Инерционные золоуловители (расчет инерционных золоуловителей)

В качестве инерционных (механических) золоуловителей наибольшее распространение получили циклоны, в которых осаждение твердых частиц происходит за счет центробежных сил при вращательном движении потока. Поступающий тангенциально через входной патрубок (рис.4, а) газ движется в канале, образованном наружной и внутренней цилиндрическими поверхностями циклона, где под действием центробежных сил происходит отделение пыли. Затем очищенный газ удаляется через внутренний цилиндр вверх, а осевшая на наружной стенке зола ссыпается под действием силы тяжести вниз в коническую воронку и далее в общий бункер.

Значение центробежной силы F, действующей на частицу диаметром d, м, движущуюся по радиусу циклона R, м, при скорости потока газов u, м/с, можно определить по выражению

,

где --плотность частицы, кг/м3.

Движению частицы к поверхности осаждения препятствует сила лобового сопротивления FС, которая для частиц в диапазоне диаметров от 2 до 50 мкм определяется но закону Стокса:

,

где - динамическая вязкость газа, Пас.

Приравнивая выражения для F и FC, определяется скорость дрейфа частицы к поверхности осаждения:

,

где - время релаксации, с.

Временем релаксации называется время разгона частицы от нулевого до заданного значения скорости (в данном случае до скорости дрейфа ) при постоянном значении ускорения а (в рассматриваемом случае а=u2/R). Время определяется размером частиц и физическими свойствами частицы и среды.

Циклонные золоуловители

Рис.4. Циклонные золоуловители:

а - принципиальная схема циклона; б - элемент батарейного циклона БЦУ типа “Энергоуголь”; в - батарейный циклон; 1 - входной патрубок запыленного газа; 2 - циклонный элемент; 3 - трубные доски; 4 - выходной патрубок очищенного газа; 5 - бункер для золы

Кинематический параметр для циклонных золоуловителей принимает вид

.

Параметр формы определяется исходя из рис.4, а:

,

где h - высота потока в циклоне, м, ;

D0 - диаметр внутреннего цилиндра циклона,

u -число оборотов потока до выхода из циклона.

Окончательное выражение для определения параметра золоулавливания в циклоне принимает вид

.

Вторая дробь в формуле определяется формой циклона - относительным диаметром выходного отверстия, глубиной погружения трубы и углом установки подводящего к циклону патрубка.

Входящая в формулу времени релаксации динамическая вязкость для условии золоулавливания меняется мало, составляя при температуре газов 150О С в среднем 2210-6 Пас.

В настоящее время циклоны устанавливаются на котлах паропроизводительностью до 500 т/ч. Причем для повышения эффективности применяются батарейные циклоны, составленные из циклопов малого диаметра, обычно около 250 мм. Гидравлическое сопротивление батарейных циклонов составляет около 500…700 Па.

В качестве элемента батарейных циклопов используется большое число модификаций:

с аксиальным подводом газа и лопаточными завихрителями;

с тангенциальным подводом газа;

прямоточные;

др.

Широко применяются для энергетических установок элементы с тангенциальным улиточным подводом газа типа “Энергоуголь” с внутренним диаметром 231 мм (рис.4, б). Нормальный ряд таких циклонов для колов паропроизводительностью от 20 до 500 т/ч представлен в табл.4.

В маркировке циклонов содержатся основные данные по типоразмерам, например, 414m означает 4-ех секционный аппарат с 14-ю элементами в глубину с m элементами по ширине (их может быть от 7 до 24).

Расчет батарейного циклона

Расчет батарейного циклона рекомендуется проводить в следующей последовательности.

1. Определяется расход газов, м3/с, при котором обеспечиваются оптимальные условия работы циклонного элемента, по формуле

,

где ОПТ - оптимальная скорость потока в элементе, м/с (табл.4);

D - внутренний диаметр элемента, м.

Таблица 4. Технические характеристики батарейных циклонов серийного изготовления

Тип циклона, завод изготовитель, ОСТ или ТУ

Число элементов в секции n, шт.

Оптимальная скорость газа в элементе , м/с

Производительность по газу одной секции Q, м3/с

Коэффициент сопротивления

Область промышленного применения

ЦБ-254Р, Семибратовский завод газоочистительной аппаратуры, ОСТ 26-14-2002-77, ОСТ 26-14-2003-77

25, 30, 40, 50, 60, 80

4,5

5,6…16,2

90

Очистка газа при температуре до 400 ОС

ЦБ-23IV, Семибратовский завод газоочистительной аппаратуры, ОСТ 26-14-2002-77

12, 16, 20, 25, 30, 42, 56, 63

4,5

2,2…11,7

110

То же

ЦБ-2, Кусинский машиностроительный завод, ОСТ 108-033 взамен ОСТ 24-03-001

20, 25, 30

4,5

4,84…13,6

70

Очистка газа при температуре до 150 ОС

ПЦБ, карагандинский машиностроительный завод №2, ТУ 12-44-21-038-75

24, 36, 48, 96

3,5

4,2…15,7

150

Очистка газа при температуре до 120 ОС. Аппараты выпускаются во взрывобезопасном исполнении

2. Число циклонных элементов, необходимое для оптимальной работы батарейного циклона, определяется как

,

где Q - общий расход газа, м3/с.

3. По табл.4 подбирают батарейный циклон с ближайшим к nОПТ количеством циклонных элементов n. Число элементов выбранного батарейного циклона n желательно выбрать таким, чтобы оно не более чем на 10% отличалось от nОПТ.

Далее определяют действительную скорость потока в элементе, , м/с:

.

4. Потери давления (аэродинамическое сопротивление) в батарейном циклоне, Па:

,

где - коэффициент гидравлического сопротивления, принимается по табл.4.

5. Необходимая площадь сечения батарейного циклона определяется по выражению:

,

где Z - число батарейных циклонов на котел;

V - количество очищаемого газа при нормальной нагрузке котла, м3/с.

6. Параметр улавливания определяется по приближенному выражению:

,

где di - средний диаметр фракции, мкм;

uД - скорость газов м/с.

6. По параметру Пi определяется степень уноса каждой фракции (по выражению i=exp(-Пi)), а затем общая степень уноса золоуловителя:

,

где k - число фракций.

Положительный опыт длительной эксплуатации батарейных циклонов на многих электростанциях позволяет рекомендовать их для ряда случаев, в частности для очистки:

дымовых газов от золы при сжигании малозольных топлив, главным образом - бурых углей;

рециркуляционых газов котлов от золы с целью защиты дымососов системы рециркуляции от износа;

сушильного агента от невзрывоопасной угольной пыли, например марок АШ, в системах подготовки топлива.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   Скачать   След >