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 r —плотность частицы, кг/м³.

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

,

где m - динамическая вязкость газа, Па× с.

Приравнивая выражения для F и F_C, 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 J) при постоянном значении ускорения а (в рассматриваемом случае а=u ² /R). Время определяется размером частиц и физическими свойствами частицы и среды.

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, ;

D ₀ - 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 m для условии золоулавливания меняется мало, составляя при температуре газов 150^О 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 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, 4´ 14´ m означает 4-ех секционный аппарат с 14-ю элементами в глубину с m элементами по ширине (их может быть от 7 до 24).