2. Что такое ПДК вещества?

3. На какие группы делят газоочистные аппараты?

4. Какой принцип действия положен в основу работы каждой группы?

5. Чем отличаются фракционная и полная степень очистки?

6. Как определяют общую степень очистки при

работе нескольких после-

довательно установленных аппаратов?

1.2. СУХИЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛИ

Лекция 3

План лекции

1. Осаждение пыли в камерах и газоходах. Основы расчета пылеоса-

дочных камер

2. Жалюзийные пылеуловители. Область применения

3. Инерционные пылеуловители. Конструкции. Область примене-

ния

В сухих инерционных пылеуловителях для очистки газов от пыли ис-

пользуют гравитационные, инерционные и центробежные силы. Под дейст-

вием гравитационных сил пыль осаждается в пылеосадочных камерах и кол

лекторах. В инерционных пылеуловителях пыль улавливается из газа за счет

инерционных сил, возникающих в процессе движения частиц с определенной

скоростью в газовом потоке. При изменении направления движения газа

пыль по инерции двигается в первоначальном направлении и в результате

этого выделяется из газового потока. Для изменения направления движения

газа в аппаратах устанавливают жалюзи, перегородки и другие устройства.

Инерционные силы для очистки газа используют в жалюзийных пылеотдели-

тельных и инерционных пылеуловителях (пылевых мешках).

В центробежных аппаратах (циклоны, батарейные циклоны, аппараты

машинного типа) очистка газа от пыли осуществляется за счет центробежной

силы

, развивающейся при вращательном движении запыленного газа и дей-

ствующей на частицы пыли. В виду того что центробежная сила во много раз

больше инерционной для одних и тех же условий, в центробежных аппаратах

газ очищается более эффективно, чем в инерционных аппаратах.

1.2.1. Пылеосадочные камеры и коллекторы

Если запыленный газ, движущийся

с определенной скоростью по газо-

ходу, ввести в камеру, имеющую площадь поперечного сечения значительно

большую, чем площадь газохода, то в этой камере скорость газа резко

уменьшается. В этих условиях содержащаяся в газе пыль выпадает из него

под действием гравитационных сил (сил тяжести). Такие камеры называют

пылеосадочными. Условия осаждения пыли в них

должны быть такими, что-

бы частицы пыли успели осесть на дно камеры раньше, чем газ выйдет из

нее.

Если ранее пылеосадочные камеры (рис. 1.1, а) использовались до-

вольно широко для предварительной очистка газов от крупной пыли, то сей-

час их применение весьма ограниченно по следующим причинам: большие

размеры (их длина может

достигать нескольких десятков метров); установ-

ленные на камерах люки (для очистки и удаления осевшей пыли), а также во

многих случаях недостаточная плотность стен камер приводят к большому

подсосу атмосферного воздуха в камеры. Их применяют в основном там, где

по условиям производственного процесса необходимо разделение уловлен-

ной из газа пыли на крупные

и мелкие фракции. Наиболее полно в пылеоса-

дочных камерах осаждаются частицы размером более 40 мкм, поэтому их ис-

пользуют в качестве первой ступени перед аппаратами, предназначенными

для очистки газа от мелкодисперсной пыли.

Рис. 1.1. Типы пылеосадочных камер: а − простая камера; б − камера

с вертикальными перегородками; в − лабиринтная камера (план); г − каме-

ра с горизонтальными полками; д − камера с наклонными полками: 1 −

корпус камеры; 2 − бункер; 3 − штуцер для улавливания пыли; 4 − полки;

5 − перегородки; 6 − тросы; 7 − колокольные

затворы; 8 − люки для

удаления пыли

Конструктивные и эксплуатационные

характеристики камер и коллекторов

Пыль из газового потока осаждается медленно, поэтому размеры каме-

ры, в частности ее площадь, в процессе расчета получаются большими. Для

уменьшения размеров камеры в ней устанавливают горизонтальные полки,

разделяющие ее на ряд небольших камер, в которые

газ попадает параллель-

но по ходу своего движения (рис. 1.1, г,д). Для уменьшения скорости движе-

ния пыли вдоль камеры в ней устанавливают вертикальные перегородки (рис.

1.2, б,в). Газ в процессе движения огибает перегородки; пыль, ударяясь о них,

теряет скорость и падает на дно.

Осевшую на полках пыль удаляют вручную. Эта

операция трудоемка,

поэтому полки в камерах выполняют наклонными. По мере накопления пыли

на полках их поворачивают при помощи лебедок, соединенных с полками

тросами, и устанавливают вертикально. При этом пыль ссыпается в бункер и

удаляется из него шнековым механизмом (рис. 1.2, д). При необходимости

непрерывной очистки газа пылеосадочные камеры разделяют на две парал

лельные секции, из которых одна находится в работе, а другая в это время

очищается от пыли. Выполняют камеры обычно из кирпича, бетона или ме-

талла.

Скорость газа в простых камерах и камерах с вертикальными перего-

родками 0,2-0,8 м/с, а в камерах с горизонтальными или наклонными полка-

ми до 3 м/с.

В системах аспирационной вентиляции и газоочистки в черной метал-

лургии получили распространение расширенные газоходы или коллекторы,

которые могут устанавливаться, например, под агломерационными машина-

ми. Коллекторы могут устанавливаться горизонтально или вертикально и

имеют цилиндрическую или прямоугольную форму.

Размеры коллектора выбирают, исходя из скорости газа в них до 5-6

м/с. В системах аспирации

и пневмотранспорта применяют следующие типы

коллекторов (рис. 1.2):

ГЛ − горизонтальный лотковый, рассчитанный на присоединение воз-

духоводов с общим количеством отсасываемого воздуха от 4 до 25 тыс. м

/ч.

Для удаления осевшей в бункере пыли он оборудован скребковым транспор-

тером, винтовым шнеком или гидравлическим лотком;

ГВ − горизонтальный с воронками, предназначенный для систем аспи-

рации и рассчитанный на пропуск воздуха от 16,5 до 120 тыс. м

/ч. Для раз-

грузки пыли он может быть оборудован шнеками, скребковыми транспорте-

рами или гидросмывом;

Рис. 1.2. Типы аспирационных коллекторов: а − ГЛ; б − ГВ; в −

ГК; г − ВК; д − БП; е − БА; 1 − ленточный конвейер; 2 − механиче-

ский питатель

ГК −

горизонтальный круглый; для систем аспирации и пневмотранс-

порта минеральной пыли, древесных отходов и т.п. Рассчитан на пропуск

воздуха от 12 до 20 тыс. м

/ч. Уловленная в нем пыль непрерывно удаляется

ленточным транспортером;

ВК − вертикальный круглый; количество пропускаемого воздуха от 4

до 60 тыс. м

/ч. Уловленную пыль удаляют либо с помощью вращающегося

ячейкового разгружателя, либо в виде шлама через гидрозатвор;

БП − барабанный проходной; предназначен для систем пневмотранс-

порта отходов и рассчитан на производительность от 3 до 35 тыс. м

/ч;

БА − барабанный аспирационный; используется для улавливания из

воздуха отходов с последующим удалением их либо с помощью механиче-

ского питателя, либо через гидрозатвор; производительность от 2,8 до 35 тыс.

/ч.

Коллекторы могут применяться в аспирационных системах при разре-

жении до 2 кПа, температуре не более 150

С для типов ГЛ, ГВ, ГК и ВК и не

более 250

С для типов БП и БА и в том случае, если содержащаяся в воздухе

пыль не цементируется и не образует отложений на поверхности коллектора.

Горизонтальные коллекторы устанавливают при расположении аспирируе-

мого оборудования на одном или двух смежных этажах. Вертикальные кол-

лекторы применяют в том случае, если оборудование, требующее отсосов,

расположено на

трех и более этажах или на рабочих площадках, размещен-

ных на разной высоте. Барабанные коллекторы обычно используют при стес-

ненных производственных условиях и когда применять вертикальные или

горизонтальные коллекторы невозможно.

Эксплуатация пылеосадочных камер и коллекторов заключается в пе-

риодическом удалении из них осевшей пыли и ликвидации неплотностей в

их ограждающих

конструкциях, которые часто возникают при очистке газа,

нагретого до высокой температуры.

Основы расчета пылеосадочных камер

При приближенном расчете осадительных камер принимают, что час-

тицы движутся вдоль камеры (рис. 1.3) со скоростью w

, равной скорости га-

зового потока w

, и одновременно опускаются вниз со скоростью, равной

скорости витания w

. Для осаждения частица должна достичь дна раньше,

чем газовый поток вынесет ее из камеры, поэтому время осаждения частицы

τ = Н/w

не должно превышать времени ее пребывания в камере τ

= L/w

Н/w

≤ L/w

Рис. 1.3. Схема пылеосадочной камеры

Выражая скорость газа через расход V

, деленный на площадь попереч-

ного сечения камеры НВ, получим Н/w

= LНВ/ V

, откуда следует, что

= = LВw

= LB(d

g/18μ).

Из этой формулы находят предельное количество газа, которое можно

пропустить через камеру при условии осаждения частиц диаметром d. Решая

обратную задачу, можно найти диаметр частиц, которые будут осаждаться

при расходе газа V

d =

LBg

1.2.2. Жалюзийные пылеуловители

Жалюзийные пылеуловители просты в конструкции, имеют небольшие

габариты, однако малоэффективны и пригодны для улавливания только гру-

бых фракций пыли (r

> 20 мкм).

Жалюзийный пылеуловитель (рис. 1.4) состоит из двух частей: жалю-

зийной решетки, где пыль отделяется от газа, и аппарата, предназначенного

для улавливания пыли (чаще

− циклона).

Рис. 1.4. Схема жалюзийного пылеуловителя

Жалюзийная решетка может быть выполнена из пластин, уголков или

конусов колец. В основе работы жалюзийного пылеуловителя лежит инерци-

онно-отражательный принцип. С одной стороны частицы пыли выпадают из

потока газа за счет сил инерции при крутом повороте газа в жалюзийной ре-

шетке, которая может

быть выполнена из пластин, уголков или конусов ко-

лец, а с другой отражаются при непосредственном ударе о пластину. Боль-

шая часть газа (80-90 %) огибает установленные под углом пластины, резко

меняя направление своего движения, освобождается от пыли и продолжает

свое движение по газопроводу в первоначальном направлении. Меньшая

часть газа (10-20 %), обогащенная пылью, отводится из

газохода в циклон и

после очистки присоединяется к газу, прошедшему через жалюзийную ре-

шетку.

Для эффективной очистки скорость газа при прохождении через пыле-

уловитель должна составлять 12-20 м/с. Чем меньше размеры частиц и их

плотность, тем большая скорость газа должна быть перед жалюзийной ре-

шеткой.

Общая эффективность очистки газа в жалюзийном пылеуловителе оп-

ределяется произведением коэффициентов очистки решетки

и циклона η

⋅η

Ввиду того что эффективность этих аппаратов невелика и срок их

службы мал (быстрый износ рабочих элементов в результате ударов о них

крупных частиц пыли), в последние годы эти пылеуловители используют ма-

ло и заменяют более эффективными аппаратами. Однако для очистки дымо-

вых газов от золы крупных размеров в некоторых случаях

в системах венти-

ляции, а также когда установка других аппаратов невозможна из-за отсутст-

вия площади жалюзийные пылеуловители продолжают эксплуатировать.

1.2.3. Инерционные пылеуловители

Инерционные пылеуловители (рис. 1.5) в металлургии называют пыле-

выми мешками и используют для выделения из газа крупных (размером 25-30

мкм) и тяжелых частиц пыли перед аппаратами тонкой очистки.

Рис. 1.5. Типы инерционных пылеуловителей с различными спосо-

бами подачи газа: а

− при помощи перегородки; б − через центральную

трубу; в

− через боковую трубу; г − пылеуловитель, встраиваемый в га-

зоход

Простейшее устройство

− сухой инерционный пылеуловитель с изме-

нением направления потока газа на 90 или 180

, который встраивают в газо-

ход (рис. 1.5, а). Рост гидравлических потерь при этом незначителен, соот-

ветственно эффективность такого аппарата низка.

Более эффективны пылеуловители других типов. Так в аппарате, пред-

ставленном на рис. 1.5, б, частицы пыли отделяются от газа при ударе о пере-

городку и во время огибания ее газом. В первом случае частицы теряют ско-

рость и падают в бункер под действием гравитационных сил, а во втором

− за

счет инерционных сил. Очистка газа в пылеуловителе с центрально располо-

женной трубой (рис. 1.5, в) осуществляется за счет инерционных сил. Диф-

фузорный насадок на конце трубы уменьшает скорость газа на выходе из нее,

т.е. снижает силу удара газа о бункер. В пылеуловителе с вводом газа через

боковую трубу (рис. 1.5,

г) пыль по инерции отделяется от газа при его пово-

роте после входа в аппарат.

В перечисленных пылеуловителях скорость газа в цилиндрической час-

ти корпуса принимают равной 1 м/с, а во входной трубе 10 м/с; степень улав-

ливания колошниковой пыли (более 90 %

− крупнее 20 мкм) достигает 65-85

%. Повышение скорости сверх 1 м/с приводит к ухудшению очистки, а ее по-

нижение к неоправданному увеличению габаритов аппарата без заметного

повышения эффективности. Диаметры таких пылеуловителей - 10 м и более.

Высота аппарата примерно равна или немногим больше его диаметра. Гид-

равлическое сопротивление устройств такого типа 150-400 Па.

Лекция 4

План лекции

1. Сухие центробежные циклоны. Принцип действия. Основные

типы циклонов

2. Батарейные циклоны и их эксплуатация

3. Расчет циклона

1.2.4. Сухие центробежные циклоны

Циклоны широко используются в черной и цветной металлургии для

выделения из технологических газов грубой пыли, т.е. в качестве первой сту-

пени очистки перед аппаратами тонкого пылеулавливания, однако применя-

ются и в качестве единственной ступени очистки.

Принцип действия и общие сведения

Выделение частиц пыли из газового потока происходит за счет центро-

бежных сил, возникающих при вращении запыленного потока в циклоне и

при изменении направления потока при выходе в выхлопную трубу. Враще-

ние потоку сообщается путем ввода его в аппарат с большой скоростью либо

через улиточный вход, либо по касательной к стенке

корпуса или с помощью

закручивающего устройства. Корпус бывает либо цилиндрическим с кониче-

ской нижней частью, либо полностью коническим. Пыль, выделяемая при

вращении потока на стенки корпуса, далее выводится в бункер через пыле-

выпускное отверстие в суженном конце конической части, а очищенный газ

выходит через выхлопную трубу, концентрически установленную в корпусе.

В настоящее время эксплуатируются циклоны

различных конструкций:

ЛИОТ, НИИСТО, СИОТ, однако предпочтение отдают циклонам конструк-

ции НИИОгаза (рис. 1.6), которые более совершенны и способны с достаточ-

ной эффективностью улавливать частицы пыли размером более 10 мкм.

В зависимости от объема очищаемого газа циклоны устанавливают ли-

бо по одному (одиночные циклоны), либо объединяют в группы по 2, 4, 6, 8

(реже по 14) элементов

(групповые циклоны).

Особый вид циклонов

− батарейные (рис. 1.7), представляющие собой

набор смонтированных в общем корпусе циклонных элементов небольшого

диаметра (примерно до 250 мм), при этом в корпусе размещается общий для

всех элементов распределительный коллектор запыленного газа, а также и

общий собирающий коллектор очищенного газа. Такие батареи лучше улав-

ливают пыль, чем обычные циклоны; они могут работать с

переменной на-

грузкой, при выключении и включении отдельных элементов батареи.

Одиночные и групповые циклоны изготовляют с «левым» и «правым»

вращением газового потока, причем «правым» считается вращение потока в

циклоне по часовой стрелке (со стороны выхлопной трубы). Направление

вращения выбирают, исходя из компоновочных соображений.

Эффективность очистки в циклоне (в среднем 70-80 %) определяется

крупностью

улавливаемых частиц, т.е. дисперсным составом пыли и их

плотностью, а также вязкостью очищаемого газа; кроме того она зависит от

диаметра циклона и скорости газа (с уменьшением скорости подачи газа в

циклон эффективность очистки резко снижается).

Рис. 1.6. Циклон НИИОгаза

(общий вид и схема движения газа): 1

− входной патрубок; 2 − винтообраз-

ная крышка; 3

− выхлопная труба; 4 −

корпус (цилиндрическая часть ци-

клона); 5

− корпус (коническая часть

циклона); 6

− пылевыпускное отвер-

стие; 7

− бункер; 8 − улитка для вы-

вода газа; 9

− газоход очищенных

газов; 10

− пылевой затвор

Рис 1.7. Общий вид батарейно-

го циклона: 1

− входной патрубок; 2

- распределительная камера; 3 – вы-

ходной патрубок; 4 – камера; 5 - вы-

ходные трубы; 6 – циклонные эле-

менты; 7 – направляющие аппараты

элементов

Эффективность циклонов также падает при наличии подсосов, в част-

ности, через бункер.

Как уже отмечалось, наибольшее распространение получили циклоны

конструкции НИИОгаза: цилиндрические с винтовой крышкой серии ЦН

(рис. 1.6) и спирально-конические

типов СДК-ЦН-33 и СК-ЦН-34.

К цилиндрическим относят циклоны типов ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У и

ЦН-24, которые отличаются один от другого углом наклона входного пат-

рубка (цифры обозначают угол его наклона к горизонтали, перпендикуляр-

ной оси циклона). Они имеют удлиненную цилиндрическую часть; отноше-

ние диаметра выхлопной трубы d к диаметру циклона

D составляет 0,59. Ци-

клон типа ЦН-15У (укороченный) характеризуется меньшей высотой. Наибо-