Циклоны и мультициклоны

Циклоны для очистки воздуха от пыли должны обеспечивать отсос и пылеудаление с эффективностью не ниже 85…90%, при пылеудалении фрагментов с размерами не менее 10…12 мкм.

Конструкция и устройство циклона

Конструктивно циклон для удаления пыли из воздуха или технологических газов состоит из нескольких основных частей:

  • цилиндрический корпус с конусной нижней частью;
  • входной патрубок для загрязненной газовоздушной смеси;
  • выходной вертикальный патрубок для чистого воздуха;
  • накопительный бункер с затвором для хранения и удаления пыли.

В зависимости от условий использования и вида загрязнений рабочей среды различают различные виды циклонов для очистки воздуха. Высокая эффективность очистки достигается в интервале размера загрязняющих частиц от 5 мкм до 40 мкм. Температура рабочей среды не должна превышать 400°C, а пыль не должна иметь слипающихся и волокнистых включений.

Корпус устройства может иметь конусную форму с расширением вниз или вверх, цилиндрический и конусный сегменты могут различаться длиной, высота оборудования учитывает скорость потока и концентрацию загрязнений. Для увеличения производительности без потери эффективности очистки циклоны могут объединяться попарно в группы или создавать батареи. Циклонный пылеуловитель купить можно для использования в качестве первой или основной ступени очистки. При включении устройства в состав аспирационной системы до вентилятора на выхлопной вертикальной трубе располагают спиралевидный патрубок, который задает направление очищенному воздуху, снижает гидравлическое сопротивление и нагрузку на вентилятор.

Назначение и характеристики циклонов

Циклон представляет собой специализированную воздухоочистительную установку (хотя подобные агрегаты применяются также в качестве стружкоотсосов, опилок и иных средств для удаления отходов).

В качестве воздухоочистителей промышленные конструкции циклонов должны обеспечивать отсос и пылеудаление с эффективностью не ниже 85…90%, при пылеудалении фрагментов с размерами не менее 10…12 мкм. Они оснащаются различной конструкции фильтрами. Наиболее эффективны электрофильтры, благодаря которым одновременно производится снятие зарядов статического электричества с частиц пыли.

Принцип действия циклона заключается в следующем. В улиткообразное входное пространство циклона с большой скоростью (до 20 м/с) поступает воздух, для чего обычно используются вентиляторы. Воздух, содержащий частички пыли, закручивается, после чего поступает в коническую полость аппарата. Особенности геометрического строения циклона обуславливают постепенное увеличение скорости воздушного потока, содержащего пыль и иные отходы. В процессе этого происходит самоотделение более тяжёлых частиц пыли от более лёгких. Первые оседают на дно, а вторые, перемещаясь в конусообразном пространстве, попадают в пылесборник, откуда их уже легко удалить с помощью ведра или герметичного контейнера. Очищенный воздух через трубу удаляется в атмосферу.

Количество циклонов, в зависимости от требований к качеству пылеудаления, можно сделать разным: встречаются группы из трёх, четырёх и даже восьми одиночных циклонов.

Эксплуатационные требования к циклонам включают в себя следующие параметры:

  1. допустимую дисперсность частиц, которые поступают в циклон, мкм.
  2. эффективность процесса, которая выражается в предельной весовой концентрации частиц после пылеудаления, в г/мм3;
  3. производительность циклона, в м3/ч;
  4. граничная температура воздуха или газа, поступающего в раструб циклона (более характерно для систем газоочистки, чем пылеудаления) – обычно до 400…600 °C;
  5. внутренний диаметр циклона, мм.

Кроме чисто конструктивных требований, предъявляются ещё и условия качественной установки воздухоочистных аппаратов. Например, при превышении зазоров в соединениях воздуховодов часто происходит подсос воздуха, при котором производительность отделения пыли от воздуха резко снижается. Допустимая величина подсоса не должна быть более 6…8%.

Циклоны выполняют не только удаление пыли из окружающего воздуха, но могут также обеспечивать подачу чистого воздуха в помещение.

Принцип работы циклонных пылеуловителей

Циклонные пылеуловители, чаще называемые просто циклонами, относятся к категории механических инерционных осадителей, в которых частицы пыли, взвешенные в воздухе, осаждаются на внутренних стенках циклона под действием силы инерции (центробежной силы), возникающей при тангенциальном вводе воздушного потока в камеру пылеулавливающего устройства. Для технической реализации инерционного осаждения пыли в циклоне используется конструктивное решение, являющееся базовым для всех многочисленных конструкций. Классический вариант циклона-пылеуловителя представлен следующими конструктивными элементами:

  • поз. 1 – бункер-пылесборник;
  • поз. 2 – коническое днище циклона;
  • поз. 3 – цилиндрическая обечайка корпуса циклона;
  • поз. 4 – тангенциальный патрубок для ввода запыленного воздуха;
  • поз. 5 – крышка циклона;
  • поз. 6 – патрубок для вывода очищенного воздуха;
  • поз. 7 – центральная выхлопная труба.

Корпус циклона собран из цилиндрической обечайки (поз. 3), конического днища (поз. 2) и крышки (поз. 5). Днищу (поз. 2) и бункеру-пылесборнику (поз. 1) придается коническая либо пирамидальная форма. Тем самым обеспечивается полноценный сбор осажденной пыли в пылесборнике и последующая ее выгрузка по мере заполнения бункера. Нормальная работа циклона будет обеспечена только при герметичном бункере, иначе пыль с потоками уходящего воздуха будет просачиваться через верхние выходные каналы.

Тангенциальный патрубок (поз. 4), называемый также тангенциальным вводом, необходим для направления входящего воздушного потока по образующей поверхности цилиндрической обечайки корпуса (поз. 3).

Это важно! Тангенциальным (от лат. tangens – касающийся) принято называть направление по касательной к формообразующей кривой пространственного тела. В случае цилиндрической формы корпуса циклона тангенциальный патрубок приваривают таким образом, чтобы направление движения входящего воздушного потока соответствовало направлению касательной к образующей цилиндра, то есть, к окружности. При тангенциальном вводе поток воздуха вместе с частицами пыли приобретает винтообразное движение вокруг центральной выхлопной трубы, направленное вниз вдоль конического днища к бункеру-пылесборнику.

Схема циклонного пылеулавливателя

Размеры и геометрические формы базовых конструктивных элементов различных модификаций циклонов могут существенно различаться. Некоторые модели циклонов оснащаются улитками, звездочками, розетками и другими специфическими устройствами для подкрутки очищаемого воздуха.

Принцип работы циклонного пылеулавливателя

Принцип инерционной сепарации, используемый в работе циклона, состоит в следующем.

  1. Поток запыленного воздуха подается в корпус циклона через тангенциальный патрубок (поз. 4) по касательной к его цилиндрической обечайке (поз. 3).
  2. В циклоне формируется вращательно-поступательное движение воздушного потока, в процессе которого на частицы пыли начинает воздействовать центробежная сила.
  3. Под воздействием центробежной силы пылевидные частицы выбрасываются из воздушной массы к стенкам циклона, прижимаются к их поверхности, оседают на них и стекают вниз в пылесборник.

Обратите внимание! Величина центробежной силы при вращении в циклоне определяется по формуле:

F = m*( Vtang )2 /R, где m – масса частицы пыли, Vtang — тангенциальная составляющая скорости движения входящего воздушного потока; R – радиус цилиндрической обечайки циклона.

Для типичных условий эксплуатации циклонов, когда Vtang = 15 м/с и R = 60 см (диаметр циклона составляет 1,2 м), величина центробежной силы F почти в 39 (!) раз превышает силу тяжести, которая «тянет» пылинку вниз. В отдельных конструкциях циклонов ее значение в сотни раз превышает показатель силы тяжести. Поэтому центробежная сила резко увеличивает интенсивность осаждения пыли в камере циклона.

  1. Очищенный от пыли воздушный поток по центральной выхлопной трубе (поз. 7) выводится через патрубок (поз. 6) из циклона в атмосферу.

Назначение циклона

циклон для очистки воздуха от пыли

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

расчет циклона для очистки воздуха от пыли

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.

Процесс и качество очистки газа в циклоне

Процесс очистки газа посредством циклона представляет собой комплексный аэродинамический процесс, при котором чистый и загрязненный газ перемещаются в разных направлениях вихреобразно. Пыль собирается во внешних слоях газа и выводится с ними в пылесборник. Качество очистки газа в циклонах напрямую зависит от следующих факторов:

  • геометрических форм аппарата;
  • склонности частиц пыли к слипанию;
  • скорости и турбулентности потока газа.

Батарейный циклон (мультициклон). Элементы батарейного циклона

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.

Описание циклона марки JET CDC-2200 10001056T

циклон для очистки воздуха от пыли изготовление

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.

Виды циклонов и их особенности

Наибольшее применение в промышленном производстве получили циклоны марки ЦН-15 и  ЦН-11. Эти универсальные устройства предназначены для сухой очистки газовоздушной смеси от твердой неслипающейся и волокнистой пыли. Их нельзя применять в условиях взрывоопасной среды. В зависимости от производительности вентилятора одиночные модели ЦН имеют диаметр корпуса от 200 до 1200 мм, организация в группы предполагает наличие двух, четырех, шести и восьми циклонов с диаметром от 300 до 900 мм. Накопитель для пыли имеет пирамидальную форму, порядок очистки циклона предполагает регулярную выгрузку по мере достижения критического уровня (не выше плоскости, расположенной от крышки накопителя на 0,5 диаметра корпуса). Условное обозначение состоит из букв и цифр: Ц – циклон, Н – разработка НИИОГАЗ, 15,11 – угол наклона входного патрубка.

Для очистки воздуха от крупных отходов деревообработки в виде щепы, витой стружки, сырых опилок, коры, тяжелой пыли используют модели ОЭКДМ, имеющие наиболее низкое значение коэффициента гидравлического сопротивления. Мелкая стружка, древесная пыль, опилки эффективно улавливаются циклонами ЦДО, УЦ, Ц, которые отличаются высокой производительностью и низким уровнем сопротивления. Очистка газов от частиц сажи, продуктов горения и технического углерода осуществляется с помощью устройств СК-ЦН-34. Такие циклоны часто используются в энергетике (при сжигании топлива), в химической промышленности, при производстве нефтепродуктов способом каталитического крекинга.

Широкое применение циклонов в качестве сухой очистки воздуха и газов обеспечили их существенные преимущества:

  • высокая степень очистки;
  • высокая производительность;
  • разнообразие моделей с возможностью подбора для конкретных условий эксплуатации;
  • высокая энергоэффективность;
  • низкая стоимость производства фильтров-циклон;
  • отсутствие подвижных частей;
  • обеспечение эффективной работы при изменении концентрации пыли;
  • работа без необходимости подвода энергетических трасс.

Использовать циклоны можно в любых климатических зонах, температура эксплуатации составляет от -40°C до +40°C.

Эффективность циклонов

Эффективность работы циклонов характеризуется степенью очистки, показывающей в процентном выражении количество осевшей пыли в сравнении с содержанием пыли в поступающем воздухе. Для наиболее распространенных циклонов типа ЦН эффективность очистки достигает следующих показателей:

  • до 99,5% — для частиц условного диаметра 20 мкм;
  • до 95% — для частиц диаметром 10 мкм;
  • 83% — для малых частиц диаметром 5 мкм.

Циклонные пылеулавливатели (Пример 3)

Область применения циклонов

Циклон производит очистку газов в самых различных отраслях промышленности: в черной и цветной металлургии, химической и нефтяной промышленности, промышленности строительных материалов, энергетике и др.

Циклон может использоваться как для предварительной очистки газов и пылеулавливания так и устанавливаться перед рукавными фильтрами или электрофильтрами, так и самостоятельно.

Циклоны просты в разработке и изготовлении, надёжны, высокопроизводительны, могут использоваться для очистки агрессивных газов и газовых смесей.

Циклоны из композитного стеклопластика производства компании ООО «ЭКОВОД» имеют малый удельный вес (в 5-10 раз легче металлических), что позволяет упростить монтаж и сократить его сроки.

Дополнительное преимущество

циклон для очистки воздуха от пыли своими руками

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

циклон для очистки воздуха от пыли назначение

Вышеупомянутая модель циклона расходует воздух в объеме 36 м3/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.

Устройство циклона

В общем виде циклон состоит из:

  • корпуса;
  • крышки с винтообразным ходом (улитки);
  • впускного и выпускного патрубков для подвода неочищенных и отвода очищенных газов;
  • центрального патрубка, по которому очищенный газ поднимается в выпускной ход;
  • бункера для сбора золы;
  • механизма для удаления золы.

Читать также: Специальные сверла по металлу

Количество циклонов в одном золоуловителе может быть от одного до нескольких – 2, 4, 6 или 8. В последнем случае они представляют собой блок или батарею, обычно обозначаемую буквой «Б». Циклоны в блоке подключаются параллельно, при небольшом объеме очищаемых газов отдельные из них отключаются с помощью языковых шиберов.

Циклоны могут устанавливаться в качестве компонента в золоуловителях, которые производят очистку комбинированным способом – «мокрым» или с помощью электрофильтров.

Циклоны производителя Multotec

  • Экономичность
  • Эффективность
  • Долговечность
  • Индивидуальное исполнение
  • Циклоны Multotec изготовлены из низкоуглеродистой стали и футерованы изнутри резиной или алюмосиликатной керамикой
  • Циклон Multotec проектируется компактным, чтобы уменьшить занимаемую площадь, но обеспечить достаточный доступ для обслуживания
  • Песковой желоб размещается на уровне пола для удобства визуального контроля выхода из песковой насадки и легкости обслуживания

Распределитель пульпы

  • В самой батарее циклонов особое внимание уделяется конструкции распределителя пульпы. Конструкция должна обеспечивать равномерное распределение потока и равное распределение твердых частиц, и, в то же время, сводить к минимуму износ выпускных патрубков. Распределители пульпы имеют заменяемые износостойкие полиуретановые пластины, обеспечивающие защиту внутренней футеровки и увеличение срока службы распределителя.
  • Батарея циклонов конструируется с верхним или с нижним распределителем пульпы.
  • Распределитель пульпы поставляется с манометром и отверстием под манометр для контроля работы циклонов.

Сливной желоб

  • Слив с отдельных циклонов поступает в общий желоб
  • Выпускной патрубок расчитывается с учетом максимального потока под действием силы тяжести
  • Выпускной патрубок может быть ориентирован в соответствии с желанием заказчика
  • Сливной желоб может быть оснащен либо несъемными брызговыми панелями, которые служат одновременно опорными плитами, либо съемными брызговыми панелями, которые позволяют осуществлять отбор проб
  • Может футероваться резиной или керамической плиткой

Желоб нижнего продукта

  • Продукт с отдельных разгрузочных отверстий выходит в общий желоб
  • Выпускная труба большого диаметра и правильный наклон дна желоба обеспечивают сток твердого продукта под действием силы тяжести
  • Желоб футеруется резиной либо керамикой
  • Съемные брызговые панели сводят разбрызгивание к минимуму, но позволяют быстрый доступ к песковым насадкам

Общие характеристики

Отсутствие необходимости выверки при использовании оцинкованых крепежных кронштейнов.

Оцинкованые брызговые панели.

Облегченный сливные патрубки для простоты установки.

Диафрагменные клапаны или шиберные задвижки (пневматические или ручные).

Циклоны проходят тестовые испытания после производства для правильной настройки

Тестовые испытания батареи циклонов для обработки алмазов

Альтернативные варианты распределителя

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...