Wabashpress.ru

Техника Гидропрессы
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Основное назначение гидроциклонов для очистки воды: что нужно знать при выборе устройств такого типа

Основное назначение гидроциклонов для очистки воды: что нужно знать при выборе устройств такого типа?

Первой преградой на пути крупных взвесей в воде становятся фильтры грубой очистки. Однако они не всегда справляются с задачей. Нередки такие проявления, как «запесочивание» и «заиливание».

В таких ситуациях могут применяться гидроциклоны. О том, что это такое, каков принцип работы, каковы плюсы и минусы устройств — далее в статье.

Что это такое и какие бывают?

foto 6528-2

Как полезный гидромеханический агрегат, гидроциклоны (ГЦ) появились в конце 19 века.

Их назначение – разделение различных субстанций по весу — с тех пор практически не изменилось.

Учитывая эффективное выполнение гидроциклонами этой функции, их применяют в следующих областях:

  • Очистка и обогащение различных руд, угля;
  • Сепарация нефтяных, масляных растворов;
  • Очистка сточных и скважинных вод, а также прочих суспензий и эмульсий.

По типу конструкции бывают напорные (закрытые) и безнапорные (открытые). Они отличаются как устройством, так и сферой применения.

Напорные ГЦ

Основа конструкции напорного гидроциклона – это цилиндроконический или конический корпус, обладающий одним входом и двумя выходами.

Иногда внутренняя поверхность облицована (футерована):

  • резиновым,
  • стеклопластиковым,
  • керамическим или каменным футером, снижающим ее истирание.

Выход для шлама (осадка) находится на вершине конуса – внизу. Выход осветленной воды расположен сверху – в основании цилиндра по его оси. Вход для суспензии (жидкости с высоким содержанием взвесей) — в верхней части цилиндра, расположенного над конусом.

Питающий патрубок конструктивно выполнен по касательной (тангенциально) относительно сечения гидроциклона.

Устройство работает следующим образом:

foto 6528-3

  1. Суспензия подается под давлением (как правило – 5 – 15 атм.) в питающий патрубок.
  2. Направляясь внутренними стенками корпуса, жидкость закручивается (как циклон).
  3. Тяжелые нерастворенные примеси под действием центробежных сил отбрасываются на периферию, прижимаясь к стенкам корпуса.

Шлам выходит через сливной патрубок в специальный промываемый накопитель. Здесь проявляется преимущество такого гидромеханизма перед, например, обычными фильтрами предварительной очистки. Для гидроциклона горсть песка – это «ничто», а для сетчатого фильтра – выход из строя.

Особенности безнапорных агрегатов

foto 6528-4

Как более габаритные, они нашли применение, в основном, в промышленности.

Например – для первичной очистки сточных вод различных предприятий от тяжелых взвесей (гидравлическая крупность которых – 20 и выше мм/с).

Также безнапорные гидроциклоны используют при необходимости разделения смешанных жидких субстанций. Востребованность этих установок обоснована высокой производительностью – 20 и более м3 в час.

Как правило, их действие в некотором смысле противоположно работе напорных механизмов. Здесь отбор воды происходит из емкости или водоема напрямую, под действием силы тяжести.

Например, в случаях, когда речь идет об очищении от нефтепродуктов, система работает следующим образом:

  1. Более легкая нефтяная пленка, закручиваясь в циклоне, стремится к его центру;
  2. В процессе работы ее количество растет;
  3. Таким образом, внутри «эмульсионного» конуса образуется еще один – нефтяной;
  4. Когда этот новый конус достигает выходного патрубка, расположенного в верхнем основании устройства (по центру), нефтепродукты выдавливаются через него.

Безнапорные ГЦ, в зависимости от конкретного назначения, могут быть дополнительно оборудованы диафрагмой и внутренними цилиндрическими перегородками. При необходимости повышения производительности применяют многоярусные агрегаты.

Здесь внутренний объем разделен коническими диафрагмами. Каждый ярус (секция) при этом – самостоятельный гидромеханизм, что существенно повышает эффективность системы.

Достоинства и недостатки

Понимание принципа действия гидроциклона делает очевидными достоинства такой водоочистки. Кроме явных плюсов, например — простоты конструкции, гидроциклоны отличаются связанными с ними свойствами:

Однако сфера применения гидроциклонов все же ограничена, в основном, промышленным использованием. Этот факт связан с малочисленными, но существенными недостатками изделий:

  • Необходимостью поддержания стабильного давления и вытекающим отсюда расходом энергии, а также амортизацией насоса;
  • Механическим износом частей ГЦ вследствие абразивного воздействия шлама;
  • Снижением давления в системе, обуславливающим применение второго насоса.

К тому же, крайне сложно правильно рассчитать параметры и подобрать элементы гидроциклона для выверенного разделения фракций. Об автоматической или упрощенной перенастройке агрегата речь не идет. Например — чтобы ловить крупный песок, устанавливают одну песковую насадку, для мелкого – другую.

Для удаления ила, вообще, требуется ГЦ иной формы и размеров, работающий с другим давлением. В любом случае сепарация будет лишь приблизительной, что не особо приветствуется в частной водоподготовке. Примитивный отстойник, может быть, работает медленнее, зато других серьезных недостатков не имеет.

Критерии и характеристики, имеющие значение при выборе и заказе устройств

Важнейший источник данных при проектировании любого водоочистного сооружения – это анализ исходной воды. Ее качество, количество, а также габариты, гидравлическая крупность и происхождение частиц влияют на все параметры гидроциклона.

foto 6528-6

Включая такие параметры:

  • Диаметр,
  • Высоту,
  • Диаметры и количество патрубков,
  • Скорость вращения (давление подачи или отсоса),
  • Тип гидромеханизма (открытый или закрытый).

Однако возможно и «приблизительное» использование гидроциклонов. Его примером служат самодельные устройства. Их собирают практически без расчетов, подбирая диаметры входных и выходных патрубков опытным путем.

Популярная заготовка – пожарный ствол типа РС–70. Тем не менее, при выборе поставщика желательно обратить внимание на комплектацию сооружения. В стандартном исполнении оно может включать:

  • Гидрозаполненные манометры;
  • Краны,
  • Мембранный клапан для автоматической промывки шламосборника;
  • Электроприводные задвижки;
  • Систему управления задвижками и клапанами с автономным питанием;
  • Антикоррозийную защиту;
  • Футеровку и антистатическое покрытие.

Разумеется, этот перечень не полон, ведь патенты на изобретения различных гидроциклонов получают до сих пор. Например, опционально установка может дополняться расширенной системой контроля с выводом на дисплей оператора или увеличенным «пескосборником».

Также – за дополнительную плату – могут быть предусмотрены резервные механизмы управления и обходные (байпасные) пути для подачи воды.

Особенности обслуживания

Обслуживание гидроциклонных установок заключается в контроле и очистке. Как правило, контролю подлежит герметичность всех компонентов агрегата, а также наполненность шламосборника. Очищать и промывать время от времени необходимо, в основном, его. Однако также осадок может оставаться на стенках патрубков или кранов.

Заключение

Стоит добавить, что гидроциклоны на тематических форумах непопулярны. Практически все разговоры прерываются утверждениями о ненужности ГЦ в частной водоочистке. Если таковые проявления и присутствуют, то, как правило, в виде «самоделок». Причем сооружения эти узконаправленные — работающие для одной конкретной цели.

Например, имеет смысл монтировать такую установку перед циркуляционным насосом открытой отопительной системы. Основная масса крупных примесей будет удалена из теплоносителя.

Будет ли гидроциклонное сооружение эффективным для очистки воды, например, от песка? Определенно, будет. Но целесообразность его применения сомнительна и устанавливается только после глубокого анализа всех данных.

Пылеулавливающие агрегаты ЦИКЛОН НИИОГАЗ (ЦН)

Циклон — устройство для отделения твердых частиц от газа; центробежные пылеуловители, конструктивные элементы которых обеспечивают вращательное или поступательное движение газового потока.

Пылеулавливающие агрегаты ЦИКЛОН НИИОГАЗ (ЦН)

Принципиально циклон работает по следующей схеме. Обеспыливаемый газ поступает в образующую кольцевое пространство аппарата цилиндрич. части, где движется по спирали с возрастающей скоростью от периферии к центру, спускается по наружной спирали, затем поднимается по внутренней спирали и выходит через выхлопную трубу. Под действием центробежной силы частицы пыли отбрасываются к стенке циклона и вместе с частью газа попадают в бункер. Часть освободившегося от пыли газа возвращается из бункера в циклон через центр пылеотводящего отверстия, давая начало внутреннему вихрю.

принцип работы циклонов

  • Изготавливаются левого и правого исполнения.
  • Изготавливаются группового и одиночного исполнения.
  • Групповое исполнение — из 2, 4, 6,8 циклонов.
  • В зависимости от пропускной способности по воздуху (газу) групповые циклоны могут быть с камерой очищенного газа в виде «улитки» или «сборника»; одиночные — только с
  • «улиткой».
  • Бункеры циклонов пирамидальной формы
  • Устанавливаются как на всасывающем, так и на нагнетательном участке системы газоходов.
  • Углеродистая сталь
  • Нержавеющая сталь
  • ЦН-15 могут изготавливаться во взрывобезопасном исполнении (с взрывными клапанами и с минимальным размером бункера во избежание накопления взрывоопасной пыли).

Назначение

Циклоны НИИОГАЗ предназначены для сухой очистки газов, выделяющихся при технологических процессах (сушке, обжиге, агломерации, сжигании топлива и т. д.), а также аспирационного воздуха в различных отраслях промышленности (черной и цветной металлургии, химической, нефтяной и машиностроительной промышленности, промышленности строительных материалов, энергетике), в различных помольных и дробильных установках, при транспортировке сыпучих материалов, золы.

Материал для изготовления циклонов – углеродистая сталь при температуре окружающей среды до 40°С. При температуре ниже -40°С применяют низколигированные стали.

Допустимая запыленность газа, г/м 3 :
— для слабослипающейся пылиНе более 1000
— для среднеслипающейся пыли250
Температура очищаемого газа, °СНе более 400
Максимальное давление (разрежение), кгс/м2 (кПа)500 (5)
Коэффициент гидравлического сопротивления циклонов:
— для одиночных циклонов147
— для групповых циклонов:
с «улиткой»175
со сборником182
Оптимальная скорость, м/с:
— в обычных условиях Vц(Vвх)3,5(16,0)
— при работе с абразивной пылью Vц(Vвх)2,5(11,4)

ЦН-11 без улитки слева и с улиткой справа

ЦН-11 без улитки слева и с улиткой справа

1-конус; 2-цилиндр; 3-выхлопная труба; 4-винтовая крышка; 5-входной патрубок; 6-улитка; 7-опорный фланец.

При работе циклонов должна быть обеспечена выгрузка пыли. При этом уровень пыли в бункерах должен быть не выше плоскости, расположенной от крышки бункера на 0,5 диаметра циклона.

В технической характеристике приведены значения производительности, отнесенные к скорости в цилиндрической части циклона V=2,5 и 4,0 м/с. В обычных условиях оптималь- ной считается скорость 4,0 м/с. Скорость 2,5 м/с рекомендуется принимать при работе с абразивной пылью.

Циклон

Циклон ЦБ

Циклон — воздухоочиститель, используемый в промышленности для очистки газов или жидкостей от взвешенных частиц. Принцип очистки циклона — инерционный (с использованием центробежной силы), а также гравитационный. Циклоны составляют наиболее массовую группу среди всех видов пылеулавливающей аппаратуры и применяются во всех отраслях промышленности.

Циклон. Технические характеристики

К основным характеристикам циклонов относятся:

  • эффективность (степень) очистки воздуха от пыли, которую также иногда называют коэффициентом полезного действия циклона, или коэффициентом (степенью) очистки, %;
  • гидравлическое сопротивление;
  • стоимость очистки;
  • производительность циклона по очищаемому газу и энергоемкость, определяемую величиной затрат энергии на очистку 1000 м 3 газа.

При оценке эффективности работы циклонов принимают во внимание:

  • общую эффективность обеспыливания, или количество пыли, задержанной в пылеуловителе, по отношению к количеству пыли, содержащейся в обеспыливаемом газе;
  • фракционную эффективность, определяющую полноту улавливания частиц определенных размеров; ее выражают процентом отделенных в циклоне частиц пыли определенных размеров;
  • остаточное содержание пыли в газе при выходе его из циклона;
  • распределение остатка пыли в газе по размеру частиц или скорости витания. Кроме того, существенным фактором для оценки эффективности циклонов является расход потребляемой энергии, а при подборе того или иного типа циклона — частота распределения дисперсности фракций.

Работа циклона

Принципиально циклон работает по следующей схеме. Обеспыливаемый газ поступает в образующую кольцевое пространство циклона — цилиндрическую часть, где движется по спирали с возрастающей скоростью от периферии к центру, спускается по наружной спирали, затем поднимается по внутреннюю спирали и выходит через выхлопную трубу. Под действием центробежной силы частицы пыли отбрасываются к стенке циклона и вместе с частью газа попадают в бункер. Часть освободившегося от пыли газа возвращается из бункера в циклон через центр пылеотводящего отверстия, давая начало внутреннему вихрю.

Отделение частиц от попавшего в бункер газа происходит при перемене направления их движения на 180° под действием сил инерции. По мере движения данной части газа в сторону выхлопной трубы к ним присоединяются порции газа, не попавшего в бункер. Это не вызывает существенного увеличения выноса пыли в трубу, так как распределенное на довольно большом отрезке длины циклоны перетекание газа происходит со скоростью, недостаточной для противодействия движению частиц к периферии аппарата. Значительно большее влияние на полноту пылеулавливания оказывает движение газа в области пылеотводящего отверстия. Поэтому частицы чрезвычайно чувствительны к подсосам газа через бункер из-за увеличения объема потока, движущегося навстречу улавливаемой пыли. Отсюда видна важная роль бункера при осаждении частиц пыли в циклоне; использование таких аппаратов без бункеров или с бункерами уменьшенных размеров приводит к снижению эффективности пылеулавливания.

Конструкция циклона

Конструкции циклонов весьма разнообразны. Циклон различается по способу подвода газа, который может быть спиральным, тангенциальным, или обычным, винтообразным и осевым; циклон с осевым (розеточным) подводом газа работает как с возвратом газа в верхней часть аппарата, так и без него. Аппарат последнего типа (так называемый прямоточный циклон) отличается низким гидравлическим сопротивлением и меньшей по сравнению с циклонами иных типов эффективностью пылеулавливания. Простота конструкции прямоточных циклонов облегчает нанесение на них футеровки, что позволяет применять эти аппараты для осаждения крупных абразивных частиц пыли.

В промышленной практике циклоны принято разделять на высокоэффективные и высокопроизводительные. Высокоэффективный циклон требует больших затрат на очистку газа; высокопроизводительный циклон имеет небольшое гидравлическое сопротивление, но хуже улавливает мелкие частицы. Широкое применение находят цилиндрические и конические циклоны НИИО-газ. Цилиндрические аппараты отличаются удлиненной цилиндрической частью и винтовым подводом газа. Конические аппараты имеют длинную коническую часть, спиральный входной патрубок и малое отношение диаметров выхлопной трубы и корпуса (0,34 или 0,22). Цилиндрические аппараты относятся к высокопроизводительным циклонам с диаметром не более 2 м, конические — к высокоэффективным с диаметром до 3 м.

Групповые циклоны. При больших расходах очищаемого газа применяют групповую компоновку аппаратов пылеуловителей. Это позволяет не увеличивая диаметр циклона, повысить эффективность пылеулавливания. Группа циклонов, составленная обычно из цилиндрических аппаратов, имеет общие коллектор загрязненного газа, сборник очищенного газа и пылевой бункер. Отвод обеспыленного газа от циклона группы осуществляют либо через специальные устройства (улитки), устанавливаемые на каждом аппарате и объединяемые общим коллектором, либо непосредственно через него. Использование улиток уменьшает общую высоту группы. При равной производительности цилиндрические конические аппараты отличаются большими габаритами и поэтому в групповом исполнении не применяются.

Батарейный циклон является наиболее распространенным пылеуловителем. В основу устройства батарейного циклона положен следующий принцип. Как известно, эффективность очистки газа в циклонах можно повысить путем увеличения скорости газа или уменьшения диаметра аппарата. Однако возрастание скорости связано со значительным увеличением гидравлического сопротивления. Поэтому для повышения эффективности работы циклонов желательны уменьшение их диаметра и замена одного аппарата несколькими малого диаметра. Таким образом, батарейный циклон состоит из многих параллельно работающих циклонных элементов небольшого диаметра, смонтированных в общем корпусе. Поступая в циклон, запыленный газ входит в газораспределительную камеру, ограниченную трубными решетками, в которых герметично укреплены циклонные элементы. Обеспыленный газ удаляется через выхлопные трубы элементов в общую камеру, а пыль собирается в коническом днище (пылесборнике).

Однако эффективность очистки в батарейном циклоне, как правило, на 20-25% меньше той, которая может быть достигнута в эквивалентном по диаметру обычном циклоне. Это объясняется перетоком газа из элементов с большим гидравлическим сопротивлением в элементы с меньшим сопротивлением.

Поэтому, а также из-за возможности образования отложений циклонные элементы должны иметь диаметр не менее 0,3 м. Каждый элемент отличается от обычного циклона преимущественно способом ввода запыленного газа, который поступает в элемент не по касательной, а сверху через кольцевое пространство между корпусом и выхлопной трубой. В этом пространстве на входе газа в каждый элемент установлен направляющий аппарат (винт или розетка с наклонными лопатками), сообщающий потоку газа вращательное движение. В отличие от обычных батарейный циклон сложнее в изготовлении, но имеет значительно меньшие габариты.

Благодаря невысокой стоимости, простоте устройства и обслуживания, сравнительно небольшому гидравлическому сопротивлению и высокой производительности циклоны являются наиболее распространенным типом сухих механических пылеуловителей.

Преимущества циклонных пылеуловителей:

  1. отсутствие движущихся частей в аппарате;
  2. надежное функционирование при температурах газов вплоть до 500 °С без каких-либо конструктивных изменений (если предусматривается применение более высоких температур, то аппараты можно изготовлять из специальных материалов);
  3. возможность улавливания абразивных материалов при защите внутренних поверхностей циклонов специальными покрытиями;
  4. пыль улавливается в сухом виде;
  5. гидравлическое сопротивление аппаратов почти постоянно;
  6. циклоны успешно работают при высоких давлениях газов;
  7. циклоны весьма просты в изготовлении;
  8. рост запыленности газов не приводит к снижению фракционной эффективности очистки.

Правильно спроектированный циклон может эксплуатироваться надежно в течение многих лет. Вместе с тем необходимо иметь в виду, что гидравлическое сопротивление высокоэффективного циклона достигает 1250-1500 Па и частицы размером менее 5 мкм улавливаются таким циклоном плохо.

Котельный завод «РЭП» производит и реализует циклоны различных моделей. Купить циклоны можно сделав заявку на сайте котельного завода. Транспортирование котлов и другого котельно-вспомогательного оборудования осуществляется автотранспортом, ж/д полувагонами и речным транспортом. Котельный завод поставляет продукцию во все регионы России и Казахстана.

Батарейные циклоны

Наиболее распространенным аппаратом, улавливающим пыль из отходящих газов, являются батарейные циклоны.

На рис. 232 показана схема циклона, принцип действия которого заключается в том, что тангенциально к цилиндрическому корпусу подводится с высокой скоростью (порядка 20 м/сек) запыленный газ.

Рис. 232

Твердая частица золы, двигаясь по инерции прямо, прижимается к корпусу циклона и вместе с газовым потоком спускается по конической части циклона вниз. От этого спирального вихревого движения образуется пониженное давление в центре батарейного циклона, вследствие чего поток газов в нижней части конуса меняет свое направление и идет в центре циклона вверх, направляясь в выходную трубу. Зола будет осаждаться внизу, откуда ее периодически или непрерывно следует удалять, одновременно смачивая водой, чтобы избежать пыления.

Газ к батарейному циклону обычно подводится прямоугольным патрубком, и чем уже этот патрубок, тем лучше работают батарейные циклоны, больше улавливается золы, выше его к. п. д.

Уменьшение ширины щели подводящего патрубка укорачивает путь движения твердой частицы до момента соприкосновения с цилиндрической стенкой, вследствие чего батарейные циклоны эффективнее работают. Уменьшением диметра цилиндрической части циклона достигается повышение угловой скорости вращения вихревого потока, что также способствует лучшему золоулавливанию. На основании этих соображений и были предложены батарейные золоуловители, при конструировании которых группу мелких циклонов собирают в один общий кожух, и все они работают параллельно (рис. 233).

Рис. 223-224

На рис. 234 приводится чертеж отдельного циклончика, состоящего из центральной трубы и внешнего кожуха с расположенной между ними винтообразной поверхностью для завихривания газов. Изготовление основных элементов конструкций из чугуна позволяет располагать их в потоке газов с повышенными температурами. Батарейные циклоны часто устанавливаются вне котельного здания (рис. 235) или в отдельной пристройке (рис. 236).

Рис. 235

На рис. 237 приводится затвор-мигалка, позволяющий непрерывно удалять золу, не нарушая работы установки засасыванием в нее воздуха. Заслонка под действием силы тяжести золы сама поворачивается периодически, сбрасывая золу на такую же заслонку, расположенную снизу.

Рис. 236

На рис. 328, а и б приводится конструкция, где зола отводится шнеком при одновременном смачивании ее водой. Недостатком конструкции является большой износ шнека.

Рис. 237

На рис. 239 помазано утепление шнекового устройства в условиях расположения его вне здания с подводом согревающих трубопроводов с целью не допустить смерзания золы, смоченной водой. Газовое сопротивление батарейных циклонов принимается в пределах 40-50 мм вод ст, при максимальной нагрузке достигает 60 — 80 мм вод. ст, обеспечивая к. п. д порядка 80%.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Сроки поверки манометров в котельной
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector