ГОСТ Р 51708-2001
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПЫЛЕУЛОВИТЕЛИ ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ
ГОССТАНДАРТ РОССИИ
Москва
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом «Научно-исследовательский институт по промышленной и санитарной очистке газов» (АО «НИИОГАЗ»)
ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 264 «Оборудование газоочистное и пылеулавливающее»
2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 29 января 2001 г. № 38-ст
3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
ГОСТ Р 51708-2001
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПЫЛЕУЛОВИТЕЛИ ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ
Требования безопасности и методы испытаний
Centrifugal dust collectors.
Safety requirement and methods of testing
Дата введения 2001-07-01
1 Область применения
1.1 Настоящий стандарт распространяется на центробежные пылеуловители (далее - циклоны), предназначенные для очистки газов и воздуха (в том числе аспирационного) от взвешенных частиц (пыли). Циклоны при небольших капитальных и эксплуатационных затратах обеспечивают очистку газов от частиц пыли размером более 10 мкм с эффективностью 80 - 95 %.
Циклоны применяют для улавливания:
1) золы из дымовых газов котельных установок;
2) пылевидных продуктов, уносимых из различного типа сушилок;
3) зернистого катализатора в процессах каталитического крекинга;
4) пыли, удаляемой после помола;
5) зернистых и пылевидных продуктов, перемещающихся пневмотранспортом;
6) пыли, уносимой из аппаратов, в которых протекают процессы со взвешенными в газах частицами;
7) пыли, выбрасываемой вентиляционными установками.
Циклоны используют для предварительной очистки газов и устанавливают перед аппаратами тонкой очистки (рукавными фильтрами, электрофильтрами).
Стандарт устанавливает следующие типы и исполнения циклонов:
- в зависимости от способа подвода газового потока в аппарат
с тангенциальным, обычным или винтообразным входом,
со спиральным входом,
с осевым (розеточным) входом.
Циклоны с осевым (розеточным) подводом газов работают как с возвратом газов в верхнюю часть аппарата, так и без него (прямоточные циклоны);
- в зависимости от количества рабочих элементов в аппарате
одиночные,
групповые (из двух, четырех, шести, восьми и более циклонов),
батарейные (мультициклоны).
Групповые и батарейные циклоны позволяют обрабатывать большое количество газов, не увеличивая диаметра циклонного элемента, т.е. не снижая эффективности пылеулавливания.
Допускаемая концентрация пыли в очищаемых газах зависит , от свойств пыли (слипаемость и абразивность), а также от диаметра циклона.
Основные параметры циклонов изложены в ГОСТ 25757 , , .
Настоящий стандарт может быть использован при сертификации циклонов.
Все требования настоящего стандарта являются обязательными.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
4.1 Каждый циклон, используемый автономно или в составе технологического комплекса, укомплектовывают эксплуатационной документацией, содержащей требования (правила), предотвращающие возникновение опасных ситуаций при монтаже (демонтаже), вводе в эксплуатацию и эксплуатации.
4.2 Циклон должен отвечать требованиям безопасности в течение всего периода эксплуатации при выполнении потребителем требований, установленных в эксплуатационной документации.
4.3 Конструкция циклонов должна исключать на всех предусмотренных режимах работы нагрузки на детали и сборочные единицы, способные вызвать разрушения, представляющие опасность для работающих.
Если возможно возникновение нагрузок, приводящих к опасным для работающих разрушениям отдельных деталей или сборочных единиц, то циклон должен быть оснащен устройствами, предотвращающими возникновение разрушающих нагрузок, а такие детали и сборочные единицы должны быть ограждены или расположены так, чтобы их разрушающиеся части не создавали травмоопасных ситуаций.
4.4 Конструкция циклона и его отдельных частей должна исключать возможность их падения, опрокидывания и самопроизвольного смещения при всех предусмотренных условиях эксплуатации и монтажа (демонтажа). Если из-за формы циклона, распределения масс отдельных его частей и (или) условий монтажа (демонтажа) не может быть достигнута необходимая устойчивость, то должны быть предусмотрены средства и методы закрепления, о чем эксплуатационная документация должна содержать соответствующие требования.
4.5 Элементы конструкции циклонов не должны иметь острых углов, кромок, заусенцев и поверхностей с неровностями, представляющих опасность травмирования работающих.
4.6 Части циклона (в том числе трубопроводы гидро-, паро-, пневмосистем, предохранительные клапаны, кабели и др.), механическое повреждение которых может вызвать возникновение опасности, должны быть защищены ограждениями или расположены так, чтобы предотвратить их случайное повреждение работающими или средствами технического обслуживания.
4.7 Конструкция циклона должна исключать самопроизвольное ослабление или разъединение креплений сборочных единиц и деталей.
4.8 Циклон должен быть пожаровзрывобезопасным в предусмотренных условиях эксплуатации.
4.9 Конструкция циклона должна быть выполнена так, чтобы исключить накопление зарядов статического электричества в количестве, представляющем опасность для работающего, и возможность пожара и взрыва.
4.10 Циклон не должен являться источником шума и вибрации.
4.11 Циклон должен быть выполнен так, чтобы концентрация вредных веществ в рабочей зоне, а также их выбросы в природную среду в процессе эксплуатации не превышали допустимых значений, установленных ГОСТ 12.1.005 и санитарными нормами.
Циклон, предназначенный для работы с взрывоопасной газовой средой, должен отвечать требованиям ГОСТ 12.1.010 . Циклон должен быть оснащен устройствами, отводящими направленную взрывную волну.
Уплотнения циклона, предназначенные для работы с пожаро- и взрывоопасными средами, должны препятствовать образованию горючих и взрывоопасных смесей в рабочем и нерабочем состояниях циклона по ОСТ 26-14-2011.
4.12 Конструкция циклона должна исключать возможность соприкасания работающего с горячими частями или нахождение в непосредственной близости от таких частей, если это может повлечь за собой травмирование или перегрев работающего.
Температура наружной поверхности оболочки с теплоизоляцией в местах обслуживания должна быть не более 45 °С.
Теплоизоляция должна быть изготовлена из минеральных или органических теплоизолирующих материалов. Слой теплоизоляции, в случае необходимости, должен быть защищен водонепроницаемой оболочкой.
Если назначение циклона и условия его эксплуатации (например использование вне производственных помещений) не могут полностью исключить контакт работающего с горячими его частями, то эксплуатационная документация должна содержать требование об использовании средств индивидуальной защиты.
4.13 Конструкция рабочего места, его размеры и взаимное расположение элементов (органов управления, средств отображения информации, вспомогательного оборудования и др.) должны обеспечивать безопасность при использовании циклона по назначению, техническом обслуживании, ремонте и уборке, а также соответствовать эргономическим требованиям.
Необходимость наличия на рабочих местах средств пожаротушения и других средств, используемых в аварийных ситуациях, должна быть установлена в стандартах, нормативных документах на циклоны конкретных групп, видов, моделей (марок).
Если расположение рабочего места вызывает необходимость перемещения и (или) нахождения работающего выше уровня пола, то конструкция должна предусматривать площадки, лестницы, перила, другие устройства, размеры и конструкция которых должны исключать возможность падения работающих и обеспечивать удобное и безопасное выполнение трудовых операций, включая операции по техническому обслуживанию.
4.14 Конструкция циклонов должна обеспечивать безопасность работающих при монтаже (демонтаже), вводе в эксплуатацию и эксплуатации как в случае автономного использования, так и в составе технологических комплексов при соблюдении требований (условий, правил), предусмотренных эксплуатационной документацией.
4.15 Циклоны должны быть обеспечены сигнализирующими и блокирующими устройствами, срабатывающими при нарушении установленного технологического режима эксплуатации.
4.16 К обслуживанию циклонов допускаются работники, изучившие их устройство и приемы обслуживания.
4.17 Конструкция циклонов должна быть рассчитана на предельно максимальное рабочее (избыточное) давление или разрежение, которое может возникнуть при эксплуатации.
4.18 Циклоны, предназначенные для работы под избыточным давлением свыше 0,07 Па, должны соответствовать требованиям, изложенным в .
4.19 Отключение циклонов из экономических или других соображений, не предусмотренных технологическим процессом, запрещается.
4.20 Эксплуатацию циклонов следует проводить согласно требованиям .
4.21 Работы, связанные с включением, эксплуатацией, ремонтом циклонов, следует проводить с соблюдением действующей на предприятии инструкции по технике безопасности.
4.22 Все виды работ внутри корпуса циклона следует вести с использованием спецодежды и других средств защиты работающих по ГОСТ 12.4.011 в соответствии с порядком и правилами по технике безопасности, установленными на конкретном предприятии.
4.23 Должностные лица предприятия или организации, непосредственно занятые эксплуатацией или ремонтом циклонов, а также лица, осуществляющие руководство указанной службой предприятия или организации, виновные в нарушении правил техники безопасности, несут уголовную, административную или дисциплинарную ответственность в порядке, установленном законодательством Российской Федерации.
5 Методы испытаний
5.1 Проверку внешнего вида, комплектности и качества монтажа циклонов проводят визуальным осмотром оборудования в сборе и его отдельных элементов.
Во время осмотра необходимо убедиться в отсутствии посторонних предметов внутри корпуса циклона и состоянии теплоизоляции и антикоррозионных покрытий; проверить готовность мест для присоединения измерительных приборов, качество монтажа затворов и люков, выполнение сварных швов и соединений, оказывающих влияние на герметичность оборудования.
5.2 Проверка габаритных размеров циклона должна быть выполнена средствами измерения длины, используемыми на предприятии-изготовителе.
5.3 Проверка массы циклона должна быть выполнена взвешиванием опорожненного циклона в сборе или его частей на весах или с помощью динамометра.
5.4 При изготовлении циклона контроль качества сварных швов, выполненных способом дуговой сварки по ГОСТ 5264 , ГОСТ 11534 , ГОСТ 14771 , ГОСТ 14776 , ГОСТ 14806 , ГОСТ 16037 , ГОСТ 16038 , ГОСТ 27580 ; сваркой в защитном газе по ГОСТ 23518 ; сваркой под флюсом по ГОСТ 8713 , ГОСТ 11533 ; электрошлаковой сваркой по ГОСТ 15164 ; контактной сваркой по ГОСТ 15878 , проводят следующими методами:
Визуальным контролем и измерением;
Механическим испытанием;
Испытанием на стойкость против межкристаллитной коррозии;
Металлографическим исследованием;
Стилоскопированием;
Ультразвуковой дефектоскопией;
Радиационным методом;
Измерением твердости металла шва;
Цветной или магнитопорошковой дефектоскопией;
Другими методами (акустической эмиссией, люминисцентным контролем, определением содержания ферритной фазы и др.), предусмотренными техническим проектом.
5.5 После истечения назначенного срока службы циклон подвергают испытанию на надежность дальнейшей службы с проверкой толщины стенок корпуса ультразвуковым способом по ГОСТ 14782 , радиационным - по ГОСТ 7512 или другим способом, определяемым разработчиком, и устанавливают соответствие основных технических показателей нормативным документам на циклон.
5.6 Проверка на герметичность
Способ проверки циклона на герметичность определяет разработчик.
Испытание сварных швов на сквозные дефекты осуществляют капиллярным, гидравлическим или пневматическим методами.
Поверхность контролируемого шва с наружной стороны следует покрыть меловым раствором, а с внутренней обильно смачивать керосином в течение всего периода испытаний. Время выдержки должно быть не менее указанного в таблице .
Таблица 1 - Время выдержки сварного шва при испытании керосином
Сварные швы считают непроницаемыми, если на поверхности контролируемого шва с нанесенным меловым раствором за время выдержки не появились пятна керосина.
5.6.2 Гидравлическое испытание
5.6.2.1 Гидравлическое испытание должно быть проведено на испытательном стенде предприятия-изготовителя. Допускается гидравлическое испытание негабаритных циклонов, транспортируемых частями и собираемых на монтажной площадке, проводить после окончания сборки, сварки и других работ на месте установки.
5.6.2.2 Гидравлическое испытание циклона следует проводить с крепежом и прокладками, предусмотренными в нормативных документах на конкретный аппарат.
(1)
где Р - расчетное давление, определяемое по ГОСТ 14249 , МПа (кгс/см 2),
[σ] 20 и [σ] t - допускаемые напряжения для материала соответственно при 20 °С и расчетной температуре t, МПа (кгс/см 2).
Примечания
1 Если материал отдельной детали или сборочной единицы (обечайки, днища, фланца, крепежа, патрубка) сосуда менее прочный или если ее расчетное давление или расчетная температура меньше, чем у других деталей или сборочных единиц, то циклон следует испытывать пробным давлением, определенным для этой детали или сборочной единицы.
2 Допускается для циклонов, рассчитанных на соответствующие климатические зоны, пробное давление определять с учетом условий этой зоны, расчетное давление или расчетная температура которой имеет меньшее значение.
3 Если Р пр, определяемое по формуле (), вызывает необходимость утолщения стенки корпуса циклона, работающего под наружным давлением, то для проведения гидравлического испытания допускается пробное давление рассчитывать по формуле
где Е 20 и Е t - модули упругости материала соответственно при 20 °С и расчетной температуре t , МПа (кгс/см 2).
4 Пробное давление при испытании циклона, предназначенного для работы с различными расчетными параметрами (давлениями или температурами), следует принимать равным максимальному из определенных экспериментальных значений пробных давлений для различных расчетных параметров.
5 Предельное отклонение пробного давления не должно быть более 5 %.
5.6.2.4 Гидравлическое испытание циклонов, устанавливаемых вертикально, допускается проводить в горизонтальном положении при условии обеспечения прочности корпуса циклона.
Расчет на прочность должен быть выполнен разработчиком нормативных документов на данный циклон.
При этом пробное давление следует принимать с учетом гидростатического давления, если последнее действует на циклон в рабочих условиях, и контролировать манометром, установленным на верхней образующей корпуса циклона.
5.6.2.5 Для гидравлического испытания циклонов применяют воду. Допускается по согласованию с разработчиком использование в качестве испытательной среды другой жидкости.
Разность температур стенки циклона и окружающего воздуха во время испытания не должна вызывать выпадение влаги на поверхности стенок циклона.
5.6.2.6 Давление в испытуемом циклоне следует повышать и снижать плавно по инструкции предприятия-изготовителя. Скорость подъема и снижения давления не должна быть более 0,5 МПа (5 кгс/см 2) в минуту.
Значение времени выдержки циклона (деталей, сборочных единиц) под пробным давлением должно быть не менее значений, указанных в таблице .
Таблица 2 - Время выдержки циклона под пробным давлением
После выдержки циклона (детали, сборочной единицы) под пробным давлением необходимо снизить давление до расчетного и провести визуальный контроль наружной поверхности, разъемных и сварных соединений. Не допускается обстукивание циклона во время испытаний.
Примечани е - Визуальный контроль циклонов, работающих под вакуумом, следует проводить при пробном давлении.
5.6.2.7 Пробное давление при гидравлическом испытании следует контролировать с помощью двух манометров. Оба манометра выбирают одного типа, предела измерений, класса точности, одинаковой цены деления. Манометры должны иметь класс точности не ниже 2,5.
5.6.2.8 После проведения гидравлического испытания вода должна быть полностью удалена.
5.6.2.9 Испытание циклонов, работающих без давления (под налив), следует проводить смачиванием сварных швов керосином в соответствии с .
5.6.2.10 Гидравлическое испытание допускается по согласованию с разработчиком заменять пневматическим (сжатым воздухом, инертным газом или смесью воздуха с контрольным газом), если проведение гидравлического испытания невозможно из-за: большого напряжения от массы воды в циклоне или фундаменте испытательного стенда; трудного удаления воды из циклона; возможного нарушения внутренних покрытий; температуры окружающего воздуха ниже 0 °С; невыдерживания нагрузки, создаваемой при заполнении циклона водой, несущими конструкциями и фундаментами испытательных стендов и др.
5.6.3 Пневматическое испытание
Перед проведением пневматического испытания циклон должен быть подвергнут внутреннему и наружному осмотрам, а сварные швы должны быть подвергнуты контролю ультразвуковой дефектоскопией или радиационным методом в объеме 100 %.
Пробное давление должно быть определено по .
Время выдержки циклона под пробным давлением должно быть не менее 0,08 ч (5 мин).
После выдержки под пробным давлением необходимо снизить давление до расчетного значения, провести осмотр поверхности циклона и проверить герметичность сварных и разъемных соединений мыльным раствором или другим способом.
Контроль при проведении пневматического испытания необходимо осуществлять методом акустической эмиссии.
5.6.4 Результаты испытаний считают удовлетворительными, если во время их проведения отсутствуют:
Падение давления по манометру;
Пропуски испытательной среды (течь, потение, пузырьки воздуха или газа) в сварных соединениях и на основном металле;
Признаки разрыва;
Течи в разъемных соединениях;
Остаточные деформации.
Примечани е - Допускается не считать течью пропуски испытательной среды через неплотности арматуры, если они не мешают сохранению пробного давления.
5.6.5 Значение пробного давления и результаты испытаний должны быть внесены в паспорт на циклон.
5.7 Отбор проб для определения концентрации вредных веществ на входе в циклон и выходе из него проводят по ГОСТ Р 50820 в соответствии с программой и методиками, согласованными всеми заинтересованными организациями.
5.8 Гидравлическое сопротивление вычисляют как разность полных давлений на входе в циклон и выходе из него по . , кДж/1000 м 3 , расходуется на преодоление газом гидравлического сопротивления циклона и рассчитывается по формуле
I эн = ∆Р , (3)
где ∆Р - гидравлическое сопротивление циклона, Па.
В данных расчетах не учитывают потери в вентиляторе, так как коэффициент полезного действия его может быть различным в зависимости от конструкции и режима его работы.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(справочное)
Библиография
Ключевые слова: очистка газов, циклон
ИНСТРУКЦИЯ по эксплуатации и обслуживанию установки очистки газа: циклон типа ЦН-15
ИНСТРУКЦИЯ
по эксплуатации и обслуживанию установки очистки газа:
циклон типа ЦН-15
1.ВВЕДЕНИЕ:
Настоящая инструкция составлена на основании:
Правил эксплуатации установок очистки газа (ПЭУ), утвержденных Министерством химического и нефтяного машиностроения СССР 28.11.1983 г.
Правил проектирования, монтажа, приемки в эксплуатацию вентиляционных установок, утвержденных Президиумом ЦК профсоюза рабочих авиационной и оборонной промышленности.
2.ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
2.1.В инструкции изложены основные положения по эксплуатации и обслуживанию циклонов типа ЦН-15.
2.2. В дополнение к данной инструкции необходимо руководствоваться следующими основными нормативными документами:
2.2.1. ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».
2.2.2. ГОСТ 17.2.3.02-78 «Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями».
2.2.3. ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ «Пожарная безопасность. Общие требования».
2.2.4. ГОСТ 12.4.021-75 «Системы вентиляционные. Общие требования».
2.3. К эксплуатации допускаются смонтированные, отлаженные и испытанные пылеулавливающие установки (циклоны).
2.4. Ответственным за эксплуатацию циклонов является главный энергетик предприятия.
2.5. Непосредственной эксплуатацией пылеулавливающих установок (циклонов) занимается слесарь по вентиляции, знающий их устройство, усвоивший правила их безопасной и правильной эксплуатации и прошедший инструктаж по охране труда.
3. УСТРОЙСТВО ЦИКЛОНА ЦН-15
3.1. Очистка воздуха от пыли в циклонах осуществляется за счет центробежных сил. Запыленный воздух через входной патрубок тангенциально (по касательной) вводится в верхнюю часть циклона, винтообразную крышку – закручивающий аппарат. Далее вращающийся поток опускается по кольцевому пространству, образуемому цилиндрической частью корпуса, а затем, продолжая вращаться, выходит из циклона в выхлопную трубу. Частицы пыли, масса которых достаточно велика, успевают достигнуть стенок циклона и отделяются от потока воздуха. Под действием силы тяжести и осевого течения в сухих циклонах отделившиеся частицы пыли опускаются и через пылевыпускное отверстие попадают в бункер, где и оседают.
3.2. Циклоны изготавливаются правого и левого исполнения (у правого циклона движение воздуха при взгляде сверху происходит по ходу часовой стрелки, у левого против хода часовой стрелки).
3.3. Общий вид циклона представлен на рисунке 1.
Рукавные фильтры типа ФРО-Н
4. Использование рукавных фильтров типа ФРО-Н с мешками-накопителями (Н) отходов, в которых бункерная часть содержит шнек, а патрубки для крепления мешков − накопителей древесных отходов снабжены пневмошиберами и датчиками для фиксации заполнения накопителей (рис. 2), изготавливаемых компанией JHM-Moldow.
Абразивостойкий циклон типа CЦH-50, Циклон СЦН-50
Абразивостойкий циклон типа CЦH-50 необходим для эффективной очистки газа от абразивной пыли в литейных производствах, энергетике, металлургии, в производстве строительных материалов. Срок службы данного циклона больше в 1,5–2,5 раза по сравнению с циклоном ЦН-15
Вертикальный прямоточный циклон типа ВПЦ, Циклоны ВПЦ
Вертикальный прямоточный циклон типа ВПЦ совмещает важные свойства противоточного и прямоточного циклонов, создан с целью улавливания абразивных пылей средней и крупной дисперсности. Степень очистки газов от пыли достигает 96 %. Срок эксплуатации циклона ВПЦ
Батарейный циклон типа БЦ
Батарейный циклон типа БЦ очищает дымовые газы тепловых электростанций, промышленных котельных, сжигающих твердое топливо и в других отраслях промышленности. Собирается батарейный циклон из нескольких десятков и даже сотен циклонных элементов
Износостойкий циклон с пылевыводным каналом типа ЦПКИ,Циклон ЦПКИ
Циклон ЦПКИ производится в двух вариантах – по схеме стандартного циклона и по схеме циклона-разделителя, имеющего возможность одновременно отделять уловленную пыль на крупные и мелкие фракции. По производительности и степени отчистки Циклон типа ЦПКИ схож по характеристикам с циклоном ЦН-15
Циклон с двойным выводом газа типа ДВГ НИИОГАЗ, ДП-10 , ДП-10А, ДП-12, ДП-12М, ДП-15
Циклон с двойным выводом газа типа ДВГ несет на себе два осевых патрубка для вывода очищенного газа, один из которых выходит сквозь крышку циклона, а второй – через нижнюю часть и бункер. Нижний выхлопной патрубок на конце, расположенном внутри корпуса циклона, оснащен цилиндрическим насадком …
Дымосос-пылеуловитель типа ДП
Дымосос-пылеуловитель типа ДП Создан для транспортировки и очистки дымовых газов и аспирационного воздуха от пыли со средним размером частиц более 20 микрон. Дымосос-пылеуловитель вполне может заменить циклоны ЦН-15 и БЦ-2 в качестве самостоятельного аппарата обеспыливания
Циклон со спиральным входом газа типа СЦН-40,Циклон СЦН -40
Циклон СЦН -40 обладает более высокой степенью очистки по сравнению с чаще применяемыми циклонами ЦН-15, СК-ЦН-34 и УЦ-38. Вынос пыли из циклона СЦН-40 в 2,5 раза меньше циклона ЦН-15 и в 1,5 раза меньше циклона СК-ЦН-34 и УЦ-38
Вентиляционный пылеулавливающий агрегат ЗИЛ-900
Аппарат включает корпус, где находятся сухой циклон и матерчатый 7-рукавный фильтр, вентилятор с электродвигателем, механизм встряхивания и бункер с совком, предназначенным для сбора выделяемой пыли.
Фильтры для сверхтонкой очистки атмосферного воздуха от микроорганизмов, пыли и радиоактивных аэрозолей
Фильтры с сверхтонкой очисткой гарантируют практически абсолютную очистку воздуха. Данные фильтры обладают рамочной конструкцией в виде нескольких П-образных рамок, между которыми имеется фильтрующий материал.
Разновидность воздушных фильтров
Фильтры I класса (волокнистые) удерживают частицы пыли всех размеров в результате прикасания и диффузии, а крупные частицы пыли — в процессе их зацепления волокнами, которые заполняют фильтр.В фильтрах II класса (волокнистые фильтры с толстыми волокнами) частицы меньше 1 мкм удерживаются не полностью. В фильтрах III класса, наполненных проволокой, более толстыми волокнами, зигзагообразными и перфорированными листами и т.п., действует в основном инерционный эффект.
Эффективность электрических пылеуловителей
В электрических пылеуловителях частицы пыли, содержащиеся в воздухе, получают заряд и оседают на осадительных электродах. Процессы эти происходят в электрическом поле, сформированном двумя электродами с разными зарядами. Один из электродов одновременно выступает в роли осадителя.
Свойства мокрых пылеуловителей
Входной и выходной патрубки у циклона данного вида могут располагаться под углом от 0 до 225°. В горизонтальной верхней части циклона есть два люка для наблюдения за работой насадок, проводящих воду. Степень очистки в таких циклонах-промывателях достигает 95%. Используют циклоны-промыватели для очистки воздуха от разных видов пыли, кроме волокнистых и цементирующихся. Устанавливают их на всасывании.
Промышленная вентиляция. Ее характеристика
Чтобы поддерживать в помещении установленные санитарно-гигиенические параметры воздушной среды надо постоянно удалять загрязненный (отработанный) воздух и обеспечивать поступление свежего воздуха, то есть осуществлять воздухообмен. Удаление отработанного воздуха из помещения выполняется вытяжной вентиляцией (вытяжкой, циклоном), чистый воздух подается за счет приточной вентиляции (притоком).
Требования к вентиляции помещений промышленного назначения
При расчетах вентиляции необходимые метеорологические условия и предельно возможные концентрации вредных веществ в воздухе помещений для работы определяют согласно существующим санитарным нормам проектирования предприятий промышленности.
Тканевые пылеуловители: их описание и эксплуатация
Тканевые виды пылеуловителей в зависимости от формы фильтрующей поверхности выполняют рамочными и рукавными. В качестве фильтрующего материала используют фильтр-сукно, хлопчатобумажные ткани, шерсть, капрон, стеклоткань, лавсан и разные сетки.
Разновидность устройств для очистки воздуха
Воздух, переходящий в атмосферу из местных отсосов предприятий и общеобменной вентиляции помещений производства, который содержит вредные вещества, должен быть очищен и рассеян в атмосфере с соблюдением санитарных норм проектирования предприятий промышленности.
Сухие пылеулавливатели: описание и применение
Циклоны используются широко для очистки вентиляционных выбросов от пыли, а также они распространены во многих отраслях промышленности (керамической, горнорудной, энергетической и т.д.). Более широкое распространение получили циклоны СИОТ, НИИОГаз и ЛИОТ.
Характеристика промышленной вентиляции
При наличии в помещении нагретых поверхностей оборудования воздух, соприкасаясь с ним, нагревается, его плотность становится меньше плотности окружающих масс воздуха и он вытесняется вверх. Так образуются тепловые струи.
Требования, предъявляемые к вентиляции
При расчетах вентиляции требуемые метеорологические условия и предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочих помещений определяют по санитарным нормам проектирования промышленных предприятий.
Расчет вентиляционного устройства
При поступательно-вращательном движении пыль, находящаяся в воздухе, под действием центробежной силы движется к наружной стенке циклона и, ударяясь об нее, оседает вниз. Наиболее мелкие частицы, не успевшие дойти до наружной стенки циклона, уносятся из циклона через внутреннюю выхлопную трубу.
Методы расчета циклонов
Подставляя все полученные величины в уравнение (9), получим время, в течение которого частица пыли с минимальным диаметром и наиболее невыгодно расположенная, т.е. находящаяся у внутренней стенки циклона, дойдет до наружной его стенки.
Виды устройств очистки воздуха
Воздух, выбрасываемый в атмосферу из системы местных отсосов и общеобменной вентиляции производственных помещений, содержащий загрязняющие вещества, должен очищаться и рассеиваться в атмосфере с учетом требований санитарных норм проектирования промышленных предприятий.
Характеристика сухих пылеуловителей
Для повышения эффективности очистки и сокращения времени осаждения пылевых частиц, т. е. сокращения длины камеры, ее разбивают на ряд каналов или устраивают лабиринты. Из-за своей громоздкости все эти камеры широкого распространения не получили. Эффективность очистки в лабиринтовых камерах доходит до 55-60%.
Характеристика мокрых пылеуловителей
К мокрым инерционным пылеуловителям относятся центробежные скрубберы, циклоны-промыватели, пылеуловители Вентури и др.
Тканевые пылеуловители: описание и применение
При применении тканевых пылеуловителей степень очистки воздуха может составлять 99% и более. При пропускании запыленного воздуха через ткань содержащаяся в нем пыль задерживается в порах фильтрующего материала или на слое пыли, накапливающейся на его поверхности.
Электрические пылеуловители
В электропылеуловителях содержащиеся в воздухе частицы пыли приобретают заряд и осаждаются на осадительных электродах. Эти процессы происходят в электрическом поле, образованном двумя электродами с разноименными зарядами. Один из электродов является одновременно и осадителем.
Фильтры воздушные
Воздушные фильтры могут быть разделены на три класса, из которых фильтры I класса задерживают пылевые частицы всех размеров (при низшем пределе эффективности очистки атмосферного воздуха 99%), фильтры II класса - частицы размером более 1 мкм (при эффективности 85%), а фильтры III класса - частицы размером от 10 до 50 мкм (при эффективности 60%).
Фильтрующие материалы ФП
Фильтры с материалом ФП обеспечивают практически абсолютную очистку воздуха. Эти фильтры имеют рамочную конструкцию в виде набора П-образных рамок, между которыми уложен фильтрующий материал ФП.
Индивидуальные агрегаты для очистки воздуха от пыли
Аппарат состоит из корпуса, в котором размещены сухой циклон и матерчатый семирукавный фильтр, из вентилятора с электродвигателем, встряхивающего механизма и бункера с совком для сбора выпадающей пыли.
Методы очистки от вредных примесей
Методы, применяемые для очистки воздуха от пылевых и газообразных загрязнителей, и требуемая эффективность очистки определяются в первую очередь санитарными и технологическими требованиями и зависят от физико-химических свойств самих примесей, от состава и активности реагентов и от конструктивного решения устройств, применяемых для очистки. В связи с этим применяемые методы очистки весьма разнообразны и отличаются как по конструкции аппаратов.
Испытание и наладка устройств для очистки воздуха от пыли
Устройство для очистки воздуха от пыли испытывают, чтобы определить эффективность его действия, основным показателем которой является соответствие конечного содержания пыли в воздухе, выбрасываемого в атмосферу, требованиям санитарных норм. Если пылеочистные устройства не дают необходимого эффекта, то проводят соответствующую наладку.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования Российской Федерации
Нижегородский государственный технический университет
Дзержинский филиал
Кафедра "Процессы и аппараты химической и пищевой технологии"
Курс "Процессы и аппараты химической технологии"
по лабораторной работе
ИСПЫТАНИЕ ЦИКЛОНА
Группа 08-ХТОСА
Студент Рунова М.А.
Цель работы: Ознакомление с принципом действия циклонной установки, а также определение коэффициента сопротивления и КПД циклона.
Экспериментальные и расчетные данные
|
Номер опыта |
Навеска пыли Gн, г |
Время опорожнения питателя?, с |
Вес пыли в приемнике Gк |
Показ. дифмано-метра 8 |
Показ. Водного манометра 9 |
Расход газа Q*103, м 3/с |
Расход пыли q, г/с |
Запыленность газа Х, г/м 3 |
КПД циклона? |
Скорость газа во входном патрубке wвх, м/с |
Коэффициент сопротивления?,вх |
|||
|
мм. вд. ст |
мм. вд. ст |
|||||||||||||
1. Определение секундного расхода газа:
Q=w тр *F тр,
где w тр - скорость воздуха в трубе,
F тр - площадь сечения трубопровода,
w тр =0,488v?Р 1 /?,
где?Р 1 =мм.вд.ст.*9,81
Перепад давления по дифманометру 8 в Па,
1,2 кг/м 3 - плотность воздуха,
F тр =0,785*d 2 =0,00785 м 2
где d=0,1м - диаметр трубопровода,
w т р 1 =0,488*v26*9,81/1,2=7,114 м/с,
w т р 2 =6,835 м/с,
w т р 3 =6,544 м/с,
w т р 4 =6,239 м/с,
w т р 5 =5,919 м/с,
w т р 6 =5,58 м/с,
w т р 7 =5,22 м/с,
w т р 8 =4,833 м/с,
w т р 9 =4,412 м/с,
w т р 1 0 =3,946 м/с,
w т р 1 1 =3,417 м/с,
w т р 1 2 =2,79 м/с,
w т р 1 3 =1,972 м/с,
Q 1 =7,114*0,00785=0,055 м 3 /с,
Q 2 =0,053 м 3 /с,
Q 3 =0,051 м 3 /с,
Q 4 =0,048 м 3 /с,
Q 5 =0,046 м 3 /с,
Q 6 =0,043 м 3 /с,
Q 7 =0,04 м 3 /с,
Q 8 =0,037 м 3 /с,
Q 9 =0,034 м 3 /с,
Q 10 =0,03 м 3 /с,
Q 11 =0,026 м 3 /с,
Q 12 =0,021 м 3 /с,
Q 13 =0,015 м 3 /с.
2. Определение секундного расхода пыли:
где G н - навеска пыли, г,
Время опорожнения питателя, с,
q=40*14=560 г/с.
3. Определение запыленности газа:
Х 1 =560/0,055=10181,818 г/м 3 ,
Х 2 =10566,037 г/м 3 ,
Х 3 =10980,392 г/м 3 ,
Х 4 =11666,667 г/м 3 ,
Х 5 =12173,913 г/м 3 ,
Х 6 =13023,255 г/м 3 ,
Х 7 =14000 г/м 3 ,
Х 8 =15135,135 г/м 3 ,
Х 9 =16470,588 г/м 3 ,
Х 1 0 =18666,667 г/м 3 ,
Х 1 1 =21538,461 г/м 3 ,
Х 1 2 =26666,667 г/м 3 ,
Х 1 3 =37333,334 г/м 3 .
4. Определение КПД циклона:
G к / G н =37/40=0,925.
5. Определение коэффициента сопротивления циклона:
Вх =2?Р/?w в х 2 ,
где?Р=мм.вд.ст.*9,81
Гидравлическое сопротивление циклона в Па,
w вх - скорость во входном патрубке, м/с,
w вх =w тр *F тр /F вх
где F вх =3,8*10 -3 =0,0038 м 2 ,
w в х 1 = 7,114*0,00785/0,0038=14,696 м/с,
w в х 2 =14,119 м/с, циклон установка коэффициент сопротивление
w в х 3 =13,518 м/с,
w в х 4 =12,888 м/с,
w в х 5 =12,227 м/с,
w в х 6 =11,527 м/с,
w в х 7 =10,783 м/с,
w в х 8 =9,983 м/с,
w в х 9 =9,114 м/с,
w в х 1 0 =8,151 м/с,
w в х 1 1 =7,058 м/с,
w в х 1 2 =5,763 м/с,
w в х 1 3 =4,073 м/с,
В х 1 =2*30*9,81/1,2*(14,696) 2 =2,271,
В х 2 =2,296,
В х 3 =2,147,
В х 4 =1,968,
В х 5 =1,968,
В х 6 =1,968,
В х 7 =1,828,
В х 8 =1,968,
В х 9 =1,968,
В х 1 0 =1,722,
В х 1 1 =1,969,
В х 1 2 =1,969,
В х 1 3 =1,971,
Вх.ср =2,001.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчет пылеуловительной установки для очистки воздушного потока, состоящей из прямоточного циклона и батарейного циклона. Определение расхода газа, при котором обеспечиваются оптимальные условия для работы циклонного элемента, расчет потерь давления.
практическая работа , добавлен 18.04.2010
Конструкция и принцип действия сушильного аппарата. Расчет барабанной сушилки. Выбор параметров агента на входе в сушилку. Определение параметров сушильного агента на выходе из сушилки. Подбор калорифера, циклона и вентилятора. Внутренний тепловой баланс.
курсовая работа , добавлен 02.10.2012
Влияние конструктивных и режимных параметров циклонной камеры на ее аэродинамику. Скоростные характеристики ядра потока газа; турбулентный обмен. Определение общего сопротивления циклонной камеры скорости потока, ее вращательной и осевой составляющих.
курсовая работа , добавлен 10.11.2015
Механизм образования пыли в воздухе производственных помещений, ее свойства, химический состав и растворимость, степень взрывоопасности и дисперсность. Определение коэффициента полезного действия очистных устройств, мероприятия по борьбе с пылью.
контрольная работа , добавлен 23.11.2010
Классификация трубчатых печей и их назначение. Состав нефти и классификация. Аппаратурное оформление вертикально-цилиндрической печи. Тепловой баланс трубчатой печи. Расчет коэффициента полезного действия и расхода топлива. Расчет камеры конвекции.
курсовая работа , добавлен 08.04.2014
Ознакомление с принципом действия, устройством и методикой тарирования пневмометрических приборов в аэродинамических трубах. Принцип действия трубок полного и статического давлений. Зависимость поправочного коэффициента для ТПД от угла натекания потока.
лабораторная работа , добавлен 14.03.2011
Экспериментальное изучение зависимости гидравлического сопротивления слоя от фиктивной скорости газа. Определение критической скорости газа: скорости псевдоожижения и скорости свободного витания. Расчет эквивалентного диаметра частиц монодисперсного слоя.
лабораторная работа , добавлен 23.03.2015
Тепловой баланс трубчатой печи. Вычисление коэффициента ее полезного действия и расхода топлива. Определение диаметра печных труб и камеры конвекции. Упрощенный аэродинамический расчет дымовой трубы. Гидравлический расчет змеевика трубчатой печи.
курсовая работа , добавлен 23.01.2016
Расчет нормы расхода пиломатериалов и клея на изготовление 1 м3 клееных заготовок. Определение размеров заготовок, коэффициента технологических отходов и коэффициента полезного выхода. Первичная и вторичная механическая обработка пиломатериала.
контрольная работа , добавлен 13.07.2015
Назначение и основные характеристики огневых нагревателей. Расчет процесса горения топлива, расчет коэффициента полезного действия и расхода топлива, тепловой баланс и выбор типоразмера трубчатой печи. Упрощенный аэродинамический расчет дымовой трубы.
Показанные на рис. 4.2. Отличительной их особенностью являются наклонный входной патрубок, сравнительно короткие цилиндрическая часть и выхлопная труба, а также малый угол раскрытия конической части. Наклон входного патрубка и винтообразная верхняя крышка способствуют направлению вращающегося газового потока вниз, что снижает гидравлическое сопротивление циклона . На выхлопной трубе циклона иногда устанавливают улитку, раскручивающую вращающийся газовый поток.
Рис. 4.2. Основные типы циклонов: а — конструкции НИИОгаза; б — конструкции ЛИОТ; в — конструкции СИОТ.
Под циклоном устанавливают бункер для сбора уловленной пыли. В конической части циклона ни в коем случае не должна скапливаться пыль во избежание взмучивания и вторичного уноса ее в выхлопную трубу.
Существуют три типа цилиндрических циклонов конструкции НИИОгаза основной серии ЦН, различающиеся между собой углом наклона входного патрубка к горизонту:
а) ЦН-15 с углом наклона 15°, нормальный и укороченный (ЦН-15у);
б) ЦН-11 с углом наклона 11°, с повышенной эффективностью, с большим гидравлическим сопротивлением;
в) ЦН-24 с углом наклона 24°, с повышенной пропускной способностью при меньшей эффективности и сниженном гидравлическом сопротивлении.
Наибольшее распространение получили циклоны типа ЦН-15, которые обеспечивают достаточно высокую эффективность при умеренном гидравлическом сопротивлении. Однако Госстрой СССР в унифицированный ряд пылеулавливающего оборудования включил циклон ЦН-11 как наиболее эффективный и удобный для компоновки в группы.
Все циклоны конструкции НИИОгаза нормализованы. Любой из размеров каждого типа может быть выражен в долях от диаметра циклона D. Согласно ГОСТ 9617—67 для циклонов приняты следующие величины диаметров, (мм): 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000; 1200; 1400; 1600; 1800; 2000; 2400; 3000. Вследствие снижения эффективности с увеличением размеров применять циклоны типа ЦН диаметром более 1000 мм не рекомендуется. В этом случае устанавливают группу циклонов, работающих параллельно. Применяют двухрядную и круговую компоновку (рис. 4.3).
Рис.4.3. Схема групповой компоновки циклонов: а - двухрядной; б- групповой.
Основное требование, предъявляемое к компоновке циклонов в группу, заключается в необходимости одинаковых аэродинамических условий работы каждого циклона. При несоблюдении этого условия через одни циклоны проходит больше газа, через другие меньше и нормальная работа группы нарушается вследствие перетоков газа через общий бункер.
Помимо циклонов конструкции НИИОгаза, достаточно широкое применение нашли циклоны конструкции ЛИОТ (Ленинградского института охраны труда) и СИОТ (Свердловского института охраны труда), они обычно используются в системах промышленной вентиляции.
Циклоны конструкции ЛИОТ (см. рис. 4.2, б) по сравнению с циклонами конструкции НИИОгаза имеют удлиненную цилиндрическую часть и глубоко введенную выхлопную трубу, а также больший угол раскрытия конической части. В циклонах конструкции СИОТ (см. рис. 4.2, в) отсутствует цилиндрическая часть, а входной патрубок имеет треугольную форму. Данные циклоны также нормализованы, и любой их размер может быть выражен в долях диаметра. По эффективности пылеулавливания эти циклоны мало отличаются от циклонов конструкции НИИОгаза.
Помимо цилиндрических, применяют конические циклоны конструкции НИИОгаза серии С (сажевые) типа СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34 и СК-ЦН-22 (рис. 4.4), которые отличаются от циклонов серии ЦН улиточным вводом газа, удлиненной конической частью и меньшим отношением диаметров выхлопной трубы и циклона (соответственно 0,33; 0,34 и 0,22). По сравнению с циклонами серии ЦН они характеризуются не только значительно большим гидравлическим сопротивлением, но и более высокой эффективностью. При одинаковой производительности размеры циклонов типа СДК-ЦН-33 (рис. 4.4, а), СК-ЦН-34 (рис. 4.4, б) и СК-ЦН-22 (рис. 4.4, в) намного больше размеров циклонов серии ЦН. Эти циклоны можно применять диаметром до 3000 мм.
Прямоточные циклоны (рис. 4.5) широко распространены в качестве каплеуловителей в системах мокрой очистки газов. Коагулированная и укрупненная мокрая пыль повышенной плотности и капли жидкости улавливаются в таких аппаратах весьма эффективно при малом гидравлическом сопротивлении аппарата (отсутствует поворот, на 180°). Для улавливания мелкой сухой пыли прямоточные циклоны практически непригодны вследствие низкой эффективности.
Рис. 4.4. Схемы конических циклонов НИИОгаза: а - СДК-ЦН-33; б - СК-ЦН-34; в - СК-ЦН-22.
Рис. 4.5. Схема прямоточного циклона
Основные условия эксплуатации циклонов сводятся к следующему:
1. Необходимо следить, чтобы в конической части циклона не накапливалась пыль. Для ее сбора под циклоном предусмотрен специальный бункер.
2. Подсос воздуха в нижней части циклона недопустим. Бункер для сбора пыли должен быть герметичным. Спуск пыли из бункера осуществляется через патрубок с двойным затвором-мигалкой (см. рис. 4.1), отрегулированной так, чтобы клапаны работали поочередно.
3. Стандартные конструкции циклонов могут работать при температуре газа не выше 400 °С и давлении (разрежении) не более 2,5 кПа.
4. При работе на газе с высокой температурой циклоны внутри футеруют огнеупорными плитками, а выхлопную трубу выполняют из жаропрочной стали или керамики. При низкой наружной температуре минимальная температура стенки циклона должна превышать температуру точки росы не менее чем на 20—25 °С. Для обеспечения этого условия стенки циклонов в ряде случаев покрывают снаружи теплоизоляцией.
5. Начальная концентрация для неслипающихся пылей в циклонах диаметром 800 мм и более допускается до 400г/м 3 . Для слипающихся пылей и циклонов меньших размеров концентрация пыли должна быть в 2 - 4 раза ниже.
6. Циклон должен работать с постоянной газовой нагрузкой. При значительных колебаниях расхода должны устанавливаться группы циклонов с возможностью отключения отдельных элементов.
Интенсивность абразивного износа зависит от запыленности газа, скорости газового потока в циклоне и абразивных свойств пыли. Одной из мер повышения износостойкости циклона является нанесение на изнашиваемую поверхность стойких к износу покрытий, например футеровка циклона плитками из плавленого диабаза, базальта, камнелитых материалов или броневых плит. Другим способом защиты от износа является изготовление циклонов из износостойких материалов — высокопроч-ного чугуна или неметаллических износостойких материалов. Важное значение имеет и совершенствование конструкций циклонов в направлении подбора оптимального угла атаки газа на стенку, снижения скорости газа в циклоне, выбора оптимальной высоты-циклона и угла раскрытия конуса, уменьшения вторичных течений в циклоне и т. п. По всем перечисленным направлениям повышения износостойкости циклонов ведутся работы, однако внедрение полученных результатов в практику происходит очень медленно.
Вследствие дешевизны и простоты устройства и эксплуатации, относительно небольшого сопротивления и высокой производительности являются наиболее распространенным типом механического пылеуловителя. Циклонные пылеуловители имеют следующие преимущества перед другими аппаратами:
- отсутствие движущихся частей;
- надежная работа при температуре до 500 °С без конструктивных изменений;
- пыль улавливается в сухом виде;
- возможность улавливания абразивных пылей, для чего активные поверхности циклонов покрываются специальными материалами;
- возможность работы циклонов при высоких давлениях;
- стабильная величина гидравлического сопротивления;
- простота изготовления и возможность ремонта;
- повышение концентрации пыли не приводит к снижению фракционной эффективности аппарата.
К недостаткам можно отнести высокое гидравлическое сопротивление, достигающее 1250-1500 Па, и низкую эффективность при улавливании частиц размером < 5 мкм.
Работа циклона основана на использовании центробежных сил, возникающих при вращении газопылевого потока внутри корпуса аппарата. В результате действия циклона центробежных сил частицы пыли, взвешенные в потоке, отбрасываются на стенки корпуса и выпадают из потока Чистый газ, продолжая вращаться, совершает поворот на 180° и выходит из циклона через расположенную по оси выхлопную трубу (рис. 2.8). Частицы пыли, достигшие стенок корпуса, под действием перемещающегося в осевом направлении потока и сил тяжести движутся по направлению к выходному отверстию корпуса и выводятся из циклона.
Рис.2.8 Схема работы циклона.
Область циклонного процесса, или зона улавливания пыли, расположена между концом выхлопной трубы и пылеотводящим отверстием циклона. Часть этой зоны занимает конусный патрубок, в нем оканчивается циклонный вихрь. В цилиндрическом циклоне (без конусного патрубка) циклонный вихрь опирается на пылевой слой в бункере аппарата. При этом частицы вторично уносятся из бункера, т. е. происходит явление, аналогичное действию атмосферных вихрей на предметы, находящиеся на поверхности земли. Вторичный унос частиц возникает и тогда, когда выбран чрезмерно большой угол конусности нижнего патрубка циклона.
Хотя первые циклоны появились в промышленности более 100 лет назад, работы по улучшению их конструкции и повышению эффективности продолжаются.
В СССР применяется более 20 типов циклонов. Для унификации циклонов во ВНИИОТе (г. Ленинград) были проведены сравнительные испытания ряда циклонов по единой методике, одобренной Госстроем СССР. На основании результатов испытаний (рис. 2.9) Госстрой СССР включил в унифицированный ряд пылеулавливающего оборудования циклон типа ЦН-11 как наиболее эффективный и удобный для компоновки в группы. Типовые чертежи циклона ЦН-11, разработанные в институте "Проектпромвентиляция", высылает Центральный институт типового проектирования (г. Тбилиси). Циклоны типа ЦН-15, конструкций СИОТа и ВЦНИИОТа по степени очистки равноценны и несколько уступают аппаратам типа ЦН-11. Но диаметр циклона ЦН-15 на 10 % меньше, что дает определенные преимущества при компоновке в группы. Циклон конструкции СИОТ по высоте меньше циклона типа ЦН-11 почти на 30 %, но больше по диаметру на 17 %. Высокую эффективность показал циклон Т 4/630, однако по сравнению с ЦН-11 его масса почти в 2 раза, а высота в 1,5 раза больше, что не позволяет рекомендовать его в качестве унифицированного аппарата. При отсутствии особых условий рекомендуемая к применению номенклатура циклонов может быть ограничена цилиндрическими и коническими аппаратами.
Рис. 2.9. Зависимость степени очистки от гидравлического сопротивления при одинаковой производительности циклонов.
1 - Т-4/630; 2 - ЦН-11 ; 3 - ЦН-15 ; 4 - конструкции ВЦНИИОТа, 5 - конструкции СИОТа; 6 - конструкции ЛИОТа; 7 - ЦН-15 У; 8 - ЦН-24 ; 9 - "Матрешка".
Рис. 2.10 Цилиндрический циклон конструкций НИИОгаза.
Циклоны относятся к высокопроизводительным аппаратам, а конические - к высокоэффективным. Диаметр цилиндрических циклонов обычно не превышает 2000, а конических 3000 мм. С увеличением диаметра циклона при постоянной тангенциальной скорости потока центробежная сила, воздействующая на пылевые частицы, уменьшается и эффективность пылеулавливания снижается. Кроме тоге установка одного высокопроизводительного циклона вызывает затруднения из-за его большой высоты. В связи с этим в технике пылеулавливания широкое применение нашли групповые и батарейные циклон.
В групповых компоновках по нормалям НИИОгаза применяются циклоны типа ЦН-15, а по типовым нормалям, утверждении Госстроем СССР, циклоны типа ЦН-11. Их устанавливают попарно с общим числом циклонов 2-8 или вокруг вертикального подводящего газохода по 10-14 шт. (рис. 2.12).
Таблица 2.1. Соотношение размеров в долях внутреннегодиаметра D для циклонов ЦН-11, ЦН-15. ЦН-15У, ЦН-24.
Конические циклоны при равных производительностях с цилиндрическими отличаются от последних большими габаритами и поэтому обычно не применяются в групповом исполнении. Для подвода газа к отдельным циклонам при установке их в группу рекомендуется применять коллекторы. Обходные патрубки циклонов присоединяют к коллектору посредством фланцев. Коллектор выполняется из одного или не-скольких патрубков, которые с одной стороны подсоединяются к циклонам, а с другой - заканчиваются общей камерой.
Рис. 2.11. Спирально-конический циклон ЦН.
Отвод очищенного газа в циклонах может осуществляться несколькими способами: с помощью улитки, служащей для преобразования вращательного движения газов в поступательное, колена, общего сборника для группы циклонов или через выхлопную трубу. Сечения выходного отверстия улитки и входного патрубка циклонов следует выполнять одинаковыми.
В группах циклоны компонуются в два ряда или имеют круговую компоновку в соответствии с рекомендациями, приведенными в табл. 2.3. Рабочие объемы бункеров для групп циклонов рекомендуется принимать по табл. 2.4. Для увеличения срока службы циклонов, подвергающихся абразивному износу, в местах наибольшего износа (в нижней части корпуса, во входной части улитки) рекомендуется приваривая дополнительные листы с наружной стороны стенок аппаратов. Циклоны диам. < 0,8 м из-за повышенного абразивного износа нельзя применяют для улавливания абразивных пылей.
Рис. 2.12. Групповые циклоны.
а - ступенчатая компоновка; б - круговая компоновка.
Таблица 2.4. Рабочие объемы бункеров для групп циклонов м 3 .
В отдельных случаях для снижения гидравлического сопротивления одиночные циклоны типа ЦН-15 , ЦН-15У, ЦН-24 снабжаются лопастными раскручивателями. Раскручиватель приваривается к нижней части выхлопной трубы.
Группы чаще всего составляют из циклонов основной серии ЦН (типа ЦН-24, ЦН-15У, ЦН-15, ЦН-11). Как правило, группы циклонов имеют общий коллектор грязного газа, общин сборник очищенного газа в общий пылевой бункер. Пылевые бункера циклонных групп могут иметь либо круглую, либо прямоугольную форму. Для групп из двух и четырех циклонов применяют обе формы бункеров, а для групп из шести и восьми циклонов - только прямоугольные. Необходимые объемы пылевых бункеров определяются их назначением. Объем бункера, оборудованного устройствами для непрерывной выгрузки пыли, может быть выбран меньшим, чем объем бункера, предназначенного для накопления и периодической выгрузки пыли. Минимальное расстояние от оси циклона до стенки бункера должно быть не менее 0,4D где D - диаметр циклона. Высота прямоугольной (или цилиндрической) части бункера должна быть не менее 0,5. Угол наклона стенок бункера к горизонту принимается не менее 60°. Конусы циклонов опускаются в бункер на глубину, равную 0,8 диаметра отверстия в них. Для уменьшения общей высоты бункера при непрерывной выгрузке пыли допускается устанавливать в одной группе циклонов несколько бункеров.
Рекомендованные в табл. 2.4 рабочие объемы бункеров могут быть использованы для циклонов других типов. Объемы бункеров для групп циклонов типа СК-ЦН-34 без ухудшения аэродинамики циклонного процесса могут приниматься несколько меньшими, чем рекомендованные в табл. 2.4. Но при высокой запыленности газов и малой объемной массе пыли объемы бункеров одиночных и групповых циклонов могут приниматься большими по сравнению с объемами, рекомендованными в табл. 2.4.
Влияние аэродинамических процессов, происходящих в бункере циклона, на степень очистки подтверждается результатами испытания двух циклонов, присоединенных к общему бункеру. Два варианта подвода воздуха через тангенциальные патрубки обусловили две разные схемы вращения потоков в бункере (рис. 2.13). Опыт показал, что, когда в зоне взаимодействия вихрей касательные скорости имели одно направление (рис. 2.13, а) и не нарушался основной режим вращения потоков в бункере, степень очистки была выше (не ниже, чем при одиночном циклоне); при неправильной компоновке (рис. 2.13,6) эффективность аппарата снижается. Поэтому установка циклонов без бункеров, с присоединением пылеотводящего отверстия в конусе циклона, например, непосредственно к пылеразгрузочному шнеку всегда приводит к ухудшению степени очистки. Когда пылеотводящее отверстие конуса расположено несколько ниже верхней крышки бункера, рекомендуется соединять конус циклона с бункером.
Вращение потока в выхлопной трубе, если не уменьшать на выходе из циклона ее диаметра, продолжается на расстоянии 20 и более калибров. Если же диаметр выхлопной трубы уменьшить, то гидравлическое сопротивление резко возрастает. Поэтому, когда циклон располагается не на конце нагнетающей ветви или устанавливается на всасывающем стороне вентилятора, следует не сужать выхлопную трубу, а предусматривать на ней раскручивающую улитку.
Рис. 2.13. Взаимодействие вихрей в бункере под двумя циклонами.
а - правильная компоновка; б - неправильная компоновка.
Условное обозначение типоразмеров одиночного и группового циклона: ЦН - циклон конструкции НИИОгаза; 15 - угол наклона оси входного патрубка относительно горизонтали (град); П - "правое" ("левое") вращение газа в "улитке"; число после тире - внутренний диаметр цилиндрической части циклона (мм); следующая цифра - количество циклонов в группе; У - с камерой очищенного газа в виде сборника; П - пирамидальная форма бункера. Например ЦН-15П-600П и ЦН-15Л-600×2УП. Циклоны типа ЦН-15 изготовляют в соответствия с ОСТ 26-14-1385 - 75 и ОСТ 26-14-1268 - 75; конструкционный материал - углеродистая сталь.
Циклон типа СЦ-ЦН-34 разработан для очистки газов от такого трудноулавливаемого продукта, как сажа. Циклоны этого типа характеризуются большей, чем обычные циклоны, эффективностью, достигаемой за счет увеличения гидравлических потерь в результате сужения сечений входного и выходного отверстий (рис. 2.14). Циклоны изготовляют одиночными с диаметром цилиндрической части от 600 до 3600 мм, с "левым" и "правым" вращением пылегазового потока.
Аппараты бывают в следующем исполнении: с бункером и подогревателем; с бункером без подогревателя.
Условное обозначение типоразмера циклона: СК - спиральный конический; ЦН - циклон конструкции НИИОгаза; 34 - отношение диаметра выхлопной трубы к диаметру цилиндрической части (равно 0,34); 5П - с бункером и подогревателем; Б - с бункером без подогревателя (при отсутствии Б или БП - без бункера и подогревателя); последнее число - диаметр цилиндрической части циклона (мм); П или Л - "правое" или "левое" вращение пылегазового потока. Например, СК ЦН-34БЦ-6000Л, СК-ЦН-34-600П.
Ниже приведен типоразмерный ряд циклонов СК-ЦН-34 "левого" и "правого" вращения с бункером и подогревателем.
В случае применения циклонов СК-ЦН-34 диам. < 800 мм для слипающихся пылей следует диаметр пылевыводящего отверстия циклона увеличивать, сохранив его прежнюю конусность. В этом случае d 1 = 0,35D Н кор = 1,8D.
Циклоны Крейзеля применяют в основном для очистки газов после вращающихся печей при обжиге извести, в цементной промышленности и др. Характерной особенностью их конструкции является полый конус с отверстием в вершине, установленный в нижней части корпуса. Между корпусом циклона и конусом имеется кольцевая щель шириной 4,5 мм, предусмотренная для спуска в бункер уловленной пыли. Бункер является неотъемлемой частью циклона (рис. 2.15).
Эти циклоны характеризуются большей, чем циклоны типа ЦН-15 и ЦН-24, производительностью одиночного аппарата при достаточно высокой эффективности.
Рис. 2.14. Циклон типа СК-ЦН-34 .
1 - входной патрубок; 2 - выходной патрубок 3 - улитка; 4 - конус; 5 - опорные стойки; 6 - бункер; 7 - подогреватель.
Рис. 2.15. Циклон Крейзеля .
1 - выхлопная труба; 2 - входной патрубок; 3 - цилиндрическая часть циклона; 4 - отверстие для газа; 5 - полый конус; 6 - кольцевая щель для спуска пыли.
Для уменьшения сопротивлении циклонов при большой их производительности и высокой степени очистки рекомендуется увеличивать высоту входного патрубка и входной спирали аппарата в 1,5 раза.
Рис. 2.16. Зависимость сопротивления циклона от его производительности.
Циклоны конструкции ВЦНИИОТа (рис. 2.17, табл. 2.5) с расширяющимся конусом применяются для улавливания сухой неслипающейся, не волокнистой и абразивной, а также слабо слипающейся (сажа, тальк) пыли. Характерной особенностью этого циклона является способ транспортировки отсепарированной пыли из корпуса в сборный бункер. Пылегазовый поток проходит в бункер через кольцевую щель, образованную двумя соосными конусными поверхностями. Обеспыленный поток возвращается обратно в корпус циклона через центральное отверстие внутреннего конуса. Такая конструкция отвода пыли в бункер позволяет применять аппарат для улавливания пылей с повышенными абразивными свойствами.
Рис. 2.17. Циклон конструкции ВЦНИИОТа.
1 - входной патрубок; 2 - выхлопная труба; 3 - корпус; 4 - внутренний конус; 5 - камера пылесборника; 6 - кольцевая щель.
Рис. 2.18. Циклон конструкции Гипродревпрома типа Ц .
1- входной патрубок; 2 - корпус; 3 - сепаратор.
Рис.2.19. Циклон конструкции СИОТ а.
1 - корпус; 2 - раскручиватель; 3,4 - входной и выходной патрубки; 5 - крышка корпуса; 6 - пылеотводящий патрубок; 7 - раскручиватель; 8 - колпак.
Таблица 2.7. Циклоны конструкции СИОТ а.
Рекомендуемая скорость пылегазового потока во входном патрубке 16-20 м/с, коэффициент местного сопротивления, отнесенный к этой скорости, 5,4; эффективность циклона составляет 98 -98,5 % .
Циклон конструкции СИОТа (рис. 2.19, табл. 2.7) имеет треугольную форму входного н отводящего патрубков. Циклоны этой конструкции рекомендуется применять для улавливания сухой не волокнистой, неслипающейся пыли. При установке циклона на всасывающей стороне вентилятора газопылевой поток выходит через раскручиватель с винтовой крышкой, а при установке на стороне нагнетания - через шахту с колпаком или раскручивателем в виде плоского щита. Коэффициент местного сопротивления, отнесенный к скорости входа пылегазового потока, равен 4,2 для циклона с винтовым раскручивателем и 6 без него. Максимальное разрежение 5 кПа.
Расчет и выбор циклонов. Циклоны рассчитывают или выбирают различными методами. Наиболее целесообразным считается метод обобщения и использования показателей, получаемых при испытаниях циклонов в промышленных условиях или на полупромышленных стендах. При помощи этого метода по ряду циклонов различных типов были получены данные о фракционной степени улавливания для определенных значений скорости очищаемого газа и плотности пыли, о коэффициенте гидравлического сопротивления ц др. Эти сведения с достаточной полнотой отражены в соответствующих нормалях и сопроводительной технической документации.
Для расчета или выбора циклонов необходимы следующие данные: объемный расход газов, подлежащих обеспыливанию при рабочих условиях, Q p, м 3 /с; динамическая вязкость газов прн рабочей температуре μг, Па-с; плотность газа прн рабочих условиях р г, кг/м 3 ; дисперсный состав пыли, задаваемый параметрами d m , мкм, lg оч; концентрация пыли в газах свх, г/м 3 ; плотность частиц пыли р ч, кг/м 3 ; требуемая степень очистки ȵ, %.
1. Задавшись типом циклона, по табл. 2.8 илн 2.9 определяют оптимальную скорость газа в аппарате w опт.
2. Рассчитывают необходимую площадь сечения циклонов, м 2
F = Q p /w опт (2.3)
3.Определяют диаметр циклона, м, задаваясь количеством циклонов N:
D = √ F/0,785N. (2.4)
Диаметр циклона округляют до величины, рекомендуемой табл. 2.1 или 2.2.
4.Вычисляют действительную скорость газа в циклоне:
w = Q p /0,785ND 2 (2.5)
Скорость в циклоне не должна отклоняться более чем на 15 % от оптимальной.
Таблица 2.10 Значения коэффициентов сопротивления циклонов.
(D = 500 мм; w = 3 м/с)
5. Рассчитывают коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона и ли группы циклонов:
£ = К 1 К 2 £c(п)ц 500 + К 3 (2.6)
где £c(п)ц 500 - коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диам. 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; K 1 - поправочный коэффициент на диаметр циклона, определяемый по табл. 2.11; К 2 - поправочный коэффициент на запыленность газа, определяемый по табл. 2.12; К 3 - коэффициент, учитывающий дополнительные потерн давления, связанные с компоновкой циклонов в группу, определяемый по табл. 2.13.
Таблица 2.12 Значения поправочных коэффициентов на запыленность газов (D = 500 мм)
Для одиночных циклонов К 3 = 0.
6. Определяют потерю давления в циклоне, Па, по формуле
∆Р = £ ц pw 2 /2 (2.7)
Если потери давления ∆р оказались приемлемыми, переходят к расчету полного коэффициента очистки газа в циклоне. При этом принимается, что коэффициент очистка 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 циклонов.
7. Взяв из табл. 2.8 или 2.9 два параметра, характеризующих парциальную эффективность выбранного типа циклона при указанных в таблице условиях, определяют значение параметра d 50 при рабочих условиях (диаметре циклона, скорости потока, плотности пыли, динамической вязкости газа) по уравнению
d 50 = d т 50 √ (D/D т)(p чт /р ч)(μ/μ т)(w т /w) (2.8)
Таблица 2.13. Коэффициент К 3 , учитывающий дополнительные потери давления, связанные с групповой компоновкой.
8.Определяют параметр х по формуле
(2.9)
9. По табл. 1.6 определяют значение Ф(x), представляющее собой полный коэффициент очистки газа, выраженный в долях.
По окончании расчета полученное значение ȵ сопоставляется с требуемым. Если окажется меньше требуемого, необходимо выбрать другой тип циклона с большим значением коэффициента гидравлического сопротивления. Для ориентировочных расчетов необходимого значения рекомендуется следующая зависимость:
(2.10)
где индекс "1" относится к расчетным, а индекс "2"- к требуемым параметрам циклона.
Расчет последовательно установленных циклонов. Коэффициент очистки газов в установке, состоящей из двух или более последовательно установленных циклонов, удобно определять по графикам парциальных проскоков через каждый из циклонов, составленным в вероятностно-логарифмической системе координат. Расчет ведется в следующей последовательности:
1. Определяют значения d 50 для каждого из последовательно установленных циклонов.
2.Определяют значения d = 15.9 для каждого из циклонов по уравнению
(2.11)
3. В вероятностно-логарифмической системе координат (ординаты сетки должны быть представлены в относительных долях) наносят точки d50 и dɛ =15,9 для каждого из циклонов. Точки d 50 и d ɛ = 15,9 соединяют прямыми линиями парциальных проскоков через циклоны.
4. Определяют общий парциальный проскок через систему из двух последовательно установленных циклонов:
ɛ 1-2 = ɛ 1 ɛ 2 (2.12)
где ɛ 1-2 - общий парциальный проскок; ɛ 1 - парциальный проскок для первого циклона; ɛ 2 - то же, для второго.
Кривую наносят на тот же график.
5.Проводят прямую линию, аппроксимирующую кривую ɛ 1-2 , и находят значения d 50 , характеризующие эту прямую.
6.Исчисляют коэффициент очистки газов по уравнению 1.28
Выбор типа и размера циклона производится на основании заданного расхода газов, физико-механических свойств пыли, требуемого коэффициента очистки, габаритов установки, эксплуатационной надежности и стоимости очистки. При очистке больших объемов газов одиночные циклоны типа ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У ЦН-24 объединяются в группы по 2, 4, 6 н 8 элементов, расположенных в два ряда, н по 10, 12 и 14 элементов при 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 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 залипание.
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 очистки газов от мелкой пыли со средним медианным диам. 5,6 мкм, а также при высоких требованиях к качеству очистки следует
использовать наиболее высокоэффективные конические циклоны типа СДК-ЦН-33. При ограничениях по габаритам рекомендуется применять циклоны типа СК-ЦН-34, имеющие высокую эффективность при больших энергетических затратах. Для обеспечения устойчивой работы, исключающей забивание пылевыпускных отверстий, условная скорость для циклонов типа СК-ЦН-34 должна составлять не менее 2,0 м/с. При улавливаннн сажи в циклонах диам. > 1 м скорость может понижаться до 1.5 м/с. Недостатками конических циклонов являются большие габариты, трудность комплектования их в группы н относительно высокий расход металла на 1000 м 3 /ч очищаемых газов.
1.Одиночные и групповые циклоны устанавливают как на всасывающих, так н на нагнетательных трактах системы газоходов.
2.Для очистки газов от абразивной пыли, вызывающей износ крыльчаток вентиляторов, циклоны следует устанавливать перед вентиляторами.
3.Давление газов, поступающих на очистку, их температура могут быть любыми при условии обеспечения необходимой прочности и герметичности аппарата. Нормализованные циклоны рассчитаны на давление (или разряжение) 2500 Па и температуру до 400 °С.
4.При проектировании подводящих газоходов к циклонам следует обеспечить равномерное распределение газопылевого потока на входе в циклон за счет выполнения прямолинейных участков непосредственно перед входным патрубком или установки специальных устройств, например направляющих лопаток, распределяющих поток по сечению газоходов. Резкие повороты на отводящих газоходах в непосредственной близости от циклопов могут отрицательно влиять на равномерность распеделеиия газов в циклонах н увеличивать сопротивление аппаратов, поэтому их следует избегать. Для установки с переменным расходом газов, например в котельных металлургических заводов с различной производительностью летом и зимой, предусматривается использование нескольких групповых или одиночных циклонов, снабженных откачивающими устройствами.
5.Наличие запорных или дроссельных устройств внутри группового циклона, на коллекторах или выхлопных трубах не допускается во избежание нарушения равенства гидравлических сопротивлений между циклонными элементами. Исследования показали, что при отсутствии равенства гидравлических сопротивлений могут иметь место перетоки газов из бункера в циклон с малым сопротивлением, что приводит к значительному снижению эффективности очистки.
6.Присоединение подводящих и отводящих газоходов к циклонам следует выполнять преимущественно сварным, на бандажах, что обеспечивает надежность и герметичность соединения. В отдельных случая при небольших размерах подводящих н отводящих газоходов (например, для одиночных циклонов) возможна установка фланцевых соединена
по соответствующим ГОСТам.
7. Установка одиночных н групповых циклонов производится вертикально, так, чтобы пылевыпускное отверстие было обращено к низу.
В некоторых случаях допускается горизонтальное расположение одиночных циклонов. В этом случае бункер должен иметь специальную конструкцию.