1.5 Циклоны

Циклоны применяются для выделения из газового потока частиц сравнительно небольшого размера с диаметром 5 мкм и выше. В зависимости от качества пыли, ее дисперсного состава и требований к очищенному газу циклоны используются как аппараты первой степени очистки или в сочетании с другими пылеуловителями, например, фильтрами. Допустимая начальная концентрация пыли в воздушном потоке не должна превышать 400 г/м³.

В промышленности в зависимости от условий производства и требований к чистоте газовых выбросов наиболее часто применяют следующие типы циклонов: ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24, СК-ЦН-33, СК-ЦН-34, СК-ЦН-34М, ВЦНИИОТ, СИОТ, разработанные в НИИОГАЗ, а также циклоны Ц и УЦ-38, разработанные в Гидродревпроме.

Циклоны ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У и ЦН-24 предназначены для сухой очистки запыленного газа от невзрывоопасной, неслипающейся пыли, образующейся при технологических процессах сушки, обжига, сжигания топлива. В зависимости от требований потребителя циклоны ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У и ЦН-24могут иметь самостоятельное применение, либо использоваться в качестве агрегатов первой или второй ступеней очистки в сочетании с другими газоочистными аппаратами. Циклон ЦН-15У (укороченный) применяется в помещениях, где установка аппарата лимитируется высотою потолка.

Цифра в маркировке циклона характеризует угол разворота между тангенциально установленным входным патрубком и цилиндрической частью циклона.

Рис.2.1 - Конструктивная схема цилиндрического циклона ЦН-11

1 – входной патрубок; 2 – выходной патрубок; 3 – винтообразная крышка;

4 – выхлопная труба; 5 – корпус циклона

а) б)

Рис.2.2 - Циклон ЦН-15У без улитки (а) и с улиткой (б)

1 – коническая часть; 2 – цилиндрическая часть; 3 – винтообразная крышка;

4 – улитка; 5 – входной патрубок; 6 – выхлопная труба.

При вероятности налипания слоя пыли в корпусе используются преимущественно спирально-конические циклоны СК-ЦН-34 и спирально-длинно-конические циклоны СДК-ЦН-33. При непосредственном выпуске очищаемых газов в атмосферу обычно применяются циклоны ВЦНИИОТ, СИОТ, Ц и УЦ-38.

Рис.2.3 – Циклон ЦН-24 без улитки а) и с входной улиткой б)

1-конус; 2-цилиндр; 3-выхлопная труба; 4-винтовая крышка; 5-входной патрубок; 6-улитка; 7-опорный фланец.

Конструктивные схемы и типовые размеры цилиндрических циклонов типа ЦН приведены на рис.2.2 и рис.2.3. Циклоны ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У и ЦН-24 разработанные в НИИОГАЗ, относятся к аппаратам большой производительности. Они отличаются удлиненной цилиндрической частью и обладают относительно невысоким гидравлическим сопротивлением.

В зависимости от производительности по воздуху и условий эксплуатации циклоны типа ЦН изготавливают в одиночном или групповом исполнении. Групповой циклон ЦН-11 обычно компонуется из двух или четырех корпусов с диаметрами одинакового типоразмера от 200 до 800 мм. Групповые конструкции ЦН-15 и ЦН-15У могут состоять из одного, двух или трех циклонов с одинаковыми диаметрами корпуса от 500, 600, 700 или 800 мм. Циклоны ЦН-24 обычно выполняются только в одиночном варианте.

Рис.2.4 – Групповая компоновка циклона ЦН-15х6УП

В зависимости от производительности по воздуху и условий эксплуатации циклоны типа ЦН изготавливают одиночного или группового исполнения. В зависимости от компоновки групповые циклоны могут быть с камерой очищенного газа в виде «улитки» или в виде сборника, одиночные – только с «улиткой». Для эффективной работы циклонов должна обеспечиваться непрерывная выгрузка пыли.

Циклоны типа ЦН рекомендуется применять при условии налипания слоя пыли в корпусе, а также при повышенной абразивности пыли. Циклон ЦН-24 применяют для грубой очистки газов с размером частиц более 20 мкм. Для тонкой очистки газов от частиц диаметром 5…10 мкм наиболее эффективны циклоны ЦН-11.

Конструктивные размеры циклонов определяются в зависимости от диаметра D:

- общая высота циклона Н = (3,31…4,45)∙ D;

- высота цилиндрической части Н_ц= (1,51…2,26)∙ D;

- высота конической части Н_к= (1,5…2,0)∙ D;

- диаметр выхлопной трубы d = (0,22…0,34)∙ D;

- диаметр пылевыпускного отверстия d = (0,3…0,4)∙ D.

Рис.2.5 – Схема циклона СДК-ЦН-34

1 – улитка; 2 – конус; 3 – бункер; 4 подогреватель

Для очистки газов от угольной пыли, золы и слипающихся частиц применяются спирально-конические СК-ЦН-34 и спирально-днинноконические циклоны СДК-ЦН-33. Эти циклоны имеют удлиненную коническую часть и малый диаметр выходного патрубка. Цифры 33 и 34 характеризуют отношение диаметров выхлопной трубы к цилиндрической части корпуса (0,33 и 0,34 соответственно). Спирально-конические циклоны по сравнению с циклонами типа ЦН при одинаковой производительности имеют несколько большие размеры и повышенное гидравлическое сопротивление, но характеризуются более высокой эффективностью очистки.

Конструктивные размеры спирально-конических циклонов приведены в табл.2.11 и характеризуют: d - диаметр выхлопной трубы; d₁- минимальный диаметр конической части; a - диаметр входного патрубка; b - длину входного патрубка; h₁ и h₂- соответственно, длина выхлопной трубы в корпусе циклона и вне циклона; H₁ и H₁- соответственно, высота цилиндрической и конической части корпуса.

Для очистки промышленных газовых выбросов применяют циклоны с расширенным конусом конструкции ВЦНИИОТ. Они надежно работают при очистке газов со слипшейся пылью, стойкие к абразивному износу.

Рис.2.6 – Циклон конструкции СИОТ

1 – входной патрубок для подачи загрязненных газов; 2 – завихритель;

3 – патрубок для отведения очищенных газов; 4 – крышка; 5 – конусный корпус; 6 – патрубок для удаления пыли.

Циклоны конструкции СИОТ не имеют цилиндрической части, а входной патрубок выполнен в виде штуцера треугольной формы (рис.2.3). Циклоны надежно работают при очистке пылегазовой смеси от сухой неслипающейся пыли. По эффективности очистки они приближаются к характеристикам циклонов ЦН-11 и ЦН-15.

Циклоны конструкции Гидродревпрома предназначены для улавливания отходов деревообработки. Они выпускаются в двух модификациях – типа Ц и УЦ-38 (рис.2.5). Характерной особенностью этих циклонов является удлиненный конус и сепаратор, установленный в середине циклона на центральной трубе.

Рис.2.7 – Циклон Гидродревпрома типаУЦ-38

1 – конус; 2 –сеператор; 3 - корпус; 4 – входной патрубок;

5 – крышка корпуса; 6 – косынка; 7 - зонт