2.4 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 виді;
-  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 на протязі 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 циклону:
1 – вхідний патрубок; 2 – вихлопна труба; 3 – корпус;
4 – пилоосаджувальний бункер; 5 – пиловий затвор

 

За конструктивним виконанням циклони відзначаються вели­кою різ­новидністю влаштування підводу запиленого газу (танген­ціальний, танген-ціальний 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 вище перерахованих 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 D.

 

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

 

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.


 

Таблиця 2.2 – Конструктивні розміри циліндричних циклонів (в частках діаметра D) [42]

 

Геометричний розмір

                             Тип циклона

ЦН-15/ЦН-15У

ЦН-24

ЦН-11

Кут нахилу кришки і вхідного патрубка циклона £, град.
Висота вхідного патрубка hn
Висота вихлопної труби ht
Висота циліндричної частини циклона
Висота конуса циклона Нk
Загальна висота циклона Н
Висота зовнішньої частини вихлопної труби
Внутрішній діаметр пиловипускного отвору d1
Ширина вхідного патрубка в циклоні b1
Ширша вхідного патрубка на вході b2
Довжина вхідного патрубка l
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 D) [42]

 

Геометричний розмір

Тип циклона

      СДК-ЦН-34

      СК-ЦН-34

    СК-ЦН-34 М

Висота циліндричної частини Нц і висота заглиб­лення вихлопної труби
Висота конічної частини Нк
Внутрішній діаметр вихлопної труби d
Внутрішній діаметр пиловипускного отвору d1
Ширина вхідного патрубка b1
Висота зовнішньої частини вихлопної труби
Висота фланця
Довжина вхідного патрубка l
Висота вхідного патрубка hп
Поточний радіус равлика r
Внутрішній діаметр циліндричної частини D

 

0,535
3,0
0,334
0,334
0,264
0,2 - 0,3
0,1
0,6
0,535
D/2+ bφ/2π
До 3600 мм

 

0,515
2,11
0,340
0,229
0,214
0,515
0,1
0,6
0,2 - 0,6
D/2+ b

 

0,4
2,6
0,22
0,18
0,18
0,3
0,1
0,6
0,4
D/2 + bφ/π
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
 ?Р/ρt = 500 м2/с2

при
 ?Р/ρt = 1000 м2/с2

з камерою очищеного газу у вигляді „равлика”

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 ?Р/ρt = 300 м2/с2

 

при ?Р/ρt = 600 м2/с2

з камерою очищеного газу у вигляді „равлика”

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