2.2.3 Циклоны

Сепарация пылевых частиц в циклоне осуществляется на основе использования центробежной силы. Схема циклонного аппарата показана на рис. 2.6.

Рис. 2.6.

Схема циклона

Циклоны являются наиболее распространенным видом пылеулавливающего оборудования. Их широкое распространение в значительной мере объясняется тем, что они имеют многие преимущества – простота устройства, надежность в эксплуатации при сравнительно небольших капитальных и эксплуатационных затратах. Надежность циклонов обусловлена, в частности, тем, что в их конструкции нет сложного механического оборудования.

Циклоны делятся на циклоны большой производительности и на циклоны высокой эффективности. Первые имеют обычно больший диаметр и обеспечивают чистку значительных количеств воздуха. Вторые – сравнительно небольшого диаметра (до 500-800 мм). Очень часто применяют групповую установку этих циклонов, соединенных параллельно по воздуху.

Циклоны, как правило. используют для грубой и средней очистки воздуха от сухой неслипающейся пыли. Принято считать, что они обладают сравнительно небольшой фракционной эффективностью в области фракций пыли размером до 5-10 мкм, что является основным их недостатком. Однако циклоны, особенно циклоны высокой эффективности, улавливают не такую уж малую часть пыли размером до 10 мкм – до 80 и более процентов.

Разработано и применяется в технике обеспыливания большое число различных типов циклонов, которые отличаются друг от друга формой, соотношением размеров элементов и т.д. (рис. 2.7).

Корпус циклона состоит из цилиндрической и конической частей.

По форме циклоны разделяются на цилиндрические ( ) и конические , где и соответственно высота цилиндрической и конической части циклона. Коническая часть аппарата выполняется в виде прямого конуса, обратного конуса или может состоять из двух конусов – прямого и обратного (рис. 2.8).

Запыленный воздух поступает в циклон через патрубок, очищенный удаляется через выхлопную трубу. В зависимости от способа подведения воздуха к циклону различают циклоны с тангенциальным и спиральным подводом воздуха. При прочих равных условиях циклоны со спиральным подводом обладают более высокой эффективностью очистки. Поток запыленного воздуха входит в корпус циклона обычно со скоростью 14-20 м/с.

Применяют циклоны правые (вращение потока запыленного воздуха по часовой стреле, если смотреть сверху) и левые (вращение против часовой стрелки).

Конструкции циклонов.

Циклоны НИИОГаз. Широкое распространение получили цилиндрические циклоны ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15у, ЦН-24 (рис. 2.9).

Цифровое обозначение циклона соответствует углу наклона крышки аппарата и патрубка, подводящего запыленный поток. Для этих циклонов характерна удлиненная цилиндрическая часть корпуса. Циклон ЦН-15у имеет укороченную коническую часть. Его применяют при ограничении по высоте, и он имеет несколько худшие показатели, чес ЦН-15.

Циклон ЦН-11 предназначен для очистки воздуха (газов) от сухой неслипающейся волокнистой пыли, образующейся в различных помольных и дробильных установках и при транспортировании сыпучих материалов.

Для улавливания взрывоопасной и легковозгораемой пыли циклоны ЦН должны быть выполнены по специальным чертежам и не иметь узлов, где могло бы происходить скопление пыли, и должны быть снабжены необходимым количеством взрывных клапанов.

Цилиндрические циклоны ЦН в зависимости от требуемой производительности можно устанавливать одиночно или компоновать в группы по два, четыре, шесть, восемь циклонов (рис. 2.10).

К коническим циклонам НИИОГаз относятся аппараты СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34, СК-ЦН-34М (рис. 2.11). Циклоны имеют удлиненную коническую часть и спиральный входной патрубок. Эти циклоны предназначены для улавливания сажи.

Рис. 2.7. Типы циклонов

а б в

Рис. 2.8.

Циклоны с различной формой конической части конуса: а – коническая часть в виде прямого конуса; б – коническая часть в виде обратного конуса; в – коническая часть составная

Циклоны СИОТ (Свердловский институт охраны труда) полностью лишены цилиндрической части. Выхлопная труба опущена в верхнюю часть конуса. Входной патрубок имеет треугольное сечение (рис. 2.12). Циклоны СИОТ применяют для очистки газов (воздуха) от сухой неволокнистой неслипающейся пыли.

Рис. 2.9.

Циклон ЦН конструкции НИИОГаз

Рис. 2.10. Групповая установка циклонов ЦН

При установке циклонов на всасывающей линии вентилятора очищенный газ (воздух) выходит из аппарата через раскручиватель с винтовой крышкой, а при установке на нагнетательной части – через шахту с колпаком или раскручивателем в виде плоского щита.

Циклоны ВЦНИИОТ – циклоны с обратным конусом (рис.2.13). Применяются для улавливания сухой неслипающейся неволокнистой и абразивной, а также слабо слипающейся пыли (сажа, тальк). Пылегазовый поток проходит в бункер через кольцевую щель между двумя соосными конусными поверхностями. Обеспыленный газ (воздух) возвращается в корпус циклона через отверстие в вершине внутреннего конуса.

2.2.4

Батарейные циклоны (мультициклоны)

Батарейный циклон (мультициклон) состоит из большого количества циклонных элементов небольшого диаметра, расположенных в общем корпусе с единым подводом и отводом газа и общим бункером (рис. 2.14).

Рис. 2.11.

Спирально-конический циклон СК-ЦН

Рис. 2.12.	Циклон конструкции СИОТ: 1 – корпус; 2 – раскручиватель; 3, 4 – входной и выходной патрубки; 5 – крышка корпуса; 6 – пылеотводящий патрубок; 7 – раскручиватель; 8 - колпак

Корпус батарейного циклона разделен на несколько секций, которые частично могут отключаться при изменении нагрузки на аппарат.

Наиболее распространены циклонные элементы с направляющими аппаратами типа “винт” и “розетка” (рис. 2.15). Обычно применяют циклонные элементы диаметром 100, 150, 200 мм.

Рис. 2.13.

Циклон ВЦНИИОТ

Рис. 2.14.

Батарейный циклон БЦ-2: 1 – подводящий патрубок; 2 – газораспределительная камера; 3 – предохранительный клапан; 4 – камера чистого газа; 5 – циклонный элемент; 6 – нижняя решетка; 7 – патрубок; 8 – бункер; 9 – корпус; 10 – выхлопная труба; 11 – крышка; 12 – верхняя решетка

Циклонный элемент состоит из корпуса, направляющего аппарата и выхлопной трубы. Элементы с направляющим аппаратом ”розетка” имеют более высокую эффективность, но они более склонны к забиванию пылью, чем элементы с аппаратом “винт”.

Целесообразность применения батарейных циклонов объясняется тем, что эффективность циклонных аппаратов малого диаметра выше, чем большого. Кроме того, габариты батарейного циклона, в частности, по высоте, меньше, чем группы циклонов при той же производительности.

Рис. 2.15.	Циклонные элементы батарейного циклона: а – с направляющим аппаратом типа “винт”; б - с направляющим аппаратом типа “розетка”

Недостатком батарейных циклонов является более высокий удельный расход металла по сравнению с одиночными циклонами, а также неравномерное распределение очищаемого воздуха между элементами, что приводит к некоторому снижению эффективности очистки по сравнению с одиночными циклонами того же диаметра, что и элементы батарейного циклона.

Батарейные циклоны могут применяться для улавливания слабо и среднеслипающихся пылей. Их используют для очистки газов от летучей золы, пыли цемента, доломита, известняка, шамота и др. Для улавливания сильнослипающихся пылей их применять не рекомендуется.

Ряд аппаратов предназначен для очистки газов с температурой до 400⁰С. Часть аппаратов выпускается во взрывобезопасном исполнении.

Изображенный на рис. 2.14 батарейный циклон БЦ-2 включает в зависимости от типоразмера от 20 до 56 чугунных литых циклонных элементов диаметром 250 мм с направляющим аппаратом “розетка”.

2.2.6

Ротационные пылеуловители

В ротационных пылеуловителях очистка газов (воздуха) от пыли основана на использовании центробежных сил и сил Кориолиса, возникающих при вращении рабочего колеса аппарата.

Характерной особенностью ротационных пылеуловителей является то, что в одном аппарат совмещен вентилятор и пылеуловитель. Благодаря этому аппарат более компактен, чем установка, состоящая из вентилятора и пылеулавливающего устройства. Ротационный пылеуловитель потребляет меньше электроэнергии, чем вентилятор и пылеуловитель в сумме.

Ротационные пылеуловители делятся на две основные группы в зависимости от места подвода запыленного потока к аппарату. Большая часть ротационных пылеуловителей относятся к группе, в которой запыленный поток поступает в центральную часть колеса, вращающегося в кожухе (рис. 2.16). Пылевые частицы под действием центробежных сил и сил Кориолиса отбрасываются на периферию диска и оттуда поступают в пылесборник.

Рис. 2.16.

Ротационный пылеуловитель типа D: 1 – выход воздуха; 2 – вход воздуха; 3 – подсасываемый воздух; 4 - пылесборник

В ротационных пылеуловителях второй группы, к которым относится ЦРП – центробежный роторный пылеуловитель (рис. 2.17), улавливаемые частицы перемещаются в направлении, обратном движению газа. Очищаемый воздух поступает во вращающийся барабан через отверстия на его боковой поверхности. В пограничном слое скорость вращения пылегазового потока достигает окружной скорости вращения барабана. Вследствие этого частицы пыли преодолевают аэродинамическое сопротивление и сепарируются.

Рис. 2.17.

Ротационный пылеуловитель ЦРП: 1 – ротор; 2 – корпус; 3 – опора; 4 – полый вал; 5 – радиальный канал; 6 – шкив; 7 - патрубок

Применяются также аппараты ротационного типа, в которых для повышения эффективности очистки запыленный поток соприкасается с водной поверхностью, отдавая часть содержащейся в нем пыли.

Ротационные пылеуловители служат для очистки воздуха (газов) от неслипающихся и слабослипающихся пылей при их значительной концентрации в потоке. Эффективность очистки от пыли с частицами размером 8-12 мкм составляет 83%, для размера 20 мкм – до 97%.