ЦИКЛОНЫ С ВОДЯНОЙ ПЛЕНКОЙ ТИПА ЦВП Циклоны с водяной пленкой типа ЦВП (рис. 1) относятся к мокрым пылеуловителям центробежного типа. 10 Рис. 1 Циклон с водяной пленкой типа ЦВП: 1 – конус шламоотводящий (гидрозатвор); 2 – входной патрубок; 3 – лючок; 4 – корпус циклона; 5 – коллектор; 6 – выходной патрубок; 7 – люк; 8 – улитка; 9 – опора; 10 – форсунки подвода воды 1 Очищаемый газа поступает в циклон через входной патрубок 2 и отбрасываются на внутреннею поверхность 4 корпуса циклона центробежными силами, возникающими при вращении газового потока в аппарате за счет тангенциального расположения входного патрубка 2. При этом, по внутреннею поверхность циклона через форсунки 10 подается орошающая жидкость (вода) с толщиной пленки не менее 0,3 мм. Жидкость непрерывно стекает вниз и увлекает в шламоотводящий конус 1 уловленные частицы пыли. Эффективность очистки газа от пыли в аппаратах такого типа зависит главным образом от диаметра корпуса 4 циклона, скорости газа во входном патрубке 2 и дисперсности пыли. Основной механизм осаждения (улавливания) частиц пыли в циклонах типа ЦВП осуществляется под действием центробежных сил в условиях пленочной абсорбции. Циклоны с водяной пленкой типа ЦВП предназначены для очистки запыленного воздуха, удаляемого вентиляционными установками перед выбросом его в атмосферу, и рекомендуются для любых видов нецементирующейся пыли, в том числе образующейся при обработке и транспортировке песка, глины, угля, известняка, абразивов и различных руд, а также влажной, липкой и содержащей волокнистые включения. Возможность применения циклонов ЦВП в качестве единственной ступени очистки воздуха определяется расчетом в каждом конкретном случае в зависимости от начальной концентрации и дисперсного состава пыли. При начальных концентрациях выше 10 г/м3 циклоны ЦВП рекомендуется применять в качестве второй ступени очистки. Циклоны должны, как правило, устанавливаться в помещениях, в которых поддерживается температура не ниже 2°C. При использовании циклонов для очистки воздуха с установкой их вне помещения необходимо принимать меры, предупреждающие замерзание воды в бачке, водопроводящей системе, коллекторе, смывном устройстве, и шламоотводящем конусе. В комплект установки одиночного циклона входят: циклон, постамент и бочок для воды. Циклон состоит из корпуса с воздухоотводящим патрубком и воздухоотводящей улитки, присоединенной к верхнему фланцу корпуса. Направление газоотводящего патрубка можно изменять на углы, кратные углу между двумя смежными болтами. К нижней части корпуса прикреплен шламоотводящий конус, который при заполнении его шламом образует гидравлический затвор. Вода для орошения внутренней поверхности корпуса подается к соплам по резиновым трубкам, присоединенным к кольцевому коллектору. Для наблюдения за работой сопел в верхнем днище улитки имеется люк, закрытый застекленной крышкой. В воздухоподводящем патрубке предусмотрено смывное устройство для удаления отложений шлама в месте входа воздуха в корпус циклона. Устройство состоит из трубы с соплами. Вода к смывному устройству подводится по резиновому шлангу. Смыв шлама осуществляется периодически покачиванием трубы с соплами вокруг ее оси. Предусмотрены следующие исполнения циклонов: 1) по направлению вращения воздуха в корпусе – правое и левое; 2 2) по скорости входа воздуха в корпус – основное и с повышенной скоростью. Циклон устанавливается на постамент или другое основание скобообразными опорами, приваренными к корпусу. Место приварки опор определяется при проектировании в зависимости от конкретного исполнения. Бачок для воды служит для поддержания у сопел постоянного давления, равного 0,02 – 0,025 МПа (0,2 – 0,25 кгс/м2). Способ крепления бачка к строительным конструкциям также определяется при проектировании в зависимости от конкретного исполнения. Бачок для воды снабжен клапаном, поддерживающим постоянный уровень воды. Вода из бачка к кольцевому коллектору подается по трубе, длина которой определяется в зависимости от места расположения бачка и циклона. Емкость бачка рассчитана на обслуживание одного циклона. При заказе циклонов в качестве самостоятельных изделий рекомендуется к каждому из них заказывать бачок. Установки не требуют устройства специального фундамента, устанавливаются на ровный бетонный пол и закрепляются фундаментными болтами. Подбор циклонов типа ЦВП Подбор циклона производится в следующем порядке: 1. Определить параметры дисперсного состава очищаемой пыли: d50 –значение медианного диаметра частиц очищаемой пыли; – значение среднего логарифмического отклонения, (параметра, характеризующего наклон прямой ЛНР на логарифмически вероятностной координатной сетке) диаметров частиц очищаемой пыли. 2. В зависимости от дисперсного состава и величины расхода очищаемой пыли задаемся конструктивным исполнением циклона типа ЦВП. С целью повышения эффективности очистки от мелкодисперсных пылей выбираются циклоны с повышенной скоростью их очистки. При повышенных расходах очищаемого газа, также с целью повышения эффективности их очистки, выбираются аппараты со сдвоенными циклонами, т.к. повышение диаметра циклона приводит к уменьшению степень очистки очищаемого газа. 3. По номограммам, представленных на рис. 3…6, определяют диаметр циклона D (мм) и гидравлическое сопротивление аппарата ∆р (гПА) в зависимости от объема очищаемого воздуха Q (тыс. м3 /час) и конструктивного исполнения циклонов типа ЦВП: одиночный (рис. 3 и 5) или сдвоенный циклон с повышенной производительностью (рис. 4 и 6); а также, основного исполнения (рис. 3 и 4) или с повышенной входной скоростью и эффективностью очистки (рис. 5 и 6). 4. По предварительно выбранным диаметру циклона и его сопротивлению по номограмме рис. 2 определяется диаметр частиц δη=50, улавливаемых циклоном на 50% для тарировочной пыли с плотностью ρт = 2650 кг/м3 и вязкостью очищаемого газа (воздух) μт = 1,83·10 –5 Па·с при его температуре газа t = 20°C. В зависимости от смачиваемости пылевых частиц для определения величины δη=50 вводится поправочный коэффициент Ксмач по таблице 1. 5. Пересчитываем параметр δη=50 с тарировочной пыли на заданную пыль с другими значениями плотности ρ частиц пыли и вязкости μ очищаемого газа: 3 50 50 К смач т г 2650 г 50 К смач , мкм, ч т ч 1,83 105 (1) 6. По найденному значению 50 , и также в зависимости от параметров дисперсного состава очищаемой пыли (d50 и ) с помощью номограммы и транспортира (рис. 7), построенных на логарифмической вероятностной сетке, определяется общая степень или эффективность циклона типа ЦВП. Рис. 2. График зависимости диаметра частицы тарировочной пыли, улавливаемых на 50 % , от гидравлическиго сопротивления и диаметра циклонов ЦВП Таблица 1 100 50 1 1,4 1 1,9 Рекомендованные значения пылевых частиц с «медианным» диаметром d50 очищаемой пыли (мкм) для определения их смачиваемости d50 ≥ 30 мкм d50 = 10 … 30 мкм 0 1,5 2,2 d50 ≤ 10 мкм Поправочный коэффициент Смачиваемость Основное Исполнение пылевых исполнение с повышенной частиц, % скоростью 4 Рис. 3. Номограмма для определения диаметров и гидравлических сопротивлений установки одиночного циклона основного исполнения 5 Рис. 4. Номограмма для определения гидравлических сопротивлений установки сдвоенного циклона основного исполнения 6 Рис. 5. Номограмма для определения гидравлических сопротивлений установки одиночного циклона исполнения с повышенной скоростью 7 Рис. 6. Номограмма для определения гидравлических сопротивлений установки сдвоенного циклона исполнения с повышенной скоростью 8 Рис. 7. Номограмма и транспортир для определения общая степени или эффективность циклона типа ЦВП. 9 10 ЦВП10У, ЦВП10У – 01 ЦВП10, ЦВП10 – 01 ЦВП8У, ЦВП8У – 01 ЦВП8, ЦВП8 – 01 ЦВП6У, ЦВП6У – 01 ЦВП6, ЦВП6 – 01 ЦВП5У, ЦВП5У – 01 ЦВП5, ЦВП5 – 01 ЦВП4У, ЦВП4У – 01 ЦВП4, ЦВП4 – 01 1000 800 630 500 400 315 ЦВПЗ, ЦВПЗ – 01 ЦВПЗУ, ЦВПЗУ – 01 D Обозначение 1185 985 815 685 585 500 D1 1335 1025 765 640 505 445 Б 900 720 565 450 360 283 Б1 1185 985 815 685 585 500 Б2 7044 5699 1854 3684 3014 2434 H 5367 4305 3401 2806 2173 1711 H1 344 282 229 189 159 132 h4 800 640 500 400 320 250 h5 1335 1116 927 792 685 595 h6 325 260 205 162.5 130 102.5 a 32 29 26 23 21 19 d 569,5 369,7 237 161 106,7 63,9 Масса кг В таблице 2 приведены размеры циклонов типа ЦВП различных модификаций. Таблица 2. Модификации и размеры циклонов типа ЦВП Одиночного циклона Одиночного циклона наименьшая наибольшая наименьшая отнесенный к Vвх, отнесенный к V0, отнесенный к Vвх, отнесенный к V0, 16 25,6 4,5 7,05 3,6 9,15 3,9 10 2,3 30 2,5 32,5 32 44 4,5 6 9,4 17,8 9,8 18,3 1,5 78 1,55 81 наибольшая наибольшая Установки для двух циклонов Условная средняя скорость в поперечном сечении корпуса циклона, V0 наибольшая Установки для двух циклонов Коэффициент гидравлического сопротивления ξ наименьшая Основное Исполнение циклона Во входном отверстии циклона, Vвх Скорость движения воздуха, м/с С повышенной скоростью Гидравлическое сопротивление ΔР, гПа наименьшая В таблице 3 приведены входная и средняя скорость очищаемого газа, гидравлическое сопротивление и коэффициент гидравлического сопротивление циклонов типа ЦВП для различных конструктивных исполнений пылеуловителя. Таблица 2 Гидравлическое сопротивление и коэффициент гидравлического сопротивления циклонов типа ЦВП Порядок определения степени очистки и выбора циклона типа ЦВП Для расчета эффективности очистки запыленных газов в центробежных циклонах ЦВП необходимы следующие исходные данные (пример для 32-го варианта дисперсного состава пыли): 1. Заданное количество (объем) очищаемого газа: Q = 4500 м3/час, или, Q = 4,5 тыс. м3 /час. 2. Параметры дисперсного (фракционного) состава очищаемой пыли: d50 = 30 мкм – «медианный» диаметр очищаемой пыли; σч = 1,87 – коэффициент (параметр), характеризующий среднеквадратичное размеров частиц очищаемой пыли. 3. Плотность частиц очищаемой пыли: ρч = 2710 кг/м3. 4. Динамическая вязкость очищаемого газа (воздух) при заданной рабочей температуре: μг (450С) = 1,93·10-5 Па·с. 11 5. Плотность тарировочной пыли: ρт = 2650 кг/м3. 6. Динамическая вязкость газа (воздух) при очистке от тарировочной пыли: μт (20°C) = 1,83·10 –5 Па·с. Ход выполнения работы: 1. Определяем диаметр и гидравлическое сопротивление циклона типа ЦВП. Для этого на номограмме, представленной на рис. 3, для одиночного циклона основного исполнения, по оси абцисс откладываем значение заданного объема очищаемого газа Q = 4,5 тыс. м3 /час. Проводим вертикальную линию и определяем, что объему очищаемого газа Q = 4,5 тыс. м3 /час соответствуют два значения диаметра циклона: D = 630 мм и D = 500 мм (рис. 8). Выбираем значение диаметра циклона D = 500 мм, т.к. он соответствует рекомендуемой области применения (см. справа от номограммы). Для этого случая, по оси ординат, определяем гидравлическое сопротивление аппарата ∆р ≈ 7,2 гПА. По данным таблицы 2, марка одиночного циклона основного исполнения с диаметром D = 500 мм будет – ЦВП5. 2. Зная значения диаметра циклона типа ЦВП D = 500 мм и его гидравлического сопротивления ∆р = 7,2 гПА по номограмме, представленной на рис. 2, определим размер (диаметр) частиц тарировочной пыли δη=50, улавливаемых одиночным циклоном основного исполнения со степенью очистки η = 50% (см. рис. 9): δη=50 ≈ 0,79 мкм. 3. Пересчитываем значение размера δη=50 с тарировочной пыли на очищаемую пыль с другими значениями плотности частиц пыли ρч и вязкости μг очищаемого газа по формуле (1): т 2650 1,93 105 50 К смач 0,79 1 0,8мкм. ч т 2710 1,83 105 * Поправочный коэффициент Ксмач = 1 выбирается по таблице 1 в зависимости от смачиваемости и «медианного» диаметра частиц очищаемой пыли. Рис. 8. Определение диаметра и гидравлического сопротивления циклона типа ЦВП 12 Рис. 9. Определение размера (диаметра) частицы тарировочной пыли δη=50, улавливаемых циклоном со степенью очистки η = 50% 4.. По найденному значению δ*η ≈ 0,8 мкм и параметров дисперсного состава очищаемой пыли d50 = 30 мкм и ч =1,87 с помощью номограммы и транспортира (рис. 7), построенных на логарифмической вероятностной сетке, определяется общая степень = 96% или эффективность циклона типа ЦВП (см. рис. 10). Рис. 10. Определение общей степени (эффективности) очистки циклона типа ЦВП 13
