Существует несколько методов очистки газов от промышленных загрязнений: физико-химический, физический и самый простой и доступный - механический. Его действие основано на силах тяжести, инерции и центробежной силе.
Двигаясь от элементарных пылеосадительных камер и инерционных пылеуловителей, использующих в своих конструкциях в первом случае силу тяжести, а во втором – силу инерции, инженерная мысль логически подошла к такому пылеуловителю, как циклон.
Конструкция и принцип действия циклона
Циклон очень прост конструктивно: он состоит из цилиндрической части, к которой тангенциально подведен патрубок для поступления загрязненного воздуха и конической части. Отверстие внизу конической части цилиндра служит для сброса пыли в пылесборник. Вверху цилиндра расположена выхлопная труба, из которой выходит очищенный воздух. По конструкции различают конические и цилиндрические циклоны. У конических циклонов удлинена коническая часть, у цилиндрических, соответственно, цилиндрическая.
Принцип действия циклона заключается в том, что в корпус тем или иным способом закачивается газ со скоростью 20 м/сек. Подвод газа осуществляется либо тангенциально, либо по спирали. Твердые частицы, взвешенные в газе, двигаясь по инерции прямо, прижимаются к стенкам цилиндра и под действием силы тяжести опускаются вниз, в коническую часть циклона, а затем в пылеприемник. Вследствие спирального движения, возникающего в корпусе, внизу создается пониженное давление, и очищенный поток газа устремляется вверх в выхлопную трубу, где отводится в атмосферу либо к потребителю.
Патрубок, подводящий загрязненный газ, обычно представляет собой прямоугольник, и чем он уже, тем эффективнее работает циклон. Уменьшение диаметра цилиндра укорачивает путь частиц до соприкосновения со стенкой и повышает угловую скорость вихревого потока, что также способствует лучшему и качественному пылеудалению. Исходя из этого, становится ясно, что чем меньше размер циклона, тем выше коэффициент его работы. На больших производствах, а также на мощных котельных установках объем газов, предназначенных для очистки, бывает значительным. Решением этой задачи стало объединение небольших по объему циклонов в группы или батареи.
Работа группового и батарейного циклона имеет ряд принципиальных различий.
Групповые циклоны
Групповые циклоны представляют собой несколько, параллельно соединенных между собой, простых циклонов серии ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24. Их компонуют в 2 ряда или по кругу. Они имеют общий коллектор запыленного газа и общий пылевой бункер.
Батарейные циклоны
Батарейные циклоны, или мультициклоны, - это пылеуловители, состоящие из десятков или сотен параллельно соединенных между собой циклонов маленького диаметра типа 4 БЦШ, У21-ББЦ, 2УЦ, 3УЦ, 4УЦ, 2х3УЦ, 2х4УЦ, БЦ 2, БЦ 259, БЦ 512. В отличие от групповых они объединены в одном корпусе, имеют общую пылевую камеру и общую систему подвода и отвода газа.
Подвод загрязненного газа может осуществляться тремя способами: тангенциально, спирально или иметь осевой ввод. Элементы батарейных циклонов должны иметь одинаковое направление закручивания газового потока. Они могут быть либо возвратно-поточного, поточного или прямоточного типа.
Более надежными и эффективными считаются батарейные циклоны со спиральными закручиваниями вихревого потока. Прямоточные батарейные циклоны имеют все недостатки одиночных конструкций прямоточного типа и используются реже возвратно-поточных.
В отечественных батарейных циклонах подвод загрязненных газов происходит через завихрители типа "винт" и "розетка", тангенциально через укороченные улитки или четырехзаходный улиточный вход.
Розеточные завихрители по сравнению с винтовыми дают лучшую очистку газа, но в большей степени забиваются пылью. Тип "розетка" не рекомендуется для очистки газов от пылей третьей группы, а газы, содержащие пыль четвертой группы вообще нежелательно очищать в батарейных циклонах.
Элементы батарейного циклона не должны иметь диаметр менее 250 мм. В противном случае возникает опасность перетока газа между отдельными циклонами через общий бункер, что значительно снижает эффективность пылеулавливания.
При эксплуатации батарейных циклонов нужно учитывать работу и наполняемость пылевого бункера, так как он аэродинамически связан с процессом пылеулавливания. Переполнение или изменение конструкции пылевого бункера может привести к захвату частиц вихревым потоком из пылеприемника и снизить эффективность работы батарейной установки.
Недостатком работы батарейных циклонов является то, что из-за малых размеров отдельных элементов батареи они быстро изнашиваются.
Сфера применения
Батарейные циклоны применяются для очистки высокотемпературных газов (до +400 °C) от золы, пыли известняка, цемента, доломита, шамота, продуктов сгорания котлоагрегатов от крупной золы, а также для очистки невоспламеняющихся аэрозолей с температурой до 150 °C. Рекомендуется их применять для улавливания слабо- и среднеслипающихся пылей.
