ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сепарации дисперсной и газовой фаз, выходящих из плазменных реакторов, в вихревых пылеуловителях из "Плазменные и высокочастотные процессы получения и обработки материалов в ядерном топливном цикле - настоящее и будущее" Технология разделения дисперсных и газовых продуктов плазменных технологических процессов основана на применении различных сепараторов осадительных камер, инерционных и центробежных пылеуловителей, скрубберов, электрофильтров, рукавных, тканевых и металлокерамических фильтров. В табл. 13.2 приведены принципиальные характеристики работы некоторых наиболее распространенных в промышленности сепараторов из числа вышеперечисленных. [c.634] Первоначальный подход к решению проблемы разделения дисперсных и газовых продуктов плазмотехнологических процессов, например процессов, описываемых уравнениями (13.1) (13.5), основывался на сочетании осадительной камеры, если геометрия установки не лимитировалась условиями ядерной безопасности, и металлокерамических фильтров, установленных на выходе из осадительной камеры (см. рисунки 4.20, 4.21), или даже на крышке последней, так что сбрасываемый с фильтров продукт поступал в разгрузочное устройство, установленное непосредственно под реактором. Регенерацию металлокерамических фильтров проводили периодически обратной импульсной отдувкой. [c.635] Наиболее распространенный центробежный сепаратор — циклон, в частности противоточный циклон (рис. 13.1), в котором двухфазный поток (ДП) вводят в верхнюю часть сепаратора, где формируется вращаюш,ийся поток, опускаюш,ийся вдоль внутренних стенок цилиндрической и конической формы корпуса. [c.636] В силу значительного центробежного ускорения газового потока, на несколько порядков превышаюгцего силу тяжести, частицы выносятся из потока и оседают на стенках, а затем подхватываются вторичным потоком и оседают в бункере (ДФ — дисперсная фаза). В центральной зоне вращающийся газовый поток, освобожденный от частиц (ОГ), движется снизу вверх и выходит через коаксиально расположенный выходной патрубок. [c.636] Разработано большое количество конструкций противоточных циклонов (рис. 13.2), имеющих различное соотношение цилиндрической и конической частей и, следовательно, различающихся по гидравлическому сопротивлению, эффективности улавливания тонкодисперсной фазы, по затратам на разделение продуктов и т.п. [c.636] Степень разделения дисперсной и газовой фаз сильно зависит от дисперсности частиц (табл. 13.3). [c.636] Особенность всех известных циклонных аппаратов — резкое уменьшение степени улавливания дисперсной фазы с размерами частиц менее 10 мкм, особенно менее 5 мкм (см. табл. 13.3). Эффективность работы центробежных сепараторов в отношении улавливания частиц с размерами до 1 мкм можно повысить, используя вихревые пылеуловители со встречными закрученными потоками (так называемые ВПУ или вихревые циклоны см. [8]), в которых, помимо всего прочего, удается значительно уменьшить вторичный унос тонкодисперсной фракции. В промышленности наиболее хорошо известны два типа ВПУ — сопловой и лопаточный оба они схематически показаны на рис. 13.3. [c.638] В сопловом ВПУ двухфазный поток поступает в камеру 1 по изогнутому входному патрубку с лопаточным завихрителем 2 и обтекателем. В кольцевом канале вокруг входного патрубка устанавливают подпорную шайбу 3, препятствуюгцую увлечению аэрозолей с очищаемым газом. Из восходящего закрученного потока частицы отклоняются к периферии и под влиянием центробежного потока, образованного вторичным газом, подаваемым через сопла направляются вниз. При многократном вдувании вторичного газа в сепараторе можно достигнуть степени разделения фаз 99%. [c.639] В ВПУ лопаточного типа вторичный газ, отбираемый из очищенного газового потока, вводят в сепаратор с помощью кольцевого направляющего устройства 5 с наклонными лопатками. Таким образом удается достигнуть высокой эффективности даже при наличии мельчайшей пыли. Папример, при одинаковых диаметре корпуса ( )кор = = 200 мм) и объемном расходе (К = 330 м /ч) для соплового ВПУ эффективность улавливания г = 96,5% (АР = 3,7 10 Па), а для лопаточного г] = 98% (АР = 2,8 10 Па). [c.639] Вихревые пылеуловители соплового типа разрабатывали применительно к сепарации дисперсных и газовых продуктов процесса плазменной денитрации уранилнитратных реэкстрактов и других видов нитратного сырья (см. главы 4 и 5). Первым отличительным признаком этих пылеуловителей, по сравнению со стандартными ВПУ [8], являлось использование вместо вторичного газа того же двухфазного потока суммарный двухфазный поток разделяли на два потока и вводили их в ВПУ через сопла так, чтобы они двигались навстречу друг другу, но вращались в одном направлении. Второй важный отличительный признак — разделение фаз проводили сразу же на выходе из плазменного реактора, т. е. при повышенных или высоких температурах (400 4- 500 °С). [c.639] Эффективность улавливания дисперсной фазы определяется соотношением скоростей первичного и вторичного потоков (гих и гю2 соответственно), определяемых диаметрами завихрителя и сопел ( е и с з соответственно) большое влияние на эффективность разделения фаз оказывают угол наклона сопел а, соотношение величин Я1, Н2, Нз, диаметров I), 4 и 8 и других параметров сепаратора. Наиболее эффективно работал ВПУ с диаметром В = 200 мм и высотой Н1 = = 1500 мм. К сожалению, нри разделении дисперсных и газовых продуктов процесса (13.5), полученных в плазменном реакторе и сохраняютцих при разделении довольно высокую температуру (в данном случае 400 °С), все параметры ВПУ, рассчитанные по результатам моделируюш их экспериментов при комнатной температуре, радикально изменились из-за изменения вязкости и плотности газа и прочих параметров. Поскольку в научно-технической литературе по вопросам газоочистки практически отсутствуют данные о натурных экспериментах по разделению таких продуктов, ниже приведены некоторые результаты крупномасштабных экспериментов подобного рода. [c.641] Анализ исследований по гидродинамике вихревых пылеуловителей показал, что степень улавливания в таком сепараторе зависит в основном от скорости и расхода вторичного газа-уловителя, высоты сепаратора, суммарного расхода запыленного газа и газа-уловителя, запыленности потока газа и углов наклона лопаток завихрителя запыленного потока и сопел вторичного газа-уловите ля. Изменяя эти параметры, создают в рабочей полости сепаратора любую наперед заданную аэродинамическую ситуацию, обеснечиваюгцую его эффективную работу. Формирование в сепараторе газовых течений, при которых степень улавливания максимальна, сопровождается сложными процессами, не поддаюгцимися зачастую аналитическому описанию. Режим работы ВПУ поддается математическому расчету егце в меньшей мере, чем режим работы циклонов, особенно для разделения химически активных фаз при сравнительно высокой температуре по крайней мере очень трудно связать эффективность работы сепаратора с режимом его работы и основными геометрическими размерами. Поэтому разработка вихревого пылеуловителя для промышленного применения базировалась на экспериментальном исследовании сепаратора с привлечением теории подобия. [c.641] Уловленный в циклоне и в аппарате ВПУ 2 порошок собирали в бункерах 9. Сверхтонкая фракция проскочившего циклон порошка (менее 3 мкм) улавливалась на металлокерамическом фильтре 7, снабженном системой импульсной регенерации (обратной отдувки). При проведении исследований изменяли положение диафрагмы 3 и количество пар работающих сопел 4, что приводило к изменению высоты аппарата и скорости вторичного газа. Кроме того, изменяли расходы первичного и вторичного потоков и их соотношение. [c.643] После окончания опыта порошок из бункеров 9 взвешивали и определяли степень улавливания с погрешностью не более 1,0%. [c.643] Для исследования процесса улавливания использовали порошок диоксида циркония, полученный по плазменной технологии (денитрация раствора нитрата циркония). Насыпная и никнометрическая плотности порошка и его удельная поверхность составляли 1360, 5500 кг/м и 3 м /г соответственно. Данные по гранулометрии порошка приведены в табл. 13.4. [c.643] При постоянных значениях расхода запыленного газа Уг = = 20 нм /ч и его запыленности д = 100 г/нм , изменяя количество работаюгцих сопел, определяли зависимость степени улавливания от скорости вторичного газа. Степень улавливания находили также для различных расходов вторичного газа. При этом параметр е (отношение расходов первичного и вторичного потоков газа) выбирали равным 0,5 и 1,0. Найдено, что нри постоянном значении е = У У2 с ростом скорости вторичного газа-уловителя степень улавливания возрастает, а высота слоя порошка в аппарате уменьшается. [c.644] С ростом высоты аппарата увеличивается степень улавливания при постоянном значении г однако начиная с высоты 0,7 м степень улавливания практически не меняется. Увеличение высоты аппарата приводит также к увеличению высоты подъема улавливаемого материала. При одной и той же высоте аппарата степень улавливания возрастает с увеличением параметра е. [c.644] С увеличением суммарного расхода газов или, что то же самое, осевой скорости газа в аппарате до величины 2,6 м/с степень улавливания возрастает и достигает значения 99,2 %. Во всех опытах гидравлическое сопротивление аппарата не превышало 2,8 кПа при суммарном расходе 44 м /ч. Изменение запыленности потока газа в пределах 0,02 -Ь 0,14 кг/м не влияло на степень улавливания. Все приведенные выше зависимости получены с использованием узла закрутки запыленного газа типа 6-лопастной насадки. [c.644] Вернуться к основной статье