Аспирация шаровых мельниц
Мельницы, в которых происходит сухое измельчение материала, подвергают аспирации, т. е из них непрерывно удаляют воздух, запыленный мельчайшими частицами. Необходимость этого диктуется следующими причинами.
Мельчайшие частицы сырьевого материала налипают на мелющие тела и футеровку мельницы, они обладают также способностью адсорбировать (удерживать на своей поверхности) пузырьки воздуха. Смесь мельчайших твердых частиц с воздухом, осевшая на мелющих поверхностях, обладает амортизирующим действием и смягчает силу удара мелющих тел. В результате ухудшаются условия размола материала.
Воздушный поток, проходя через мельницу, увлекает эти мельчайшие частицы и очищает от них мелющие поверхности. Таким образом, с помощью аспирации увеличивается производительность шаровых мельниц, а также улучшаются санитарно-гигиенические условия труда.
Скорость воздушного потока в барабане принимается от 0,3 до 0,7 м/сек. При этом обеспечивается повышение производительности мельницы на 20—25%.
Отсос запыленного воздуха производится через разгрузочное устройство мельницы. Для этого в нем специально предусматривается соединительный патрубок.
Схема аспирационной системы мельницы следующая. Запыленный воздух через разгрузочный кожух отсасывается из мельницы и направляется на очистку для выделения из него взвешенных твердых частиц. Первичная грубая очистка осуществляется в циклонах, а очень, тонкие частицы удерживаются затем фильтром. Полностью очищенный воздух удаляется в атмосферу.
Движение пылевоздушного потока по всей системе производится центробежным вентилятором, просасывающим воздух через мельницу и все последующие очистные устройства. Это обеспечивает работу всей системы под разрежением и предупреждает выбивание пыли.
Осажденные частицы из циклонов и фильтров поступают в транспортирующие устройства измельченного материала и вместе с ним направляются на дальнейшую переработку.
На работу аспирации оказывает большое влияние герметичность воздуховодов и затворов аппаратов. При недостаточной плотности оказывается значительным подсос воздуха и нарушается эффективность работы всей установки.
Циклоны. Циклон состоит из стального цилиндра, переходящего в конус. Внутри цилиндра находится труба.
Запыленный воздух или дымовые газы по патрубку входят в цилиндр. Патрубок расположен наклонно и тангентально (по касательной) к цилиндру. Это обеспечивает кольцевое движение воздуха вокруг трубы и перемещение его вниз к конической части.
Воздух, достигнув отверстия трубы, поступает в нее и удаляется в атмосферу. В процессе движения воздух очищается. Выпадение из запыленного воздуха твердых частиц, т. е. очистка, происходит в результате потери частицами скорости движения. Скорость падает, как только воздух попадает из патрубка в цилиндр.
Площадь сечения патрубка в несколько раз меньше площади цилиндра (исключая площадь трубы). Во сколько площадь патрубка меньше площади цилиндра, во столько же раз уменьшается скорость движения воздуха в цилиндре. Взвешенные частицы не могут удерживаться в воздушном потоке при такой скорости воздуха и выпадают из него.
Дачьнеишая более полная очистка воздуха от пыли происходит в результате кольцеобразного движения воздуха в цилиндре. Твердые частицы при круговом движении воздуха прижимаются центробежной силой к внутренней части цилиндра, движение их затормаживается и они выпадают из воздушного потока. Уловленная пыль через конусообразную часть циклона поступает в приемный бункер 4, снабженный специальным затвором. Затвор препятствует просачиванию воздуха в циклон при удалении из бункера скопившейся в нем пыли.
Циклоны изготовляют одиночными или групповыми от двух до восьми одиночных циклонов в группе. Производительность одиночного циклона зависит от его диаметра. Циклоны НИИОГаз выпускают диаметром от 400 до 800 мм с градацией через 50 мм, т. е. 450; 500 мм и т. д. Средняя производительность их соответственно равна от 2000 до 6000 м3/ч газа.
Групповые циклоны имеют производительность, лрямопро-порционально увеличивающуюся с количеством циклонов в группе. Так, группа из восьми циклонов диаметром 800 мм каждый имеет производительность по газу 50 000 м3/ч. Температура газа, поступающего в циклон, должна превышать точку росы на 20—25° С, чтобы в циклоне не происходила конденсация влаги,
содержащейся в газе. Однако запрещено подавать в циклон газы с температурой выше 400° С по условиям прочности циклона.
Степень очистки газа от пыли в циклонах НИИОГаз зависит от размера взвешенных частиц в газе и составляет в среднем для частиц размером до 5 лк — 40—50%; Ю мк— 60—80% и 20 мк — 90—95%. Таким образом, циклон не производит полной очистки газов. Для более полного осаждения пыли применяют фильтры.
Фильтры. В цементном производстве применяют в основном дви типа фильтров: рукавные фильтры и электрофильтры.
Рукавный фильтр состоит из нескольких рукавов, располагаемых в металлической камере. Верхняя часть рукавов закрыта тканью и прикреплена к раме. Запыленный воздух (газ) поступает по трубе 6 и направляется затем в рукава. Проходя через ткань рукавов, частицы пыли задерживаются тканью, а очищенный воздух поступает в трубу и удаляется в атмосферу.
Рукава периодически встряхиваются механизмом и осевшая на ткани пыль ссыпается в бункер фильтра, оборудованного специальным затвором.
В качестве фильтровальных тканей применяют шерстяную байку, капроно-шерстяные байки, а также теплостойкие синтетические ткани из лавсана, терилена и др.
Электрофильтр является наиболее эффективным пылеочистительным аппаратом среди применяемых в цементной промышленности. Принцип очистки газа в электрофильтре основан на приобретении взвешенными в газе частицами электрического заряда при воздействии электрического поля высокого напряжения (до 100О00 в). Сущность очистки в электрофильтрах заключается в следующем.
Между двумя разноименно заряженными электродами проходит электрический ток. Появление замыкающего цепь электрического тока происходит в данном случае в результате ионизации воздуха, находящегося между электродами.
Ионизация — это расщепление молекул воздуха на заряженные частицы. Если в качестве положительно заряженного электрода взять трубу и поместить в нее тонкий провод, соединенный с отрицательным полюсом постоянного источника тока, то воздух, заключенный в трубе, получит заряд. Между трубой и проводом возникнет электрический ток определенной силы, т. е. образуется разряд. Такой разряд называется коронным.
Частицы запыленного воздуха, проходя через трубу, приобретают отрицательный заряд. Заряженные пылинки начинают
быстро перемещаться к положительному полюсу, в данном случае к трубе, так как разноименно заряженные частицы притягиваются. В результате пыль осаждается на внутренней поверхности. Такой электрод называется осадительным. Второй электрод получил название коронирующего электрода.
Осажденная пыль при легком встряхивании удаляется с поверхности электрода и ссыпается в бункер.
Пылинки могут приобретать также положительный заряд и осаждаться на отрицательном коронирующем электроде. Встряхивающее устройство поэтому устанавливается на осадительном и коронирующем электродах.
В зависимости от формы осадительных электродов различают электрофильтры трубчатые и пластинчатые. В первом случае осадительным электродом является труба, коронирующим — протянутая внутри ее проволока; в последнем осадительным электродом служат пластины, установленные на расстоянии 250—350 мм с расположенными между ними коронирующими электродами.
Газовый поток может двигаться в фильтре вертикально или горизонтально. В зависимости от этого электрофильтры разделяются на вертикальные и горизонтальные.
Электрофильтр получает питание от электрической повысительно-преобразовательной подстанции, которая преобразует переменный электрический ток в сети завода в постоянный ток. Расход электроэнергии в электрофильтрах на очистку 1000 м газа 0,13—0,2 квт-ч. Производительность по газу электрофильтров составляет от 70ОО0 до 500000 м3/ч.
На цементных заводах очищается не только аспирационный воздух цементных мельниц. Тщательной очистке подлежат также дымовые газы от печей, сушильных установок и угольных мельниц.
Устойчивость работы и качество очистки газов в электрофильтрах зависят от температуры газов, степени их запыленности, скорости .прохождения через фильтр ,и герметизации аспирационной установки в целом.
При подаче газов с температурой, выше обусловленной правилами технической эксплуатации, возможно коробление электродов. С повышением температуры ухудшается также электропроводность газа, падает напряженность электрического поля и снижается эффект задержания пылеватых частиц. При установке электрофильтров для очистки тазов, выходящих из агрегата с более высокой температурой, применяют охлаждение газов перед подачей их в фильтр. Так, печные газы реко мендуется охлаждать в скрубберах или форкамерах.
Электрофильтры имеют коэффициент задержания пыли из газа 98—99% от общего содержания и являются наиболее эффективными аппаратами пылеочистки. Но такая высокая степень очистки достигается в том случае, когда запыленность газа не превышает нормы, установленной техническими требованиями правил эксплуатации (не более 50 г/м3). Увеличение степени запыленности поступающего газа соответственно снижает коэффициент очистки.
Аспирационный воздух сырьевых или цементных мельниц может иметь запыленность выше допускаемой для нормальной работы фильтров и других стоящих впереди электрофильтра пылеосадительных устройств (циклонов). Для уменьшения запыленности воздуха мельницы снабжают аспирационными коробками шахтного типа. Они представляют собой прямоугольный воздуховод большого сечения, обеспечивающего скорость движения воздуха в нем не выше 1—1,2 м/сек. При такой скорости часть взвешенных частиц не удерживается в воздушном потоке и оседает.
Необходимое сечение коробки при указанной скорости движения воздуха в ней рассчитывают из условия, что количество аспирационного воздуха составляет 0,2 м на 1 кг измельчаемого материала.
Скорость прохождения газа в электрофильтре и, следовательно, продолжительность пребывания в нем газа оказывают влияние на качество работы фильтра по той причине, что для приобретения электрического заряда пылеватыми частицами требуется определенное время. При недостаточной степени ионизации частицы не смогут задерживаться в фильтре и окажутся вынесенными в атмосферу. Скорость движения газов в электрофильтрах принимается равной 0,7—0,8 м/сек. Уменьшение скорости движения газов улучшает очистку, а увеличение резко ухудшает ее.
Работа пылеосадительных устройств всех систем нарушается при избыточном подсосе наружного воздуха и отклонении скорости движения очищаемого газа от определенной.
Газовоздухопроводы. Газовоздухопроводы выполняют из стального листа толщиной 3—8 мм в зависимости от диаметра газопровода. Если по газопроводу будут проходить газы с температурой выше 350—400° С, его внутри облицовывают жаростойкими материалами. В цементной промышленности облицовка обычно не применяется, так как температура не превышает указанных пределов.
Газопроводы изготовляют из отдельных звеньев круглого или прямоугольного сечения; площадь сечения принимается из условий скорости движения газа в них 10—20 м/сек. Звенья соединяют при помощи фланцев, между которыми устанавливают плотную прокладку из асбестового листа для создания полной герметизации.
Для того чтобы можно было регулировать поступление газа,
на газопроводах устанавливают специальные двойные переключатели, дроссельные заслонки, плоские задвижки.
Дроссельные заслонки представляют собой стальной лист, равный по форме и размеру внутреннему сечению газопровода. Переключатель устанавливается на оси. Он может поворачиваться своей плоскостью по отношению движения газового потока, в большей или меньшей степени препятствуя этому потоку.
Задвижка вдвигается (или выдвигается) в газопровод, перекрывая его сечение. Аналогичным образом устроены двойные переключатели, только в них заслонка не вдвигается в газопровод, как задвижка, а перекрывает при повороте ее вокруг горизонтальной оси, расположенной параллельно газопроводу.
В процессе работы в газопроводе может скапливаться осевшая пыль, уменьшающая его рабочее сечение и ухудшающая этим работу всей аспирационной установки. Для очистки осевшей пыли в газопроводе устраивают специальные люки с надежной герметизацией, а также устанавливают сборные бункера в местах большого пылеосаждения. Выгрузочные отверстия бункеров снабжают герметическими затворами различных типов; наибольшее распространение получили лопастные затворы, приводимые в движение от электродвигателя и плотно перекрывающие отверстие бункера.
Вентиляторы. Вентиляторы являются неотъемлемой частью аспирационной системы. Они обеспечивают отбор запыленного воздуха из мельницы или другого агрегата, транспортируют его по всей системе и выбрасывают в атмосферу. На аспирационных системах устанавливают центробежные вентиляторы.
Центробежный вентилятор состоит из кожуха, имеющего форму улитки, внутри которого вращается на валу колесо с лопатками. При вращении колеса воздух, находящийся внутри кожуха, приходит во вращение; под действием центробежной силы он прижимается к стенкам кожуха и выбрасывается через выхлопное отверстие.
В результате удаления воздуха в кожухе образуется разрежение и под действием его в вентилятор поступают новые порции воздуха через засасывающий патрубок в кожухе. Колесо консольно насажено на приводной вал, установленный в двух подшипниках, между которыми располагается приводной шкив.
Высокие абразивные (истирающие) свойства минеральной пыли служат причиной быстрого износа лопаток вентилятора. Для повышения износостойкости их изготовляют из твердой стали или покрывают тонким слоем твердого сплава.
Если вентилятор предназначается для отсоса горячих дымовых газов, например из печей, сушилок, лопатки изготовляют из жароупорных сталей.
Для предупреждения перегрева подшипников при отсосе горячих газов подшипники охлаждают проточной водой.
Основными показателями работы вентилятора являются производительность и создаваемый им напор (или разрежение) в системе, выражаемое обычно в миллиметрах водяного столба. Если учесть, что 1 ат равна 10 м (10 000 мм вод. ст.), то напор, например, 200 мм вод. ст. будет равен 0,02 атм.
Центробежные вентиляторы выпускают производительностью от нескольких сотен до нескольких тысяч кубических метров газа в час. По величине создаваемого напора они подразделяются на вентиляторы низкого (до 100 мм вод. ст.), среднего (до 300 мм вод. ст.) и высокого (более ,300 мм вод. ст.) давления. В аспирационных системах цементных заводов устанавливают вентиляторы среднего, а иногда высокого давления.