Пилові камери і інерційні пиловловлювачі
Пилові камери і інерційні пиловловлювачі відносяться до найпростіших пристроїв для уловлювання великих сировинних частинок або пилу. Вони діють за принципом осадження частинок при повільному русі пилогазового потоку через робочу камеру, тому основними розмірами камери є її висота і довжина (рис. 2.1). Геометричні розміри визначають час перебування пилогазового потоку в камері.
Навіть найдосконаліші по конструкції пилеосадітельние камери займають багато місця, а тому в якості самостійних елементів пилеуловлювальне системи знаходять обмежене застосування.
Однак спрощені пилові камери і інерційні пиловловлювачі застосовуються в якості елементів основного технологічного устаткування. Так, холодні головки обертових печей і сушильних барабанів забезпечуються пиловими камерами, що дозволяють вловлювати грубі частинки, що запобігає осадження цих частинок в сполучних газоходах і розвантажує високоефективні пиловловлювачі - рукавні фільтри, електрофільтри.
Мал. 2.1. Пилеосадітельная камера.
1 - корпус; 2 - пилеотводящій бункер.
Пилові камери і інерційні пиловловлювачі виготовляють з цегли, залізобетону або сталі. Розрахунок пилової камери зводиться до визначення площі осадження, т. Е. Площі днища камери і її стінок. При цьому беруть ряд припущень пил рівномірно розподіляється по перерізу камери як по концентрації, так і по дисперсності; вона складається з кульових частинок і повністю підкоряється закону Стокса; швидкість газу по перетину камери приймається рівномірної; результат дії конвекційних струмів і турбулентності газового потоку на частинки пилу дорівнює нулю; осіла пил не несеться з камери.
Для частинок розмірами <80 мкм удовлетворительное значение конечной скорости оседания можно получить по закону Стокса. Ниже приведены скорости оседания сферических частиц, рассчитанные по этому закону.
Як випливає з наведених даних, закон Стокса дає добрий збіг з експериментом аж до діаметра частинок, рівного 100 мкм.
При проектуванні пилових камерх і інерційних пиловловлювачів необхідно також мати на увазі можливість вторинного виносу. Потрібно, щоб швидкість газового потоку була не більше 3 м / с. Нижче наведені рекомендації по вибору максимально допустимої швидкості газів в осаджувальних камерах.
Ясно, що при виборі швидкості необхідно враховувати властивості матеріалу. Наприклад, крохмаль або сажа підхоплюються при дуже маленьких швидкостях (до 0,8 м / с), тоді як для агрегованих частинок (цемент, кокс) допустимі вищі швидкості. Так, гази обертової печі для випалення доломіту, проходячи через пилову камеру об'ємом 3200 м 3 (довжина 29,8, ширина 18, висота 6 м) зі швидкістю 1,4 м / с і перебуваючи в камері близько 20 с, очищалися від пилу на 40%.
Розміри пилових камер і інерційних пиловловлювачів визначають, виходячи з заданої витрати газу L і мінімального седиментационного діаметра частинок пилу ds. які разом з більш великими частками повинні випасти з потоку. Співвідношення довжини l і висоти Н камери знаходять із співвідношення швидкості газу vr і швидкості осадження частинки vs:
Ширину камери b визначають, виходячи з прийнятих в розрахунку швидкості газу vr, висоти камери Н і заданої витрати газу L:
Розглядаючи варіанти визначення швидкості (осадження) витання часток, слід зазначити, що для практичного застосування зручна номограма, представлена на рис. 2.2.
Рис.2.2 Номограмма залежності швидкості витання часток vs, см / с седиментационного діаметра d3 b і щільності рт г / см 3.
Графічна залежність побудована для повітря при стандартних умовах для щільності г / см 3. При інших значеннях щільності вводиться поправка, рівна 1/3 lg рт; значення цієї поправки визначається за допомогою допоміжного графіка. Знайшовши відрізок 1/3 lg рт. його відкладають по осі ординат від точки, що відповідає діаметру частинки ds. в бік зростання, pr> i г / см 3. і в сторону зменшення, якщо рт <1 г/см 3. По полудой точке, пользуясь номограммой, отмечают соответствующую точна другой оси координат, от которой откладывают тот же отрезок.
Рис.2.3. Вертикальні пилеосадітельние камери.
а - без відведення пилу; б і в - з відведенням пилу; 1 - газохід; 2 - відбивний диск; 3 - вогнетривке покриття; 4 - відбивні конуси; 5 - похила плита.
Мал. 2.4. Інерційні пиловловлювачі.
а - камера з перегородкою; б - камера з плавним поворотом газового потоку; в - камера з розширюється конусом; г - камера з заглибленим бункером.
Зі співвідношення (2.1) видно, що чим менше швидкість потоку і висота камери, тим менше швидкість осадження частинок. Помітне зниження швидкості осадження можна отримати в полочной камері, відмінною рисою якої є наявність в активній зоні похилих полиць; по осі камери розташовується шнек для вивантаження осілого пилу. Для підвищення ефективності регенерації полиць від пилу застосовують вібратори або інші встряхивающие пристрою.
Ефективність роботи пилових камер і інерційних пиловловлювачів в значній мірі залежить від того, наскільки рівномірна роздача потоку Для цієї мети камери обладнують газорозподільними гратами або застосовують дифузори з розтин.
У вертикальних пилеосадітельних камерах уловлюються частинки зі швидкістю осідання вище швидкості пилогазового потоку. Ці апарати застосовуються для уловлювання великих частинок з газів невеликих вагранок (рис. 2.3, а); складнішими є камери рефлекторного типу, в яких пил збирається в кільцевому колекторі, навколишньому димову трубу (рис 2.3).
Мал. 2.5. Схема і криві фракційної ефективності інерційних пиловловлювачів.
а - при вхідній швидкості 14 м / с; б - при 7 м / с.
Пилові камери і інерційні пиловловлювачі. Ефективність знепилювання в простій Пилеосадітельние камері може бути збільшена, а габарити не зменшені, якщо до ефекту гравітаційного осадження частинок надати додатковий момент руху вниз. Цей принцип покладено в основу багатьох конструкцій пиловловлювачів.
Типовим представником цього класу пиловловлювачів є «пилові мішки» (рис. 2.4, а), які було застосовано в металургії. В такому апараті вхідна циліндрична труба надає частинкам додатково до гравітаційній силі момент. Наприклад, такий пиловловлювач, встановлений за доменною піччю, забезпечує ступінь уловлювання частинок> 30 мкм до 65-80%.
Інерційний пиловловлювач, показаний на рис. 2.4, б, вбудовується в газоходи діам.> 2 м. Випадання великих часток в бункер відбувається внаслідок відхилення потоку від прямолінійного руху.
У сучасних конструкціях інерційних пиловловлювачів механізм осадження частинок заснований на зміні напрямку руху. Пилогазовий потік проходить вертикально вниз по циліндричному газоходу, потім змінює напрямок руху на 180 ° і проходить зріз кільцевої зазор вловлена пил зсипається в бункер.
Ефект пиловловлювання в значній мірі залежить від правильно підібраного кільцевого зазору.
З метою підвищення ефективності цих апаратів запропоновані різні конструкції вузлів (рис. 2.5). В одній конструкції в кільцевої зазор подається повітря (з обертовим моментом руху) зі швидкістю, в два рази більшою, ніж осьова швидкість основного потоку.
Додатково подається повітря в пилові камери і інерційні пиловловлювачі, вступаючи в контакт з основним потоком надає останньому обертальний рух Вихідний газохід служить для відводу очищеного потоку в ньому частина кінетичної енергії переходить в енергію тиску.
В іншій, менш ефективною, Нобол простий конструкціічасть газів, що відходять відсмоктується через щілини в кільцевої муфти без додаткової подачі повітря. Як видно з рис. 2.5, фракційна ефективність цих пиловловлювачів дозволяє застосовувати їх в якості самостійних апаратів замість, наприклад, циклонів.
На рис. 2.6 показаний пиловловлювач цього класу складної конструкції. Тут пилової потік проходить через канали 1, имеюших форму труб Вентурі. Ці канали утворюються внаслідок установки в газовому тракті V-образних перегородок 2. Зростання швидкості в горловині труб Вентурі призводить до концентрації частинок у стінок перегородок, встановлених на виході з каналів.
Мал. 2.6. Інерційний пиловловлювач з К-образними відбивними перегородок.
а - вид зверху; б - вид спереду; 1 - канали; 2 - перегородки; 3 - щілинне отвір; 4 - бункер; 5 - заслінка.
Частина газів з високою концентрацією пилу проходить через щілинні отвори 3 і після цього знищується вгору через канали, утворені двома V-подібними перегородками. Пил осідає в бункері 4. Зазвичай встановлюється від 6 до 12 рядів перегородок; заслінки 5 регулюють кількість газів, що відводяться через утворені перегородками канали, виконуючи роль клапанів. На рис. 2.7 показаний інший тип екранного інерційного пиловловлювача.
Мал. 2.7. Екранний інерційний пиловловлювач.
Основним елементом апарату є V-подібний профіль, де струменя пилогазового потоку, утворені в проміжках між цими профілями, стикаються з підкладкою V-образного елемента. Потік або відштовхується від підкладки, або рухається по колу вздовж кривої, що становить елемент. При зіткненні і круговому русі пил відокремлюється від потоку і потрапляє в бункер. Характерною особливістю цього апарату є можливість його використання при високих робочих температурах і агресивних середовищах.