Устройство и принцип работы циклона

Для расчета  или выбора циклонов необходимы следующие  данные: объемный расход газов, подлежащих обеспыливанию прн рабочих условиях, <2р, м3/с; динамическая вязкость газов прн рабочей температуре Цг, Па-с; плотность газа при рабочих условиях рг, кг/м3; дисперсный состав пылн, задаваемый параметрами dm, мкм, н lg оч; концентрация пылн в газах сЕх, г/м3; плотность частиц пылн рч, кг/м3; требуемая степень очистки Т), %•

ПАРАМЕТРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЦИКЛОНОВ ТИПА ЦН

—
					ГО
					со	-г
Параметры		>> иэ			нп	с? X	со
				*7		X	X
	X	X	X	X		■к
		х	X	X	и	о	о
4>- мкм......	8,50	6,00	4,50	3,65	2,31	1,95	1,13
	0,308	0,283	0,352	0,352	0,364	0,308	0,340
	4,5	3,5	3,5	3,5	2,0	1,7	2,0

Примечания: 1. Значения dso приведенные в таблице, соответствуют  следующим условиям работы циклонов: средняя скорость газа в циклоне =3,5 м/с; диаметр циклона D=0.6 м; плотность  частиц рч =1930 кг/м3; динамиче» екая вязкость газа цг=22,2-10 е Н-с/м2,

2. Для циклона типа ЦМС параметры не определялись.

1. Задавшись типом циклона, по табл. 2.8 или 2.9 определяют оптимальную скорость газа в аппарате со0„т.

2. Рассчитывают необходимую площадь сечения циклонов, м2:

3. Определяют  диаметр циклона, м, задаваясь  количеством циклонов N:

Диаметр циклона  округляют до величины, рекомендуемой  табл. 2.1 или 2.2.

4. Вычисляют действительную скорость газа в циклоне:

Скорость в  циклоне не должна отклоняться более  чем на 15 % ог оптимальной.

ТАБЛИЦА 2.9

ПАРАМЕТРЫ. ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЦИКЛОНОВ

Параметр	1 СИОТа	Циклон констру  ВЦНИИОТа	кции Гипродревпрома (тип Ц)
	2,6	8,6	4,12
*ап...........	0,28	0,32	0,34
^опт, М/с ........	1,00 1400	4,00 75	3,3 210

 

 

ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ  СОПРОТИВЛЕНИЯ ЦИКЛОНОВ (D=D00 мм; 41=3 м/с)

Тип циклона	d/D	Без дополнительных устройств		С кольцевым  диффузором		С выходной улиткой	С отводом 90" Rid =1,5
		ьц	ьц	ьц	С" ьц		1/d =0-=-12	Цд>\2
ЦН-11 . . .	0,59	245	250	207	215	235	245	250
ЦН-15 ....	—	155	163	132	140	150	155	160
ЦН-15У . . .	—	165	170	140	148	158	165	170
ЦН-24 . . .	—	75	80	64	70	73	75	80
СДК-ЦН-33 .	0,33	520	600	—	—	500	—	560
СК-ЦН-34 . ,	0,34	1050	1150	—	—	—	—	—
СК-ЦН-34М .	0,22	-	2000	—		—	—	—

5. Рассчитывают  коэффициент гидравлического сопротивления  одиночного циклона или группы  циклонов:

где

— коэффициент  гидравлического сопротивления  одиночного циклона днам. 500 мм, выбираемый по табл. 2.10. Индекс «с» означает, что циклон работает в гидравлической сети, а индекс «п» — без сети, т. е. работает прямо на выхлоп в атмосферу; Ki — поправочный коэффициент на диаметр циклона, определяемый по табл. 2.11; Ка — поправочный коэффициент на запыленность газа, определяемый по табл. 2.12; Кз — коэффициент, учитывающий дополнительные потерн давления, связанные с компоновкой циклонов в группу, определяемый по табл. 2.13.

ТАБЛИЦА 2.11

ПОПРАВОЧНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ  К, НА ДИАМЕТР ЦИКЛОНА

Диаметр циклона, мм	ЦН-11	ЦН-15; ЦН-15У; ЦН-24	СДК-ЦН-33; СК-ЦН-34; СК-ЦН-34М
150	0,94	0,85	1,0
200	0,95	0,90	1,0
300	0,96	0,93	1,0
450	0,99	1,0	1,0
500	1,0	1,0	1,0

 

 

	Поправочный коэффициент /С, при запыленности газа.						1С кг/мя
Тип циклона
	0	10	20	40	80	120	150
ЦН-П • • -	!	0,96	0,94	0,92	0,90	0,87	0,5
ЦН-15 . . .	1	0,93	0,92	0,91	0,90	0,87	0,86
ЦН-15У . . .	1	0,93	0,92	0,91	0,89	0,88	0,87
ЦН-24 . . .	1	0,95	0,93	0,92	0,90	0,87	0,86
СДК-ЦН-33 .	1	0,81	0,785	0,78	0,77	0,76	0,745
СК-ЦН-34 , .	1	0,98	0,947	0,93	0,915	0,91	0,90
CK-UH-34M .	1	0,99	0,97	0,95	—	—	—

Для одиночных  циклонов Кз = 0.

6. Определяют  потерн давления в циклоне.  Па, по формуле

Если потери давления Ар оказались приемлемыми, переходят к расчету полного коэффициента очистки газа в циклоне. При этом принимается, что коэффициент очистки газов в одиночном циклоне и в группе циклонов одинаков. В действительности коэффициент очистки газа в группе может оказаться несколько ниже, чем в одиночном циклоне. Это объясняется возможностью возникновения перетоков газа через общий бункер, снижающих коэффициент очистки газов в группе циклопов.

7. Взяв из  табл. 2.8 нлн 2.9 два параметра (d^g н lgojjj, характеризующих парциальную  эффективность выбранного типа циклона при указанных в таблице условиях, определяют значение параметра dso при рабочих условиях (диаметре циклона, скорости потока, плотности пыли, динамической вязкости газа) по уравнению

ТАБЛИЦА 2.13 КОЭФФИЦИЕНТ  Кг, УЧИТЫВАЮЩИЙ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ, СВЯЗАННЫЕ С ГРУППОВОЙ  КОМПОНОВКОЙ

Характеристика  группового циклона	Значение коэффициента
Круговая компоновка, нижний организованный подвод	60
Прямоугольная компоновка, организованный подвод,
Циклонные элементы расположены в одной плоскости.	35
'° же, но улиточный  отвод из циклонных элементов  .	28
Прямоугольная компоновка. Свободный подвод потока
8 общую камеру..............	60

ЗНАЧЕНИЯ ПОПРАВОЧНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ НА ЗАПЫЛЕННОСТЬ ГАЗОВ

(£>=500 мм)

 

 

8. Определяют  параметр х по формуле

9. По табл. 1.6 определяют значение Ф(х), представляющее  собой полный коэффициент очистки газа, выраженный в долях.

По окончании  расчета полученное значение i] сопоставляется с требуемым. Если I] окажется меньше требуемого, необходимо выбрать другой тнп циклона с большим значением  коэффициента гидравлического сопротивления. Для ориентировочных расчетов необходимого значения £ц рекомендуется следующая зависимость:

где индекс «1»  относится к расчетным, а индекс «2» — к требуемым параметрам циклона.

Расчет последовательно установленных циклонов. Коэффициент очистки газов в установке, состоящей нз двух нли более последовательно установленных циклонов, удобно определять по графикам парциальных проскоков через каждый нз циклонов, составленным в вероятностно-логарифмической системе координат. Расчет ведется в следующей последовательности:

1. Определяют значения для каждого нз последовательно установленных .циклонов.

2. Определяют значения dE=]59 для каждого из циклонов по уравнению

3. В вероятностно-логарифмической системе координат (ординаты сетки должны быть представлены в относительных долях) наносят точки dso н g для каждого нз циклонов. Точки d5c и й^^о. соединяют прямыми линиями парциальных проскоков через циклоны.

4. Определяют общий парциальный проскок через систему нз двух последовательно установленных циклонов:

где Виг —  общий парциальный проскок; ei — парциальный проскок для первого циклона; ег — то же, для второго. Кривую 6i_2 наносят на тот же график.

5. Проводят прямую линию, аппроксимирующую кривую ei_2, н находят значения d50 н lg crn=lg ое, характеризуйте эту прямую.

6. Исчисляют коэффициент очистки газов по уравнению 1.28.

Прн вариантной проработке подбора циклонов рассмотренных  ш пов для определения приближенной степени очистки газов можно  воспользоваться графическим методом (рнс. 2.20) [33].

Номограмма может  быть использована для приближенного  опреде-J лення степени улавливания пыли в циклонах различного типа с учетом! влияния основных факторов: температуры, гидравлического сопротивле-; ния, среднего медианного размера пыли, ее плотности и диаметра циклона, но без учета значения величины о. Порядок пользования этой номограммой показан на примерах.

Пример. Определить степень улавлнвання пылн в циклоне  тяпщ СДК-ЦН-33, если его диам. 800 мм, гидравлическое сопротивление

 

 

Назад

На главную

Вперёд

Рис. 2.20 Номограмма для определенны степени очистки  газов б циклоне

1000 Па, температура  газа 200 °С, плотность пыли 4000 кг/м3 н медианный диаметр пыли 10 мкм.

На верхней  шкале сопротивления циклона  находим точку, соответствующую  Ар= 1000 Па. Через эту точку и  точку //, соответствующую циклону  типа СДК-ЦН-33, проводим прямую линию  до пересечения с горизонтальной шкалой в середине номограммы, на которой нанесена степень улавливания пыли в циклоне днам. 0,6 м прн <0= =20"С; р=2650 кг/м3 и 650=8 мкм. Через эту точку проводим вертикаль до линии, соответствующей г=200°С; далее горизонталь до линии, соответствующей £>=800 мм; вертикаль до линии, соответствующей р=4000 кг/м3; горизонталь до линии, соответствующей 650=8 мкм. и вертикаль до шкалы т), по которой находим степень улавливания пыли (г|=85 %).

Пример. Какое  гидравлическое сопротивление потребуется преодолеть в циклоне конструкции ВЦНИИОТа, если степень улавливания в нем пылн должна составлять 75 %, средний медианный размер пыли 8 мкм, плотность 3000 кг/м3, диаметр циклона 1000 мм, температура газа 400 °С?

На левой горизонтальной шкале находим точку, значение которой соответствует т) = 75 с/о- Через эту точку проводим вертикали н горизонтали до соответствующих линий 650=8 мкм; р=3000 кг/м3; D=l м; <=400°С и далее до пересечения со средней горизонтальной шкалой. Через эту точку и точку 8 (циклон конструкции ВЦНИИОТа) прово-1 дим прямую до пересечения с верхней горизонтальной шкалой и на ней находим искомое значение Др» 1500 Па.

Практические  рекомендации по выбору циклонов

Выбор типа и  размера циклона производится на основании заданного' расхода газов, фнзико-механнческих свойств пыли, требуемого коэффициента очистки, габаритов установки, эксплуатационной надежности и стоимости очистки. Прн очистке больших объемов газов одиночные циклоны типа ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У н ЦН-24 объединяются в группы по 2, 4, 6 и 8 элементов, расположенных в два ряда, н по 10, 12 и 14 элементов прн круговой компоновке. Диаметр циклонов типа ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У, объединенных в группы с прямоугольной компоновкой, не должен превышать 1800 мм, а при круговой компоновке 1000 мм.

При обеспыливании газа объемом более 80000—100000 м3/ч н при высоких требованиях к очистке следует применять батарейные циклоны. Батарейные циклоны имеют меньшие габариты, чем групповые, но требуют для своего изготовления большего расхода металла н стоимость их выше стоимости групповых циклонов.

При выборе циклонов конструкции НИИОгаза следует обращать внимание на надежность работы системы, особенно в тех случаях, когда  ремонт или ревизия системы газоочистки  невозможны без остановки технологического оборудования. Широкий диапазон типоразмеров циклонов позволяет удовлетворять многие требования, в том числе и по надежности. Наиболее характерными нарушениями нормальной работы циклонов являются истирание стенок циклонов абразивной пылью и за-липание. С увеличением диаметров циклонов и понижением скорости газового потока на входе истирание стенок и залнпанне уменьшаются. Вследствие этого дли улавлнвання абразивной пыли рекомендуется применять циклоны типа СК-ЦН-34, способные обеспечивать высокую степень очистки прн сравнительно небольшой скорости пылегазового потока на входе.

При одинаковой эффективности наиболее высокие  техннко-эконо-мическне показатели имеют  циклоны типа ЦН-11. Циклоны типа ЦН-15

птпцчаются меньшими габаритами, более устойчивой работой  на пылях, гклонных к налипанию, поэтому их эксплуатация оправдана прн очистке газов с высокой концентрацией мелкой пылн или улавливании средне- и спльнослнпающихся пылей.

При невысоких  требованиях к степени очистки, а также для очистки газов  от пылей со средним медианным днам. >20 мкм предпочтительно использование циклонов типа ЦН-24. При больших расходах газов и высокой концентрации пыли в газовом потоке применение циклонов типа ЦН 24 может быть рекомендовано в качестве первой ступени очистки перед аппаратами, обеспечивающими высокую эффективность, например перед циклонами типа СДК-ЦН-33, рукавными фильтрами Илп электрофильтрами.

Циклоны типа ЦН-15У  характеризуются низкими технико-экономическими показателями, и их использование  может быть оправдано только в  тех случаях, когда имеются строгие ограничения габаритов по высоте. Для очнсткн газов от мелкой пыли со средним медианным днам.