Степень очистки газов
Степень очистки газов в пылеуловителе, или её общим к. п. д., называется отношение весового количества пыли, уловленной в пылеуловителе, к весу пыли, поступившей за этот же период с газами в пылеуловитель.
где Gул - вес пыли, уловленной в пылеуловитель кГ/ч; Gвх - вес пыли, поступившей с газами в пылеуловитель, кГ/ч; Gвых - вес уноса в газах, покидающих пылеуловн тель, кГ/ч.
Общий к. п. д. является чисто количественной характеристикой, по ней нельзя судить о том, какие ча стицы лучше улавливаются пылеуловителем. Для оценки качественной стороны работы пылеуловитель используется величина фракционного к. п. д., характеризуюшая степень улавливания частиц данной фракции:
где индекс "фр" говорит о том, что данная величина относится к совокупности частиц определенных размеров, т. е. к определенной фракции.
Рис. 8. Зависимость ȵфр от размера частиц для батарейного циклона с элементами 250 мм при улавливании золы.
1 - двухходовый внтковый закручивающий аппарат α = 25°; 2 - восьмилопаточный закручивающий аппарат α = 25°.
Кривые фракционного коэффициента очистки для двух типов элементов приведены на рис 8. Зная величины ȵфр для каждой фракции и Ф - долевое содержание ее в пыли, поступающей с газом в пылеуловитель, можно вычислить величину общего к. п. д.:
Ф1 + Ф2 + …Фн = 1
Степень очистки газов производится путем испытаний пылеулавливающего аппарата. Материалы подобных испытаний используются при проектировании новых пылеулавливающих установок, так как непосредственному расчету с целью определения конструктивных размеров и к. п.д циклонные аппараты пока не поддаются из-за отсутсвия достаточно полной теории рабочего процесса в циклоне.
Имеющийся экспериментальный материал позволяет выявить рассмотренное ниже влияние различны факторов на эффективность улавливания пыли в циклонном элементе. Дисперсный состав пыли с уменьшением размера частиц коэффициент очистки газов в батарейном циклоне снижается. Графики на рис. 8 показывают, что частицы диаметром 10 мк и менее улавливаются батарейным циклоном весьма плохо. Причина заключается в том, что придаваемый частица в циклонном элементе центробежный момент оказывается у малых пылинок недостаточным для преодоления сопротивления слоя газов при движении частицы к периферии элемента за тот период, пока он пребывает в нисходящем вихре. Вследствие этого для пыли с преобладанием мелких фракций, имеющей низкий коэффициент равномерности, общая степень улавливания окажется низкой.
Удельный вес пыли. Вес отдельной пылинки так же как и ее размер, непосредственно влияет на поведение ее в циклонном элементе. При прочих газов может привести к небольшому снижению степени очистки в батарейном циклоне. Исследования Е. Ф. Кирпичева показали, что при повышении температуры газов на 100° С к. п. д. элемента ухудшается примерно на 1%. Это объясняется тем, что движение частиц под действием центробежной силы к стенкам циклона с увеличением вязкости газов затрудняется.
Скорость газов. Коэффициент полезного действия батарейного циклона в значительной степени зависит от скорости газов, проходящих через элементы. Оценивая влияние скорости газов на работу батарейного циклона, используют величину так называемой условной скорости. Под условной скоростью понимают отношение расхода газов через элемент к площади поперечного сечения цилиндрической части его корпуса в том месте, где отсутствует выхлопная труба:
здесь Q - расход очищаемых газов, отнесенный к рабочей температуре, м3/сек; n - число циклонных элементов; D - внутренний диаметр корпуса элемента, м.
Степень очистки газов в корпусе элемента колеблется в пределах от 2,2 до 5 м/сек, причем с повышением скорости коэффициент очистки возрасных условиях чем тяжелее пыль, чем больше. Эта тенденция ощущается наиболее явно при удельный вес, тем более мелкие частицы способны улавливании тонких пылей, поэтому для топких пылеулавливаться в циклоне. Говоря об удельном весе, имеющих остаток на сите R90 < 15%, и для пылей, пыли, мы в данном случае имеем в виду кажущийся имеющих низкий коэффициент равномерности п, удельный вес (см. стр. 10). Важно отметить, чтовлня личина условной скорости выбирается близкой к удельному весу пыли на степень улавливания веса wусл = 3,5 - 4,5 м/сек. Главным образом для частиц малого размера улавливании крупных пылей. Пониженные скорости wусл = 2,5-3,5 м/сек.
Вязкость газов. Повышение температуры связанное с ним увеличение динамической вязкостй на тягу, уменьшается износ элементов и в то же вреvя сохраняется достаточно высокий к. п. д. При выборе скоростей (т. е. практически числа элементов в батарейном циклоне) исходят из необходимости обеспечения определенных значений величины гидравлического сопротивления аппарата (см. стр. 55). Повышение wусл сверх 4,5-5 м/сек нецелесообразно не только в связи с резким увеличением эксплуаташюнных расходов, но также и потому, что это не дает существенного приращения коэффициента очистки. Запыленность газа на входе в аппарат по данным НИИОГАЗ, влияние запыленности на величину полного к. п. д. начинает сказываться на концентрациях свыше 50-100 г/м3, причем с повышением запыленности степень очистки газов возрастает. Это связано с проявлением взаимодействия частиц в процессе улавливания при высоких концентрациях; такое взаимодействие вызывает повышение фракционного к. п. д. элемента для тонкодисперсных частиц, в связи с чем возрастает и общая эффективность очистки. При концентрациях менее 50 г/м3 существенного влияния запыленности на процессе улавливания не обнаружено, что подтверждается также данными исследований других авторов.
Степень очистки газов циклонного элемента. Коэффциент очистки газов в отдельном циклонном элементе при прочих равных условиях с уменьшением диамера элемента возрастает. Повышение к. п. д. при этом связано с увеличением угловой скорости вращенш вихря (при неизменных условной скорости и угле наклона лопаток), вызывающим возрастание центробежных сил, действующих на пылинки, а также с уменьшением пути, который необходимо пройти в радиальном направлении.
Влияние диаметра элемента на фракционный к. п. д. для элементов с двухзаходными винтовыми закручиваюшими аппаратами (угол наклона 25°) при улавливании уноса пылеугольной золы можно оценить по табл. 8 (по данным Е. Ф. Кирпичева). Одна практически применение элементов малого диаметра не обеспечивает предполагаемого повышения к. п. а в ряде случаев приводит даже к снижению степей очистки газов. Это происходит прежде всего из-за трудностей, связанных с необходимостью обеспечен и правильных геометрических соотношений размера элементов.
Таблица 8. Фракционные к. п. д. циклонных элементов разного диаметра.
Кроме того, с уменьшением диаметра элемента неизбежно возрастает величина относительного зазора между витками и корпусом элемента и это приводит к ухудшению закручивающего эффекта.
При применении элементов малого диаметра соответственно увеличивается потребное их количество в связи с необходимостью сохранения оптимальных условных скоростей газов. Большое число элементов увеличивает опасность неравномерного распределения газов, связанного с неодинаковым гидравлическим сопротивлением отдельных элементов. Естественно, что при изготовлении и монтаже большого количества малых элементов труднее обеспечить у всех элементов одинаковые углы наклона направляющих лопаток, зазоры, соосность корпуса и выхлопной трубы и пр. Из- за этого могут возникнуть вредные перетоки газов через общий бункер, которые подробно описаны в гл. 5.
Помимо всего изложенного выше, элементы диаметром менее 150 мм вообще весьма подвержены забиваниям, и это имеет решающее значение в оценке целесообразности их применения для улавливания обычных пылей.
Таким образом, опыт эксплуатации батарейных циклонов с элементами разного диаметра показывает, что аппараты, составленные из большого количества циклонных элементов малого диаметра (100 и 150мм), вопреки теоретическим соображениям работают недостаточно эффективно и надежно. Наиболее целесообразно для батарейных циклонов применять элемента диаметром 250 мм. В отдельных случаях применена элементов с большим диаметром может привести даже к повышению к. п. д.
Так, например, на одной из электростанций был произведена реконструкция золоуловителя элементов диаметром 100 мм на 56 элементов диаметром 250 мм. При этом к. п. д. золоулавливани возрос с 62 до 90-92%. На другой ТЭЦ замена 1465 элементов диаметром 100 мм на 297 элементов метром 250 мм позволила повысить к. п. д. золоуловителя с 65 до 82,5%.