Виробництво та розподіл газу.Циклон

p style="text-align:justify">ГІС-8-78, ПС-10-100) конструкції ЦКТИ ти­пів БЦ, БЦА, БЦТ, БМУ, ПБЦ та інші.

В маркуванні циклонів прийнято такі позначення: перша цифра - кі­лькість секцій, друга - кількість елементів по глибині, ш - кількість елеме­нтів по ширині.

Циклони ЦН-15 призначені для сухої очистки повітря і газів, які виділяються при деяких технологічних процесах, які пов’язані з сушінням, обжигом, агломерацією, палінням топлива і т.д., а також очистці аспіраційного повітря.

Діаметр циклона не слід задавати більш 1000 мм. Для підвищення ефективності очищення циклони компонують у групи з загальними підведенням і відводом  повітря, що очищається. Такі циклони називають батарейними. Цим досягається істотна економія капітальних і експлуатаційних витрат.

Залежно від продуктивності циклони можна встановлювати поодинці (одиночні циклони) або об'єднувати в групи з двох, чотири, шести або восьми циклонів (групові циклони).

При великих обсягах  газів, що очищаються, застосовують групові чи батарейні циклони. Групові циклони мають загальне підведення і відвід газу, розділений на рівнобіжні канали по числу елементів. У батарейному циклоні елементи поєднуються в один корпус і мають загальне підведення і відвід газу через направляюче пристрій, що закручує потік. Ефективність батарейних циклонів трохи нижче ефективності окремих елементів.

Нижче приведена технічна характеристика найбільш поширеного на виробництві циклону ЦН-15:

-допустима запиленність газу, г/м3:

-для слабозліпающогося пилу - не більше 1000;

-для средньозліпающогося пилу - 250;

-температура газу, що очищається °С - не більше 400;

-тиск (розрідження), кПа (кг/см2) - не більше 5 (500);

-коефіцієнт гідравлічного опору:

-для одиночних циклонів - 147;

-для групових циклонів - 175-182;

-ефективність очищення (від пилу dm = 20 мкм, при швидкості газопилового потоку 3,5 м/с і діаметрі циклону 100 мм), % - 78.

-                     

Рисунок 14. Циклон типу ЦН-15П:

1 - конічна частина циклону; 2-циліндрова частина циклону; 3 - гвинтоподібна кришка; 4 - камера очищеного газу; 5 - патрубок входу запиленого газу; 6 - вихлопна труба; 7 -бункер; 8 - люк; 9 - опорний пояс; 10 - пильовипуськноє отвір.

Для розрахунків режимів і вибору марки (конструкції) циклону необхідні наступні початкові дані: кількість газу, що очищається, за робочих умов Vг, м3/с; щільність газу за робочих умов , кг/м3; динамічна в'язкість газу при робочій температурі ; дисперсний склад пилу, що задається двома параметрами dm і lg r; запиленність газу Сх, г/м3; щільність частинок рч, кг/м3; необхідна ефективність очищення газу .

Циклони ЦН-15 призначені для сухої очистки повітря и газів, які виділяються при деяких технологічних процесах, які повязані з сушінням, обжигом, агломерацією, палінням топлива і т.д., а також очистці аспіраційного повітря.

Крім цих циклонів для очищення газів від вугільного пилу. Золи та пилу що злипається використовують спірально конічні циклони СК-ЦН-34, СДК-ЦН-33.

Спірально-конічні циклони порівнюючи з типом ЦН мають більші розміри  та більший гідравлічний опір, але і більшу ефективність очищення.

При очищенні від пилу, що злипається або від абразивного пилу використовують циклони конструкції ВЦНИИОТ. Ці циклони характеризуються розширеною конічною частиною. Для сухого пилу який не злипається можуть використовуватися циклони конструкції СИОТ- це конічні циклони. Перевагою цих циклонів є менша висота приблизно на 30%, порівняно з іншими.

Для вловлювання пилу деревини використовуються циклони Гипродревпрому марок Ц та УЦ, вони характеризуються наявністю сепаратора  на вихідній трубі. Ефективність очистки цих циклонів досягає 98%.

Загалом для циклонів ефективність очистки сягає 95-98%.

Прямоточні циклони особливістю є рух повітря без зміни його напрямку, перевага полягає у малому гідравлічному опорі та можливості очищення від абразивних матеріалів. Недоліком є мала єфективність очистки.

Прямоточні циклони очищують газ при закручуванні повітряних потоків внаслідок тангенціальної подачі газу або у результаті встановлення направляючих апаратів увигляді розеток. Ефективність очистки 90-95%. З тангенціальною подачею відрізняється напрямом подачі повітря.

Групові циклонимають спільний колектор для подачі запиленого газу, забору очищеного та спільний бункер для пилу розміщують циклони дворядним способом  по 2-8 штук або навколо вертикального вхідного патрубку по колу по 10-14 штук.

Ефективність очищення для групових циклонів менше ніж одиничних у зв’язку із порушенням герметичності кожного окремого циклончика.

Батарейні циклони мають порівнюючи з груповими менші розміри, менший опір, вищу ефективність очистки, але вони складні у виготовленні та більш металоємні. Крім того вони можуть використовуються для сухого пилу який не злипається. Ефективність очистки 95-99%. В залежності від кількості циклонів позначаються , наприклад БЦН-11.

 

5.4.Обгрунтування доцільності або неможливості використання циклона при виробництві газу

На даній промисловості виділяються різноманітні шкідливі речовини.

Підприємства з видобутку та переробки газу забруднюють атмосферу вуглеводнями, головним чином у період розвідки родовищ (при бурінні свердловин). Іноді ці підприємства, незважаючи на те, що газ екологічно чисте паливо, забруднюють відкриті водойми, а також грунт.

Забруднення приземного шару атмосфери при видобутку газу відбувається також під час аварій, в основному природним газом, продуктами випаровування нафти, аміаком, ацетоном, етиленом, а також продуктами згоряння.

Забруднення атмосфери може мати місце при:

-роботі двигунів внутрішнього згорання(в їх викидах присутні такі шкідливі речовини як окис азоту NO,двоокис азоту NO2,окис сірки SO4, окис вуглецю CO,сажа) і підігрівачів;
-випробуваннях, дослідження і ремонтах свердловин

-продувках свердловин і газопроводів(шлейфів) в атмосферу;

-витоку газу через нещільність технологічного обладнання на УКПГ і свердловинах;

-аварійних викидах назу в атмосферу.

Отже, з всього вищенаведеного ми бачимо, що в таких випадках застосування циклонів не доцільно.

Доцільним буде використання методів мокрого очищення, зокрема скубера Вентурі.

Розділ 6.Технологічні розрахунки циклонів і визначення їх конструктивних розмірів

Серед засобів сухого інерційного очищення газових викидів від пилу найбільш поширені циклони ,які застосовуються для виділення з газового потоку частинок порівняно великого розміру . Залежно від якостей пилу і його дисперсного складу та вимог до очищення газу циклони застосовуються як апарати першого ступеня очищення або в сполученні з іншими пиловловлювачами . Вони ефективно вловлюють з газу частинки пилу діаметром 5 мкм і більші. Допустима початкова  концентрація пилу в пило газовому потоці, що очищується в циклонах, залежить від якостей забруднених газів, конструкції й розмірів циклона. В середньому вона не повинна перевищувати 400∙10-6    кг/м3 .

В різних галузях промисловості залежно від умов виробництва та вимог очищення використовують типи  циклонів : ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У («вкорочений»), ЦН-24 конструкції НДІОгазу. Цифра кут розгору між тангенціально приєднаним вхідним патрубком та циліндричною частиною циклона. При небезпеці налипання ару пилу в корпусі та значній образливості пилу використовують спірально-конічні циклони СК-ЦН-34, спірально довго конічні циклони  СДК-ЦН-33. Цифри 34  та 33 зарактеризують відношення діаметрів вихлопної труби до циліндричної частини корпуса. Використовуються циклони конструкцій ВЦНИИСТ, СИОТ, ЦКТИ, Гидропневпрома (УЦ-38) .

Циклони застосовують для виділення з газового потоку частинок порівняно великого розміру. В залежності від якостей пилу і його дисперсного складу та вимог до очищення газу циклони застосовують як апарати першого ступеня очищення.

 

Витрати газу при робочих умовах визначають за формулою :

 

 

-         температура газів в робочих умовах,

-         абсолютна температура.

 

Густина газу при робочих умовах :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-         нормальний атмосферний тиск

 

 

Динамічна в’язкість газу при робочих умовах :

 

 

 

-         константа .

Визначають необхідну перерізу циклона :

 

 

Обчислюють діаметр циклона :

 

 

Обчислене значення діаметра циклона     округляють до величини стандартного значення циклона    D .

Якщо розрахунковий діаметр перевищує максимальне значення передбачають встановлення декількох паралельних циклонів . При цьому витрати очищувальних газів розділяють на кількість циклонів і для нього визначають площу поперечного перерізу та діаметр .

За вибраним значенням діаметра циклона знаходять дійсну швидкість газів в циклоні :

 

 

 

Дійсна швидкість газу в циклоні       не повинна різнитись оптимальною    більше,ніж на 15 % .

Обчислюють коефіцієнт гідравлічного опору циклона :

 

 

-         коефіцієнт гідравлічного опору одиничного відповідного типу циклона діаметром D, 75….3000 Па .

 

 

Коефіцієнт гідравлічного опору для поодиноких циклонів ЦН-11, ЦН-15,ЦН-15У, наведені для діаметра 500 мм.

Вихідні дані для проведення розрахунків визначають за варіантом у таблиці 6.1.

Враховуючи середні розміри частинок пилу (за відсутністю додаткових даних,що характеризують пил),задаються типом циклона (табл.6.2) та визначають оптимальну швидкість газу в апараті Vr, м/с (табл.6.3) та розрідження в ньому Р, Па. Для циклонів конструкції НДІОгазу розрідження не повинно перевищувати 2500 Па.

                                                                                                              Таблиця 6.1.

Значення поправкового коефіцієнта К1 залежно від діаметра циклона 

Тип циклона	Значення К1  для циклона діаметром D, мм
	100	200	300	400	500
ЦН-11	0,94	0,95	0,96	0,99	1,0
ЦН-15, ЦН-24	0,85	0,90	0,93	1,0	1,0
СК-ЦН-33, СДК-ЦН-34, СК-ЦН-34М	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0

   Таблиця 6.2

Значення поплавкового коефіцієнта К2,залежно від запиленості газів для циклонів діаметром 500 мм

Тип циклона	Значення К2 при Сг, г/м3
	0	10	20	40	80	120	150
ЦН-11	1,0	0,96	0,94	0,92	0,90	0,87	0,85
ЦН-15	1,0	0,93	0,92	0,91	0,90	0,87	0,86
ЦН-15У	1,0	0,93	0,92	0,91	0,89	0,88	0,87
ЦН-24	1,0	0,95	0,93	0,92	0,90	0,87	0,88
СД-ЦН-33	1,0	0,81	0,785	0,78	0,77	0,76	0,74
СДК-ЦН-34	1,0	0,98	0,947	0,93	0,915	0,91	0,90
СК-ЦН-34М	1,0	0,99	0,97	0,95	-	-	-