2. Циклони

Циклонні апарати завдяки дешевизні та простоті будови і обслу-говування, порівняно невеликому опору і високій продуктивності є най- розповсюдженішим типом сухого механічного пиловловлювача.

Циклонні пиловловлювачі мають такі переваги:

- відсутність рухомих частин в апараті;

- надійне функціонування при температурах газів майже до 500°С без будь-яких конструктивних змін (якщо передбачається використання більш високих температур, то апарати можна виготовляти із спеціальних матеріалів);

- можливість вловлювання абразивних матеріалів при захисті внут-рішньої поверхні циклонів спеціальним покриттям;

- пил вловлюється в сухому вигляді;

- гідравлічний опір апаратів майже постійний;

- апарати успішно працюють при високих тисках газів;

- пиловловлювачі надто прості у виготовленні;

- зростання запиленості газів не приводить до зниження фракційної ефективності очищення.

Правильно запроектовані циклони можуть експлуатуватися надійно протягом багатьох років.

Разом з тим необхідно мати на увазі, що гідравлічний опір високо-ефективних циклонів досягає 1250....1500 Па, тому частинки розміром менше 5 мкм вловлювати циклонами погано.

На рис. 2.4 наведене схематичне зображення потоків повітря в циклоні. Запилене повітря з великою швидкістю вводиться тангенціально в апарат. Сформований тут обертовий потік спускається кільцевим просто-ром (утвореним циліндричною частиною циклона і вихлопною трубою) в його конічну частину, а потім, продовжуючи обертатися, виходить через вихлопну трубу. Частинки, маса яких достатньо велика, відділяються від потоку, досягають стінок циклона і під дією гравітаційних сил та захоплювальної дії осьової течії опускаються в бункер циклона. Чим більші частинки, завислі в потоці, і чим інтенсивніший (у відомих межах) обертовий рух, тим ефективніше очищається газ.

Рисунок 2.4 – Схема циклона:

1 – вхідний патрубок; 2 – вихлопна труба; 3 – корпус;

4 – пилоосаджувальний бункер; 5 – пиловий затвор

За конструктивним виконанням циклони відзначаються великою різновидністю влаштування підведення запиленого газу (тангенціальний, тангенціальний похилий, спіральний, осьовий з направлювальним апаратом) і самого корпусу (циліндричний, перехідний в конус, з переважно розвинутою конічною частиною, конічний, з розширеною конічною частиною, з подвійною стінкою).

Всі практичні задачі щодо очищення газів від пилу з успіхом вирішуються циліндричними (ЦН-11, ЦН-І5, ЦН-І5У, ЦН-24) і конічними (СК-ЦН-34, СК-ЦН-34М і СДК-ЦН-33) циклонами НДІОГАЗУ (держав-ний науково-дослідний інститут з промислового і санітарного очищення газів). Конструктивні схеми і типові розміри циліндричних і конічних циклонів НДІОГАЗ наведені відповідно на рис. 2.5 і в табл. 2.2 і 2.3.

Основні параметри сухих одиночних циклонів з тангенціальним входом газу наведені в табл. 2.4 [53].

Рисунок 2.5 – Конструктивні схеми циклонів:

а) циліндричний; б) конічний

Для вищеперерахованих циклонів прийнятий такий ряд внутрішніх діаметрів D, мм: 200, 300, 400, 500, 600, 700, 600, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400 і 3000. В табл. 2.2 і 2.3 геометричні розміри цилін-дричних і конусних циклонів дані в частках внутрішнього діаметра .

Для всіх циклонів бункери мають циліндричну форму діаметром , рівним 1,5 для циліндричних і (1,1...1,2) для конічних циклонів. Висота циліндричної частини бункера складає 0,8 , днище бункера виконується з кутом 60° між стінками, вихідний отвір бункера має діаметр 250 або 500 мм.

Таблиця 2.2 – Конструктивні розміри циліндричних циклонів (в частках діаметра ) [42]
Геометричний розмір	Тип циклона
	ЦН-15/ЦН-15У	ЦН-24	ЦН-11
Кут нахилу кришки і вхідного патрубка циклона , град. Висота вхідного патрубка Висота вихлопної труби Висота циліндричної частини циклона Висота конуса циклона Загальна висота циклона Висота зовнішньої частини вихлопної труби Внутрішній діаметр пиловипускного отвору Ширина вхідного патрубка в циклоні Ширина вхідного патрубка на вході Довжина вхідного патрубка Висота фланця	15/15 0,66/0,66 1,74/1,5 2,26/1,51 2,0/1,5 4,56/3,31 - - - - - -	24 1,11 2,11 2,11 1,75 4,26 0,59 0,3 – 0,4 0,2 0,26 0,6 0,1	11 0,48 1,56 2,06 2,0 4,38 - - - - - -

Таблиця 2.3 – Конструктивні розміри конічних циклонів (в частках діаметра ) [42]
Геометричний розмір	Тип циклона
	СДК-ЦН-34	СК-ЦН-34	СК-ЦН-34 М
Висота циліндричної частини і висота заглиблення вихлопної труби Висота конічної частини Внутрішній діаметр вихлопної труби Внутрішній діаметр пиловипускного отвору Ширина вхідного патрубка Висота зовнішньої частини вихлопної труби Висота фланця Довжина вхідного патрубка Висота вхідного патрубка Змінний радіус завитка Внутрішній діаметр циліндричної частини	0,535 3,0 0,334 0,334 0,264 0,2 - 0,3 0,1 0,6 0,535 До 3600 мм	0,515 2,11 0,340 0,229 0,214 0,515 0,1 0,6 0,2 - 0,6	0,4 2,6 0,22 0,18 0,18 0,3 0,1 0,6 0,4 До 4000 мм

Таблиця 2.4 – Основні параметри сухих одиночних циклонів з тангенціальним входом газу [53]
Внутріш-ній діаметр циклона, мм	Площа перерізу циліндричної частини циклона, м2, розрахункова	Циклон з кутом нахилу вхідного патрубка 15°
		Продуктивність, м3/год, розрахункова		Маса, кг, не більше
		при м2/с2	при м2/с2	з камерою очищеного газу у вигляді завитка
				з циліндричним бункером	з пірамідальним бункером
1	2	3	4	5	6
300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800	0,07 0,12 0,19 0,28 0,38 0,50 0,63 0,78 1,13 1,54 2,01 2,54 3,14 3,8 4,52 5,31 6,15	660 1170 1840 2640 3600 4700 6000 7300 10500 14300 19200 23700 29200 35500 42500 50000 57500	930 1650 2580 3720 5100 6600 8400 10400 14900 20200 27000 33600 41800 50200 60000 70000 81200	120 185 290 410 540 680 835 1030 1460 1980 3300 4380 5860 7440 8920 10270 14820	208 270 385 515 660 815 995 1185 1630 2180 3130 4160 6140 7400 8830 10460 14980

Продовження таблиці 2.4
Циклон з кутом нахилу вхідного патрубка 24°
Продуктивність, м3/год, розрахункова		Маса, кг, не більше
при м2/с2	при м2/с2	з камерою очищеного газу у вигляді завитка
		з циліндричним бункером	з пірамідальним бункером
7	8	9	10
1480 1480 2320 3340 4550 5900 7500 9300 13400 18200 23900 29800 37000 45000 53800 63000 72800	- 2100 3280 4730 6450 8400 10600 13100 18900 27000 33700 42600 52600 63500 75700 88900 100000	- 195 305 425 555 700 880 1070 1520 2050 3340 4500 6060 7700 9260 10700 15500	- 285 400 545 685 850 1040 1240 1700 2250 3180 4260 6330 7650 9170 10810 15570

Примітка. – густина очищуваного газу при робочих умовах.

Максимальне розрідження (тиск) газів, які поступають в циклони, не повинно перевищувати 2500 Па. Температура газів для уникнення конденсації парів рідини вибирається на 30...50°С вищою температури точки роси, а за умовами міцності конструкції – не вище 400° С. Продуктивність циклона залежить від його діаметра, збільшуючись зі зростанням останнього. Ефективність очищення циклонів серії ЦН зменшується зі збільшенням кута входу в циклон. Циліндричні циклони серії ЦН рекомендується використовувати для попереднього очищення газів і встановлювати перед фільтрами чи електрофільтрами.

Конічні циклони серії СК типу СДК-ЦН-33 і СК-ЦН-34 відрізняються від циліндричних циклонів більшим опором, значно більшою ефективністю і, в деяких випадках, можуть забезпечити необхідне очищення викидів, замінивши більш складні в експлуатації мокрі пиловловлювачі. Зовнішньо ці циклони відрізняються від циліндричних більш видовженою конічною частиною, спіральним вхідним патрубком і меншим діаметром вихлопної труби.