Циклон схема принцип действия. Принцип работы циклонов. Циклоны с обратным конусом для улавливания абразивных и слипающихся пылей

Циклонные аппараты для очистки газов от пыли наиболее распространены в промышленности. Они имеют следующие достоинства:

• 1) отсутствие движущихся частей в аппарате;
• 2) надежность работы при температуре газа вплоть до 500°С (для работы при более высоких температурах циклопы изготавливаются из специальных материалов);
• 3) возможность улавливать абразивные материалы при защите внутренних поверхностей специальными материалами;
• 4) улавливание пыли в сухом виде;
• 5) почти постоянное гидравлическое сопротивление аппарата;
• 6) успешная работа при высоких давлениях газа;
• 7) простота изготовления;
• 8) сохранение высокой фракционной эффективности при увеличении запыленности газов.

Недостатки:

• 1) высокое гидравлическое сопротивление - 1250-1500 Па;
• 2) плохое улавливание частиц размером
• 3) невозможность использования очистки газов от липких загрязнений.

Основные виды циклонов по принципу подвода газа приведены на рис. 4.6.

Принципиально циклон работает по следующей схеме. Газы, направляющиеся в аппарат, поступают в цилиндрическую часть циклона и совершают движение по спирали с возрастающей скоростью от периферии к центру, спуска-

Рис. 4.6.

спиральный; б - тангенциальный; в - винтообразный; г - осевой розеточиый; д - радиальный розеточный ются по наружной спирали, затем поднимаются по внутренней спирали и выходят через выхлопную трубу. Обычно в циклонах центробежное ускорение в несколько сот, а то и в тысячу раз больше ускорения силы тяжести. Поэтому даже весьма маленькие частицы пыли не в состоянии следовать за линиями тока газов и иод влиянием центробежной силы выносятся из кривой движения газов по направлению к стенке. В цилиндрической камере циклона статическое давление, как и в каждом искривленном течении, сильно надает в направлении от периферии к центру. В основном потоке направленные во внутреннюю сторону сжимающие усилия приходят в равновесное состояние с центробежными силами газов. Более медленно текущий у стенки циклона пограничный слой соответственно испытывает меньшие центробежные силы.

Однако у конической стенки циклона и у его крышки начинает уже сказываться перепад давления, сжимающее поток усилие становится значительно больше центробежной силы, и поток в виде сильного вторичного вихря направляется внутрь, захватывая с собой много частиц пыли. Но так как затем поток еще несколько раз но пути вниз обернется вокруг выхлопной трубы, частицы могут быть отброшены к стенке аппарата. Вторичный поток, искривленный вдоль конической стенки, захватывает отброшенную к стенке пыль и направляет ее вниз к пылеосадителыюй камере (бункеру). Без этого потока отдельные частицы, находящиеся у стенки, не смогли бы попасть вниз, поскольку направленная вверх составляющая центробежной силы становится большей по сравнению с силой тяжести. О большом влиянии вторичного потока свидетельствует тот факт, что пыль выносится из лежащих и даже перевернутых циклонов.

Отметим, что, поскольку решающим фактором, обусловливающим движение ныли, являются аэродинамические силы, а не силы тяжести, циклоны можно располагать наклонно и даже горизонтально.

Эффективность улавливания частиц пыли в циклоне Л циклона прямо пропорциональна скорости газа в степени 1/2 и обратно пропорциональна диаметру аппарата в степени 1/2. Процесс целесообразно вести на больших скоростях V r и небольших D K . Однако увеличение V r может привести к уносу пыли из циклона и резкому увеличению гидравлического сопротивления. Поэтому целесообразно увеличивать эффективность циклона за счет уменьшения диаметра аппарата, а не за счет увеличения скорости газа. Оптимальное соотно-

Н о о шение тг = 1 - 6 .

В промышленности принято разделять циклоны на высокоэффективные и высокопроизводительные. Первые - эффективны, но требуют больших затрат на осуществление процесса очистки, циклоны второго типа имеют небольшое гидравлическое сопротивление, но хуже улавливают мелкие частицы.

На практике широко используют циклоны цилиндрические (с удлиненной цилиндрической частью) и конические (с удлиненной конической частью). Диаметр циклонного элемента цилиндрических циклонов не более 2000 мм, а конических - не более 3000 мм. Гидравлическое сопротивление циклонов определяют по формуле

где V T - скорость газов в произвольном сечении аппарата. Коэффициент сопротивления

где К - коэффициент, соответственно равный 16, для циклонов с тангенциальным входом и 7,5 для циклонов с розеточ- ным входом; hh - размеры входного патрубка; D Tp - диаметр выхлопной трубы.

Наибольшее распространение в России получили цилиндрические циклоны конструкции НИИОгаза (рис. 4.7). Отличительной их особенностью являются наклонный входной патрубок, сравнительно короткие цилиндрическая часть и вы-

Рис. 4.7. Примерная траектория газа в циклоне хлопная труба, а также малый угол раскрытия конической части. Наклон входного патрубка и винтообразная верхняя крышка способствуют направлению вращающегося газового потока вниз, что снижает гидравлическое сопротивление циклона. На выхлопной трубе циклона иногда устанавливают улитку, раскручивающую вращающийся газовый поток.

Под циклоном устанавливают бункер для сбора уловленной пыли. В конической части циклона ни в коем случае не должна скапливаться пыль во избежание взмучивания и вторичного уноса ее в выхлопную трубу.

Существует три типа цилиндрических циклонов конструкции НИИОгаза основной серии ЦН, различающиеся между собой углом наклона входного патрубка к горизонту:

• а) ЦН-15 с углом наклона 15°, нормальный и укороченный (ЦН-15у);
• б) ЦП-11 с углом наклона 11°, с повышенной эффективностью, с большим гидравлическим сопротивлением;
• в) ЦН-24 с углом наклона 24°, с повышенной пропускной способностью при меньшей эффективности и сниженном гидравлическом сопротивлении.

Все циклоны конструкции НИИОгаза нормализованы. Любой из размеров каждого типа может быть выражен в долях от диаметра циклона D. Согласно ГОСТ 9617-67 (с изменениями 1, 2) для циклонов приняты следующие величины диаметров, мм: 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000; 1200; 1400; 1600; 1800; 2000; 2400; 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. Применяют двухрядную и круговую компоновку (рис. 4.8).

Рис. 4.8.

а - двухрядной; б - круговой

Основное требование, предъявляемое к компоновке циклонов в группу, заключается в необходимости одинаковых аэродинамических условий работы каждого циклона.

При несоблюдении этого условия через одни циклоны проходит больше газа, через другие - меньше, и нормальная работа группы нарушается вследствие перетоков газа через общий бункер.

Помимо циклонов конструкции НИИОгаза, достаточно широкое применение нашли циклоны конструкции ЛИОТ (Ленинградского института охраны труда) и СИОТ (Свердловского института охраны труда), они обычно используются в системах промышленной вентиляции.

Циклоны конструкции ЛИОТ по сравнению с циклонами конструкции НИИОгаза имеют удлиненную цилиндрическую часть и глубоко введенную выхлопную трубу, а также больший угол раскрытия конической части. В циклонах конструкции СИОТ отсутствует цилиндрическая часть, а входной патрубок имеет треугольную форму. Данные циклоны также нормализованы, и любой их размер может быть выражен в долях диаметра. По эффективности пылеулавливания эти циклоны мало отличаются от циклопов конструкции НИИОгаза.

Помимо цилиндрических, применяют конические циклоны конструкции НИИОгаза серии С (сажевые) типа СДК- ЦН-33, СК-ЦН-34 и СК-ЦН-22, которые отличаются от циклопов серии ЦН улиточным вводом газа, удлиненной конической частью и меньшим отношением диаметров выхлопной трубы и циклона (соответственно 0,33; 0,34 и 0,22). По сравнению с циклонами серии ЦН они характеризуются не только значительно большим гидравлическим сопротивлением, но и более высокой эффективностью. При одинаковой производительности размеры циклонов типа СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34 и СК-ЦН-22 намного больше размеров циклонов серии ЦН. Эти циклоны можно применять диаметром до 3000 мм.

Циклоны являются весьма распространенным типом пылеуловителей. Уже в течение нескольких десятков лет их применяют для выделения из газовых потоков твердых и капельных частиц. В циклонах наиболее совершенных конструкций можно достаточно полно улавливать частицы размером от 5 мкм и больше. Как было отмечено выше, улавливание пыли в циклонах основано на использовании инерции частиц (центробежной силы).

Запыленный газовый поток обычно вводится в верхнюю часть корпуса циклона, представляющего собой в большинстве случаев цилиндр (диаметр D ), заканчивающийся в нижней части конусом (рис. 5.7). Патрубок входа газа в циклон – в большинстве случаев прямоугольной формы – обязательно располагают по касательной к окружности цилиндрической части циклона.Газывыходят из аппарата через круглую трубу (диаметрd ), расположенную по оси циклона. После входа в циклон газы движутся сверху вниз, вращаясь сначала в кольцевом пространстве между наружной цилиндрической поверхностью циклона и центральной выходной трубой, а затем и в основном корпусе циклона, образуя внешний вращающийся вихрь. При этом развиваются центробежные силы, под воздействием которых частицы пыли (или капли жидкости), взвешенные во вращающемся газовом потоке, отбрасываются к стенкам корпуса циклона как цилиндрической, так и конической его части. На этой стадии процесс осаждения пыли осуществляется за счет центробежных сил.

На второй стадии у конической стенки циклона на газовый поток, имеющий очень высокую и предельную концентрацию частиц пыли (особенно возле стенок циклона), начинает сказываться перепад давления между входным и выходным патрубками циклона, сжимающее усилие которого значительно превышает центробежные силы. Концентрация частиц в газовом потоке начинает предельную нагрузку, т.е. то количество пыли, которое в состоянии переносить газовый поток в данных условиях. В итоге происходит выделение частиц пыли из основного потока и их дальнейшее осаждение за счет вторичного пристенного вихря, который увлекает за собой основную часть пыли в бункер. Очищенный основной газовый поток, освобожденный от пыли, за счет перепада давления начинает поворачиваться и двигаться вверх к выходной трубе, образуя внутренний вращающийся вихрь.

5.4.3. Теоретические основы расчета циклонов

Сложность процесса улавливания пыли в циклонах не позволяет пока рассчитывать их конструкции и эффективность только на основе теоретических разработок. Это объясняется тем, что в теоретических положениях допускается ряд упрощений, в результате которых расчетные данные не совпадают с данными, полученными на практике. В то же время с помощью теоретических положений можно отчетливо выявить влияние факторов на процессулавливания пыли в циклонах.

Расчетная схема циклона представлена на рисунке 5.10. При выводе теоретических формул для расчета циклона рассматривают движениечастицымассойm ч в радиальном направлении (к стенкам циклона), происходящее при равновесии действующей на частицу пыли центробежной силы F ЦБ и силы сопротивления F С газовой среды движению частицы. После того как эти две силы уравновесятся, частица будет двигаться к стенке циклона по инерции с постоянной скоростью v R .

Величина центробежной силы, выбрасывающей частицу из вращающегося газового потока к стенкам аппарата, выражается следующей формулой:

где v г = v ч – скорость газового потока в циклоне, принимаемая равной скорости газов во входном патрубке циклона и скорости частиц v ч, находящихся в газах, м/сек;

R – текущее расстояние от центра вращения газового потока (оси циклона) до частицы, м;

m ч – масса частицы, кг.

Под действием центробежной силы частица движется в радиальном направлении к стенке циклона со скоростью v R . Этому движению газовая среда оказывает сопротивление, величину которого определяют по формуле Стокса:

. (5.2)

При входе в циклон центробежная сила F ЦБ значительно превышает силы сопротивления среды F С, так как начальное значение скорости пылинки в радиальном направлении было равно нулю. Но по мере возрастания этой скорости, практически через сотые доли секунды, эти силы становятся равными, и с этого момента частица продолжает двигаться в радиальном направлении с постоянной скоростью v R , которую определяют из равенства

.

Учитывая, что масса частицы равна
, скорость осаждения частиц на стенки циклона v R можно оценить по следующему выражению:

(5.3)

где d ч – диаметр частицы, м;

ρ ч – плотность частицы, кг/м 3 ;

μ г – динамическая вязкость газовой среды, н · с/м 2 .

Наиболее длинный путь в радиальном направлении будет у той частицы, которая при входе в циклон находилась около внутренней (выходной) трубы. Этот путь равен R 2 – R 1 , где R 2 – радиус циклона, а R 1 – радиус выходной трубы (толщиной стенок пренебрегаем). Оценим время t , которое требуется для того, чтобы такая частица успела пройти путь от R 1 до R 2:

. (5.4)

Заметим, что в выражении (5.3) величина R является переменной величиной, её в среднем можно принять равной
. Учитывая это значение величины R в формуле (5.3) и далее подставляя v R из (5.3) в (5.4), получим

Выражение (5.5) легко также получить учитывая, что

.

Интегрируя это выражение от R 1 до R 2 , получим формулу для времени осаждения частицы t , аналогичную формуле (5.5):

.

Из выражения (5.5) можно найти размер наименьших частиц d ч min , которые успевают пройти путь (R 2 –R 1) за время прохождения циклона газовым потоком, т. е. за время t пребывания пылинки в циклоне:

. (5.6)

Принимая среднее время нахождения частицы в циклоне
, где n – число кругов (оборотов), которые совершает газовый поток в циклоне (обычно его считают равным 2), выражение (5.6) можно переписать в следующем виде:

(5.7)

Рассматривая выражения (5.6) и (5.7), можно проследить влияние различных факторов на степень улавливания пыли в циклоне.

1. С повышением скорости газового потока v ч улучшается улавливание пыли в циклоне. Однако при больших скоростях рост эффективности очистки в циклоне замедляется, а при переходе некоторого предела, зависящего от конструкции циклона и дисперсного составаулавливаемой пыли, начинает даже снижаться. Это вызвано возникновением завихрений, срывающих уже осевшие частицы пыли. Обычно наиболее эффективные скорости входа газа в циклон находятся в интервале 20…25 м/с, но не менее 15 м/с.

2. Крупные частицы пыли осаждаются быстрее. Увеличение плотности вещества частиц ρ ч также ускоряет их улавливание.

3. В (5.6) и (5.7) выражение (R 2 2 – R 1 2) может быть представлено как (R 2 + R 1)·(R 2 – R 1). Таким образом, при уменьшении (R 2 – R 1), сокращается путь, проходимый пылинкой, следовательно, облегчается ее осаждение. Однако если величина (R 2 – R 1) будет очень небольшой, то возможно забивание пыльювходного патрубка. Это следует иметь в виду в тех случаях, когда пыль склонна к слипанию, прилипанию к стенкам и когда концентрация пыли в газовом потоке значительная.

4. Если разность величин (R 2 – R 1) остается постоянной, но растут абсолютные значения R 1 и R 2 , то возрастает и их сумма (R 2 + R 1) и осаждениепыли замедляется. Отсюда следует, что увеличение диаметра циклона ухудшает эффективность его очистки. Для получения высокой эффективности улавливания пыли лучше применять циклоны малого диаметра, но это приводит или к значительному увеличению скорости газа, что не всегда допустимо (см. пункт 1), или к необходимости пропускания газа через несколько параллельно установленных циклонов. При этом рекомендуют устанавливать циклоны диаметром не более 800…1000 мм, группируя их, но так, чтобы в одной группе было не больше восьми циклонов.

5. Вязкость газов μ г увеличивается при повышении их температуры, и это снижает эффективность улавливания пыли в циклоне.

Выше было указано на то, что теоретические расчеты и полученные формулы (5.5) и (5.6) связаны с рядом упрощений и допущений. Например: 1) не учитывается влияние беспорядочного вихревого движения вращающегося газового потока, нарушающего нормальное осаждениечастиц пыли; 2) принимается, что частицы пыли шарообразной формы не изменяются и некоагулируютв процессе осаждения; 3) достигнув стенок циклона, они не вовлекаются повторно в газовый поток; 4) не учитывается влияние конической части циклона; 5) допускается, что пыль равномерно распределена по сечению входного патрубка и т. д.

При рассмотрении работы циклонов следует также учитывать их гидравлическое сопротивлениепрохождению газового потока ∆р , определяемое по формуле

, Па, или
, мм вод. ст.,

где ρ г – плотность газовой среды (в рабочих условиях), кг/м 3 ;

v вх – скорость газа во входном патрубке, м/сек;

ξ΄ коэффициент гидравлического сопротивления.

Часто величину гидравлического сопротивления циклона определяют как функцию условной скорости газа, отнесенной к площади всего сечения цилиндра циклона v усл:

, Па, или
, мм вод. ст.

Значения коэффициентов ξ΄, ξ зависят от конструкции циклонов; их обычно дают при описании данной конструкции. Необходимо заметить, что при установке циклонов и виде группы (батареи) коэффициент сопротивления возрастает примерно на 10 %.

Введение

Циклон – аппарат, используемый в промышленности для очистки газов или жидкостей от взвешенных частиц. Принцип очистки - инерционный (с использованием центробежной силы). Циклонные пылеуловители составляют наиболее массовую группу среди всех видов пылеулавливающей аппаратуры и применяются во всех отраслях промышленности в системах аспирации и пневмотранспорта.

Аспирация - отсос воздуха от места образования пыли (главным образом в производственных помещениях) для предупреждения её распространения по помещению.

Пневмотранспорт - инженерные системы (сооружения), состоящие из комплекса оборудования, трубопроводов, строительных конструкций и предназначенные для передачи измельченных материалов по трубопроводам как внутри одного, так и между различными технологическими процессами.

Основными элементами циклонов являются корпус, выхлопная труба и бункер. Газ поступает в верхнюю часть корпуса, через входной патрубок, приваренный к корпусу тангенциально. Улавливание пыли происходит под действием центробежной силы, возникающей при движении газа между корпусом и выхлопной трубой. Уловленная пыль ссыпается в бункер, а очищенный газ выбрасывается через выхлопную трубу.

Циклоны (ЦН) предназначены для улавливания из газов взвешенных в них твёрдых частиц. Эффективность очистки циклонами зависит от их диаметра и типа. При увеличении диаметра циклона уменьшается эффективность очистки.

Установки ЦН могут применяться для очистки газов от нескольких сотен кубометров в час до сотен тысяч м3/час. Для очистки значительных количеств газов циклоны выбранного диаметра объединяются в группы по 2, 4, 6, 8, 10, 12 и 14 элементов с общим бункером.

1) золы из дымовых газов котельных установок;

2) пылевидных продуктов, уносимых из различного типа сушилок;

3) зернистого катализатора в процессах каталитического крекинга;

4) пыли, удаляемой после помола;

5)зернистых и пылевидных продуктов, перемещающихся пневмотранспортом;

6) пыли, уносимой из аппаратов, в которых протекают процессы со взвешенными в газах частицами;

7) пыли, удаляемой вентиляционными установками.

ЦИКЛОНЫ ЦН. В зависимости от типа, циклоны ЦН имеют различные углы наклона завихрителей, различные соотношения внутреннего диаметра к их длине, ширине и высоте входного патрубка, высоте цилиндрической и конической частям циклона, диаметру выхлопной трубы и другим определяющим размерам. Все эти соотношения влияют на технические характеристики циклонов, такие как: производительность, удельные энергозатраты, эффективность улавливания пыли, фракционный состав улавливаемой пыли, потери давления в аппарате.

Исходя из компоновочных соображений групповые циклоны ЦН-15 изготовляют с камерой очищенного газа в виде улитки (вентилятор устанавливается после циклона), или в виде сборника (вентилятор устанавливается перед циклоном).

Условное обозначение типоразмера одиночного и группового циклона:

15 - угол наклона входного патрубка относительно горизонтали(град.)

П, Л - "правое" ("левое") вращение газа в улитке

число после тире - внутренний диаметр цилиндрической части циклона (мм.)

следующая цифра - количество циклонов в группе

У - с камерой очищенного газа в виде "улитки"

С - с камерой очищенного газа в виде сборника

П - пирамидальный бункер

ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЦИКЛОНОВ ТИПА ЦН-15

допустимая запылённость газа, г/м3 -

для слабослипающихся пылей...............................................не более 1200

для среднеслипающихся пылей...............................................................250

температура очищаемого газа, 0С............................................не более 400

максимальное давление (разряжение), кгс/м3……………....................500

коэффициент гидравлического сопротивления:

для одиночных циклонов..........................................................................147

для групповых циклонов:

с "улиткой".................................................................................................175

со сборником..............................................................................................182

Высота циклонов ЦН-15У составляет 73% от высоты циклонов ЦН- 15.

Остальные габаритные и присоединительные размеры аналогичные с ЦН-15.

Производительность циклонов ЦН-15У при условной скорости в плане корпуса циклона соответствует производительности циклонов ЦН-15 аналогичного диаметра.

Широкий диапазон типоразмеров ЦН позволяет подобрать циклоны, обеспечивающие необходимую эффективность очистки газовой среды при оптимальных удельных энергозатратах.

При одинаковой эффективности наиболее высокие технико-экономические показатели имеют циклоны ЦН-11. Циклоны ЦН-15 отличаются большей производительностью, более устойчивой работой на пылях, склонных к налипанию, поэтому их эксплуатация оправдана при очистке газов с высокой концентрацией мелкой пыли или улавливании средне и сильно слипающихся пылей.

При невысоких требованиях к качеству очистки и для очистки газов со средним медианным диаметром частиц более 20 мкм экономически рентабельно использование циклонов ЦН-24. При больших расходах газов и высокой концентрации пыли в газовом потоке применение циклонов ЦН-24 может быть рекомендовано в качестве первой ступени очистки, перед аппаратами, обеспечивающими высокую эффективность, например перед циклонами СДК-ЦН-33, рукавными фильтрами или электрофильтрами.

Циклоны ЦН-15У, имеют более низкие технико-экономические показатели по сравнению с циклоном ЦН-15 и их использование может быть оправдано в тех случаях, когда не предъявляются высокие требования к качеству очистки и имеются ограничения габаритов по высоте.

Для очистки газов от мелкой пыли, со средним медианным диаметром 5÷6 мкм, а также при высоких требованиях к качеству очистки следует использовать наиболее высокоэффективные спирально-длинноконические циклоны СДК-ЦН-33. При ограничениях по габаритам следует использовать спирально-конические циклоны СК-ЦН-34, имеющие также высокую эффективность при больших энергетических затратах. Модернизированный циклон СК-ЦН-34М специально разрабатывался для использования в установках каталитического крекинга нефтепродуктов, дегидрирования бутана, а также в производстве технического углерода. Этот циклон более энергоёмкий, но является наиболее эффективным при очистке газов от мелко-дисперсных пылей. Циклон СК-ЦН-40 по эффективности не значительно уступает циклону СДК-ЦН-33, но имеет меньшее гидравлическое сопротивление и меньшие габариты по высоте.

ЦИКЛОНЫ СЦН-40. Высокоэффективный циклон, изготавливаемый как в одиночном, так и в групповом исполнении. Предназначен для очистки технологических газов и аспирационных выбросов от средне- и мелкодисперсной пыли. Такой показатель, как размер частиц, улавливаемых с эффективностью 50%, у циклона СЦН-40 самый лучший из всех циклонов и составляет 1 мкм. (СЦН-40-400) типоразмер.

ЦИКЛОНЫ С ОБРАТНЫМ КОНУСОМ 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. Циклон состоит из цилиндрической части корпуса с завихрителем в виде «улитки», расширяющейся к низу конической части корпуса и пылесборника. Пылесборник может быть в виде бункера или выдвижного ящика. Бункера изготавливаются двух типов: с косым днищем и боковой выгрузкой и конической формы с выгрузкой снизу. Для повышения эффективности пылеосаждения и предохранения пыли от взмучивания и уноса из бункера в нижней части циклона устанавливается внутренний конус. Во избежание износа вентилятора при работе с абразивными пылями циклоны рекомендуется устанавливать перед вентилятором на всасывающей стороне. В этом случае для уменьшения гидравлического сопротивления циклона на выхлопном патрубке рекомендуется устанавливать «улитку». Чтобы продлить срок службы циклона, завихритель может быть изготовлен из низколегированной стали.

Оптимальная скорость входа запылённого воздуха в завихритель равна 16 м/сек. Циклон эффективно работает при запылённости входящего воздуха не более 20 г/м3. Эффективность очистки циклона 92÷98% и зависит от характера и дисперсности пыли, а так же от типоразмера циклона.

ЦИКЛОНЫ КОНСТРУКЦИИ РИСИ. Циклон РИСИ разработан и исследован в Ростовском инженерно-строительном институте (РИСИ). Циклоны РИСИ применяются для очистки воздуха аспирационных систем от всех видов волокнистой и слипающейся пыли, полировальной пыли и отходов лакокрасочных покрытий.

Широко применяются для очистки воздуха от пыли, образующейся при полировании поверхностей мебельных и других деталей с использованием полировальных паст. Корпус состоит из двух конусных частей. Расширяющаяся к низу нижняя коническая часть циклона исключает закупорки выпускного отверстия. Расположенная выше сужающаяся к низу

короткая коническая часть циклона – конус–коагулятор – способствует коагуляции волокнистых частиц, то есть сцеплению их с образованием более крупных частиц – агрегатов. При этом улучшается сепарационный эффект более крупных частиц и затрудняется унос частиц пыли из циклона, то есть увеличивается пылеулавливающий эффект циклонного аппарата.

Циклоны РИСИ изготавливаются в климатическом исполнении УХЛ при эксплуатации по категории размещения 1, 2, 3, 4 по ГОСТ 15150-69, в системах аспирации производств категорий А, Б, В, Г и Д.

РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЦИКЛОН типа РЦ. Циклон РЦ предназначен для улавливания слипающихся и маслянистых пылей. Он имеет обратный конус, снабжён спирально-винтовым закручивающим аппаратом и регулирующим устройством. Циклоны данного типа рекомендуется применять для улавливания пылей с повышенной влажностью или маслянистостью, склонных к слипанию, содержащих очень крупнодисперсную фракцию и обладающих повышенной абразивностью. Закручивающий аппарат циклона выполнен в виде спирализованного винта, в нём размещено регулирующее устройство, которое представляет собой направляющую лопатку. Лопатка расположена на уровне нижней плоскости закручивающего аппарата между корпусом циклона и выхлопным патрубком. С помощью рукоятки лопатка устанавливается и фиксируется под заданным углом.

Данная конструкция позволяет осуществлять коагуляцию пыли в закручивающем аппарате, предотвращать вынос крупных частиц с большой парусностью, регулировать угол входа, а также соотношение между осевой и тангенциальной составляющими скорости потока при входе в корпус циклона в зависимости от свойств пыли и её концентрации в очищаемом воздухе. При помощи направляющей лопатки можно периодически очищать внутреннюю поверхность корпуса циклона в случае налипания пыли. Для этого направляющую лопатку поворачивают несколько раз вверх на 135º и возвращают в исходное положение.

ЦИКЛОНЫ-РАЗГРУЗИТЕЛИ типов ЦР, ЦРк, ЦОЛ. Предназначены для улавливания основной массы пыли в системах пневмотранспорта и аспирационных установках с последующей очисткой воздуха в более эффективных циклонах второй ступени или других пылеуловителях.

Циклоны типа ЦР и ЦРк могут с достаточной эффективностью применяться для очистки воздуха от стружки и опилок в системах пневмотранспорта на деревообрабатывающих предприятиях, где не требуются циклоны большой производительности, а также на зерноперерабатывающих предприятиях, где требуется без существенных энергозатрат произвести очистку воздуха от крупных фракций при транспортировании и погрузке продукции.

Циклон-разгрузитель ЦОЛ предназначен для выделения транспортируемого материала на предприятиях по переработке и хранению зерна.

ЦИКЛОНЫ типа УЦ. Приведенный в таблице ряд циклонов типа УЦ разработан Ленинградской лесотехнической академией имени С.М. Кирова и институтом Гипродревпром. Эти разработки базируются на циклонах УЦ-38(Мельстроя), спроектированных ЦНИИ Промзернопроект. Циклоны типа УЦ-38 по чертежам Гипродревпрома отличаются от циклонов модели, предложенной ЦНИИ Промзернопроект, большим удлинением конической части (Нк=2,8D вместо Нк=2,3D). Дополнительно приводим таблицу циклонов УЦ-38(Мельстроя).

Циклоны типа УЦ, разработанные ЛТА имени С.М. КИРОВА и Гипродревпромом, используются в системах пневмотранспорта древесных отходов и очистки воздуха от выбросов деревообрабатывающих производств в атмосферу от не слипающихся, не волокнистых пылей, содержащих помимо стружки и опилок шлифовальную пыль.

Циклоны типа УЦ имеют четыре модификации, отличающиеся отношением диаметра выхлопного патрубка к диаметру корпуса циклона, и составляющим соответственно: 0,38; 0,45; 0,525 и 0,6. Наиболее распространённым и чаще применяемым является циклон первой модификации, а именно УЦ-38. С увеличением номера модификации, а значит и диаметра выхлопного патрубка, уменьшается эффективность очистки, но при этом уменьшаются и потери давления в циклоне.

Эффективность очистки запылённого воздуха циклонами УЦ-38 составляет от 91% на циклонах больших диаметров до 99% на циклонах малых диаметров. Если в древесных отходах отсутствует шлифовальная пыль, то эффективность циклонов УЦ-38 значительно возрастает и составляет 96÷99%.

Циклоны устанавливаются как на нагнетательной, так и на всасывающей стороне вентилятора. При установке на всасывающей стороне вместо зонта следует устанавливать улитку.

Циклоны типа УЦ изготавливаются в климатическом исполнении УХЛ, категория размещения 1, 2, 3, 4. по ГОСТ 15150-69.

Пример обозначения циклона: УЦ1200-1П(Л). П(Л)- правый(левый), 1-исполнение, 1200 – диаметр корпуса в мм.

ЦИКЛОНЫ УЦ-38 (Мельстроя). Циклоны УЦ-38(Мельстроя) предназначены для применения в системах пневмотранспорта и аспирации на предприятиях по хранению и переработке зерна, предприятиях пищевой промышленности и сельского хозяйства. Могут изготавливаться и поставляться как батарейные по 2, 3 и 4 циклона в группе с объединённым выходом очищенного воздуха, общим сборником пыли, оснащённым шлюзовым затвором.

ЦИКЛОНЫ типа УЦМ-38. В модернизированном циклоне УЦМ, 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. Циклоны УЦМ имеют также четыре модификации (отношение d / D соответственно 0,38; 0,45; 0,525 и 0,6) и те же типоразмеры, что и циклоны типа УЦ Мельстроя.

ЦИКЛОНЫ типа ОТИ. Циклоны ОТИ конструкции Одесского технологического института применяются в основном для групповой установки. Они используются на зерноперерабатывающих и пищевых предприятиях. Степень очистки до 97-98%. Оптимальная скорость на входе в завихритель 10-14 м/сек. Преимуществом циклонов ОТИ является их значительная устойчивость к изменению скорости на входе, а следовательно, и к изменению расхода очищаемого воздуха, проходящего через циклон. По

данным испытаний, возможны изменения расхода в пределах ± 35%. Это весьма важный показатель для систем, работающих с переменным режимом.

Диаметр циклона в мм, а следовательно и его номер, может быть определён в зависимости от расхода по формуле: D = 13,8 √ Q, где Q – расход воздуха м3/час.

Циклоны типа СИОТ. Сухие циклоны типа СИОТ предназначены для грубой и средней очистки газов, выделяющихся при некоторых технологических процессах (сушке, обжиге, агломерации, сжигании топлива) от сухой не слипающейся, не волокнистой и не образивной пыли, а также аспирационного воздуха в различных отраслях промышленности. Их можно использовать, в частности, для очистки воздуха от известковой пыли на сахарных заводах и в крахмало-паточной промышленности. При этом запылённость газового потока не должна превышать 300 г/м3. Циклоны устанавливаются как на всасывающей, так и на нагнетательной стороне вентилятора. Циклоны типа СИОТ по степени очистки газов равноценны циклонам ЦН-15 и циклонам Т ЦОК той же производительности.

Для уменьшения эффекта вторичного уноса частиц пыли из нижней части корпуса циклона и бункера, и увеличения производительности ГПИ Сантехпроект в 1985 году разработал модернизированные конструкции циклонов СИОТ: СИОТ-М – повышенной эффективности и СИОТ- М1 – повышенной эффективности и производительности.

В циклонах СИОТ-М между корпусом и бункером устанавливается глухая цилиндрическая вставка. Благодаря этому искусственно снижается интенсивность вихря в нижней части корпуса и в бункере на поверхности отложившейся пыли и, как следствие, уменьшается вторичный унос. В результате общий унос пыли уменьшается в 2÷2,5 раза по сравнению со старой конструкцией циклона СИОТ.

В циклонах СИОТ-М1 между корпусом и бункером устанавливается вставка-закручиватель. В этом случае запылённый поток газа разделяется на две части: в верхнюю часть циклона подаётся основной поток, а в нижнюю часть – дополнительный поток, закрученный в ту же сторону что и основной поток и равный соответственно 30÷35% общей производительности циклона.

Аэродинамические испытания показали, что при одних и тех же потерях давления, коэффициент гидравлического сопротивления циклона СИОТ-М1 в 2 раза меньше, а производительность в 1,4÷1,5 раза больше, чем у обычных циклонов СИОТ.

Оптимальная скорость очищаемого воздушного потока на входе в завихритель для всех циклонов СИОТ равна 15 м/с. Температура воздушного потока не должна превышать 400ºС.

БАТАРЕЙНЫЕ УСТАНОВКИ ЦИКЛОНОВ 4БЦШ. Батарейные установки циклонов предназначены для очистки воздуха от пыли в системах пневмотранспорта и аспирации на заготовительных и зерноперерабатывающих предприятиях в размольных отделениях мукомольных заводов и технологических цехах крупяных и комбикормовых заводов. Батарейные установки состоят из агрегата шлюзового затвора, станины, сборного конуса, четырёх циклонов (2-х правого и 2-х левого исполнения) и сборной коробки. Шлюзовой затвор (ШУ-6 для циклонов диаметром до 275 мм, или ШУ-15 для циклонов диаметром более 275 мм.)

ЦИКЛОНЫ типа ЦВВ. Циклоны типа ЦВВ 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.

ЦИКЛОНЫ типа ЦДО и ЦДО-В. Циклоны для древесных отходов ЦДО предназначены для использования в системах пневмотранспорта измельчённых древесных отходов: щепы, коры, опилок и стружек. Одним из

главных достоинств циклона ЦДО является высокая производительность при сравнительно не больших габаритах и низком сопротивлении. По своим техническим характеристикам близки к циклонам клайпедского ОЭКДМ но более компактны.

Циклоны ЦДО-В в отличие от ЦДО имеют улиточно-тангенциальный завихритель и ещё большую производительность, используются в системах пневмотранспорта крупных фракций древесных отходов или как циклоны-разгрузители для различных сыпучих материалов.

ЦИКЛОНЫ типа Ц (Гипродревпрома). Циклоны типа Ц служат для улавливания из пылевоздушной смеси древесных отходов (стружки, опилок и древесной пыли). Циклоны устанавливаются только на нагнетательной стороне вентилятора (при наличии сепаратора), если его нет то можно ставить и на всасывающей стороне вентилятора, при этом рекомендуется циклон комплектовать раскручивающей улиткой. Они могут быть правого и левого исполнения. Циклон типа Ц состоит из цилиндрической и конической частей корпуса, входного патрубка с тангенциальным завихрителем, зонта и выхлопной трубы с сепаратором. Сепаратор, работающий по принципу жалюзийного пылеуловителя с винтовым входом, служит для дополнительной очистки воздуха. Но, как показывает опыт эксплуатации циклонов типа Ц, сепаратор не выполняет своей функции, так как в процессе эксплуатации забивается стружкой и мелкодисперсной пылью, в следствие чего аэродинамическое сопротивление циклона возрастает, а эффективность улавливания пыли резко снижается. Поэтому зачастую эти циклоны изготавливаются без сепаратора, при этом их эффективность практически не отличается от заявленной разработчиком, но упрощается конструкция и возрастает надёжность в работе.

Результаты испытаний циклонов типа Ц, проведённых Тверским СМУ «ЦЕНТРПНЕВМОТРАНСПОРТ» на ряде мебельных и деревоперерабатывающих предприятий, показали их реальную эффективность. Степень очистки при улавливании совместно стружек и опилок составила 90,8% на циклонах больших диаметров и 97,5% на циклонах малых диаметров. При улавливании шлифовальной пыли эффективность составила соответственно 76% и 87%.

ЦИКЛОНЫ типа К (Клайпедского ОЭКДМ). Предназначены для систем пневмотранспорта измельченной древесины с низким содержанием пыли: щепа, кора, витая стружка, сырые опилки.

Циклоны типа К по сравнению с другими распространёнными циклонами обладают наименьшим коэффициентом гидравлического сопротивления и применяются в основном, на предприятиях деревообрабатывающей промышленности. Устанавливаются циклоны типа К как правило на нагнетательных участках пневмотранспортных систем. Имея низкое сопротивление эти циклоны менее энергоёмки по сравнению с другими циклонами, применяемыми в деревообработке.

Основной недостаток этих циклонов является невысокая эффективность при улавливании мелких пылевых частиц.

Степень очистки воздуха в циклонах при работе на стружке и опилках составила, по данным испытаний, 98 – 99%.

Оптимальный режим работы циклонов типа К находится в интервале скоростей движения воздуха во входном патрубке от 14 до 18 м/сек.

Циклоны изготавливаются правого и левого исполнения. В конструкции циклона предусмотрена трубка слива влаги, попадающей в выхлопную трубу во время дождей.

ЦИКЛОНЫ типа ЛТА. Циклоны ЛТА разработаны и испытаны в Санкт-Петербургской лесотехнической академии. Циклоны ЛТА применяются 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. Также циклоны ЛТА используются в качестве циклонов-разгрузителей. Эффективность очистки воздуха составляет 85÷90%. При транспортировании сухой стружки или опилок, когда образуется много мелкодисперсной пыли, или при наличии в транспортируемой материале шлифовальной пыли, данный циклон не обеспечивает достаточной очистки воздуха, и требует второй ступени очистки.

Пылеуловители ВЗП и ВЗП-М. Вихревые пылеуловители со встречными закрученными потоками типа ВЗП разработаны в Московской государственной текстильной академии и первоначально предназначались для улавливания волокнистых пылей на предприятиях льняной, пенькоджутовой, хлопкоочистительной, текстильной и лёгкой промышленности. Дальнейшие испытания и доработки пылеуловителей расширили область их применения.

В настоящее время пылеуловители ВЗП и модернизированный ВЗП-М с успехом используются для очистки воздуха, удаляемого системами аспирации и пневмотранспорта, от средне и мелкодисперсной пыли, образующейся при переработке горных пород, эффективно работают с песчаной и глиняной пылью, цементной пылью, пылью рудных и нерудных материалов, силикатной и асбестовой пылью, а также c пылью, взвешенной в отработанных дымовых газах.

Пылеуловитель изготавливается для районов с умеренным климатом, климатическое исполнение УХЛ, категория размещения 4 по ГОСТ 15150-69.

ВЗП-М отличается от ВЗП более высокой эффективностью улавливания мелкодисперсной пыли.

Пылеуловитель работает по принципу центробежной сепарации частиц из газовой среды. Очищаемый воздух подается в пылеуловитель двумя потоками через патрубки корпусов тангенциальных завихрителей верхнего и нижнего потоков воздуха (в ВЗП-М верхний завихритель улиточный). Проходя через завихрители, воздушные потоки закручиваются в одну и ту же сторону навстречу друг другу. Пыль под действием центробежной силы отбрасывается к стенке, смывается нисходящим верхним потоком через кольцевую щель под отбойную шайбу в бункер пылеуловителя. Очищенный

воздух через центральный выхлопной патрубок выводится из пылеуловителя.

Если требуется большая производительность, пылеуловители объединяются в группы по 2 или 4 штуки в группе с общим подводом к завихрителям верхнего и нижнего потоков с общим бункером или без него.

Подготовка циклона ЦН-15-900 к работе.

1. Циклон устанавливается за котлом, или на относительном удалении по газовому тракту до дымососа. Циклоны могут устанавливаться как на всасывающем, так и на нагнетательном участках системы газоходов.

2. Для очистки газа от абразивной пыли, вызывающей износ крыльчаток вентиляторов, циклоны следует устанавливать перед вентиляторами.

3. При размещении циклона вне помещения необходимо провести теплоизоляцию корпуса и бункера-накопителя.

4. Циклон ЦН-15 устанавливается на постаменте с высотой, достаточной для выгрузки пыли в тележку или в автокару.

5. При очистке газов с высокой температурой (более 450С) силами потребителя должна быть выполнена теплоизоляция циклона ЦН-15 и подводящих газоходов.

Монтаж циклона ЦН-15-900

1. При установке циклона должна быть обеспечена беспрепятственная выгрузка пыли из бункера.

2. При монтаже газового тракта не допускаются резкие перегибы газоходов, резкие сужения или расширения, что ведет к существенным искажениям пылегазового потока, образованию завалов и возрастанию аэродинамического сопротивления газового тракта.

3. На линии выгрузки пыли из бункера должно быть установлено устройство, исключающее подсос воздуха при работе циклона под разрежением или утечку газа и пыли при работе циклона под давлением, создаваемым вентилятором.

4. Устройство выгрузки пыли в объем поставки не входит и должно заказываться отдельно.

Заключение

За последние сто лет засорение окружающей среды усилилось разными выбросами. За это время в атмосферу Земли попало, по подсчетам ученых, более миллиона тонн кремния, полтора миллиона мышьяка, около миллиона тонн кобальта. Еще более было выброшено пыли, сажи, копоти, оксидов азота, углерода и серы.

Надо иметь в виду то, что где бы на Земле ни происходили выбросы пыли, сажи, газов, поднимаясь в атмосферу и тропосферу, они распространяются затем по всей оболочке земного шара. Их влияние двояко и имеет глобальные последствия.

Поэтому во все более широких масштабах проводится строительство разного рода очистных сооружений, уменьшающих выбросы в атмосферу.

За 2016 г доля выбросов пищевой промышленности составляет 1,7% от общего объема выбросов промышленных предприятий Республики Татарстан. Общее количество предприятий пищевой промышленности Республики Татарстан равна 3687 единиц, оснащенных газоочистными установками (ГОУ) - 2750. Благодаря введению на предприятиях республики ГОУ наблюдается снижение количества выбросов загрязняющих веществ в атмосферу: 5, 183 т/год – 2015г, 4,394 т/год – 2016 г. Уловлено и обезврежено вредных веществ 71%. Поэтому для очистки отходящих газов цеха по производству дрожжей было решено внедрить циклон. Для этих целей по исходным данным подобрала тип циклона (ЦН–15-900), рассчитал его основные характеристики и фактическую степень очистки, которая составила 76,5%.

Использованная литература

1. Андреев А.Г. Технология производства кормов – М., 1992:

2. Алиев Г.М. Техника пылеулавливания и очистка промышленных газов.

3. Назаров Н.И. Технология и оборудование пищевых производств – М.: Пищевая промышленность, 1977

4. Новаковская С.С., Шишацкий Ю.И. Справочник по производству хлебопекарных дрожжей – М.: Пищевая промышленность, 1980

5. Справочник по пыле- и золоулавливанию / Под общей редакцией Русанова А.А. – 2-е изд. – М.: Энергоатомиздат, 1983

6. Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник. Учебное пособие в 3х томах – Калуга: Изд-во Бочкаревой, 2003 22. №7. P.529-532.

7. Ужов B.H. Очистка промышленных газов электрофильтрами. М.: Химия, 1967.

8. Пирумов А.И. Обеспыливание воздуха. М.: Стройиздат, 1974.

9. Ужов В.Н., Мягков Б.Н. Очистка промышленных газов фильтрами. М.: Химия, 1970.

11. Гупта А., Лилли Д., Сайред Н. Закрученные потоки. М.: Мир, 1987.

12. Пирумов А.И. Аэродинамические основы инерционной сепарации /

Под ред. Н.Я. Фабриканта. М.: Госстройиздат, 1961.

13. Русак О.Н, Милохов В.В. Борьба с пылью на деревообрабатывающих предприятиях. М.: Лесная

промышленность, 1975.

14. Справочник по конструкции сельскохозяйственных машин / Под ред. Б.Н. Клецкина. М.:

Машиностроение, 1967.

15. Коузов П.А., Мальгин А.Д., Скрягин Г.М. Очистка от пыли газов и воздуха в химической

промышленности. Л.: Химия, 1982.

16. Справочник по пыле- и золоулавливанию / Под ред. А.А. Русанова. М.: Энергия, 1975.

17. Штокман ЕЛ. Очистка воздуха от пыли на предприятиях пищевой промышленности. М.:

Пищевая промышленность, 1977.

18. Коузов П.А. Сравнительная оценка циклонов различных типов //

Обеспыливание в металлургии. М.: Металлургия, 1971.

19. Ушаков С.Г., Зверев Н.И. Инерционная сепарация пыли. М.: Энергия, 1974.

20.Скрябин Г.М., Коузов П.А. Пылеулавливание в химической промышленности. Л.: Химия, 1976.

16. Страус В. Промышленная очистка газов. М.: Химия, 1981.

21. Исаков В.П., Федоров В.Н., Сагал JI.M., Шенкер С.И. Вихревой циклонный аппарат // Промышленная и санитарная очистка газов. 1984. № З.С.11.

22. Дерягин Б.В., Михельсон М.Л. Конденсационный метод пылеулавливания для осаждения рудничной пыли // Металлургия и топливо. 1952. № 2. С. 124-158.

1. Введение……………………………………………………………….2

2. Газоочистное сооружение – циклоны. Типы и конструкции………3

3. Принцип работы циклонов ЦН-15…………………………………..21

3.1. Подготовка циклона ЦН-15 к работе………………………...22

3.2. Эксплуатация и обслуживание циклона ЦН-15……………..23

3.3. Теплоизоляция циклонов ЦН-15……………………………...23

3.4. Монтаж циклонов ЦН-15……………………………………...24

4. Расчет эффективности очистки и гидравлическое сопротивление циклонного аппарата…………………………………………………25

5. Этапы развития пылеулавливающих устройств. Конструкция современных циклонов для пылеулавливания……..........................29

6. Заключение……………………………………………………………40

7. Список литературы…………………………………………………...41

Введение

Частицы пыли представлены, как правило, аэрозолями или близкими к ним по ним по размерам системами с твердой и жидкой дисперсионной фазой (дымами, пылями, туманами). В технической литературе обычно не делают различий между дымами и пылями, применяя к процессам очистки газов от взвешенных в них твердых частиц общий термин “пылеулавливание”.
На сегодняшний день существуют множество конструкций и систем очистки газов и пыли. В производстве образуются тысячи и сотни тысяч кубометров газов, отличающихся друг от друга по составу, по степени запыленности и другим параметрам, но, тем не менее, требующих очистки.

Не существует универсальных аппаратов, чистящих все и в любых условиях. Существуют различные виды очистных установок, работающих в определенных режимах, очищающих от определенного типа загрязнения, с определенной эффективностью очистки. Поэтому подобрать правильную схему, позволяющую очистить заданный газ с заданной эффективностью, - нелегкая задача. Для этого необходимо иметь представление о существующих установках, о принципах и условиях их работы, необходимо собрать их в схему, которая была бы достаточно простой и недорогой и при этом эффективной.

Существует много методик для теоретического расчета аппаратов и схем очистки газов от пыли. Но, к сожалению, теоретические расчеты не могут дать гарантию успешной их работы. Необходима проверка работы аппарата или схемы в производственных условиях.

При выборе аппаратов, входящих в схему, необходимо обязательно учитывать их технологические особенности и режимы работы. Так как при несоблюдении правил эксплуатации, при перегрузках не только снижается эффективность улавливания пыли, но и повышается износ оборудования.

2. Газоочистное оборудование - циклоны. Типы и конструкции.

Циклон – аппарат, используемый в промышленности для очистки газов или жидкостей от взвешенных частиц. Принцип о

Циклоны одиночные, групповые и батарейные относятся к инерционным пылеуловителям центробежного типа. Пылеулавливание в циклонах основано на использовании центробежных сил, возникающих при вращении газового потока. Такое движение создается либо при тангенциальном или спиральном подводе газов в корпус циклона, либо вследствие применения закручивающих устройств при осевом подводе газов в циклон.

Одиночные циклоны предназначены для осаждения крупной пыли, опилок и стружек. Принцип действия их основан на центробежной силе, под влиянием которой взвешенные частички, прижимаясь к внешним цилиндрическим или коническим стенкам пылеотделителя, теряют скорость и опускаются через нижнюю коническую часть к выпускному отверстию -- сборнику пыли. Очищенный воздухе мелкой пылью выбрасывается вверх через выходную трубу. При неправильной эксплуатации пожаро- и взрывоопасная пыль может взорваться в циклонах от разрядов статического электричества, поэтому устанавливать их в производственных помещениях запрещено. Если при расчете степени очистки оказывается, что требуемая степень ее не обеспечивается, возможна установка циклонов в две последовательные ступени.

Групповые циклоны получают путем объединения одиночных циклонов. Обычно в групповом исполнении применяют цилиндрические циклоны малых размеров, устанавливая их по 2, 4, 6 и 8 одинаковых циклонов в группу с одно- или двухрядной прямоугольной компановкой (рис.2,а) или по 10, 12 и 14 одиночных циклонов в группу с круговой компановкой (рис. 2,б).

При очистке больших объемов вентиляционных выбросов более рационально устанавливать групповые циклоны меньших размеров вместо одного циклона больших размеров.

В циклонах малых размеров (мультициклонах) величина центробежной силы обратно пропорциональна расстоянию частицы от оси циклона, поэтому в циклонах малого диаметра величина этой силы возрастает. Кроме того, вместе с уменьшением размеров циклона уменьшается расстояние от внутренней цилиндрической до внешней стенки циклона, т. е. уменьшается путь частицы до ее осаждения. Циклоны меньшего диаметра имеют большой коэффициент очистки, поэтому их применяют для улавливания мелкой, сухой и легкой пыли из воздуха и газов. Производительность мультициклона ограничена, поэтому несколько циклонов объединяют в группы или батареи, которые получили название групповых и батарейных.

Промышленность выпускает несколько типов циклонов. Наибольшее распространение получили циклоны конструкции Ц, ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24, При выборе и расчете циклонов следует учитывать характеристику улавливаемой пыли: минимальный диаметр частиц пыли, абразивность, слипаемость, температуру и влажность газов, кор-розийность, пожаро- и взрывоопасность. Уловленная пыль из бункеров удаляется через пылевыгрузочные устройства -- пылевые затворы.

Рисунок 2. Групповые циклоны: а -- ЦН-11 на постаменте (для выгрузки пыли из пылесборника автомашины); б -- НИИОГаз ЦН -- группа из 10 и более циклонов; 8 -- батарейный циклон; 1 -- входная труба; 2 -- циклонные элементы; 3 -- перегородка: г -- элемент батарейного циклона: 1 -- корпус; 2 -- выводная труба; 3 -- винтовые лопасти.

Важнейшим требованием, предъявляемым к пылевому затвору, является его герметичность. Негерметичность пылевого затвора приводит к подсосу воздуха в бункер, а далее через пылевыпускные отверстия в циклоны, так как в соответствии с требованиями производственной санитарии большинство циклонов работают под разряжением, степень очистки резко снижается.

Рисунок 3. Жалюзийно-циклонный пылеуловитель: 1 -- пылесборник; 2 -- циклон; 3 -- жалюзи

Батарейные циклоны (рис.2,в) представляют собой пылеулавливающие аппараты, составленные из большого числа цикло-новых элементов малого диаметра, объединенных в одном корпусе и имеющих общий подвод и вывод газов, а также общий бункер-сборник улавливаемой пыли.

Очистка газов в батарейных циклонах основана на использовании центробежных сил. В отличие от одиночных и групповых циклонов в большинстве типов батарейных циклонов вращательное движение очищаемых газов создается за счет установки в каждом циклонном элементе закручивающего направляющего аппарата.

Жалюзийно-циклонное пылеулавливание. Конструкция жалюзийно-циклонного пылеулавливания (рис.3) представляет собой простейший инерционный аппарат 1 с жалюзийной решеткой 3. Жалюзи состоят из перекрывающих друг друга рядов пластин или колец с зазором 2...3 мм, причем всей решетке придана некоторая конусность для поддержания постоянства скорости газового потока. Запыленный поток проходя через решетку со скоростью 15 м/с, резко меняет направление. Крупные частички пыли, ударяясь о наклонные плоскости жалюзийной решетки, по инерции отражаются от решетки к оси конуса и осаждаются. Освобожденный от крупной пыли газ, прошедший через решетку, выходит из аппарата.

Часть газового потока (5.10 %), отсасываемого из пространства перед жалюзийной решеткой, содержит основное количество мелкой пыли направляется в циклон 2, где очищается от мелкой пыли под действием центробежных сил и затем присоединяется к основному потоку запыленного газа. В таких аппаратах газ приблизительно на 60 % освобождается от пыли, размер частиц которой составляет 25 мкм. Из-за сравнительно низкой эффективности и высокого гидравлического сопротивления эти аппараты не получили широкого распространения и не производятся серийно, однако в отдельных случаях (особенно в комбинации с другими пылеулавливающими устройствами) их применение вполне оправданно.

При выборе и расчете циклонов нужно учитывая такие свойства улавливаемой пыли как абразивность и слипа-емость. Для снижения абразивного износа следует рассчитывать циклоны для работы на наименьших из допустимых значений скорости газов. При улавливании среднеслипшейся и сильнослипшейся пыли не следует применять циклоны малого диаметра (600-800 мм), которые склонны к забиванию.

При проектировании циклонов, особенно для очистки нагретых и влажных газов, необходимо предотвратить образование водяных паров из газов во избежании забивания циклонов влажной пылью. Для этого следует поддерживать температуру газов, поступающих на очистку, выше температуры точки росы, не менее чем на 20. . .25°; корпус должен быть покрыт тепловой изоляцией определенной толщины.

При проектировании групповых циклонов очень важно равномерно распределить очищаемые газы по циклонам (обеспечить симметричную подводку). При нарушении этого условия из-за разного гидравлического сопротивления отдельных циклонов будет происходить переток части газов из одного циклона в другой через пылевыпускные отверстия, находящиеся в общем бункере.

В деревообрабатывающих предприятиях для очистки вентиляционного воздуха в системах пневмотранспорта и аспирации применяют циклоны Гипродрева, Гипродревпрома, Клайпедского ОЭКДМ и типа УЦ. Циклоны Гипродрева эффективно улавливают щепу и крупную стружку.

Циклоны типа «Ц» Гипродрева и Клайпедского ОЭКДМ предназначены для улавливания стружки, опилок древесной пыли. Они устанавливаются только на нагнетательной стороне схемы и работают на выхлоп в атмосферу. В избежание захвата стружки из переходящего потока воздуха в циклонах типа «Ц» под выхлопной трубой смонтирован сепаратор.

Для улавливания мелкой древесной пыли, а также полиэфирной пыли в деревообработке применяют циклоны типа УЦ-38, заимствованные из мукомольной промышленности, по своей конфигурации, геометрическим соотношениям и показателям работы циклоны УЦ аналогичны коническим циклонам НИИОГаз.

Циклон является одним из наиболее распространенных пылеулавливающих аппаратов. Однако с высокой эффективностью циклоны способны улавливать пыль только размером 15 - 20 мкм и более.

Наибольшее распространение получили циклоны Научно-исследовательского института очистки газов (НИИОгаз), показанные на рис. 1. Отличительной их особенностью является наклонный входной патрубок, сравнительно короткая цилиндрическая часть и выхлопная труба, а и также малый угол раскрытия конической части.

Работа циклона основана на использовании центробежных сил, возникающих при вращении газового потока внутри корпуса циклона. Это вращение достигается путем тангенциального ввода газа в циклон. В результате действия центробежных сил частицы пыли, взвешенные в потоке газа, отбрасываются на стенки корпуса и выпадают из потока. Газ, освобожденный от пыли, продолжая вращаться, совершает поворот на 180° и выходит из циклона через расположенную по оси выхлопную трубу (рис. 1).

Частицы пыли, достигшие стенок корпуса, под действием перемещающегося в осевом направлении вращающегося потока и сил тяжести движутся по направлению к выходному отверстию корпуса и выводятся из циклона. Ввиду того, что решающим фактором, обусловливающим движение пыли, являются аэродинамические силы, а не силы тяжести, циклоны можно располагать наклонно и даже горизонтально.

Наклон входного патрубка и винтообразная верхняя крышка способствуют направлению вращающегося газового потока вниз, что снижает гидравлическое сопротивление циклона. На выхлопной трубе циклона иногда устанавливают улитку, раскручивающую вращающийся газовый поток. Наклон входного патрубка и крышки, равно как и установка улитки, снижает сопротивление циклона.

Под циклоном устанавливают бункер для сбора уловленной пыли. В конической части циклона пыль не должна скапливаться, во избежание взмучивания и вторичного уноса в выхлопную трубу.

Основные правила эксплуатации циклонов сводятся к следующему:

1. Необходимо следить, чтобы в конической части циклона не накапливалась пыль. Для сбора ее под циклоном предусматривают специальный бункер.

2. Подсос воздуха в нижней части циклона недопустим. Бункер для сбора пыли должен быть герметичным. Спуск пыли из бункера осуществляется через патрубок с двойным затвором - мигалкой, отрегулированной так, чтобы клапаны работали только поочередно.

3. Стандартные конструкции циклонов могут работать при температурах газа не выше 400° С и давлениях (разрежениях) не более 2,5 кПа

4. При работе на газе высокой температуры циклоны внутри футеруют огнеупорными плитками, а при температуре стенки ниже температуры точки росы ее покрывают снаружи изоляцией.

5. Начальная концентрация для неслипающихся пылей в циклонах диаметром 800 мм и более допускается до 400 г/м 3 . Для слипающихся пылей и циклонов меньших размеров концентрация пыли должна быть в 2 - 4 раза ниже.

6. Циклон должен работать с постоянной газовой нагрузкой. При значительных колебаниях расхода должны устанавливаться группы циклонов с возможностью отключения отдельных элементов.