Газдарды ќўрєаќ инерциялыќ тазалау аппараттары

Газдарды ќўрєаќ инерциялыќ тазалау аппараттарына ќарапайым тозаѕ тўндырєыш камералар, жалюзді аппараттар, бір жјне топтыќ орындаудаєы циклондар, тікелей токты жјне батареялы циклондар жатады.

Негізгі артыќшылыќтары: оларды мамандандырылмаєан кјсіпорындарда дайындау мїмкіндігін аныќтайтын конструкциясыныѕ ќарапайымдыєы. Алайда олардыѕ тазалау тиімділігі тґмен, сондыќтан да кґптеген аппараттар газдардыѕ тазалаудыѕ алєашќы деѕгейінде пайдаланылады.

Тозаѕтўндырєыш камералар бґлшектерді гравитациялыќ тўндыруда пайдаланылатын ќарапайым инерциялыќ кїлўстаєыштарєа жатады.

6.3 – сурет. Тозаѕтўндырєыш камера.

Тозаѕтўндырєыш камераларды негізгі 100 мкм-ден аспайтын бґлшектерді алдын-ала тўндыру їшін ќолданады. Ќарапайым инерциялыќ тозаѕтўндырєыштарда инерциялыќ кїштер пайдаланылады, соныѕ арќасында газ легініѕ бўрылысынан кейін бґлшектер ґзініѕ ќозєалысыныѕ їздіксіздігін саќтай отырып, бункерге тїседі. Тазалаудыѕ аса жоєары тиімділігі їшін бґлшектердіѕ бўл камераларда мїмкіндігінше ўзаќ уаќыт болуы ќажет. Сондыќтан да олар їлкен кґлемді болып келеді. Жўмыстыѕ жоєары тиімділігі їшін тозаѕ тўндырєыш камералардыѕ ішіне ќалќалар ќойылады. Ќалќалау материалдары: кірпіш, ќўрамалы темірбетон, кей-кейде шойын ќойылады. Тозаѕтўндырєыш камералардыѕ тиімділігі 50%- єа дейін.

Жалюздік аппараттар тозаѕ тўндырєыш камераларєа ќараєанда аз жер алады, ґйткені олардыѕ негізгі элементі жалюздік торлар газ жолына орналастырылады. Жалюздік кїл ўстаєыштар жалюздік торлардан кїл ўстаєыштан, негізі циклоннан тўрады.

6.4 – сурет. Жалюздік кїлўстаєыш.

Жалюздік тордыѕ міндеті – газ аєымын екі бґлімге бґлу. Біріншісі аса жоєары шамада кїлден арылєан (барлыќ газдыѕ 80-90%-ы). Екінші бґлігі 10-20%-ды ќўрайды, онда булы, газда болатын, содан соѕ циклонда ўсталатын кїлдіѕ негізгі мґлшері болады. Циклоннан кейін тазаланєан газ негізгі лекке ќайта оралады.

6.5 – сурет. Жалюзді торлардыѕ тїрлері

Торлары бар жалюзді кїл ўстаєыштар конструктивті тїрде дайындалєан шойын бўрыштардан ќўралєан жјне негізгі эксплуатациялыќ сипаттардыѕ есебі бойынша жасалєан, бўлар ќарастырылєан тїрлердіѕ ішіндегі аса кґп ќолданылатын тїрі. Бўрыштарындаєы табандардыѕ саны 40x40 текше ґлшемімен 11 ден 75 данаєа дейін болуы мїмкін. Кіру камерасыныѕ ені В = 209 ч 1425 мм, тордыѕ биіктігі H = 595ч4038 мм. Їлгісі тік торлардыѕ їш конструкциясындай. 6.5 – сызба. а) тордыѕ металл ќаптамасы жоќ, ґлшемі кіру камерасыныѕ ґлшемінен їлкен газ жолына орнатуєа болады немесе екі ќабатты, їш ќабатты газ жолдарына орнатуєа болады. б) жјне в) сызбаларында металл ќаптамалар пайдаланылады жјне кіру камерасыныѕ ґлшемі газ жолыныѕ ґлшеміне сјйкес келуі керек. а) жјне б) кїл ўстаєышы – екі желімен. Мўндай торлардыѕ жўмыс істеу мерзімі шамамен 6 ай. Тозуына байланысты тазалау тиімділігініѕ тґмендігі экспуатацияныѕ їшінші айында байќалады. Кїл ўстаєыштар ірі фракциядаєы булы газды тазалау їшін ќолданылады, сонымен ќатар жылытудыѕ еѕ шеткі бґлшегін ќорєау їшін ќолданылады. Ќолданылу алаѕќыныѕ аздыєынан басќа тиімді жїйені орнату мїмкін болмаєандыќтан кішкентай ќазандыќтарда ќолдануєа болады.

Жалюздік кїл ўстаєыштардаєы гидравликалыќ ќарсылыќ отын тїрі мен оны жаєу тјсіліне байланысты тґмендегідей ќолданылады:

1)Егер тор кґлбеу газ жолында ∆P = 200-500 Па болса, ал тік газ жолында 100-500 Па болса, барлыќ энергетикалыќ отын тїрлерін ќабаттап жаєу жаєдайында;

2)Тас жјне ќоѕып кґмірді камералыќ жаєу кезінде, ∆P = 200 Па

Циклондар. Инерциялыќ кїл ўстаєыштар тїрінде циклондар аса кґп тараєан, бўларда тўндыру газ легін айналдырудаєы орталыќ кїш есебінен болады.

Орталыќ кїш јсерінен кїл бґлшектері циклонныѕ ќабырєасына лаќтырылады да, газдыѕ бір бґлігімен бірге бунгерге тїседі. Бункерге тїсіп, тозаѕнан тазартылєан газдыѕ бір бґлігі тозаѕ шыєаратын саѕылаудыѕ орталыќ бґлігі арќылы циклонєа ќайта оралады жјне аппараттан шыєатын тазаланєан газдыѕ ішкі айналымыныѕ басталуына мїмкіндік береді. Бункерге тїскен газдыѕ бґлшектерге бґлінуі инерция кїшініѕ јсерімен газ ќозєалысыныѕ 180 –ќа ґзгеруі нјтижесінде жїреді. Газдыѕ осы бґлшегініѕ ќозєалыс шамасы бойынша тїтін шыєару трубасы жаєынан оларєа бункерге тїспеген газ мґлшері біртін-біртін ќосылады.

Цилиндрлік циклондар: ЦН-11, ЦН-15 жјне ЦН-24. Цилиндрлік циклондардыѕ басты ерекшелігі – корпустыѕ ўзын цилиндрлік корпусыныѕ, = 11,15 жјне 24° бўрышпен кірер аузыныѕ еѕіс ќаќпаєыныѕ, сонымен ќатар циклын диаметріне ќарай шыєу трубкасыныѕ болуы. Мўндай тїрдегі циклондар жеке тїрде де, топтыќ тїрде де ќолданылады. Одан басќа коникалыќ циклондар да болады. Оларєа ўзын коникалыќ бґлшегі бар, спиральды шыєу аузы бар, аз диаметрлі кіру трубасы, циклонныѕ цилиндрлік бґлігініѕ диаметріндегі СДК-СН-33, СК-СН-34 типтеріндегі аппараттар жатады.

1 – кіру аузы; 2 – циклонныѕ корпусы; 3 – тозаѕды бункер; 4 – шыєаратын бґлік.

6.6 – сурет. Циклон

Біркелкі ґнімділіктегі цилиндрлік коникалыќ циклондар їлкен кґлемділігімен ерекшеленеді жјне сондыќтан да топтыќ жўмыстарда ќолданылмайды. ГОСТ-ќа сјйкес циклондар їшін тґмендегідей диаметрлер тїрлері ќабылданєан, мм. D = 200, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400, 3000 мм. Бункердіѕ цилиндрлік бґлігініѕ биіктігі 0,8 D. Бункердіѕ тїбі ќабырєаларыныѕ бўрышымен 60 –та орындалады. Кїлді шыєаруєа арналєан саѕылау бункердіѕ сыйымдылыєы мен циклонныѕ ґнімділігіне байланысты ќабылданады:200, 300 жјне 500 мм.

Циклонныѕ есебі. Бастапќы мјліметтер:

1.Жўмыс жаєдайында тазартылєан газдыѕ мґлшері: Q ᵨ= [мі/с];

2.Жўмыс жаєдайындаєы газдыѕ тыєыздыєы: pᵣ = [кг/мі];

3.Жўмыс температурасындаєы газдардыѕ динамикалыќ созылєыштыєы: µt[Па с];

4.Екі параметрмен берілген кїлдіѕ дисперстік ќўрамы: медианалыќ диаметр d жјне медианалыќ диаметрдіѕ орташа квадраттыќ ауытќушылыќ логарифмі lg ;

5.Газдыѕ тозаѕдануы с, [г/мі];

6.Кїл бґлшектерініѕ тыєыздыєы ;

7.Газ тазалаудыѕ талап етілетін тиімділігі, η.

Есептер міндеттелген жаєдайда газды тазалаудыѕ коэффициентініѕ талап етілетін мјнін ќамтамасыз етудіѕ мїмкін еместігін немесе бўл їшін шамадан тыс ќысым жоєалтудыѕ ќажеттігін кґрсетуі мїмкін. Бўл жаєдайда тозаѕ ўстаудыѕ јр тїрлі сызбасыныѕ экономикалыќ сараптамасы єана тазалаудыѕ оѕтайлы жїйесін аныќтай алады. Циклондар есебі бірізді жаќындау јдісімен тґмендегідей ретпен жїргізіледі.

1)Циклон тїрлерін береміз. Кесте бойынша газдардыѕ оѕтайлы жылдамдыєын аныќтаймыз, W_ОПТ;

2)Циклонєа ќажетті ауданды аныќтаймыз

3)Циклондар санымен алдын-ала берілген циклон диаметрін аныќтаймыз.

[м²]

4)Циклондаєы газдыѕ наќты жылдамдыєын аныќтаймыз, м/с

Наќты жылдамдыќ оѕтайлы жылдамдыќтан 15%-дан артыќ болмауєа тиіс;

5)Кестелер бойынша берілген циклон тїріне сјйкес гидравликалыќ ќарсылыќ коэффициентін ќабылдаймыз;

6) Циклондарєа ќысымныѕ шыєынын аныќтаймыз

Егер ∆Р ќолайлы болса, онда газ тазалаудыѕ толыќ коэффициентін есептеуге ґтеміз;

7)Кестелер бойынша медианалыќ диаметрдіѕ dᵗ₅ₒмјні мен таѕдалєан циклонныѕ тиімділігін сипаттайтын орташа квадраттыќ ауытќудыѕ lgs^т_h, логарифмін ќабылдаймыз.

8)Наќты диаметрдіѕ мјнін табамыз

9)Х параметрін аныќтаймыз

10)Кесте бойынша Ф(х), функциясыныѕ мјнін табамыз, ол їлеспен кґрсетілген газ тазалаудыѕ толыќ коэффициентін кґрсетеді

Ф(х) = η

11) Есептіѕ соѕына ќарай кїл ўстау деѕгейініѕ алынєан мјні берілген мјні бойынша ќўрастырылады.

Егер тазалау деѕгейі талап етілгеннен кем болса, онда гидравликалыќ ќарсылыќ коэффициентініѕ їлкен мјні бар циклонныѕ басќа тїрін таѕдау ќажет.

Тікелей циклондары. Кїл ўстаєыш циклондардыѕ гидравликалыќ ќарсылыќтарын тґмендетуге ўмтылу кґлемді кішірейтумен бір мезгілде тікелей аєу циклондарын јзірлеуге јкелді. Бўл циклондар (6.7 – сурет) басќа кјдімгі циклондармен салыстырєанда кїл ўстауєа тиімділігі тґмен. Алайда олар ќолдануды аќтады ґйткені їлкен диаметрлі тікелей аєу циклондарын футеровканы енгізу ќолайлы жјне сондыќтан да оларда гидровликалыќ ќарсылыќ тґмен. Осыєан байланысты оларды ќўрылымы жоєары кїлдерді бўзуды тудыратын ірі бґлшектерді аныќтауєа арналєан тозуєа тґзімді кїл ўстаєыштар ретінде пайдалануєа болады. Тікелей аєу циклондары тазалаудыѕ бастапќы сатысында пайдаланылады.

Футеровка газ аєыныныѕ жылдамдыќ мјніне баєытталєан термоќышќылєа тґзімді керамикалыќ плиткалардан дайындалады, бўл жаєдайда тазалау коэффициенті максималды тїрде мїмкін болєан кґлемге жетеді жјне газдыѕ 140 °С температурасында 8 м/с-ты ќўрайды.

6.7 – Тікелей циклон

Кїл ўстаудыѕ тиімділігін арттыру їшін кіші диаметрі 250 мм-ге теѕ циклондардан ќўралєан батареялы циклондар ќолданылады.

Циклондыќ элементтер бір корпусќа біріктірілген, газдарды јкеледі жјне јкетеді жјне ќўрама бункері бар. Батареялы циклонныѕ корпусы ауыспалы жїктемелі циклондыќ элементтерде газдыѕ оѕтайлы жылдамдыќтарын саќтау їшін секциялы тїрде ќажетті секциясын ажырату жолымен орындалады. Сонымен ќатар секциялау газдардыѕ бір элементтен басќа тозаѕ бункеріне аєуы есебінен газ тазалау деѕгейініѕ нашарлау мїмкіндігініѕ азаюына мїмкіндік береді.

Батареялыќ циклондар газдардыѕ аксиальды јкеліну элементтері мен кїректік айналдырєыштан, тангенциальды газдарды јкелгіштерден ќўрастырылады. Біраќ барлыќ элементтері біркелкі типте болуы керек. Гидравликалыќ ќарсылы 500-700 Па.

Батареялыќ циклонныѕ маркировкасы: 4х14xm. Бўл тґрт секциялы аппараттыѕ тереѕдікке 14 элементтерімен жјне ені бойынша m элементі болатынын білдіреді. m = 7 ¸ 24

6.8 – сурет – Батареялы циклон

Батареялы циклонныѕ есебі тґмендегідей бірізділікпен жїргізіледі:

1)Газ шыєынын аныќтаймыз, бўл жаєдайда циклондыќ элементтіѕ оѕтайлы жўмыс жаєдайы ќамтамасыз етіледі, мі/с;

Мўндаєы W_ОПТ - кесте бойынша батареялыќ циклонныѕ таѕдалєан тїріне сјйкес таѕдалатын элементтегі аєынныѕ оѕтайлы жылдамдыєы. D – элементтіѕ ішкі диаметрі.

2)Батареялыќ циклонныѕ элементтерініѕ оѕтайлы жаєдайлары їшін ќажетті циклондыќ элементтердіѕ санын аныќтаймыз.

мўндаєы Q – газдардыѕ жалпы шыєыны.

3)Кесте бойынша батареялыќ циклон жаќын тўрєан циклондыќ элементтердіѕ санымен жинаќталып алынады. Жјне таѕдалєан батареялыќ циклондардыѕ элементтерініѕ саны n-дан 10%-дан артыќ болмауы керек.

4)Циклондыќ элементтегі аєынныѕ наќты жылдамдыєын аныќтаймыз, м/с

мўндаєы n – циклондардыѕ наќты саны

5)Батареялыќ циклондаєы ќысымныѕ шыєындалуы

- гидравликалыќ ќарсылыќ коэффициенті;

Батареялыќ циклон элементтеріндегі газ тазалау коэффициентін циклондарды есептеу їшін берілген сызбаны пайдалана отырып аныќтайды.

Тјжірибеде кеѕінен ќолданылмайтын, біраќ жоєарєы тазалау ќабілеті бар басќа да инерциялыќ аппараттар болады. Олардыѕ бірі – аэрофильтр. Аэрофильтр газдарды ќўрєаќ инерциялыќ тазалау аппараттарына жатады. Біраќ тазалау деѕгейлері ќўны аз, кґлемі шаєын, суды аз жўмсайтын, кїлдіѕ электрлік ќарсылыєына тјуелді емес электрфильтр деѕгейіне ќол жеткізуге мїмкіндік береді. Аэрофильтр тиімді кїл ўстаєыштардыѕ арасында жоєары орын алады.

Тазаланатын газ ќуалау ќалаќшасына тїседі де, ќайта бўрылып, аэрофильтрден шыєады. Тозаѕданєан аєынныѕ бірінші саѕылаудан ґтерде екінші саѕылаудаєы аєынєа ќараєанда жылдамдыєы жоєары болады. Бір бўл лектегі бґлшектердіѕ де жылдамдыєы жоєары болады, яєни газ аєыны екі саѕылаудан ґтерде жанама саѕылау бойынша ґтуге мїмкіндік беретін кинетикалыќ энергиясы жоєары болады. Ќозєалыс шамасы бойынша бґлшектер мен оларды јкелетін лектіѕ жылдамдыєы тґмендейді жјне ќўрама камера ауданында бґлщектердіѕ камераныѕ ґзіне тїсу жаєдайы пайда болады, ґйткені ќўрама камерадаєы ќысымныѕ градиенті ќайталама камерамен теѕеседі. Бўрылысты камераныѕ кґлемі бойынша дисперстік тозаѕды –газды аєынныѕ ќозєалысы кезінде ол салыстырмалы тїрде ќозєалыссыз кґлемдегі тўндыру торымен байланысќа тїседі. Бўл жерде бґлшектердіѕ кґпшілігі «жїрдек» аєыннан осы ќозєалыссыз газды кґлемге «тїсіп кетеді». Тўндырылмаєан бґлшектер аппараттан шыєар ауызєа барады да, бўл жерде кіретін аєынныѕ јсеріне тїсіп, ќайтадан аэрофильтрдіѕ бўрылысты камерасына баєыт алады. Аэродинамикалыќ тўзаќ пайда болады – яєни бґлшектер аппараттыѕ жўмыс ырєаєына тїседі, біраќ одан шыєа алмайды. Аэродинамикалыќ тўзаќќа тїскен бґлшектердіѕ аз єана бґлігі (2-3%) онда жинаќталады да, гравитациялыќ кїштіѕ јсерімен еѕ соѕында ќўрама камераєа тїседі.

Сонымен ќатар ќўрыєыныѕ жўмыс істеу ќабілетініѕ маѕызды аспектісі болып эрозиялыќ ќауіпсіздігі табылады, ґйткені аэрофильтрде дисперстік аєын кезінде осылайша бґлшектер градиенттік лекпен аєып шыєады жјне оныѕ шекаралыќ ќабаттан ґтуге мїмкіндігі жоќ, сондыќтан тозаѕ тўндырєыш торлардыѕ ќўрылєыларыныѕ айлаєына дейін ќабырєаєа тимей ќозєалады.

6.9- сурет. Аэрофильтрдегі лектіѕ аєу сызбасы.

Аппарат ґндірістік сынаќтан Павлодардыѕ 1-ТЭЦ-інде ґтті. Мўнда аппарат ауа жылытќыштардыѕ эрозиялыќ тозуыныѕ алдын алу маќсатында БКЗ-420 -140 ќазандыєыныѕ ортасында сулы экономайзердіѕ екінші сатысы мен ауа жылытќыштардыѕ екінші сатысыныѕ арасына орналастырылды жјне ол оѕ нјтиже кґрсетті: тозаѕнан тазалаудыѕ жоамалданєан 40% - ыныѕ орнына 65-70% -єа ќол жетті. 4 жыл бойы Екібастўз кґмірініѕ жоєарєы дјрежелі кїлімен жўмыс істеген ґндірістік ќўрылєыны эксплутациялау аэрофильтріѕ толыќ эрозиялыќ ќауіпсіздігін дјлелдеді.

Техникалыќ газдарды тозаѕдармен артыќ бґлшектерден тазартуєа жјне кґп компонентті газ ќоспаларын бґлшектеуге арналєан таєы бір ќўрылєы – градиентті сепаратор.

Тазалаудыѕ градиенттік тјсілінде жедел айналмалы лекте ќозєалатын бґлшектерге јсер ететін градиентті кїш пайдаланылады, ол газ тазалаудыѕ тиімділігін арттыруєа жјне кїл ўстаєыштыѕ жўмысын 100% - єа дейін арттыруєа мїмкіндік береді.

Градиентті сепаратордаєы (6.10- сурет) сепарациялыќ арна параболалыќ конфузордан жјне диффузордан, олардыѕ арасындаєы бўраєыш сопламен орындалєан. Конфузор мен диффузордыѕ профилі мына мјнді саќтай отырып дайындалєан:

dF_i / dL_i = const,

мўндаєы dF_i - конфузор мен диффузордыѕ і саѕылауыныѕ аумаєы;

dL_i - конфузор мен диффузордыѕ і учаскесініѕ ўзындыєы.

1-Сепарациялыќ арна; 2- газ јкелу ќўбыры; 3- газ јкету ќўбыры; 4- параболалыќ конфузор; 5- бўрайтын сопло; 6- параболалыќ диффузор; 7-шаѕды кері шыєаратын тїтікше; 8- газдыѕ перифериялыќ јкетуге арналєан жіп, шекаралыќ ќабатты басќаруєа арналєан шыєаратын ќўбыр.

6.10- сурет. Градиентті сепаратор

Сепарациялыќ арнада Рейнольде Ре саныныѕ 100 000 – нан аспауы їшін осындай режимдік жјне геометриялыќ параболалар саќталады. dF_к/dL_к = const жаєдайын саќтай отырып, конфузор профилін саќтау конфузордан пангенциальды жјне біліктік жылдамдыўты арттырудыѕ бір сарындылыєын ќамтамасыз етеді. Мўндай жаєдайда газ легініѕ ќозєалысында конфузорда аєынныѕ инерциялыќ тыєыздалу јсері пайда болады. Осы јсердіѕ нјтижесінде аєынныѕ тыєыздыєы бґлшектердіѕ ґлшенген тыєыздыєынан аса бастайды жјне сепарациялыќ арнаныѕ ортасында тўраќты тозаѕ ќабатын ќўрай отырып, бґлшектер градиенттік аєымныѕ бетіне ќалќып шыєады. Сонымен ќатар инерциялыќ тыєыздалу јсерінен газдыѕ созылєыштыєы артады, ол лектіѕ ламинарлыќ ќўрылымыныѕ саќталуын ќамтамасыз етеді. Орталыќ аймаќтан концентрацияланєан тозаѕды газ ќоспасы ґту саѕылауы параболалыќ диффузор, конфузор жјне бўралатын сопла тїрінде орындалєан тозаѕ шыєаратын тїтікше арќылы сорылып шыєарылады. Осылайша тїтікшеде газ аєынын айналдыру мен орталыќта кїл бґлшегініѕ концентрациясы жїреді, бўл тозаѕ шыєаратын тїтікшедегі каррозияныѕ болуыныѕ алдын алады жјне оныѕ ќабырєаларыныѕ тозуына жол бермейді, яєни оныѕ ќызмет ету уаќытын ќзартады.

Соплода лекті айналдыру соплоныѕ арнайы есептелген геометриясыныѕ есебінен жеделдету кері аумаєына ґтуімен ќамтамасыз етіледі.

Газ аєыны айналдыратын соплодан ґткен соѕ шыєу диффузорына тїседі, онда оныѕ ќозєалысы бір ќалыпты азайтылатын тангенциалды жылдамдыќпен (dF_д/dL_д = const жаєдайын саќтай отырып ќол жеткізеді) жїзеге асырылады, бўл инерциялыќ тыєыздалу јсерін береді де, газ аєыны ќысылады. Осылайша газдыѕ созылмалылыєы артады, сол арќылы лектіѕ турбулизациясына жол берілмейді.