Ciclon Aer

5/28/2018 Ciclon Aer

1/10

UNIVERSITATEA PETRU MAIOR TRGU-MURE

FACULTATEA DE INGINERIE INDUSTRIAL I MANAGERIAL

INGINERIA I PROTECIA MEDIULUI N INDUSTRIE

PROIECT

Procese i echipamente de epurare a atmosferei

PROIECTAREA UNEI INSTALAII SIMPLE DE EPURARE I

TRANSPORT A GAZELOR PROVENI TE DE LA CONCASAREA UNOR

MATERIALE

Responsabil discilpin: s. l. dr. ing. Porcar Dan

Student:

20132014


2/10

Cuprins

Memoriu de prezentare

1. Generaliti2. Dscrierea instalaiei3. Coclonul. Mod de funcionare

Alegerea materialului

4. Epuratorul secundar. Generaliti5. Ventilatoarele. Dimensionare i caracteristici6. Amplasarea ciclonului, posibiliti de acces7.

Msuri speciale de protecia muncii avute n vedere la proiectarea separatorului

Breviar de calcul

Calculul randamentului de epurare

Calculul de dimensionare al ciclonului

Determinarea vitezelor n ciclon

Calculul lungimii de epurare

Calculul diamentrului particulei critice

Calculul randamentelor pe fraciuni granulometrice

Calculul fraciunilor rmase neepurate

Calculul randamentului total de epurare

Calculul fraciunilor neepurate la ieirea din bateria de cicloane

Calculul concentraiei de praf la ieirea din epurator

Calculul timpului unui ciclu de epurare

Calculul pierderilor de presiune

Calculul pierderilor liniare de presiune

Calculul pierderilor locale de presiune

Calculul de presiune n aparate

Calculul puterii de antrenare a motorului ventilatorului

Alegerea ventilatorului

Concluzii

Bibliografie


3/10

Memoriu de prezentare

1. GeneralitiPentru protecia atmosferei mpotriva polurii, aerul ncarcat cu praf din instalaiile de

desprfuire, conform actelor normative n vigoare, trebuie sa fie curaate de praf care apoi este

evacuat n atmosfer. n cazul transportului n scop tehnologic, rolul separatorului de praf este

de a desprinde materialul transportat din curentul de aer care urmeaz s fie evacuat n

atmosfer liber.

Instalaiile de desprfuire au drept scop captarea particulelor de substane degajate i

evacuarea lor din spaiul ncperii. Ele se realizeaz pentru eliminarea pericolului dembolnvire a muncitorilor, protejarea utilajelor de uzur rapid, protejarea aparaturii electrice

i electronice existente n secie, precum i pentru recuperarea substanelor preioase n

vederea reutilizrii lor.

La proiectarea instalaiilor de desprfuire este important s se cunoasc att natura i

cantitatea substanelor degajate, ct i gama de dimensiuni ale particulelor mai ales ale celor

fine, care nu se depun, meninandu-se n suspensie n aer.

Deoarece realizarea i exploatarea instalaiilor de desprafuire implic costuri mari, estenecesar s se ncerce mai nti ca prin procedee tehnologice s se reduc cantitile de praf

degajate, s se lucreze eventual cu materiale care produc pulberi mai puin periculoase.

Cicloanele au o ntrebuinare larg n toate domeniile de captare a prafului i sunt folosite

fie ca aparate individuale, fie montate n baterii.

Separarea prafului prin centrifugare nu este nelimitat. Se pornete prin calcul de la o

limit care se consider maxim, sub aceast limit praful nu mai poate fi reinut.

Ciclonul este un separator cu o deficien iniial admis, dar al crui cost este n generalmult mai mic decat al oricarui separator.

2. Descrierea instalaieiInstalaia este format din :

concasor ; ciclon ;


4/10

epurator ; ventilator ; co ; 3 tronsoane.Concasorul este acoperit cu o hot. Aerul impurificat este transportat cu o vitez de 9 m/s

printr-un prim tronson lung de 12 m, cu 6 coturi la 90,catre ciclon.

Din ciclon, prin tronsonul al doilea cu o lungime de 7 m, cu 4 coturi de 90,gazul cu

particule fine n suspensie, cu o vitez de 9 m/s, trece n epuratorul secundar unde are loc

epurarea.

Pe tronsonul trei, care are lungimea de 3 m, cu 1 cot la 60, gazele epurate sunt

transportate cu o viteza de 6 m/s n ventilator iar de aici sunt ventilate n co.

3. Ciclonul. Mod de funcionareCiclonul este un aparat brevetat la sfritul sec. XIX. Este cel mai cunoscut separator.

Cicloanele sunt aparate care folosesc principiul de epurare centrifugal. Fora centrifugal ia

natere la introducerea tangenial a unui curent de aer ntr-un tub cilindric sau conic. Aceste

aparate sunt cele mai folosite aparate pentru desprfuirea grosier folosit n practic.

Ciclonul se compune dintr-o manta cilindric din tabl, terminat la partea inferioar cu

un con cu orificiu de evacuare a prafului. n interiorul mantalei se gasete un tub cilindric de

evacuare a aerului curit.

Aerul ncrcat cu praf este introdus tangenial n partea superioar a mantalei cptnd

astfel o micare dup o spiral descendent.

Datorit forei centrifuge, particulele solide sunt proiectate pe pereii mantalei, sunt

frnate n micarea lor i curg apoi spre conul inferior, aerul curit ieind prin tubul interior

central. Intrarea i ieirea gazelor se face prin partea superioar. Evacuarea prafului se face n

partea inferioar unde ciclonul este prevazut cu un buncr, acesta avnd o nclinaie mare fa

de axa orizontal. Depunerea prafului n buncr se face sub aciunea forei gravitaionale.

Pentru a se asigura o epurare eficient, aerul impurificat trebuie s execute n ciclon cel puin

dou rotaii complete n jurul tubului central.

n anumite limite, gradul de separare al cicloanelor crete cu fora centrifug, adic cu

masa particulelor, cu viteza de rotire a particulelor, determinat de viteza de intrare

tangenial a amestecului i cu scderea diametrului mantalei ciclonului. Din aceste motive,


5/10

cicloanele se construiesc de obicei cu un diametru maxim de 1 m. Se realizeaz, de asemenea

cicloane cu diametre mai mici de 50...250 mm, ce se monteaza n baterii formnd

multicicloane.

Alegerea materialului

Pentru cicloane folosite la temperatura de 20C se poate alege ca material de construcie a

ciclonului OL 37 sau OL 42.2.K. Pentru temperaturi mai ridicate se alege oel refractar.

Pentru ciclonul proiectat se alege OL 37.1.K.

4. Epuratorul secundar. GeneralitiProblema combaterii gazelor duntoare n diverse industrii se pune, n primul rnd pentru

protecia atmosferei n zonele nvecinate , combaterea prafului este ndreptat mai ales spre

mbuntirea condiiilor de munc direct la locul de producie , unde praful acioneaz n

afar de cile respiratorii i asupra ochilor, provocnd leziuni mecanice sau chimice , ca i

asupra pielii, avnd uneori i aciuni asupra mai multor organe.

Fizicienii care s-au ocupat cel mai mult de teoria filtrrii au fost: Fuks (Rusia), Davis

(Anglia), Kangro (Germania).

n general, fiecare firm productoare de materiale filtrante are angajai care s se ocupe

de problemele legate direct de teoria filtrrii pe materialele produse n firm. Instalaiile

pentru desprfuirea aerului cu ajutorul materialelor textile filtrante sub form de saci cilindrici

sau suprafee plane denumite filtre cu saci, prezint o larg utilizare n industrie alturi de

separatoarele umede, cicloane sau electrofiltre. Acolo unde condiiile locale pretind un grad

avansat de reinere a prafului (zone locuite sau zone industriale pentru care praful chiar n

cantiti mici este duntor activitii), se recurge adesea la filtre cu saci, care n cazul

exploatrii corecte dau rezultate foarte bune. Caracteristicile filtrelor se difereniaz prin

parametrii de lucru:debitul, temperatura , umiditatea i aciunea chimic a gazelor, precum i

prin posibilitatea de curire a suprafeelor filtrante colmatate i prin modul de evacuare a

produselor reinute. De asemenea, intervin factori de eficien i economicitate.

Din analizele efectuate a rezultat n mod evident c gradul de ncrcare a aerului cu praf

respectiv concentraia condiioneaz n mare msur funcionalitatea filtrelor cu saci. Astfel,

la concentraii mari apare necesitatea curirii la intervale foarte scurte a sacilor n caz contrar

se produce colmatarea excesiv a acestora cu urmri nefavorabile asupra pierderilor de

presiune a stabilitii debitului de aer ia consumului specific de energie. Pentru a se evita


6/10

aceast situaie se decurge la diverse soluii constructive, cum sunt buncrele pentru decantare

preliminar, care sunt adoptate n majoritatea cazurilor, conducte de gaze brute cu seciune

mare , prevzute cu dispozitive de evacuare a prafului, carcase cilindrice cu intrare tangenial

de tipul celor adoptate la filtrele-ciclon.

Unele tipuri de filtre sunt proiectate s funcioneze numai la aspiraie datorit

particulariti lor funcionale sau n scopulprotejrii ventilatorului de efectul de abraziune al

prafurilor; altele pot fi utilizate numai la refulare sau mixt.

Praful reinut se depune pe suprafaa interioar, iar gazul filtrat strbate de la interior spre

exterior, n timpul curirii, curentul de aer la modelele cu scuturare manual sau

semiautomat este ntrerupt. La filtrele cu sisteme mai perfecionate se produce inversarea

curentului. Pentru a se evita strivirea i obturarea sacilor, unele tipuri sunt prevzute cu inele

de rigidizare care sunt fixate pe saci sau cu grtare metalice din vergele montate n interiorul

sacilor.Acestea din urm prezint dezavantajul c n anumite situaii produc nfundri.

La alte tipuri sensul normal de circulaie al gazelor este de la exterior la interior, iar n

timpul curirii invers.

Aceast soluie este ntlnit destul de fregvent la tipurile de filtre moderne care au sacii

cilindrici cu diametre mici, dar i la filtrele de suprafa care au elementele filtrante de form

plan, cu spaii nguste n interior. Circulaia din exterior spre interior este avantajoas prin

faptul c permite compactizri mai avansate a suprafeelor filtrante, pentru c n spaiile din

interiorul elementelor filtrante nu ptrunde aer cu praf ci aer filtrat, iar depozitul de praf se

adun pe suprafaa exterioar i prin aceasta posibilitile de nfundare sunt mai reduse.

Forma carcasei este un alt alt element distinctiv al filtrelor, carcasele cilindrice rezist mai

bine la presiuni i n special la depresiuni mari, putnd fi confecionate din tabl mai subire.

De asemenea, forma cilindric permite realizarea treptei preliminare de separare a prafului

prin cicloane. La filtrele cu carcase cilindrice se pot adopta dispozitive de curire rotativ.

Ca dezavantaj al carcasei cilindrice este de menionat limitarea mrimii suprafeei filtrante

i imposibilitatea construciei modulate. Forma paralelipipedic este forma clasic a carcasei

pentru majoritatea tipurilor de filtre. Prin modulare se obin uniti mergnd pn la o

suprafa de 700-800 mp.

Din punct de vedere al sistemelor de evacuare a prafului, au fost identificate modele cu

evacuare mecanizat, cu necuri i ecluze care se ntlnesc n majoritate i altele cu evacuare

discontinu cu clapele montate la baza buncrelor, containere metalice sau saci de hrtie.

Soluiile constructive sunt condiionate de debitul orar de praf, de faptul dac praful este deeusau produs valorificabil i de modul cum se valorific. Unele tipuri de filtre destinate pentru


7/10

montare direct la silozuri sau depozite, pot fi lipsite de buncr i accesorii pentru evacuarea

prafului.

n cazul experimentrilor efectuate, s-a constatat c principala condiie a evacurii

prafului este asigurarea unei etaneiti foarte bune mpotriva ptrunderii de aer fals. O

realizare economic a sistemelor de evacuare a prafului colectat n filtre, este funcionarea

intermitent a necurilor i a ecluzelor, care cu ajutorul unui sistem de automatizare pornite cu

puin timp nainte de nceperea ciclului de curare a sacilor i sunt oprite dup ntreruperea

scuturrii.

Un factor deosebit de important n asigurarea unei exploatri optime a filtrelor cu saci

este modul de fixare a elementelor filtrante i cum este asigurat accesul pentru revizie sau

pentru nlocuirea acestora. Un sistem de prindere necorespunzatoare poate duce la uzuri

premature ale elementelor filtrante, cum este, de exemplu, cazul sistemelor cu coliere care

uzeaz sacii la extremiti i poate provoca neajunsuri la ntreinere, necesitnd eforturi pentru

montare, demontare sau pentru reglajul ntinderii.

Sistemul clasic de fixare cu coliere s-a mbunatit la tipurile modeme n utilizarea

unor coliere nguste din tabl subire flexibil, mecanisme de nchidere rapid, prevzute cu

reglarea strngerii.

Caracteristicile materialului filtrant i al sistemelor de scuturare influeniaz n foarte

mare msur de aplicaie al filtrelor pentru desprfuire. De materialul filtrant depinde

eficiena filtrelor, consumul de energie pentru filtrare, limitele de temperatur la care poate

funciona filtrul, costul ntreinerii. esturile naturale , lna i bumbacul, utilizate iniial au

fost nlocuite n prezent prin esturi din fibre sintetice, ale cror cantiti continuu ameliorate

permit funcionarea la temperaturi din ce in ce mai ridicate.

Dup natura prafurilor de filtrare, abrazivitatea sau proprietile lor adezive, esturile

pot fi netede sau scmoase, cu textur mai mult sau mai puin strans. Pentru a evita custura

longitudinal a sacilor, care reprezint un important neajuns n ceea ce privete confecionarea

ct i mai ales, omogenitatea structurii acestuia, se folosete procedeul de tricotare pe maini

circulare.

Se face din ce n ce mai des apel la esturile din sticl siliconizat, care rezist la

temperaturi de ordinul 250 grade Celsius, dar prezint anumite dificulti n ceea ce privete

fragilitatea lor, i necesit sisteme de decolmatare prin contracurent de aer. Rolul

dispozitivelor de curire este de a ndeprta de pe materialele filtrante praful care se

acumuleaz pe parcursul filtrrii.


8/10

La cele mai multe tipuri de filtre, cu excepia unor modele mai puin rspndite,

curirea este operaia care se realizeaz prin mai multe procedee. Cele mecanice acioneaza

prin ocuri produse prin mecanisme cu came sau prin vibraii longitudinale sau transversale

produse cu electromagnei i cele cu inversarea curentului de aer. La sistemele semiautomate,

curirea se face la intervale mai mari, odata cu ntreruperea din funciune a ventilatorului, de

regul n timpul opririi cerute de procesele tehnologice. Asemenea sisteme acioneaza asupra

unor grupuri de saci care nu sunt distribuii pe compartimente. La filtrele cu sisteme de

curire automate, curirea se execut la intervale precise comandate de sistemele de

programare i care sunt stabilite n funcie de parametrii de lucru ai filtrului. Periodicitatea

curirii se determin n funcie de concentraia de praf, de solicitarea suprafeei filtrante i de

capacitatea de acumulare cu praf a materialului filtrant n cursul unui ciclu, capacitatea care se

stabileste experimental i depinde de limita care se impune pierderii de presiune.

Dac mecanismele de curire nu acioneaz la timp sau suficient de intens, materialul filtrant

nu se poate regenera n mod corespunzator. n aceast situaie apar acumulri remanente de

praf care se amplific n timp i duc la mrirea pierderilor de presiune, la scaderea debitului i

n cele din urm la scoaterea din funciune a ntregii instalaii.

5. Ventilatoarele. Dimensionare i caracteristiciPentru ca aerul s poat parcurge instalaia de la un capat la cellalt este necesar s aib o

presiune care s ntrein micarea aerului i s nving rezistenele opuse de elementele

instalaiei de curgere. Aceast presiune este imprimat de ctre ventilatoare prin consumarea

unei energii.

Ventilatoarele sunt maini rotative care ncarc aerul cu energie. Ele se compun dintr-o

carcasa i un rotor acionat de un motor electric. Carcasa are dou racorduri din care unul

pentru intrarea aerului i cellalt pentru ieirea aerului. Rotorul este alctuit din palete care

difer ca numar i form in funcie de tipul ventilatorului.

Prin nvrtirea rotorului, n dreptul racordului de intrare se produce o depresiune care

aspira aerul n interiorul carcasei.

Aerul intrat n carcas este supus unei fore centrifuge i comprimat. Dup ncrcarea cu

energie, prin comprimare, aerul iese din carcas i ptrunde n tubulatura instalatiei.

Dup forma lor constructiva i dup direcia pe care o are aerul care parcurge carcasa,

ventilatoarele sunt de doua tipuri:


9/10

- centrifugale (radiale);

- axiale.

6.

Amplasarea ciclonului, posibiliti de acces

Cicloanele se monteaz n exterior, pe cldire, pe console fixate n zidrie sau, dac au

dimensiuni mari, se execut o construcie metalic special pentru susinere.

Cicloanele sunt prevzute cu picioare de susinere. Cnd se monteaz pe fundaie de

beton, sub aceste picioare se toarn cte un bloc de beton, prinderea ciclonului de aceste

blocuri realizndu-se cu uruburi de ancorare. De aceea la turnarea blocurilor de beton se vor

introduce n cofraj buci de lemn n blocurile n care trebuie lsate gurile pentru uruburilede ancorare. Poziia acestor guri se stabilete prin msurare pe ciclonul adus la antier.

Montarea se ncepe la 5-7 zile de la turnarea betonului. Pentru montarea cicloanelor

grele se folosesc macarale. nainte de montare se remediaza deformarile aprute n timpul

transportului i manipulrii.

Cicloanele mari vin pe antier neasamblate, asamblarea realizandu-se la locul de

montare. La asamblare se pun n mod obligatoriu garnituri de carbon mbibate cu ulei de in la

mbinrile cu flane.

La instalaiile cu debite foarte mari se utilizeaz baterii de cicloane, alctuite din mai

multe cicloane montate ntr-o ncpere special. La aceste cicloane se mai execut cciuli de

protecie, gurile de evacuare a aerului fiind legate la o tubulatura comun.

7. Msuri speciale de protecia muncii avute n vedere la poriectareaseparatorului

Personalul de ntretinere va urmri:

- completarea acoperirilor (vopsea, metalizare, emailare);

- completarea izolaiei termice (la acele aparate care epureaz fluide calde) pentru a evita

condensrile sau mrirea gradului de umiditate n interiorul aparatului;

- starea garniturilor la racordarea cu conducte de aduciune i evacuare a fluidului de epurat i

epurat (nlocuirea acestora cnd nu mai sunt corespunzatoare);

- gradul de eroziune la interior pentru a se evita sprturi n manta sau depuneri din cauzaacestor eroziuni;


10/10

- meninerea proteciei contra coroziunii i regiunii a construciei metalice care susine

aparatul, prin completarea prilor deteriorate;

- curirea de zpad, polei, ghia a scrilor de acces n timpul iernii, pentru a se evita

accidente n cazul unor intervenii pentru control i reparaii;

- curirea de praf a microcicloanelor nfundate (multicicloane);

- acoperirea eventualelor crpturi exterioare (la cicloanele din beton armat) cu chituri

corespunztoare (cu o buna aderen i ancorare) i acoperirea acestora cu material iniial de

protecie;

- verificarea, strangerea uruburilor de asamblare i nlocuirea celor uzate, atat la aparat cat i

la asamblarea acestuia cu conductele respective;

- executarea reviziilor periodice conform planului de ntreinere al instalaiei respective;

- verificarea continu a vitezei de intrare n ciclon este absolut necesar deoarece rezistenele

cresc vertiginos odat cu creterea acestei viteze;

- orice depunere pe conductele de intrare i n interiorul ciclonului micoreaza seciunea

acestora i automat mresc vitezele de circulaie, deci rezistenele.

Ciclon Aer

Documents

Transcript of Ciclon Aer