Циклон для очистки воздуха от пыли представляет собой оборудование, которое используется в некоторых моделях пылесосов и области промышленности для очистки жидкостей и газов от взвешенных частиц. Принцип работы, который использует циклон, - инерционный, при этом применяются центробежная и гравитационная силы. Такие пылеуловители составляют самую массовую группу среди остальных пылеулавливающих аппаратов и используются сегодня во всех областях промышленности. Собранная пыль в дальнейшем обычно перерабатывается.
Назначение циклона
Циклон для очистки воздуха от пыли может использоваться на транспорте. Сюда можно отнести грузовые автомобили по типу КамАЗа и МАЗа. С помощью данного оборудования можно осуществить предварительную эффективную очистку воздуха, который на следующем этапе поступает в двигатель внутреннего сгорания. После происходит полная очистка, которая осуществляется в инерционно-масляном воздушном фильтре. Он может быть ещё и сухим.
Используется оборудование и в условиях элеваторов, где зерновые продукты участвуют в комплексе операций, сопряженных с транспортировкой, перегрузкой, хранением и обработкой. В воздух на каждом этапе процесса выделяются огромные массы минеральных и органических пылевых частиц. Они загрязняют мелкие фракции, которые являются взрыво- и пожароопасными.
Главные задачи
В качестве одних из основных ключевых задач предприятий зерноперерабатывающей промышленности выступают предупреждение пылевыделения и снижение концентрации зерновой пыли. Для решения подобных задач зерноперерабатывающие предприятия используют в работе обеспыливающие вентиляционные системы, которые включают аспирационное и вентиляционное оборудование.
Циклон для очистки воздуха от пыли в данном случае используется для промышленной очистки воздуха при обработке зерновых материалов и зерна. Подобное оборудование отличается легкостью в обслуживании и простотой конструкции. Оно стоит недорого, характеризуется высокой производительностью и небольшим сопротивлением. Именно поэтому подобные установки являются сегодня одними из самых распространённых среди других видов оборудования для механического пылеудаления.
Принцип работы
Циклон для очистки воздуха от пыли работает по довольно простому принципу. Он заключается в том, что потоки загрязнённого газа входят в аппарат через патрубок в верхней части. В оборудовании формируется поток газа, который постоянно вращается. Он направлен вниз и устремляется к конической части оборудования.
Инерция, которая представляет собой выносит из потока частицы, оседающие на стенках устройства. Они захватываются вторичным потоком и увлекаются в нижнюю часть. Загрязнения проникают в выпускное отверстие в бункере, где происходит сбор пыли. Газовый поток оказывается очищенным от загрязнений, он передвигается снизу вверх и выводится наружу через выхлопную трубу.
Что еще нужно знать о принципе функционирования
Циклон для очистки воздуха от пыли, назначение которого было описано выше, обеспечивает центробежное ускорение, которое в несколько тысяч раз превышает ускорение силы тяжести. Это заставляет даже самые маленькие частицы пыли оставаться на стенках и не увлекаться газом. Собранная пыль двигается по спирали, а чистый воздух меняет направление, поступая в зону циклона. Степень при этом достигает 90%. Конечное значение будет зависеть от размеров оборудования, скорости и свойств пылевых частиц.
Если диаметр циклона будет меньше, то эффективность улавливания мусора возрастет, увеличится скорость потока. Если рассматривать циклон совместно с элеваторным оборудованием, то пылеуловители способны повысить надежность работы комплекса, снижая риск пожарной опасности. Данные устройства снижают вероятность профессиональных заболеваний людей, работающих в условиях хранилищ. Поэтому на любом элеваторе установка циклона выступает в качестве одного из необходимых звеньев технологической цепочки.
Описание циклона марки JET CDC-2200 10001056T
Упомянутый циклон для очистки воздуха от пыли, характеристики которого будут представлены ниже, имеет стоимость 132 000 руб. Данное оборудование представляет собой вытяжную установку, которая нашла применение в условиях небольших производств и частных мастерских. Агрегат может использоваться совместно с деревообрабатывающими станками и для сбора мусора с пола при работе оборудования мелкого древесного производства.
Дополнительное преимущество
Конструкция обладает мусорным контейнером, который изготавливается из металла, он почти не подвержен механическим повреждениям. Используемая циклоном технология гарантирует быструю и качественную очистку воздуха и позволяет сортировать мусор по фракциям. Мелкие частицы поступают в специальные емкости, тогда как стружка направляется в металлический бункер.
Технические характеристики модели и некоторые ее положительные особенности
Вышеупомянутая модель циклона расходует воздух в объеме 36 м 3 /мин. В комплекте поставляется один пылесборный мешок. Диаметр патрубка пылесоса составляет 100 мм. Габариты оборудования равны 1200х700х1800 мм. Мощность устройства эквивалентна 2600 Вт. Агрегат имеет два всасывающих отверстия.
Пылесборные мешки рассчитаны на 105 л объема. Такие циклоны очистки воздуха древесной пыли весят достаточно много. Например, масса описываемой модели составляет 88 кг. Перед приобретением подобного устройства важно обратить внимание на некоторые особенности, среди них:
- долгий срок службы;
- удобная транспортировка;
- аварийное отключение;
- продуманная конструкция;
- мобильность.
Что касается длительного срока эксплуатации, то он обеспечивается множеством ребер жесткости, которые способствуют эффективному охлаждению мотора в процессе работы. Это увеличивает срок службы и исключает перегрев. Агрегат снабжён транспортировочными петлями, которые позволяют перемещать оборудование с помощью грузоподъемного механизма.
Основные разновидности циклонов
Циклон для очистки воздуха от пыли, виды которого будут представлены ниже, является оборудованием, схожим с гидроциклонами. У этих конструкций есть лишь некоторые отличия, выраженные в форме корпуса. Классифицировать циклоны можно на прямоточные и противоточные. В первом случае газ выводится вдоль одной оси, такая система не столь эффективна, как противоточная.
Циклоны подразделяются еще и по форме корпуса, они могут быть:
- коническими;
- цилиндро-коническими;
- цилиндрическими.
Циклон для очистки воздуха от пыли, изготовление которого можно осуществить самостоятельно, подразделяется еще и по элементам. Это позволяет выделить винтообразную, тангенциальную и спиральную конструкции циклонов. Цилиндры подразделяются ещё и по направлению закручивания: они могут быть правыми или левыми.
Расчёт циклона
Расчет циклона для очистки воздуха от пыли может быть осуществлен на основе определения центробежной силы. Использовать при этом следует формулу C = (m·ω²)/r, где масса обозначается буквой m, скорость вращения тела - ω, тогда как радиус вращения обозначается буквой r. Отношение ускорения центробежной силы к ускорению силы тяжести соответствует отношению величины центробежной силы к силе веса тела. Этот параметр является основным, он и характеризует центробежные аппараты.
Изготовление циклона своими руками
Циклон для очистки воздуха от пыли своими руками вы вполне можете изготовить. Это позволит наладить в собственной мастерской производство по изготовлению мебели. При этом работники не будут подвергаться опасному воздействию мельчайшей древесной пыли, которую им приходилось бы вдыхать. На первом этапе изготавливается центробежный вентилятор в виде улитки. Корпус можно выполнить из алюкобонда, а крышки корпуса - из 20-миллиметровой фанеры.
С помощью ручного фрезера в крышках проделываются канавки, диаметр которых составит 3 мм. Корпус улитки устанавливается в канавку, вся конструкция стягивается болтами. Из алюкобонда на следующем этапе выполняется вентилятор для улитки, для этого две окружности врезаются с помощью фрезера, в них проделываются пазы, в которые устанавливаются лопасти. Их проклеивание осуществляется клеевым термопистолетом. Это позволит получить барабан, который походит на беличье колесо.
Циклон для очистки воздуха от пыли, производство которого можно осуществить самостоятельно, будет иметь довольно прочную и легкую крыльчатку с точной геометрией. Ее надевают на ось двигателя. Подойдет тот, мощность которого составляет 0,55 кВт. Для изготовления корпуса понадобится 20-миллиметровая фанера, на поверхности которой с помощью циркуля необходимо изобразить окружности основания. Верхний корпус в виде цилиндра сгибается из кровельного листа. По основанию крепление осуществляется саморезами, стыки проклеиваются двухсторонним скотчем. Лист стягивается вытяжными заклепками. Нижняя коническая часть изготавливается по тому же принципу.
Методика проведения работ
Изготовление циклона на следующем этапе предполагает установку в цилиндр Их следует проклеить термоклеем. С внутренней стороны цилиндра всасывающей трубе необходимо придать прямоугольную форму. Ее для этого нагревают феном, а после вставляют в неё деревянную оправку, после этого остужают. Корпус для воздушного фильтра сгибается по такому же принципу. Фильтр можно позаимствовать от КамАЗа, ведь он обладает внушительной площадью фильтровальной шторки.
Теперь можно соединить нижний корпус и верхний цилиндр, прикрутив сверху улитку. Воздушный фильтр фиксируется с помощью полипропиленовых отводов. Вся конструкция собирается, а для опилок устанавливается пластиковая бочка. Прозрачную гофротрубу необходимо использовать для соединения с нижним конусом, это позволит мастеру видеть уровень заполнения. Агрегат на последнем этапе необходимо протестировать, подключив его, например, к фуговальному станку. Ведь от этого оборудования образуется больше всего стружек.
Наиболее
универсальные и общеупотребительные циклоны. Предназначены для
отделения от газообразной среды взвешенных частиц сухой пыли,
образующейся в различных помольных и дробильных установках, при
транспортировании сыпучих материалов, а также летучей золы. Для
волокнистой и слипающейся пыли, для очистки газообразной среды, в
которой имеются капельно-жидкая фаза или возможна конденсация паров,
данные циклоны применять не следует. Циклон ЦН-15 отличается большей
производительностью.
Циклон СЦН-50
Один из лучших циклонов НИИОГАЗа. Циклоны СЦН-50 используются для очистки воздуха или газов от пыли мелкой (более 10 мкм) и средней дисперсности, а так же абразивной пыли в различных областях промышленности. Увеличенные по сравнению с СЦН-40 входной и выходной патрубки, позволили разработчику снизить сопротивление циклона и увеличить производительность циклона СЦН-50. При этом габаритные размеры циклона СЦН-50 стали ближе к ЦН-15 аналогичной производительности.
Циклон ЦН-24
отличается
высокой пропускной способностью при небольшой степени очистки.
Использование данных циклонов оправданно в качестве предварительной
ступени очистки, как циклон-разгрузитель, а также для очистки газов
от пылей со средним диаметром более 20 мкм.
Циклон СЦН-40
предназначен
для эффективной очистки газов и аспирационного воздуха от мелкой и
среднедисперсной пыли. Имеет наиболее высокую степень очистки по
сравнению с циклонами ЦН-15, СК-ЦН-34 и УЦ-38.
Циклон СДК-ЦН-33
применяется для очистки газов от мелкой пыли, со средним диаметром
5-6 мкм, а также при высоких требованиях к качеству очистки.
Способен обеспечивать высокую степень очистки при сравнительно
небольшой скорости газового потока на входе в циклон.
Циклон СК-ЦН-34
pазpаботан для улавливания твepдых частиц вспомогатeльных систeм
пpоизводства тeхничeского углepода, установки каталитического
крекинга нефтепродуктов, дегидрирования бутана. Цeлeвоe назначeниe
данных циклонов - сажeвоe пpоизводство.
Циклон СК-ЦН-34М
применяют для улавливания пылей, обладающих высокой абразивностью
частиц или их высокой слипаемостью. Наиболее эффективный из серии
ЦН. Однако потери давления в этих циклонах примерно в 2 раза больше,
чем в циклонах СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34.
Циклоны для удаления древесных отходов
ОЭКДМ Применяются в системах пневмотранспорта древесных отходов с низким содержанием пыли: щепа, кора, витые стружки, сырые опилки, тяжелая пыль. По сравнению с другими распространенными циклонами имеют наиболее низкий коэффициент гидравлического сопротивления, а значит наименьшую энергоемкость. Устанавливаются в основном на нагнетательном участке системы (после пылевого вентилятора).ЦДО предназначены для использования в системах пневмотранспорта измельчённых древесных отходов: щепы, коры, опилок и стружек. Главные достоинства - высокая производительность при невысоком коэффициенте гидравлического сопротивления и сравнительно небольшие габариты. По характеристикам близок к циклонам типа К (ОЭКДМ), но более компактен.
ЦДО-В вариант исполнения ЦДО: имеют улиточно-тангенциальный завихритель и предназначены для установки в системах аспирации до вентилятора. Используются в системах пневмотранспорта крупных фракций древесных отходов или как циклон-разгрузитель различных сыпучих материалов.
УЦ и УЦ-38 Применяются для очистки технологических выбросов деревообрабатывающих производств от неслипающихся, неволокнистых пылей, а также смесей сухих опилок, стружки и шлифовальной пыли. Широкое применение получил на мебельных комбинатах. Устанавливаются как на нагнетательной, так и на всасывающей стороне вентилятора. При установке на всасывающей стороне вентилятора требуется доукомплектовывать улиткой. УЦ-38 отличаются более развитой конической частью и предназначены для улавливания более мелкодисперсных сыпучих материалов, подверженных легкому уносу.
Циклон типа Ц (Гипродревпрома) служит для улавливания стружек, опилок и древесной пыли. Особенность - наличие сепаратора, работающего по принципу жалюзийного пылеуловителя с винтовым входом, способствующего доп. раскручиванию потока воздуха и увеличению степени отчистки.
Циклон Гипродрева обеспечивает грубую очистку воздуха от опилок, стружки, отходов древесины и пыли на деревообрабатывающих предприятиях. Обладает низким аэродинамическим сопротивлением.
Циклон ЛТА применяется для очистки воздуха при транспортировании от станков и пилорам крупных частиц (щепа, стружка) и влажных мелких частиц (опилки) или в технологическом процессе для отделения крупной щепы.
Циклоны для мукомольной промышленности
Циклон ЦОЛ предназначен для улавливания крупной и средней (более 120 мкм) зерновой пыли в аспирационных установках элеваторов и мукомольных предприятий.Циклон ЦР и ЦРк (укороченный) предназначены для улавливания крупных фракций пыли на зерноперерабатывающих предприятиях, где требуется без существенных энергозатрат произвести очистку воздуха от крупных фракций при транспортировании и погрузке продукции.
Циклон ОТИ предназначен для улавливания смеси зерновых отходов в системе пневмотранспорта на зерноперерабатывающих и пищевых предприятиях. Не применяются для волокнистой и слипающейся пыли. Устанавливаются в группах по 2-8 циклона, что существенно повышает коэффициент пылеулавливания. Устойчивы к изменению скорости при входе до ±35%, что важно для систем, работающих с переменным режимом.
Циклон УЦМ-38 предназначен для улавливания мучной пыли в размольных и шелушильных отделениях мукомольных и крупяных заводов. В качестве завихрителя применена улитка спирально-винтовой формы. Это позволило при той же эффективности увеличить производительность и уменьшить аэродинамическое сопротивление циклона УЦМ по сравнению с циклоном УЦ.
Циклон ЦВВ высокопроизводительный циклон-разгрузитель с встроенным пылевым вентилятором предназначен для очистки воздуха от пыли в системах пневмотранспорта и аспирации на предприятиях деревообрабатывающей и зерноперерабатывающей промышленности. Допускается запылённость воздуха до 2 кг. на м3.
Циклон БЦШ предназначен для очистки воздуха от пыли в системах пневмотранспорта и аспирации на предприятиях по хранению и переработке зерна, предприятиях пищевой промышленности и сельского хозяйства.
Циклоны с обратным конусом для улавливания абразивных и слипающихся пылей
Циклоны типа ЦОК предназначены для очистки вентиляционных выбросов от пыли с повышенными абразивными свойствами. Допускается применение циклонов при слипающихся пылях типа сажи и талька. Применяются в цехах механической обработки металла, в заточных и обдирочных установках.Регулируемый циклон РЦ – предназначен для улавливания слипающихся и маслянистых пылей. Он снабжен специальным регулирующим устройством, которое позволяет регулировать воздушный режим работы аппарата, что позволяет предотвратить вынос крупных частиц и осуществлять коагуляцию пыли.
Циклон ЦМ - улучшенная конструкция циклона ЦОК - предназначены для очистки от зернистой, волокнистой пыли,склонной к слипанию; отходов измельченных материалов легкой, пищевой, полиграфической промышленности; от пылей, образующихся при переработки сельскохозяйственной продукции; тяжелых абразивных пылей.
Циклон РИСИ применяется для всех видов волокнистой и сильно слипающейся пыли, полировальной пыли и отходов лакокрасочных покрытий.
Циклоны и вихревые пылеуловители для сухой пыли
ВЗП предназначен для очистки от отходов воздуха, удаляемого системами аспирации и пневмотранспорта от технологического оборудования в различных областях промышленности. Песчанная, глинянная, цементная, силикатная, асбестовая и др. виды пыли.ВЗП-М отличается от ВЗП более высокой эффективностью улавливания мелкодисперсной пыли, а так же волокнистой и слипающейся. В циклоне ВЗП-М верхний завихритель улиточный.
Сухой циклон типа СИОТ предназначен для грубой и средней очистки воздуха и газов от неслипающейся неволокнистой пыли. Конструкция циклона СИОТ характеризуется отсутствием цилиндрической части корпуса и треугольной формой входного патрубка. Этот циклон по эффективности не уступает циклону ЦН-15
Циклон СИОТ-М - модернизированный вариант циклона СИОТ. Ряд изменений, внесенных в конструкцию позволили улучшить структуру потока и увеличить степень очистки, что позволило добавить в линейку три бо льших типоразмера.
В циклон СИОТ-М1 для увеличения степени отчистки между корпусом и бункером устанавливается вставка-закручиватель (как в пылеуловителях ВЗП). Основной запыленный поток входит в верхнюю часть циклона, а дополнительный поток подается в нижнюю часть циклона.
Циклон ЛИОТ применяется для грубой и средней очистки воздуха от сухой не слипающейся не волокнистой пыли.
Циклон (пылеуловитель)
Простейший циклонный пылеуловитель (аналог ЦН)
Воздухоочистители циклонного типа также применяются на транспорте, например, на грузовых автомобилях МАЗ , КАМАЗ предварительная очистка воздуха, поступающего в двигатель внутреннего сгорания происходит в «циклоне», затем полная очистка производится в инерционно-масляном или сухом воздушном фильтре .
Принцип действия
Принцип действия простейшего противоточного циклона (см. схему) таков: поток запылённого газа вводится в аппарат через входной патрубок тангенциально в верхней части. В аппарате формируется вращающийся поток газа, направленный вниз, к конической части аппарата. Вследствие силы инерции (центробежной силы) частицы пыли выносятся из потока и оседают на стенках аппарата, затем захватываются вторичным потоком и попадают в нижнюю часть, через выпускное отверстие в бункер для сбора пыли (на рисунке не показан). Очищенный от пыли газовый поток затем двигается снизу вверх и выводится из циклона через соосную выхлопную трубу.
Конструкция
Существует огромное разнообразие типов циклонов. Кроме описанного выше противоточного циклона существуют и менее распространённые прямоточные. Противоточные циклоны различаются размерами, соотношением цилиндрической и конической частей, а также относительной высотой (то есть отношением высоты к диаметру) цилиндрической части. Чем больше относительная высота, тем меньше коэффициент гидравлического сопротивления и разрежение в бункере (меньше вероятность подсоса пыли в аппарат), но меньше степень очистки. Наиболее оптимальна относительная высота 1,6 км. что соответствует принципу «золотое сечение ».
Эффективность
Степень очистки в циклоне сильно зависит от дисперсного состава частиц пыли в поступающем на очистку газе (чем больше размер частиц, тем эффективнее очистка). Для распространённых циклонов типа ЦН степень очистки может достигать:
C уменьшением диаметра циклона степень очистки возрастает, но увеличивается металлоёмкость и затраты на очистку. При больших объёмах газа и высоких требованиях к очистке газовый поток пропускают параллельно через несколько циклонов малого диаметра (100-300 мм.). Такую конструкцию называют мультициклоном или батарейным циклоном. Возможно также применить Электростатический фильтр , который, напротив, эффективен именно для малых частиц.
Достоинства и недостатки
Циклоны просты в разработке и изготовлении, надёжны, высокопроизводительны, могут использоваться для очистки агрессивных и высокотемпературных газов и газовых смесей. Недостатками являются высокое гидравлическое сопротивление, невозможность улавливания пыли с малым размером частиц и небольшая долговечность (особенно при очистке газов от пыли с высокими абразивными свойствами).
См. также
Ссылки
- Циклон - статья на «Инженерной энциклопедии»
Wikimedia Foundation . 2010 .
Работа циклонов основана на использовании силы инерции. Газ поступает в патрубок со скоростью 20-25 м/с. Будучи подведен тангенциально, газ получает вращательное движение и разворачивается вниз, одновременно совершает вращательное и поступательное движение. Приближенно можно считать, что все частицы газа движутся с постоянной угловой скоростью. Статическое давление по диаметру цилиндра непостоянно. В центре создается разрежение. Пыль, вследствие инерции, отжимается к стенкам цилиндра. Частицы, касаясь стенок, теряют скорость и выпадают из потока. По мере движения к вершине конуса внутренние слои газа поворачивают к оси циклона и начинают двигаться в сторону выхлопной трубы, образуя по центру трубы восходящий вращающийся вихрь. Пыль осаждается в нижней части, входя в золоспускную трубу. Работа циклона может происходить при любом его геометрическом положении.
Дисперсионный состав пыли, и ее удельный вес влияют на КПД улавливания. Чем крупнее частицы, тем лучше они улавливаются.
В обычных циклонах с увеличением концентрации степень очистки повышается. Так по опытам Кирпичева Е. Ф. с увеличением концентрации с 10 до 75 г/м 3 КПД увеличивается с 65 до 70 %. Концентрация пыли может колебаться в широких пределах. Предельно допустимые концентрации зависят от слипаемости пыли, формы и строения ее частиц, влажности, температуры и давления транспортируемого газа, а также размеров циклона и, в первую очередь, размеров пылевыпускного патрубка.
Температура и вязкость газа влияют на КПД циклона очень незначительно. С увеличением вязкостиКПД падает. При снижении температуры КПД также снижается. Так, при снижении температуры с 360 до 150 °СКПД падает с 77,7 % до 75 %.
Циклоны, изготавливаемые из обычных сталей, могут быть применены для температуры не выше 400 °С, а с литыми чугунными корпусами - до 500 °С. Циклоны из специальных сталей могут использоваться до температуры 750 °С, а в случае наличия при этом жаростойких внутренних покрытий соответствующей толщины - до 1000 °С и больше.
Влажность газов сильно влияет на очистку от пыли, в особенности, если возможна конденсация влаги на поверхности частиц. Для устранения отложения пыли на стенках циклона температура за циклоном должна быть на 15–20 °С выше точки росы.
Скорость поступления газов сильно влияет на КПД циклона. Теоретически с увеличением скорости КПД должен расти. Практически рост возможен только до определенного предела, а затем начинается падение. Наилучшая скорость от 20 до 29 м/с.
Абсолютные размеры циклона, вне зависимости от его конструктивных особенностей, существенно влияют на степень очистки газа. При геометрически подобном уменьшении размеров циклона КПД растет, при увеличении - падает. Исходя из принципа улавливания наиболее тонкой пыли, рекомендуется применять единичные циклоны и блоки параллельно включенных одинаковых циклонов диаметром до 800 мм, но не более1000 мм. Для малых расходов газа диаметр циклона может быть принят менее 300 мм. При уменьшении размеров уменьшается ширина входного патрубка, а следовательно, и расстояние, которое частицы должны пройти, чтобы достигнуть стенки; с уменьшением диаметра цилиндра увеличивается угловая скорость газов, а следовательно, увеличиваются и силы, действующие на частички. Это свойство используется при проектировании мультициклонов.
Экспериментально установлено, что при уменьшении отношения диаметра выхлопной трубы к диаметру цилиндрической части циклона КПД растет, но растет и сопротивление циклона. Большей частью это отношение поддерживается от 0,55 до 0,65. Опытами установлено оптимальное отношение диаметра пылеотводящего патрубка к диаметру циклона от 0,16 до 0,18. Уменьшение угла раскрытия конуса несколько увеличивает степень очистки газа. Так, при изменении угла с 60 до 30° КПД изменяется от 74 до 78 %. При увеличении высоты цилиндрической части циклона степень очистки газов незначительно возрастает. Своевременный отвод из циклона уловленного уноса - непременное условие нормальной работы аппарата.
Максимальная часовая производительность единичных циклонов рекомендуемых диаметров, при проходе газов с плотностью р = 1,32 кг/м 3 и поддержании гидравлических сопротивлений 500–850 Па приведена в таблице 4.
Таблица 4 – Максимальная тяговая производительность единичных циклонов
При компоновке в блоках эти циклоны могут быть использованы на производительность (по газам) до 50000 – 60000 м/ч.
Рисунок 1 - Устройство циклона и схема движения в нем газового потока: 1 - цилиндрическая часть аппарата; 2 - входной патрубок с осью, перпендикулярной оси цилиндра, присоединенный тангенциально к цилиндрической части аппарата; 3 - крышка, закрывающая верхнюю часть цилиндра; 4 - выхлопная труба; 5 - коническая часть корпуса; 6 - выходная улитка; 7 - пылевыпускное отверстие; 8 - бункер; 9 - пылевой затвор
Конструкцией, объединяющей при минимальном диаметре элементов в один аппарат большое их количество, явились батарейные циклоны с диаметром цилиндрического корпуса каждого элемента 40-250 мм.
На рисунке 2 приведена схема батарейного циклона с противоточными элементами конструкции ЦКТИ.
Рисунок 2 – Схема батарейного циклона
Корпус элемента литой чугунный, внутренним диаметром 250 мм; выхлопная труба элемента стальная, диаметром 150 мм; направляющий аппарат – либо винтовая лента, либо розетка; угол наклона центральной линии лопастей 25 °С. Трест газоочистки проектирует элементы и с диаметром корпуса элемента 150 мм.
Обычно на практике батарейные циклоны дают более низкую степень очистки газов, чем в опытных образцах с меньшим количеством циклонов.
Батарейные циклоны имеют общий пылевой бункер для всех элементов. Это снижает КПД батарейного циклона по сравнению с КПД одного элемента (коэффициента улавливания). Нарушение работы происходит не только из-за неравномерности распределения газов по элементам и различных сопротивлений элементов, но и за счет нарушения обмена газов между пылевым бункером и элементами мультициклона.
Обмен газа происходит и в том случае, когда все элементы одинаковы и работают в одинаковых условиях. В патрубке, отводящем золу, происходит следующее. По периферии патрубка, благодаря вращению газа, давление больше, следовательно, пыль с частью газов выходит вниз. В центре патрубка разрежение, туда подсасывается газ. Так происходит газовый обмен между бункером и элементом. При одном из вышеназванных нарушений этот обмен нарушается. В отдельных элементах количество газа, подсасываемого через патрубок, становится больше, чем выходящего из него. Встречный поток движется навстречу поступающей пыли и снижает эффективность работы элемента. В других элементах выходить газов будет больше, чем подсасываться. Коэффициент улавливания этих элементов будет несколько выше, но не настолько, чтобы перекрыть потерю других элементов. Общая степень очистки снижается.
Одним из недостатков батарейного циклона является забивание золой, ввиду чего сильно возрастает сопротивление циклона. Забивание происходит вследствие низкой скорости газов при малой нагрузке либо при неравномерном распределении газов по элементам.
Большое значение для устойчивой работы циклона имеет удаление уловленных частиц. Схема удаления из циклона уловленной пыли состоит:
Бункера, в котором собирается уловленная пыль;
Пылевого затвора, позволяющего вывезти пыль из бункера без нарушения герметичности;
Транспортера пыли для подачи ее в накопительный бункер;
Накопительный бункер;
Увлажнителя, в котором пылевая масса переводится в не пылевое состояние и дает возможность для ее вывоза на утилизацию без потерь.
Выбор схемы пылевыгрузки и видов применяемого оборудования определяется целым рядом факторов: типом циклона, способом утилизации или захоронения пыли, количеством и ее свойствами. Однако обязательными элементами в схеме являются бункер и пылевой затвор.
При эксплуатации сухих пылеуловителей возникает ряд поломок и неисправностей, которые можно устранить во время планового ремонта, непосредственно в процессе работы устройств, или приостановить процесс очистки и произвести внеплановый ремонт ГОУ. Ряд характерных неисправностей механических сухих пылеуловителей перечислены в табл. 5:
Таблица 5 – Характерные неисправности сухих механических пылеуловителей
| Признаки неисправности | Способ определения | Способ устранения |
| Гидродинамическое сопротивление аппарата намного превышает проектное значение | ||
| Фактический объемный расход газов превышает проектное значение | При подтверждении и отсутствии запаса по тяге реконструировать ПУ с целью увеличения ее производительности по газу | |
| Значительный подсос атмосферного воздуха | По разности показателей V – образного манометра на входе и выходе аппарата | Установить место подсоса и провести герметизацию установки. |
| Неправильный выбор дымососа (вентилятора), его двигателя | Изменением скорости вращения валов дымососа (вентилятора) и двигателя | Проверить давление (разряжение) создаваемое дымососом, частоту вращения вала двигателя. При подтверждении отклонений параметров их работы от проектного значения заменить дымосос или двигателя. |
| Отложение пыли в газоходах или внутри циклона (отдельных элементов батарейного циклона) | По разности звука при постукивании, но легкости поворота или движения задвижек, шиберов. Определением температуры точки росы очищаемого газа | Определить места образования отложений пыли: В случае конденсации паров воды усилить тепловую изоляцию или повысить температуру очищаемого газа; В случае неравномерного распределения газов между элементами батарейного циклона установить в подводящем газоходе направляющие лопатки |
| Несоответствие типоразмера требуемому по проектной документации. | Измерением основных размеров аппарата и их сопоставление с чертежами. | При наличии отклонений устранить их путем приведения в соответствие с документацией |
| Гидродинамическое сопротивление аппарата ниже проектного значения | ||
| Фактический объемный расход газов ниже проектного значения | По разности показаний V – образного манометра на входе и выходе аппарата | При подтверждении отключить часть циклонов или циклонных элементов в батарейном циклоне. |
| Нарушение герметичности бункерной части циклона, в верхней решетке батарейного циклона | Внутренним осмотром | Устранить неплотности. |
| Образование сквозных отверстий в цилиндрической и конусной частях циклона, на выхлопных трубах батарейного циклона | Наружным осмотром циклонов и внутренним осмотром батарейного циклона | Заделать отверстия или заменить изношенные трубы |
| Вентилятор не обеспечивает необходимую производительность | Проверкой производительности вентилятора, частоты вращения вала и вала двигателя | При подтверждении заменить вентилятор или двигатель |
| Уловленная пыль не выгружается из бункера | ||
| Забиты пылевыводящие отверстия циклона или бункера батарейного циклона | При открытии пылевыгрузных устройств пыль не выгружается | Прочистить отверстии, разрушить свод и выгрузить пыль из бункера |
| Не срабатывают затворы типа «мигалка» | Визуальным наблюдением | Отрегулировать затворы |
| Заклинивание барабана шлюзового затвора | Визуальным наблюдением | Прочистить барабан и отрегулировать затвор |
| Образование подсосов в пылевыгрузных устройствах или швах бункера | Проверкой швов | Установить место подсосов и провести герметизацию |
| Отсутствие пылевого столба высотой 0,3 – 0,5 мм над затворами, в результате чего имеет место подсос воздуха | Изменением давления (разряжения) в бункере аппарата | Отрегулировать работу затворов |
| Снижение эффективности очистки | ||
| Нарушение режима работы основного технологического оборудования | Визуальным наблюдением: по окраске газов, выбрасываемых из ПУ; по изменению массы пыли, выгружаемой из аппарата за определенный промежуток времени; по записям журналом сдачи и приема смены по обслуживания основного технологического оборудования | Привести режим работы основного технологического оборудования в соответствие с проектным |
| Увеличение уровня пыли в бункере больше допустимого | По показаниям уровнемера пыли в бункере | Наладить режим выгрузки пыли из бункера и отрегулировать работу пылевыгрузных устройств |
| Вынос пыли из циклона | Подсос воздуха в корпусе бункера. Устройство для разгрузки пыли не герметично. Переполнение бункера пылью. | Заделка неплотностей. Ремонт устройства для разгрузки пыли. Опорожнение бункера от пыли. |
| Снижение степени очистки отдельных циклонов или групповых установок | Переток воздуха между циклонами | Очистка от пыли входных участков циклонов, опорожнение бункера |
| Забивание пылью циклонных элементов батарейных циклонов | Нарушена размерность распределения воздуха между циклонными элементами | Очистка от пыли входных участков циклонных элементов или лопастей закручивающих устройств |
| Разгерметизация перегородки между раздающей камерой и камерой очищенного воздуха | Часть запыленного воздуха проходит без очистки | Ремонт перегородки |
Для лучшего распределения газа с пылью и для отвода пыли на практике широко используется батарейный циклон. Такой аппарат представляет собой циклонные элементы, которые включены параллельно и имеют общий корпус, сборный бункер, а также общий подвод и отвод газа.
В батарейных циклонах (мультициклонах) движение газа достигается установкой в каждом части аппарата закручивающего элемента в виде розетки или винта, а не тангенциальным подводом газа. Благодаря этому производительность батарейного циклона будет намного больше, чем производительность обычного циклона такого же размера.
Самые популярные типы элементом циклона можно увидеть на рисунках
Элемент «винт» обладает самым незначительным гидравлическим сопротивлением и практически не склонен к забиванию пылью.
Осаждение пыли в отдельных элементах такого циклона происходит так же, как и в обыкновенном циклоне. Чаще всего используются циклонные элементы, диаметр которых составляет 100, 150 или 250 мм. В таких аппаратах может достигаться скорость запыленного газа около 4 м/с. Такие аппараты обладают высоким показателем осаждения пыли. При этом они имеют небольшой размер и гидравлическое сопротивление. То есть, если сравнивать батарейные циклоны с одиночными или групповыми, то при одинаковых размерах первые имеют большую производительность.
Конструкция и принцип действия батарейного циклона (мультициклона)
Загрязненный газ подается в газораспределительную камеру, которая ограничена трубными решетками. В трубных решетках герметично крепятся циклонные элементы. После того, как газ очищен, он выводится через выхлопные трубы элементов в общую камеру. Отделенные частицы пыли накапливаются в коническом дне циклона. Циклонные элементы такой конструкции имеют малый диаметр. Газ в них поступает сверху, а не по касательной. Вращательное движение потоку газа передается посредством специального винта или розеток, оснащенных наклонными лопатками.
Качественная работа батарейной циклонной установки обеспечивается за счет идентичности его элементов и равных условий работы.
Общий корпус мультициклона включает в свой состав циклонные элементы. Элементы герметично установлены в трубных решетках. Исходный газ поступает через штуцер в газораспределительную камеру и распределяется по циклонным элементам, заполняет кольцевое пространство между корпусом элемента и патрубком для вывода очищенного газа. В кольцевом пространстве расположены лопастные устройства, заставляющие газовый поток вращаться. Частицы пыли отбрасываются к стенкам циклонного элемента, движутся вниз по спирали и поступают в бункер, общий для всех элементов. Очищенный газ из каждого элемента выводится по трубе в общую камеру, а оттуда - наружу через верхний штуцер.
Батарейный циклон
Как правило, одиночные циклоны имеют диаметр 40-1000 мм, а циклонные элемента - 40-250 мм.
Батарейные циклоны представляют собой параллельно включенные циклоны малого диаметра. Такие устройства лучше улавливают пыль, т.к. при малом радиусе циклона значительно возрастает центробежная сила.
Батарейные циклоны способны работать с переменно нагрузкой, т.е. при необходимости можно включать или выключать отдельные элементы батареи.
Труба оснащена наружными винтовыми лопастями, которые передают потоку газа движение по спирали. В корпус газ подается сверху, затем проходит по поверхности винта в кольцевом пространстве (между внешней поверхностью трубы и внутренней поверхностью корпуса). Твердые частицы задерживаются на стенках корпуса, после чего осыпаются в нижнюю коническую часть и поступают в бункер батареи.
Элементы конструкции батарейного циклона расположены вертикально, параллельными рядами в корпусе прямоугольного сечения. Камера оснащена двумя решетками, в отверстия которых устанавливаются элементы. Очищаемый газ подается через патрубок в пространство между решетками и распределяется по отдельным элементам. После очищения газ поступает в пространство над верхней решеткой и выводится посредством бокового патрубка. Твердые частицы ссыпаются в коническое дно. Элементы конструкции батареи выполняются из чугуна, а решетки из листовой стали. Такие устройства способны очищать газ при широком диапазоне температур.