В.В. Кузьмин, асп. В.А. Марков, д-р техн. наук, проф.
Белорусский государственный технологический университет
Пылеуловители циклонного типа благодаря простоте конструкции, высокой производительности, сравнительно высокой степени очистки являются наиболее распространенным типом инерционного пылеулавливающего оборудования. Однако эффективность очистки газового потока от мелких пылевых частиц в данных аппаратах недостаточна, что приводит к значительному их выбросу и необходимости установки дополнительной (2-й) ступени очистки. Еще одним существенным недостатком циклонов является достаточно резко выраженная зависимость эффективности сепарации от расхода проходящего через них газового потока, уменьшение которого приводит к снижению тангенциальных скоростей (а следовательно, и центробежных сил, действующих на взвешенные в потоке частицы) и соответственно степени очистки в аппарате, что затрудняет их использование для сепарации частиц при переменных по расходу газовых потоков. Поддерживать необходимый уровень тангенциальных скоростей можно либо с помощью дополнительного закрученного потока (как в вихревых пылеуловителях, допускающих снижение производительности до 0,5 от номинального значения), либо вращающимся сепарирующим элементом (в ротационных пылеуловителях, где фактор разделения определяется окружной скоростью ротора).
Как известно по величине тангенциальные скорости внутреннего, восходящего вихря циклона существенно превосходят скорости наружного, направленного вниз закрученного потока (между выхлопной трубой и корпусом циклона). Это обстоятельство, совместно с уменьшением радиуса вихря, обеспечивает создание в нем значительных центробежных сил, не в полной мере используемых в обычном циклоне, стенки выхлопной трубы которого препятствуют отводу отсепарировавшихся вблизи них частиц обратно в корпус циклона.
Учитывая вышеизложеное, нами предложена конструкция циклонного пылеуловителя снабженного лопастным ротором, расположенным в верхней цилиндрической части корпуса циклона выше уровня входа запыленного потока и коаксиально выходному патрубку. При работе пылеуловителя вращающийся с постоянной частотой ротор создает дополнительный направленный вниз закрученный поток, способствуя тем самым как поддержанию определенного уровня крутки независимо от величины газовой нагрузки, так и отводу периферийных обогащенных неотсепарированной пылью слоев внутреннего восходящего вихря обратно в наружный, движущийся к бункеру. Вращение ротора способствует также предотвращению радиального стока вблизи неподвижной поверхности крышки циклона и вызванной им вторичной циркуляции, негативно влияющих на эффективность сепарации в обычном циклоне.
Экспериментальные исследования эффективности опытной модели пылеуловителя (выполненной на базе стандартного циклона ЦН-15 с диаметром цилиндрической части корпуса 240 мм) проводились на тонкоразмолотом кварцевом песке со средним размером частиц равным 14 мкм. Частота вращения ротора составляла 50 об/с (окружная скорость равнялась примерно 35 м/с). Результаты показали, что по эффективности очистки циклонно-роторный пылеуловитель превосходит как свой прототип ЦН-15, так и более эффективный циклон ЦН-11 во всем диапазоне их рабочих расходов (при средней фиктивной скорости на сечение 2,5 4,25 м/с). Степень очистки в аппарате в указанном диапазоне расходов изменялась незначительно (с 99% при w=4,25 м/с до 99,2% при w=2,5 м/с), имея некоторую тенденцию к возрастанию при уменьшении производительности. Гидравлическое сопротивление прохождению газового потока уменьшилось по сравнению с ЦН-15 примерно на 12%.
Список литературы