เครื่องแยกหมุนเวียนที่ทนต่อการบดได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง สําหรับการบําบัดก๊าซควัน

ในการบำบัดก๊าซไอเสียทางอุตสาหกรรม (rookgasbehandeling) เครื่องแยกพายุไซโคลนประสิทธิภาพสูงทำหน้าที่เป็นขั้นตอนหลักที่สำคัญในการกำจัดเถ้าลอยและอนุภาคหยาบ เนื่องจากก๊าซหุงต้มมักร้อน มีฤทธิ์กัดกร่อน และมีอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อน โครงสร้างเหล็กคาร์บอนมาตรฐานจึงไม่เพียงพอ การใช้ไลเนอร์ที่ทนทานต่อการเสียดสี เช่น ซิลิกอนคาร์ไบด์ หินบะซอลต์หล่อ หรือโลหะผสมเหล็กที่ทนทานต่อการสึกหรอ เป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันไม่ให้ผนังบางอย่างรวดเร็วในบริเวณที่มีการสึกหรอที่มีความเร็วสูง สิ่งนี้ทำให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือในการปฏิบัติงานในระยะยาว ความปลอดภัยของโครงสร้าง และประสิทธิภาพการกำจัดอนุภาคที่สม่ำเสมอก่อนการกรองขั้นที่สอง

เครื่องแยกพายุไซโคลนทำงานโดยการแปลงความเร็วเชิงเส้นของกระแสก๊าซทางเข้าให้เป็นกระแสน้ำวนแบบหมุนวน การแยกอนุภาคถูกขับเคลื่อนด้วยแรงเหวี่ยง ส่งผลให้อนุภาคที่หนักกว่าเกาะติดกับผนังด้านนอก ซึ่งจะทำให้สูญเสียโมเมนตัมและตกลงไปในถังรวบรวม

ประสิทธิภาพของไซโคลนขึ้นอยู่กับ "เส้นผ่านศูนย์กลางจุดตัด" อย่างมาก (d_{50) ซึ่งเป็นขนาดอนุภาคที่รวบรวมได้อย่างมีประสิทธิภาพ 50% พอดี นี่คือแบบจำลองทางคณิตศาสตร์โดยสมการ Lapple:

เพื่อให้มีประสิทธิภาพสูง การออกแบบตามหลักอากาศพลศาสตร์จะต้องเพิ่มความเร็วทางเข้าและจำนวนรอบที่มีประสิทธิภาพให้สูงสุด ในขณะเดียวกันก็ลดความปั่นป่วนให้เหลือน้อยที่สุด โดยระวังไม่ให้เกินขีดจำกัดแรงดันตกที่ยอมรับได้

ก๊าซไอเสียที่ไหลจากหม้อไอน้ำที่ใช้ถ่านหิน เตาเผาชีวมวล หรือเตาถลุงมีเถ้าลอยที่ทำหน้าที่เป็นสารกัดกร่อนรุนแรง การสึกหรอสูงสุดเกิดขึ้นในสองโซนหลัก:

1. พื้นที่เป้าหมาย: ผนังกระบอกสูบอยู่ตรงข้ามกับทางเข้า ซึ่งอนุภาคจะโจมตีด้วยแรงกระแทกสูงครั้งแรก

2. กรวยด้านล่าง: เมื่อกระแสน้ำวนแคบลง เพิ่มความเร็วในการหมุนอย่างมาก และบังคับให้ฝุ่นที่มีฤทธิ์กัดกร่อนกลายเป็นเกลียวลงด้านล่างที่แน่นและมีการกัดกร่อนสูง

เนื่องจากอัตราการกัดเซาะเป็นสัดส่วนกับลูกบาศก์ของความเร็ว (E propto v^3) การไหลของก๊าซแม้เพิ่มขึ้นเล็กน้อยก็อาจนำไปสู่การสึกหรอของโลหะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ

เพื่อต่อสู้กับสภาวะที่รุนแรงของการบำบัดก๊าซไอเสีย ภายในของไซโคลนถูกบุหรือสร้างด้วยวัสดุพิเศษที่ปรับให้เหมาะกับภาระความร้อนและการกัดกร่อนจำเพาะ

• เหล็ก Hardox / Wear-Resistant (AR): ใช้ในทางเข้าและกระบอกสูบด้านบน แม้ว่าเหล็ก AR มาตรฐานจะมีความทนทานต่อแรงกระแทกได้ดีเยี่ยม แต่ก็มีขีดจำกัดด้านความร้อน (มักจะอ่อนตัวลงเกิน 400C)

• คอนกรีตทนไฟ: ใช้เป็นวัสดุบุภายใน ทนทานต่ออุณหภูมิสูงได้ดีแต่เพิ่มน้ำหนักมาก ทำให้ต้องใช้โครงสร้างรองรับงานหนักสำหรับเปลือกพายุไซโคลน

• วัสดุบุผิวเซรามิก (ซิลิคอน คาร์ไบด์ / อลูมินา): มาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับสภาวะที่รุนแรง กระเบื้องอลูมินาที่มีความบริสุทธิ์สูง (92%-95%) หรือกระเบื้องซิลิกอนคาร์ไบด์มีความแข็งและความเฉื่อยทางเคมีในระดับสูงสุด ต้านทานการกัดเซาะที่รุนแรงและการกัดกร่อนของก๊าซที่เป็นกรด

• Cast Basalt: วัสดุบุผิวจากหินภูเขาไฟที่คุ้มราคา ซึ่งให้ความทนทานต่อการเสียดสีจากการเลื่อนได้ดีเยี่ยม แม้ว่าจะเปราะและหนักกว่าเซรามิกขั้นสูงก็ตาม

การเพิ่มอายุการใช้งานและประสิทธิภาพของเครื่องแยกพายุไซโคลนของคุณต้องมีการควบคุมการปฏิบัติงานที่เข้มงวด:

• การเพิ่มประสิทธิภาพความเร็วขาเข้า: หากความเร็วขาเข้าลดลงต่ำเกินไป แรงเหวี่ยงหนีศูนย์จะลดลง และประสิทธิภาพการแยกจะลดลง หากวิ่งสูงเกินไป ประสิทธิภาพจะถึงจุดสูงสุด แต่การเสียดสีและแรงดันตกจะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ

• ความสมบูรณ์ของซีล Dipleg: อากาศที่ไหลเข้าที่ด้านล่างสุด (วาล์ว Dipleg หรือวาล์วหมุน) จะรบกวนกระแสน้ำวนที่อยู่ด้านล่าง ส่งผลให้ฝุ่นที่เกาะอยู่ถูกกักตัวกลับเข้าไปอีกครั้งและไหลผ่านไอเสีย

• การจัดการการขยายตัวทางความร้อน: เมื่อใช้กระเบื้องเซรามิกหรือหินบะซอลต์ วิศวกรจะต้องคำนึงถึงค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกันระหว่างเปลือกเหล็กและซับในที่แข็งเพื่อป้องกันการแตกร้าวในระหว่างรอบการสตาร์ทและปิดหม้อไอน้ำ

ถาม: ฉันจะรู้ได้อย่างไรว่าเยื่อบุภายในของไซโคลนของฉันล้มเหลว

ตอบ: การเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันโดยไม่ทราบสาเหตุในการโหลดอนุภาคที่ตัวกรองรองของคุณ (เช่น Baghouse หรือ ESP) มักบ่งชี้ว่าผนังบางลงหรือ "ทะลุ" ในไซโคลน นอกจากนี้ การถ่ายภาพความร้อนภายนอกพายุไซโคลนสามารถเปิดเผยจุดร้อนที่วัสดุทนไฟภายในหรือบุเซรามิกหลุดออกหรือสึกหรอ

ถาม: ไซโคลนประสิทธิภาพสูงสามารถแทนที่ถุงบรรจุก๊าซไอเสียได้หรือไม่

ตอบ: ไม่ค่อยมี. ไซโคลนประสิทธิภาพสูงเป็นเลิศในการกำจัดอนุภาคหยาบ (>10 mu m) และนำภาระอนุภาคจำนวนมากออกจากอุปกรณ์ปลายน้ำ แต่ไม่สามารถดักจับอนุภาคขนาดต่ำกว่าไมครอน (PM2.5) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ พวกมันทำงานได้ดีที่สุดในฐานะตัวแยกขั้นต้นเพื่อปกป้องโรงแยกถุงจากการสึกหรอจากการเสียดสีและเพลิงไหม้ที่เกิดจากประกายไฟ

ถาม: การเพิ่มแรงดันตก ( P) เพิ่มประสิทธิภาพในการแยกสารเสมอหรือไม่

ตอบ: จนถึงจุดหนึ่ง แรงดันตกคร่อมที่สูงขึ้นมักจะสัมพันธ์กับความเร็วของก๊าซที่สูงขึ้นและแรงเหวี่ยงที่แรงขึ้น ซึ่งช่วยปรับปรุงการแยกตัว อย่างไรก็ตาม นอกเหนือจากจุดออกแบบที่เหมาะสมที่สุด ความเร็วที่มากเกินไปทำให้เกิดความปั่นป่วนที่กักฝุ่นกลับเข้าไปใหม่ ทำให้ประสิทธิภาพลดลงในขณะที่สิ้นเปลืองพลังงานของพัดลม และเร่งการสึกหรอ