Круговая компоновка, нижний организованный подвод 60
Прямоугольная компоновка, организованный подвод,
циклонные элементы расположены в одной плоскости
отвод из общей камеры чистого газа 35
улиточный отвод из циклонных элементов 28
Прямоугольная компоновка, свободный подвод
потока в общую камеру 60
Батарейные циклоны. Иногда в группу (батарею) объединяют большое число маленьких циклонных элементов, так называемых мультициклонов. Снижение диаметра циклонного элемента Dц в этом случае преследует цель увеличения эффективности очистки, которая, как указывалось выше, несколько возрастает с уменьшением Dц. Батарея мультициклонов показана на рис. 2.15.
В отличие от обычных циклонов мультициклоны более сложны в изготовлении и соответственно дороже. С другой стороны, элемент мультициклона имеет значительно меньшие габариты, чем обычный, высокоэффективный циклон. Так, согласно, высокоэффективный циклон производительностью 4600 м3/ч и диаметром Dц = 0,9 м имеет общую высоту (включая бункер и выхлопную трубу) около 7,6 м, в то время как высота мультициклона той же производительности составляет около 2,4 м.
Рис. 2.15. Батарея мультициклонов:
1 — люк для ревизии, 2 — мультициклон, 3 — бункер для крупных частиц пыли, 4 — бункер для частиц пыли, уловленных в мультициклоне.
Батарейные циклоны могут быть составлены из обычных и прямоточных циклонных элементов. Последние менее эффективны и поэтому применяются редко.
Степень очистки газов в батарейном циклоне ниже (на 20— 25%) степени очистки, которая может быть достигнута в эквивалентных по диаметру циклонах. Это объясняется перетоками газов из элементов с большим сопротивлением в элементы с меньшим сопротивлением. Кроме того, в направляющих аппаратах мультициклонов возникают дополнительные потери давления, не связанные с циклонным процессом.
Наиболее распространенные конструкции циклонных элементов показаны на рис. 2.16. Направляющий аппарат типа «винт» состоит из двух винтовых лопаток, наклоненных под углом α =25°. Он менее подвержен забиванию пылью, чем аппарат типа «розетка», состоящий из восьми лопаток, наклоненных под углом 25 или 30°. При использовании аппарата типа «розетка» с безударным входом гидравлическое сопротивление элемента при той же степени очистки снижается.
Гидравлическое сопротивление батарейных циклонов может быть рассчитано по уравнению (2.21) при следующих значениях коэффициентов гидравлического сопротивления :
Тип элемента
«Розетка»
α =25° 90
α =30° 65
с безударным входом, α=25° 65
Винт, α=25° 85
Прямоточный (ЦКТИ) 8,5
Обычно батарейные циклоны состоят из элементов диаметром 100, 150 и 250 мм. Применение элементов малого диаметра приводит к возрастанию их числа в аппарате, что увеличивает опасность вредных перетоков газов между элементами. Поэтому чаще всего применяют элементы диаметром 250 мм.
Оптимальная скорость газов в элементе лежит в пределах от 3,5 до 4.75 м/с, а для прямоточных циклонных элементов — от 11 до 13 м/с.
Ниже приводятся параметры, необходимые для расчета эффективности элементов батарейных циклонов по формуле (27):
Тип
элемента d50,
mkm 
«Розетка»
α =25° 3.85 0.46
α =30° 5.0 0.46
Винт, α=25° 4.5 0.4
Прямоточный (ЦКТИ) 4.0 0.525
Рис. 2 16 Элементы батарейных циклонов:
а — с направляющим аппаратом типа «винт»; б — с направляющим аппаратом типа «розетка»; в — с направляющим аппаратом типа «розетка» с безударным входом; г— циклонный элемент прямоточного батарейного циклона.
Данные
для всех элементов кроме прямоточного,
получены при
DЦ=250
мм;
=4,5 м/с;
= 23,7-10-6
Па-с; ρч
= 2200 кг/м3;
данные
для прямоточного элемента получены при
DЦ=250
мм;
=
=
12 м/с;
=18,8-10-6
Па-с; ρч
= 2200 кг/м3.
Конструктивные параметры отечественных батарейных циклонов приведены в литературе.
При установке циклонов необходимо учитывать начальную концентрацию пыли в газах. Допускаемая запыленность газов для циклонов зависит от диаметра циклона и для слабослипающихся пылей может составлять:
Диаметр циклона, мм 800 600 500 400 300 200 100
Допускаемая концентрация
частиц, кг/м3 2.5 2.0 1.5 1.2 1.0 0.8 0.6
Для обеспечения надежной работы циклонов при очистке газов от среднеслипающихся пылей допустимая концентрация частиц в газах должна быть уменьшена в 4 раза, а при очистке газов от слипающихся пылей — в 8—10 раз. Эффективность циклонов при улавливании слипающихся пылей в 1,5—2,0 раза выше расчетной.
Надежность при длительной работе циклонов в значительной степени зависит от интенсивности абразивного износа. При улавливании крупной абразивной пыли допустимая концентрация ее в очищаемых газах должна снижаться в 2—3 раза.
В мультициклонах допускаемая запыленность газов при очистке газов от слабослипающихся пылей может быть определена по приведенным ниже данным:
Диаметр элемента, мм 100 150 250
Допускаемая концентрация частиц
при различных типах завихрителя, г/м3.
«винт» 25 50 100
«розетка» 15 35 75
Для неслипающихся пылей допускаемая концентрация частиц может быть в 2—3 раза больше величин, приведенных выше. Для среднеслипающихся пылей допускаемая концентрация частиц должна быть в 2 раза меньше приведенных величин. Для очистки газов от сильнослипающихся пылей применение мультициклонов не рекомендуется.
При больших начальных концентрациях пыли с учетом возможности турбулентной коагуляции циклоны иногда устанавливают последовательно, причем в некоторых случаях число последовательно установленных циклонов достигает четырех.
При отсутствии коагуляции эффективность второго по ходу газов циклона ниже, чем первого, так как в него попадает более мелкая пыль.
Следует всегда иметь в виду, что гидравлическое сопротивление двух циклонов в 2 раза выше, чем одного, и поэтому применять последовательную установку аппаратов целесообразно только в том случае, когда этот прием обеспечивает значительный эффект.
Двухступенчатая циклонная очистка газов может быть энергетически оправдана, если необходимая эффективность улавливания пыли достигается в ней при сравнительно невысокой скорости газов в циклонах. Не является оправданным последовательное расположение низкоэффективного и высокоэффективного циклонов. При двухступенчатой очистке газов в циклонах целесообразно использовать одинаковые аппараты.