Краткая характеристика циклонов

Циклонные аппараты благодаря дешевизне, простоте устройства и обслуживания, сравнительно небольшому сопротивлению и высокой производительности, являются наиболее распространенным типом сухого механического пылеуловителя.

 Циклонные пылеуловители имеют следующие преимущества:

– отсутствие движущихся частей в аппарате;

– надежное функционирование при температурах вплоть до 500 °С без каких-либо конструктивных изменений;

– возможность улавливания абразивных материалов при защите внутренней поверхности циклонов специальными покрытиями;

– пыль улавливается в сухом виде;

– гидравлическое сопротивление аппаратов почти постоянное;

– аппараты успешно работают при высоких давлениях газов;

– просты в изготовлении;

– рост запыленности не приводит к снижению фракционной эффективности очистки.

Недостатки циклонов:

– высокое гидравлическое сопротивление высокоэффективных циклонов, до 1250-1500 Па;

– частицы размером менее 5-15 мкм улавливаются циклонами плохо;

– большой абразивный износ стенок корпуса аппаратов при использовании пылей с абразивными свойствами.

Выделение частиц пыли из газового потока происходит за счет центробежных сил, возникающих при вращении запыленного потока в циклоне и при изменении направления потока при выходе в выхлопную трубу. Вращение потоку сообщается путем ввода его в аппарат с большой скоростью либо через улиточный вход, либо по касательной к стенке корпуса или с помощью закручивающего устройства. Корпус бывает либо цилиндрический с конической нижней частью, либо коническим полностью.

Пыль, выделяемая при вращении потока на стенки корпуса, далее выводится в бункер через пылевыпускное отверстие в суженом конце конической части, а очищенный газ выходит вверх через выхлопную трубу, концентрически установленную в корпусе. Схема широко распространенного циклона конструкции НИИОгаза приведена на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Циклон НИИОгаза

(общий вид и схема движения газа):

1 - входной патрубок; 2 - винтообразная крышка; 3 - выхлопная труба;

4 - корпус (цилиндрическая часть циклона); 5 - корпус (коническая часть циклона); 6 - пылевыпускное отверстие; 7 - бункер; 8 - улитка для вывода газа; 9 - газоход очищенных газов; 10 - пылевой затвор

Ввиду того, что решающим фактором, обусловливающим движение пыли, являются аэродинамические силы, а не силы тяжести, циклоны можно располагать наклонно и даже горизонтально.

В зависимости от объема очищаемых газов циклоны устанавливают либо по одному (одиночные циклоны), либо объединяют в группы по 2, 4, 6, 8 (реже по 14) элементов (групповые циклоны).

В настоящее время разработано большое количество конструкций циклонов, позволяющих учесть специфику их эксплуатации в тех или иных условиях. Наибольшее распространение получили циклоны НИИОгаз, отличительной особенностью которых является наклонный входной патрубок, сравнительно короткая цилиндрическая часть и выхлопная труба, а также малый угол раскрытия конической части.

Циклоны НИИОгаз представлены двумя основными сериями: ЦН и С.

Серия ЦН представлена тремя типами циклонов, отличающимися между собой углом наклона входного патрубка к горизонту:

– ЦН-15 с углом наклона 15^о, нормальный и укороченный (ЦН-15у);

– ЦН-11 с углом наклона 11^о, повышенной эффективности с большим гидравлическим сопротивлением;

– ЦН-24 с углом наклона 24^о, с повышенной пропускной способностью, но меньшей эффективностью и гидравлическим сопротивлением.

Серия С (сажевые) представлена циклонами типа СДК-ЦН-33 и СК-ЦН-34, отличающимися улиточным вводом газов, удлиненной конической частью и меньшим диаметром выхлопной трубы. Эти циклоны характеризуются высокой эффективностью и большим гидравлическим сопротивлением.

Все циклоны НИИОгаз нормализованы. Любой из размеров каждого типа может быть выражен в долях от диаметра цилиндрической части корпуса циклона D. Согласно ГОСТ 9617-76 для циклонов, приняты следующие размеры диаметров D, мм: 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200, 2400, 2500, 2600, 2800, 3000. Вследствие снижения эффективности с увеличением размеров применять циклоны типа ЦН диаметром более 1000 мм не рекомендуется. В этом случае устанавливают группу циклонов, работающих параллельно.

Методика расчета циклонов

Расчет циклонов по теоретическим формулам ввиду сложности процессов практически невозможен. Поэтому для расчетов пользуются эмпирическими зависимостями.