Розрахунок батарейного циклона

Для розрахунку батарейних циклонів необхідні наступні дані: об’ємна витрата газу V_Г, який поступає на очистку, м³/с; динамічна в’язкість газу μ_г за робочої температури, Па·с; густина газу ρ_г, кг/м³; дисперсний склад пилу, який задається параметрами d_м, мкм і lg σ_ч; початкова концентрація пилу С_вх, г/м³; густина частинок пилу ρ_ч, кг/м³; необхідна степінь очистки газу від пилу (ефективність роботи установки) η, %.

Технологічний розрахунок.

Метою технологічного розрахунку батарейного циклону є визначення основних геометричних розмірів циклонних елементів та їх кількості, а також розрахунок загальної ефективності роботи установки.

Технологічний розрахунок виконують за наступною схемою:

Методика розрахунку

1.2.1. Складають принципову технологічну схему установки. Наносять на схему параметри потоків, доповнюючи їх по мірі виконання розрахунків.

1.2.2. На основі загальних даних про батарейні циклони різних типів, їх ефективність та гідравлічний опір, типу пилу, що вловлюється, його природи, фізичних властивостей, властивостей газової фази, запиленості на вході та температури, вибирають тип циклону та діаметр циклонного елемента (як правило, діаметр циклонного елемента приймають в межах 100-250 мм). [1, 2, 3]

1.2.3. В залежності від вибраного типу циклону на основі довідникових даних визначають оптимальну фіктивну швидкість газу в робочій зоні циклонного елемента батарейного циклона. [1, 2]

Характеристики найпоширеніших типів батарейних циклонів наведені в табл. 1.7, 1.8.

1.2.4. Розраховують витрати газу через один циклонний елемент за прийнятої оптимальної фіктивної швидкості:

1.2.5. Визначають необхідну кількість циклонних елементів:

1.2.6. Керуючись рекомендаціями розміщення елементів в батареї, а також довідниковими даними, визначають дійсне число елементів в батареї.(табл. 1.7, 1.8).

Технічні характеристики протитечійних батарейних циклонів

табл. 1.7

Тип циклону	Кількість елементів, шт	Оптимальна швидкість газу в елементі, м/с	Продук-тивність м3/с	Коеф. опору	Тип направ-ляючого елементу	Область застосування
ЦБ-254Р	25;30;40; 50;60;80;	4.5	5.6...16.2		розетка	Очищення газів з високою температурою (до 4000)
ЦБ-231У	12;16;20; 25;30;42; 56;63;	4.5	2.2 – 11.7		-
БЦ-2	20;25;30; 36;42;46;	4.5	4.2;5.25; 6.3;7.55; 9.2;11.7		розетка	Очищення пожежо- і вибухонебезпечних аерозолів з температурою до 1500С
ПБЦ	24;36;48; 92;116;140	3.5	3.3;7;9.7; 13.9;20.8; 27.8		напів- ”улітковий”

Технічні характеристики прямотечійних батарейних циклонів

табл. 1.8

Тип циклону	Кі-сть секцій	Кі-сть елементів в одній секції	Продуктивність, м3/с	Область застосування
по довжині	по ширині
БЦ1х8х8...БЦ1х11х16		8...11	8...16	8.5...27.3	Очищення газів від крупної золи продуктів згорання парогенераторів продуктивністю 25...320 т/год
БЦ1х8х8...БЦ1х11х16		5...11	6...16	8...54.7
БЦ3х8х9				33.5
БЦ4х8х9, БЦ4х11х18		8...11	9...18	38.7...121
БЦУ-М	1...2	10...14	7...24	13...240

1.2.7. На основі вибраної дійсної кількості циклонних елементів, перераховують витрату газу через один циклонний елемент та уточнюють фіктивну швидкість газу в одному елементі вибраного стандартизованого діаметру. Дійсна швидкість не повинна відрізнятися від рекомендованої більш ніж на 10%.

1.2.8. Визначають гідравлічний опір циклону:

, (1.8)

де ξ_бц – коефіцієнт опору батарейного циклону, (табл. 1.7, 1.8);

W – дійсна фіктивна швидкість газу в апараті, м/с;

ρ - густина газу, кг/м³.

1.2.9. Ефективність очистки газу в елементі батарейного циклону визначають за методикою розрахунку ефективності для одиночного циклону наведеною вище в п. 1.1.9-1.1.12, використовуючи довідникові дані d₅₀^T і lg σ_η для прийнятого типу елемента з направляючим апаратом, які наведені в табл. 1.9. [1, 2].

Параметри, які визначають ефективність роботи протитечійних батарейних циклонів

табл. 1.9

Параметри	Тип елемента циклону
„розетка”	„розетка”	„Энергоуголь”	Прямотечій ний ЦКТИ D=250 мм
α = 250 D=250 мм	α = 250 D=250 мм	D=250мм	D=230мм
dT50, мкм lg ση	3.85 0.46	5.0 0.46	3.0 0.325	2.87 0.325	4.0 0.525

При визначенні загальної ефективності батарейного циклону η_бц необхідно враховувати, що коефіцієнт очистки газу в батарейному циклоні, при значній кількості елементів, менше на 10-20% у порівнянні з одиночним циклоном.

1.3. ГІДРАВЛІЧНИЙ РОЗРАХУНОК

Метою гідравлічного розрахунку циклону є підбір допоміжного обладнання для роботи установки.

Як правило, циклони встановлюють на лінії всмоктування після джерел запилення газу. Тому для підбору допоміжного обладнання – вентилятора (або газодувки), необхідно розрахувати не тільки опір самого циклону, а й опір мережі на якій встановлено циклон (згідно технологічної схеми).

Підбір вентилятора (газодувки) можна виконати за наступною схемою.

1.3.1. Визначають загальний опір мережі, який складається з опору циклону і опору на тертя та місцевих опорів системи газоходів:

(1.9)

(1.10)

де λ – коефіцієнт тертя; l і d – довжина і діаметр газоходів, відповідно;

Σξ – сума коефіцієнтів місцевих опорів системи газоходів; ρ- густина газу.

Формули для визначення коефіцієнта тертя λ залежать від режиму руху газу і шорохуватості стінок труби і наведені в [4].

Значення коефіцієнтів місцевих опорів ξ в загальному випадку залежать від вигляду місцевого опору і режиму руху газу. В [4] наведені найбільш поширені типи місцевих опорів і відповідні значення ξ.

Після розрахунку λ і визначення коефіцієнтів місцевих опорів системи газоходів згідно технологічної схеми, визначають загальний опір мережі ΔР_втр.

1.3.2. Розраховують корисну потужність (кВт), яка затрачається на транспортування газу:

(1.11)

1.3.3. Потужність електродвигуна вентилятора розраховують як:

(1.12)

де η_пер і η_н – к.к.д. передачі і самого вентилятора, відповідно.

1.3.4. За розрахованими значеннями втрат ΔР_{вт р} , потужності електродвигуна N і заданої продуктивності V підбирають вентилятор (газодувку), що найкраще відповідає розрахованим параметрам. [4]