Высокоэффективный центробежный фильтр для очистки газов

Серебрянский Д. А., Институт технической теплофизики Национальной академии наук Украины,

Киев, Украина

Центробежные фильтры можно использовать в качестве пылеулавливающих аппаратов в различных отраслях промышленности. Основа их конструкции — система последовательно соединенных криволинейных каналов с одинаковыми углами поворота ? и равными площадями поперечных сечений. Каналы образуются двумя плоскими стенками и цилиндрическими полуобечайками разной кривизны. Замкнутый контур возникает в двух соседних каналах при наличии эксцентриситета между осями вращения нечетных и четных полуобечаек (рис. 1).

Рис 1. Центробежный фильтр в 4-канальном исполнении:
1 — входной патрубок; 2  —  выходной патрубок; 3 — конический бункер; 4 — кольцевая щель; 5  —  днище головки; 6  —  криволинейные каналы; 7  —  рециркуляционные щели; 8 — сепарационная камера

Запыленный газовый поток по тангенциальному входному патрубку 1 поступает в сепарационную камеру 8. Вследствие движения по криволинейной траектории твердые частицы концентрируются на периферии каждого из каналов 6 и выводятся из них через зазоры 7 в предыдущий по ходу движения потока канал. Из первого и второго по ходу потока каналов пыль вместе с частью газа поступает через кольцевую щель 4 в цилиндрический бункер — пылесборник 3, где частицы оседают, а продолжающие витать наиболее мелкие фракции возвращаются через щели 7 в зону активной сепарации (каналы) и снова сепарируются. В результате организации внутренних (циркулирующих) потоков в системе каналов образуется динамический газопылевой слой, который и является фильтром для частиц вновь поступающего на очистку газа.

Габаритные размеры 2-уровневых центробежных фильтров приведены на рис. 2 и 3.

Рис. 2. Зависимость диаметра 2-уровневого центро­бежного фильтра от расхода очищаемого газа:

ЦФ8-2, ЦФ6-2 и ЦФ4-2 — фильтры в 8-, 6-и 2-канальном исполнении соответственно

Рис. 3. Зависимость высоты (без бункера пылесборника) 2-уровневого центробежного фильтра от расхода очищаемого газа
(высота не зависит от числа каналов)

Модули центробежных фильтров могут компоноваться в блоки заданной производительности в виде многоступенчатых систем очистки. На рис. 4 дан общий вид пылеулавливающей установки, состоящей из шести параллельно установленных 2-уровневых 6-канальных центробежных фильтров.

Рис. 4. Установка центробежных фильтров 6ЦФ2-6-180:
производительность по очищаемому газу 180 тыс. м³/ч;
длина,  ширина  и высота соответственно 11 000, 9 000 и 7 800 мм

Модули центробежных фильтров можно использовать как многоступенчатые системы высокоэффективной очистки газа с большой запыленностью (рис. 5).

Результаты расчетов коэффициента улавливания в зависимости от диаметра частиц пыли приведены на рис. 6.

В 6-канальном фильтре для частиц диаметром более 5—6 мкм эффективность улавливания незначительно зависит от диаметра.

Высокая эксплуатационная надежность центробежных фильтров подтверждена более чем 7-летним опытом безотказной работы в системе газоочистки барабанной сушилки на Молдавском металлургическом заводе. В этих условиях циклоны ЦН-15 истирались в течение полугода.

Недостаток центробежных фильтров, ограничивающий их широкое распространение, — значительные габаритные размеры. Например, 6-канальный центробежный фильтр производительностью по очищаемому газу 10 тыс. м³/ч имеет диаметр 2,6 м, высоту примерно 3,5 м (без бункера пылесборника).

Снижение габаритных размеров центробежного фильтра достигается 2-уровневой компоновкой системы каналов в сепарационной головке аппарата. При этом появляется возможность регулировки производительности путем установки шиберов во входных патрубках. Регулировка производительности имеет позиционный характер — работает либо один, либо два уровня для сохранения оптимальных значений скоростей в криволинейных каналах центробежного фильтра (т. е. обеспечивается 50 или 100 % производительности по очищаемому газу). Шиберы служат также для проведения периодических продувок внутренних поверхностей от пыли при повышенных скоростях газового потока.

Для экспериментальной проверки работоспособности такой конструкции был спроек­тирован и изготовлен 2-уровневый центробежный фильтр ЦФ2-6-06 производительностью по очищаемому газу до 600 м³/ч (рис. 7).

Рис. 7. Двухуровневый 6-канальный центробежный фильтр ЦФ2-6-06

Промышленные испытания центробежного фильтра ЦФ2-6-06 и циклона ЦН-15 диаметром 400 мм провели на Побужском ферроникелевом заводе в системе аспирации станка обработки графита в 2008 г. (табл. 1).

Таблица 1

Результаты сравнительных испытаний циклона ЦН-15 и центробежного фильтра ЦФ2-6-06

Экспериментально установленная эффективность очистки газа центробежным фильтром ЦФ2-6-06 составляет 98,9 %, а расчетная, полученная с помощью компьютерного моделирования, — 98 %.

Для системы газоочистки прокалочной печи коксовой шихты Запорожского титаномагниевого завода был спроектирован, изготовлен и смонтирован промышленный образец 2-уровневого 6-канального центробежного фильтра ЦФ2-6-8 (рис. 8) производительностью по очищаемому газу до 8 тыс. м³/ч, диаметром 1 550 мм, высотой 2 490 мм (без бункера пылесборника).

                                    Рис. 8. Двухуровневый 6-канальный центробежный фильтр  ЦФ2-6-06                                        

Результаты сравнительных испытаний циклона СИОТ № 9 и центробежного фильтра ЦФ2-6-8, который заменил циклон в системе газоочистки, приведены в табл. 2.

Таблица 2

Результаты сравнительных испытаний циклона СИОТ № 9 и центробежного фильтра ЦФ2-6-8 

В табл. 3 представлены результаты расчета коэффициента улавливания пыли типовыми циклонами и центробежным фильтром ЦФ2-6-8 для условий, аналогичных приведенным в табл. 2.

Таблица 3

Эффективность улавливание коксовой пыли типовыми циклонами
 и центробежным фильтром ЦФ2-6-8

При одинаковых энергозатратах эффективность улавливания пыли центробежным фильтром ЦФ2-6-8 значительно выше, чем типовыми циклонами.

 High-Performance Centrifugal Filter for Gas Cleaning

Serebryanskiy D. A., Institute of Thermophysics Engineering, National Academy of Sciences of Ukraine,

Kyiv, Ukraine

The high-performance centrifugal filter is developed for solid particles catching from gas streams. The filter overall dimensions and calculated effectiveness are given. The results of comparative tests of the centrifugal filter and typical cyclones are presented. It is shown that effectiveness of dust catching by two-level centrifugal filter is considerably higher than by typical cyclones.

Сведения об авторах

Серебрянский Дмитрий Александрович, канд. техн. наук, науч. сотр., лаборатория очистки газовых выбросов в промышленной энергетике, Институт технической теплофизики НАНУ, ул. Желябова, 2а, Киев, 03057, Украина. Тел. (044) 453-28-91, моб. (066) 738-55-94. E-mail

© Последние изменения внесены 29.09.09

© EcoInform