Инерционные золоуловители

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. 2.4, 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 и, м/с, можно определить по выражению

F= ,

где ₄ — плотность частицы, кг/м³.

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

где — динамическая вязкость газа, Па с.

Рис.1. Циклонные золоуловители:

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

Определяем скорость дрейфа частицы к поверхности осаждения:

и²/R,

где _р = р₄d³/18 — 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 a = u²/R). Время определяется размером частиц и физическими свойствами частицы и среды.

Кинематический параметр для циклонных золоуловителей принимает вид

К= /и = _ри/R.

Параметр формы определяется исходя из рис.1, а:

где h — высота потока в циклоне, м; D_o — диаметр внутреннего цилиндра циклона, D = D₀/D; n — число оборотов потока до выхода из циклона.

Окончательное выражение для определения параметра золоулавливания в циклоне принимает вид

П= ,

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 ц для условий золоулавливания меняется мало, составляя при температуре газов 150° С в среднем 22*10 ⁶ Па*с.

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

В качестве элемента батарейных циклонов используется большое число модификаций: с аксиальным подводом газа и лопаточными завихрителями, с тангенциальным подводом газа, прямоточные и др.

Широко применяются для энергетических установок элементы с тангенциальным улиточным подводом газа типа «Энергоуголь» с внутренним диаметром 231 мм (рис.1, б). Нормальный ряд таких циклонов для котлов паропроизводительностью от 20 до 500 т/ч представлен в табл. 2.

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

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;

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

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

Таблица 2

Технические характеристики батарейных циклонов серийного изготовления

Тип циклона, завод-изготовитель, ОСТ или ТУ	Число эл.-тов в секции n, шт.	Оптимальная скорость газа в элементе w, м/с	Производительность по газу одной секции Q,м³/с	Коэффициент сопротивления	Область пром. применения
ЦБ-254Р,Семибратовский завод газоочистительной аппаратуры, ОСТ 26-14-2002-77, ОСТ 26-14-2—3-77	25,30, 40,50, 60,80	4,5	5,6…16,2		Очистка газов при тем-ре 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		То же
ЦБ-2, Кусинский машиностроительный завод, ОСТ 108-033	20,25,30	4,5	4,84…13,6		Очистка газов при тем-ре до 150 ^оС
ПБЦ, Карагандинский машиностроительный завод №2, ТУ 12-44-21-038-75	24,36,48,96	3,5	4,2…15,7		Очисткм газов при тем-ре до 120^оС. Аппараты выпускают-ся во взрывоопасном исполнении