14.2.1. Конструкції циклонів

Циклони НДІОГаз. В інституті НДІОГаз розроблений ряд конструкцій циліндричних і конічних циклонів. Широкого поширення набули циліндричні циклони (рис. 14.5) ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24. Цифрове позначення циклону відповідає куту нахилу кришки апарату і патрубка, що підводить запилений потік. Для даних циклонів характерна подовжена циліндрична частина корпусу. Циклон ЦН-15У має укорочену конічну частину. Його застосовують при обмеженні по висоті, він має дещо гірші показники, ніж ЦН-15.

Рис. 14.5. Циклон ЦН конструкції Рис. 14.6. Групова установка

НДІОГаз циклонів ЦН

Циклон ЦН-11 призначений для очищення повітря (газів) від сухого неволокнистого пилу, що не злипається, утворюється в різних помольних і дробильних установках і при транспортуванні сипких матеріалів.

Для вловлювання вибухонебезпечного і легкозаймистого пилу циклони ЦН повинні бути виконані за спеціальними кресленнями і не мати вузлів, де могло б відбуватися скупчення пилу, і повинні бути забезпечені необхідною кількістю вибухових клапанів.

Циліндричні циклони ЦН залежно від необхідної продуктивності можна встановлювати одиночно або компонувати в групи по два, чотири, шість, вісім циклонів (рис. 14.6).

Співвідношення розмірів (у долях внутрішнього діаметру) для циклонів ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24 подано в табл. 14.2.

Таблиця 14.2.

Співвідношення розмірів (у долях внутрішнього діаметру) для циклонів ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24

Найменування	Тип циклону
	ЦН-15; ЦН-15у; ЦН-24	ЦН-11
Внутрішній діаметр вихлопної труби, d	0,59 для всіх типів
Внутрішній діаметр пиловипускного отвору, d1	0,3-0,4* для всіх типів
Ширина вхідного патрубка в циклоні (внутрішній розмір), b	0,2 для всіх типів
Ширина вхідного патрубка на вході (внутрішній розмір), b1	0,26 для всіх типів
Довжина вхідного патрубка, l	0,6 для всіх типів
Діаметр середньої лінії циклону, Dср	0,8 для всіх типів
Висота установки фланця, hф	0,1 для всіх типів
Кут нахилу кришки і вхідного патрубка циклону, α	15*; 15*; 24*	11*
Висота вхідного патрубка (внутрішній діаметр), а	0,66; 0,66; 1,11	0,48
Висота вихлопної труби, hT	1,74; 1,5; 2,11	1,56
Висота циліндрової частини циклону, Нц	2,26; 1,51; 2,11	2,06
Висота конуса циклону, Нк	2,0; 1,50; 1,75	2,0
Висота зовнішньої частини вихлопної труби, hB	0,3; 0,3; 0,4	0,3
Загальна висота циклону, Н	4,56; 3,31; 4,26	4,38

До конічних циклонів НДІОгаз відносяться апарати СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34, СК-ЦН-34М (рис. 14.2,г; табл. 14.3). Циклони мають подовжену конічну частину і спіральний вхідний патрубок. Циклони володіють високою ефективністю очищення. Вони призначалися для вловлювання сажі.

Таблиця 14.3.

Співвідношення розмірів (у долях діаметру D) для циклонів СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34, СК-ЦН-34М

Найменування	Тип циклону
	СДК-ЦН-33	СК-ЦН-34	СК-ЦН-34М
Внутрішній діаметр циліндричної частини, D	До 3500 мм		До 4000 мм
Висота циліндричної частини, Hц	0,535	0,515	0,4
Висота конічної частини, Нк	3,0	2,110	2,6
Внутрішній діаметр вихлопної труби, d	0,334	0,340	0,22
Внутрішній діаметр пиловипускного отвору, d1	0,334	0,229	0,18
Ширина вхідного патрубка, b	0,264	0,214	0,18
Висота зовнішньої частини вихлопної труби, hB	0,2-0,3	0,2-0,3	0,3
Висота установки фланця, hфп	од	од	од
Висота вхідного патрубка, а	0,535	0,515	0,4
Довжина вхідного патрубка, l	0,6	0,6	0,6
Висота заглиблення вихлопної труби hT	0,535	0,515	0,4
Поточний радіус равлика, r	D/2+bφ/2π	D/2+bφ/π	D/2+bφ/π

Фракційна ефективність циклонів ЦН-11, ЦН-15 і конічних циклонів представлено на рис. 14.7.

Рис. 14.7. Фракційна ефективність циклонів ЦН НДІГаз: 1 − ЦН-11; 2 − ЦН-15; 3 − ЦН-15У; 4 − ЦН-24; 5 − СДК-ЦН-33; 6 − СК-ЦН-34.

Циклони СІОП (Свердловський інститут охорони праці) повністю позбавлені циліндричної частини. Вихлопна труба опущена у верхню частину конуса. Вхідний патрубок має трикутний перетин (рис. 14.8, табл. 14.4). Циклони СІОП застосовують для очищення газів (повітря) від сухого неволокнистого пилу, що не злипається.

Рис. 14.8. Циклон конструкції СІОП: 1 – корпус: 2 – розкручувач; 3,4 – вхідний і вихідний патрубки; 5 – кришка корпусу; 6 – пиловідвідний патрубок; 7 – розкручувач; 8 – ковпак.

При встановленні циклону на всмоктуючій лінії вентилятора очищений газ (повітря) виходить з апарату через розкручувач з гвинтовою кришкою, а при установці на нагнітальній лінії – через шахту з ковпаком або розкручувачем у вигляді плоского щита.

Таблиця 14.4.

Циклони конструкції СІОП

Номер циклону	Продуктивність, тис. м/год	Розміри, мм									Маса, кг
		Ах	А2	Аз	В	Н	h	hi	d
1 2 3 4 5 6 7	1,5 3 4,5 6 7,5 8,5 10	703 1045 1242 1428 1595 1698 1943	264 380 465 535 597 635 690	135 195 240 275 310 330 335	675 970 1184 1363 1520 1620 1758	1720 2455 2995 3440 3830 4080 4423	1360 1960 2400 2765 3075 3280 3555	235 335 407 460 525 555 605	170 245 300 345 385 410 445	68 98 120 138 154 164 178	51 102 148 195 244 275 323

Циклони ВЦНІІОП. Циклони зі зворотнім конусом розроблені ВЦНІІОП (м.Москва) (рис. 14.9, табл. 14.5).

Рис. 14.9. Циклон ВЦНІІОП

Застосовують для вловлювання сухого, що не злипається, не волокнистого і абразивного; а також слабкозлипаємого (сажа, тальк) пилу. Пилогазовий потік проходить в бункер через кільцеву щілину між двома сполученими осьовими конусними поверхнями. Знепилений газ (повітря) повертається в корпус циклону через отвір у вершині внутрішнього конуса.

Таблиця 14.5.

Співвідношення розмірів (у долях діаметру D) для циклонів типу ВЦНІІОП

Найменування

Величина

Внутрішній діаметр циліндрової частини, D Висота циліндрової частини, Нц Висота конічної частини, Нк Внутрішній діаметр вихлопної труби, d Діаметр нижньої частини конуса, D1 Діаметр внутрішнього конуса, D2 Діаметр отвору внутрішнього конуса, d1 Висота внутрішнього конуса, hK Висота заглиблення вихлопної труби, h Повна висота циклону, Н Довжина вхідного патрубка, l Висота вхідного патрубка, а Ширина вхідного патрубка, b

До 1000 мм 2,0 3,0 0,5 1,6 1,4 0,1 0,68 2,1 5,2 0,6 1,0 0,25

Для уніфікації циклонів в інституті охорони праці (Санкт-Петербург) були проведені порівняльні випробування за єдиною методикою. За результатами випробувань циклон ЦН-11, як такий, що володіє найбільшою ефективністю і добре пристосований для групової установки, був рекомендований для переважного застосування. Циклони ЦН-15, СІОП і ВЦНІІОП дещо поступаються в ефективності циклону ЦН-11, але мають певні переваги в габаритах: циклон СІОП по висоті на 30% менший, ніж ЦН-11, але більший нього по діаметру на 17%; діаметр циклону ЦН-15 на 10% менший, ніж ЦН-11.

Циклони великих розмірів мають гірші показники очищення, і тому часто для досягнення необхідної пропускної спроможності компонують групи циклонів меншого діаметру. Компоновка може виконуватися у вигляді прямокутника або круга. Групи циклонів зазвичай мають загальні підвідні і відвідні колектори, об’єднаний пилозбірник. Бункери груп до 4 циклонів можуть виконуватися круглої і прямокутної форми, вище 4 – тільки прямокутної. Групи рекомендується компонувати з парного числа циклонів. Загальна кількість циклонів в групі може бути доведене до 16, проте більше 8 циклонів компонувати разом небажано. При великому числі циклонів практично неможливо організувати рівномірний розподіл газів до всіх апаратів, що призводить до нерозрахункових режимів їх роботи і істотного зниження ступеня очищення газу. Погіршує очищення і перетікання пилу в загальному бункері, через що він інтенсивніше, ніж в одиночних циклонах, захоплюється очищеним газом.

Батарейні циклони. При необхідності забезпечення великої пропускної спроможності використовують батарейні циклони (мультициклони). Вони складаються з циклонних елементів, що об’єднані в одному корпусі і мають загальний бункер. Підключення циклонів паралельне від загального колектора забруднених газів, відведення очищеного газу також об’єднане. Циклонні елементи можуть бути з оборотним потоком або прямоточні. Прямоточні елементи володіють усіма недоліками аналогічних одиночних циклонів і використовуються рідше оборотно-потокових. У вітчизняних циклонних елементах підведення забруднених газів проводиться коаксіально через завихорювачі типу “гвинт” і “розетка” (рис. 14.10, а і б) або тангенціально через укорочені равлики (рис. 14.10, в); чотирьохзахідний равлик (рис. 14.10, г).

Розеткові завихорювачі в порівнянні з гвинтовими забезпечують вище очищення газу, але більшою мірою схильні до забивання пилом. Для пилу третьої групи злипаємості направляючі типу “розетка” не рекомендуються, а пил четвертої групи (сильнозлипаючийся) взагалі небажано очищати в батарейних циклонах.

Рис. 14.10. Циклонні елементи батарейного циклона: а – з направляючим апаратом типу “винт”; б – з направляючим апаратом типу “розетка”; в – вхід через укорочені равлики; г – чотирьохзахідний равликовий вхід

Елементи з напівравликовим підводом мають кращі показники очистки за рахунок герметичності вузла введення газів. В той же час ступінь очистки газів в батарейних циклонах будь-яких типів нижча, ніж в одиночних циклонах. Недоліки, притаманні груповому встановленню циклонів, в батарейних циклонах посилюються великим числом елементів, які об’єднуються. Технічні характеристики деяких типів батарейних циклонів із оборотно-поточними елементами наведені в таблиці 14.6, а з прямоточними – в таблиці 14.7.

Таблица 14.6.

Технічні характеристики батарейних циклонів з оборотно-потоковими елементами

Тип циклону	Число елементів, шт	Оптимальна швидкість газів в елементі, м/с	Пропускна спроможність, м^3/с	Коефіцієнт опору	Тип направляючого апарату елементу	Область застосування
ЦБ-254Р БЦ-2 ПБЦ	25; 30; 40; 50; 60; 80 20; 25; 30; 36; 42; 46 24;36,48; 92;116;140	4,5 4,5 3,5	5,5...16 4,2; 5,25; 6,3; 7,55; 9,2; 11,7 3,3; 7; 9,7; 13,9; 20,8; 27,8	90 65 120	розетка розетка напівравликовий	очищення високотемпературних газів (до 400°С) від золи і пилу очищення незаймистих пожежовибухонебезпечних аерозолів з температурою до 150°С

Таблиця 14.7.

Технічні характеристики батарейних циклонів з прямоточними елементами.

Тип циклону	Кількість секцій	Кількість елементів в одній секції		Пропускна спроможність mVc	Область застосування
		по довжині	по ширині
БЦ1х8х8...БЦ 1x11x16 БЦ2х5х6...БЦ 2x11x16 БЦ 3x8x9 БЦ 4х8х9...БЦ 4x11x18 БЦУ-М	1 2 3 4 1...2	8...11 5...1 8 8...11 10...14	8...16 6...16 9 9...18 7...24	8,5...27,3 8...54,7 33,5 38,7...121 13...240	Очищення від крупної золи продуктів згорання парогенераторів продуктивністю 25...320 т/год