Дизайнът и принципът на действие на циклоновия апарат

Работата на циклоните се основава на използването на инерционна сила. Основните структурни елементи са показани на фиг. 5. Газът навлиза в разклонителната тръба със скорост 20-25 m/s. Когато се прилага тангенциално, газът получава въртеливо движение и се обръща надолу, като едновременно извършва въртеливо и транслационно движение. Приблизително може да се приеме, че всички частици газ се движат с постоянна ъглова скорост. Статичното налягане през отвора на цилиндъра не е постоянно. В центъра се създава вакуум. Прахът, поради инерция, се притиска към стените на цилиндъра. Частиците, допиращи се до стените, губят скоростта си и падат от потока. Докато се движи към върха на конуса, вътрешните слоеве от газ се обръщат към оста на циклона и започват да се движат към изпускателната тръба, образувайки възходящ въртящ се вихър в центъра на тръбата. Прахът се отлага в долната част, навлизайки в комина на пепелта. Циклонът може да работи във всяко геометрично положение.

Горната теория не дава изчерпателни указания за най-добрия дизайн на циклонните устройства, за влиянието на промените в конструктивните форми върху ефективността на устройството. Следователно по-голямата част от данните са експериментални.

Дисперсионният състав на праха и неговото специфично тегло влияят върху ефективността на събирането. Колкото по-големи са частиците, толкова по-добре се улавят.

Таблица 1.3 показва фракционната ефективност на коничните циклони с устойчивост R = 500 Pa.

Дробна ефективност на конични циклони

В конвенционалните циклони, с увеличаване на концентрацията, степента на пречистване се увеличава. Така че, според експериментите на EF Kirpichev, с увеличаване на концентрацията от 10 до 75 g/m 3, ефективността се увеличава от 65 на 70%. Концентрацията на прах може да варира значително. Максимално допустимите концентрации зависят от адхезията на праха, формата и структурата на частиците му, влажността, температурата и налягането на транспортирания газ, както и размера на циклона и на първо място, размера на изхода за прах. Гранични стойности на концентрация за ниско слепващ се прах са представени в табл. 1.4.

Таблица 1.4

Граници на концентрация

за ниско слепващ се прах

За лепкав и силно лепкав прах, преди да се натрупа достатъчно количество данни, посочените стойности на максимално допустимите концентрации трябва да бъдат намалени с 25-50%.

Температурата и вискозитетът на газа имат много малък ефект върху ефективността на циклона. С увеличаване на вискозитета ефективността намалява. С намаляването на температурата ефективността също намалява. Така че, с понижаване на температурата от 360 на 150 °, SPC спада от 77,7% на 75%.

Циклоните, изработени от конвенционални стомани, могат да се използват при температури не по-високи от 400 ° C, а с чугунени тела - до 500 ° C. Циклони от специални стомани могат да се използват до температура 750 ° C, а в случай на наличие на топлоустойчиви вътрешни покрития с подходяща дебелина - до 1000 ° C и повече.

Влажността на газовете силно влияе на почистването на прах, особено ако е възможна кондензация на влага на повърхността на частиците. За да се премахнат праховите отлагания по стените на циклона, температурата зад циклона трябва да бъде 15–20 ° C над точката на оросяване.

Скоростта на газовия поток силно влияе върху ефективността на циклона. Теоретично, с увеличаване на скоростта, ефективността трябва да се увеличи. На практика растежът е възможен само до определена граница и тогава започва падане. Най-добра скорост 20 до 29 m/s.

Броят на оборотите на газовия поток в циклона, теоретично, трябва значително да повлияе на ефективността, която трябва да се увеличи с увеличаване на броя на оборотите. Това не е потвърдено на практика, очевидно поради смущения в газовия поток.

Абсолютните размери на циклона, независимо от неговите конструктивни характеристики, оказват значително влияние върху степента на пречистване на газа. С подобно геометрично намаляване на размера на циклона ефективността се увеличава, с увеличаване намалява. Въз основа на принципа на улавяне на най-финия прах се препоръчва използването на единични циклони и блокове от паралелно свързани еднакви циклони с диаметър до 800 mm, но не повече от 1000 mm. При ниски дебити на газа диаметърът на циклона може да бъде по-малък от 300 mm. С намаляване на размера, ширината на входящата тръба намалява и, следователно, разстоянието, което частиците трябва да изминат, за да достигнат стената; с намаляване на диаметъра на цилиндъра ъгловата скорост на газовете се увеличава и следователно силите, действащи върху частиците, също се увеличават. Това свойство се използва при проектиране на мултициклони.

Фигура: 1.5 Устройството на циклона и схемата на движение на газовия поток в него

1 - цилиндрична част на апарата; 2 - входяща тръба с ос, перпендикулярна на оста на цилиндъра, свързана тангенциално с цилиндричната част на апарата; 3 - капак, който покрива горната част на цилиндъра; 4 - изпускателна тръба; 5 - конична част на тялото; 6 - изходен охлюв; 7 - изход за прах; 8 - бункер; 9 - прахово уплътнение

Експериментално е установено, че с намаляване на съотношението на диаметъра на изпускателната тръба към диаметъра на цилиндричната част на циклона, ефективността се увеличава, но съпротивлението на циклона също се увеличава. В по-голямата си част това съотношение се поддържа между 0,55 и 0,65. Експериментите са установили оптималното съотношение на диаметъра на прахоотвеждащата тръба към диаметъра на циклона от 0,16 до 0,18. Намаляването на ъгъла на отваряне на конуса до известна степен увеличава степента на пречистване на газа. Така че, когато ъгълът се промени от 60 до 30 °, ефективността се променя от 74 до 78%.

С увеличаване на височината на цилиндричната част на циклона, степента на пречистване на газа леко се увеличава. Навременното отстраняване на уловения улов от циклона е необходимо условие за нормалната работа на апарата.

Течовете в системата за оттичане на пепел намаляват ефективността. Изтичането на въздух от 10-15% до количеството газ, което трябва да се почисти, ще обезсили ефекта на апарата.