Что собой представляет циклонный воздухоочиститель

Обновлено: 01.05.2024

Циклоны для пылеулавливания обеспечивают высокую степень очистки воздуха в помещениях промышленного назначения и цехах. Циклон также может называться пылеуловителем. Пылеуловители служат людям достаточно большое время, и конструкции их исполнения остались практически без изменений. Вся суть конструкции этого устройства состоит в том, что пылеосадочная камера имеет круглую форму, а воздух в нее подается сбоку, и инерционное вращение потока заставляет выпадать из него даже мелкие частицы. На основе этой конструкции выполняется циклон — устройство для улавливания в воздухе или газе мелких частиц пыли.

Циклоны и их назначение

Циклон представляет собой устройство с корпусом цилиндрической формы, с днищем в виде конуса, в нижней части которого имеется пылевое отверстие. Под действием центробежных сил и воздействием силы тяжести в циклоне происходит отделение частиц (пыль, опил, и т.д), которые подвергаются этому действию в двух направлениях воздуха:

Воздух, очищаемый от пыли, либо газ, поступает в циклон по своему направлению и приводится во вращение вентилятором

Воздух либо газ, очищаемые от пыли, поступают по касательной.

В результате частицы, влекомые центробежными силами, сталкиваются с поверхностью внутренних стенок корпуса циклона и попадают в пылесборник.

Циклоны подтвердили свое назначение как пылеуловители и как разгружатели пневмотранспорта, а также как теплообменники. Эффект циклона может возникать в значительном диапазоне скоростей – до десятков метров в секунду. Запыленный воздух, потоком попадая в циклон даже с маленькой скоростью, производит в конусе завихрение. Если радиус вращения уменьшается в связи с сохранением массы движения внизу конуса, скорость станет максимальной и пыль отделится от воздуха.

Сфера применения циклонов

Циклоны широко используются в деревообрабатывающей промышленности, в производстве строительных материалов, в металлургии. Но все же имеются сферы, где циклоны и пылеуловители использовать невозможно:

Легкая и текстильная промышленность, т.к. циклон не улавливает пушистые и легкие частицы.

Сталелитейное производство, т.к. циклон пропускает много мелких фракций и не ловит сажу.

Использование циклонов в большинстве производственных отраслей позволяет эффективно очищать газы и воздух. К тому же степень очистки у этого оборудования можно повысить, если за счет уменьшения его диаметра увеличить центробежную силу. Также часто применяют мультициклоны — это циклоны для очистки воздуха соединенные параллельно, чтобы повысить эффективность работы. Правда, у мультициклонов есть недостатки: более сложная конструкция и, как следствие, более высокая цена, кроме того, требуется много энергии на высокое падение давления при использовании такой конструкции.

На предприятиях деревообрабатывающей промышленности циклоны – обязательные участники технологического процесса, т.к. эта промышленность не обходится без выработки отходов. Установка циклона в цехе – оптимальный вариант очистки воздуха в помещении от вредных для организма работников веществ.

Установка циклона перед другим газоочистителем позволяет более тщательно отделить вредные вещества из газов. В отдельных случаях циклоны и пылеуловители можно использовать без дополнительно установленного очистительного оборудования.

На нашем заводе осуществляется производство циклонов для очистки воздуха всех основных моделей и типоразмеров. Вы можете более подробно ознакомиться с номенклатурой пылеуловителей в разделе — Циклоны и пылеуловители.

Практически на всех промышленных предприятиях, в процессе производства в воздух выделяется пыль. Удаление из воздуха частиц такой пыли является главным вопросом обеспечения безопасности производственных процессов и охраны труда. Мы подготовили краткий обзор пылеулаливающего агрегата марки — ЦН-15.

Циклон ЦН-15 (другое обозначение — пылеуловитель) — широко распространенный универсальный аппарат газоочистки на промышленных предприятиях. Аппараты для очистки воздуха высоко востребованные в самых различных отраслях промышленности, например, в нефтяной и химической промышленности, в чёрной и цветной металлургии, на деревообрабатывающих предприятиях, в энергетике, промышленности строительных материалов и т.д. Циклоны-пылеулавливатели данного типа, как и прочие другие аппараты для очистки воздуха, разработанные НИИОГАЗ, предназначены для отделения пыли от газов и воздуха (в том числе и аспирационного). Применяются пылеуловители ЦН-15 при таких технологических процессах, как сушка, агломерация, обжиг, сжигание топлива и т.д.

Технические параметры циклонов типа ЦН-15

допустимая запылённость газа для слабо слипающихся пылей, г/м3	не более 1200
допустимая запылённость газа для средне слипающихся пылей, г/м3	не более 250
температура очищаемого газа, оС	не более 400
максимальное давление (разряжение), кгс/м3	500
коэффициент гидравлического сопротивления для одиночных циклонов	147
коэффициент гидравлического сопротивления для групповых циклонов с улиткой	175
коэффициент гидравлического сопротивления для групповых циклонов со сборником	182

* — указанные в таблице характеристики могут незначительно отличаться, в зависимости от различных условий эксплуатации.

Циклон ЦН-15: эффективность применения

Степень очистки газов (воздуха) в зависимости от различных эксплуатационных условий варьируется от 85% до 98%. Эффективность очистки соответствует уровню загрязнения воздуха частицами пыли размером более 10 мкм. Циклоны, рекомендовано применять в системах аспирации и использовать в качестве первой ступени очистки перед высокоэффективными аппаратами газоочистки, такими как фильтры и электрофильтры. Для правильной работы циклонов требуется обеспечить непрерывную выгрузку пыли (уровень пыли в бункере не должен подниматься выше 0,5 диаметра циклона от крышки бункера).

Групповые циклоны НИИОГАЗ типа ЦН-15 выпускаются в нескольких типовых исполнениях. Циклоны с камерой очищенного газа в виде улитки необходимы при установке вентилятора после пылеуловителя. А в случае установки вентилятора перед пылеулавливающим аппаратом, следует использовать циклоны с камерой очищенного газа в виде сборника.

Рассматривая качественные характеристики любого промышленного агрегата, в том числе и циклона, можно выделить преимущества и недостатки его применения.

Циклоны и мультициклоны

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

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.

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.

Преимущества применения циклонных аппаратов ЦН-15:

экономичная цена на оборудование,
не высокие эксплуатационные затраты,
простота конструкции и легкость эксплуатации,
высокая производительность и эффективность очистки,
отсутствие подвижных частей в конструкции,
бесперебойная работа при температуре до 500 °С, без внесения изменений в конструкцию,
улавливание пыли в сухом виде,
возможность очистки от абразивными веществ (в случае покрытия активных поверхностей циклона специальными материалами),
возможность работы при высоких давлениях,
стабильная величина гидравлического сопротивления,
ремонтопригодность,
повышение концентрации пыли не приводит к снижению фракционной эффективности аппарата.

Как и любой другой вид пылеулавливающего оборудования, циклон ЦН15 имеет ряд недостатков, однако их количество незначительно.

Недостатки при эксплуатации циклонов ЦН-15

стабильно высокое гидравлическое сопротивление, достигающее 1250—1500 Па,
низкая эффективность при улавливании частиц размером менее 5 мкм,
отсутствие возможности эксплуатации в условиях токсичных или взрывоопасных сред,
невозможность применения для улавливания сильно слипающихся пылей.

Преимущества применения данного аппарата с лихвой перекрывают его недостатки. Благодаря высоким показателям очистки, данная модель циклона широко применяется на предприятиях и является востребованной на протяжении многих лет.

Циклон ЦН-15 успешно прошел тестовые лабараторные испытания и имеет Декларацию соответствия ТР ТС «О безопасности машин и оборудования. Это все гарантирует его качество и соответствие высоким потребительским требованиям.

Циклон — воздухоочиститель, используемый в промышленности для очистки газов или жидкостей от взвешенных частиц. Принцип очистки — инерционный (с использованием центробежной силы), а также гравитационный. Циклонные пылеуловители составляют наиболее массовую группу среди всех видов пылеулавливающей аппаратуры и применяются во всех отраслях промышленности.

Принцип действия простейшего противоточного циклона (см. схему) таков: поток запылённого газа вводится в аппарат через входной патрубок тангенциально в верхней части. В аппарате формируется вращающийся поток газа, направленный вниз, к конической части аппарата.

Вследствие силы инерции (центробежной силы) частицы пыли выносятся из потока и оседают на стенках аппарата, затем захватываются вторичным потоком и попадают в нижнюю часть, через выпускное отверстие в бункер для сбора пыли (на рисунке не показан). Очищенный от пыли газовый поток затем двигается снизу вверх и выводится из циклона через соосную выхлопную трубу.

Конструкция

Эффективность

Степень очистки в циклоне сильно зависит от дисперсного состава частиц пыли в поступающем на очистку газе (чем больше размер частиц, тем эффективнее очистка). Для распространённых циклонов типа ЦН степень очистки может достигать:- для частиц с условным диаметром 20 микрон — 99,5%- для частиц с условным диаметром 10 микрон — 95%- для частиц с условным диаметром 5 микрон — 83% C уменьшением диаметра циклона степень очистки возрастает, но увеличивается металлоёмкость и затраты на очистку. При больших объёмах газа и высоких требованиях к очистке газовый поток пропускают параллельно через несколько циклонов малого диаметра (100—300 мм.). Такую конструкцию называют мультициклоном или батарейным циклоном. Возможно также применить Электростатический фильтр, который, напротив, эффективен именно для малых частиц.

Достоинства и недостатки

Циклоны просты в разработке и изготовлении, надёжны, высокопроизводительны, могут использоваться для очистки агрессивных и высокотемпературных газов и газовых смесей. Недостатками являются высокое гидравлическое сопротивление, невозможность улавливания пыли с малым размером частиц и небольшая долговечность (особенно при очистке газов от пыли с высокими абразивными свойствами).

Скрубберы

Циклоны — устройства для отделения твердых частиц от газа; центробежные пылеуловители, конструктивные элементы которых обеспечивают вращательно поступательное движение газового потока.

Очистка воздуха

Очистка воздуха от пыли может быть грубой, средней или тонкой.

При грубой очистке из воздуха улавливается только крупная пыль с размерами частиц более 50 мкм, степень очистки сравнительно невысока — 70. 85 %. При средней очистке задерживается пыль с размерами частиц до 50 мкм, степень очистки возрастает до 85. 95 %. Тонкая очистка позволяет улавливать пыль с размерами частиц менее 10 мкм, степень очистки при этом более 95 %. Если пыль не ядовита, воздух после тонкой очистки может быть возвращен обратно в помещение (рециркуляция воздуха).

Для грубой и средней очистки широко используют различные пылеуловители, принцип действия которых основан на резком уменьшении скорости движения загрязненного воздуха (пылеосадочные камеры) или изменении направления его движения (инерционные пылеуловители), в результате чего пылинки под действием сил тяжести в первом случае и инерционных сил во втором случае оседают на дно пылеулавливающего устройства или попадают в специальный сборник пыли.

Для средней и тонкой очистки воздуха от примесей широко используют фильтры, которые подразделяются на поглощающие и пористые.

Циклон

Принцип действия противоточного циклона

Принцип действия циклона основан на использовании центробежной силы, возникающей при вращательно-поступательном движении газового потока: центробежная сила отбрасывает частицы пыли к стенкам циклона, и они попадают в бункер. Поток запылённого газа вводится в аппарат через входной патрубок тангенциально в верхней части. В аппарате формируется вращающийся поток газа, направленный вниз, к конической части аппарата. Вследствие силы инерции (центробежной силы) частицы пыли выносятся из потока и оседают на стенках аппарата, затем захватываются вторичным потоком и попадают в нижнюю часть, через выпускное отверстие в бункер для сбора пыли. Очищенный от пыли газовый поток двигается снизу вверх и выводится из циклона через соосную выхлопную трубу. Собранная пыль может быть в дальнейшем переработана.

Конструкция противоточного циклона

Конструкция прямоточного циклона

Рабочее положение корпуса циклона — горизонтальное, патрубка удаления пыли, позволяющего подсоединить к циклону накопительный пылесборник — вертикально вниз. При помощи ниппелей из комплекта поставки циклон соединяется с входным и выходным воздуховодами.

При помощи комплекта монтажных опор циклон может быть установлен на пол.

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.

Опросный лист

Работа многих промышленных предприятий связана с образованием пыли. Чтобы ее устранить, нужно использовать устройства для очистки воздуха. Для эффективного решения этой задачи используют циклонные пылеуловители. Эти устройства имеют множество модификаций, но все циклоны имеют примерно одинаковый принцип действия.

Содержание

Особенности и сфера применения циклонов

Циклон для очистки воздуха от пыли – одно из основных устройств, которые используют на предприятиях для фильтрации воздуха и технологических газов. Эти приборы эффективно удаляют твердые загрязнения, которые появляются в воздухе во время рабочего процесса. Циклоны сухой очистки имеют простую конструкцию. В этих аппаратах отсутствуют подвижные узлы и механизмы. Производительность приборов увеличивается, если их объединяют в группы и батареи. Благодаря этому оборудование активно использую в процессе подготовки и непосредственной работе в производственных цехах.

Модель пылеулавливающей установки, тип ее конструкции, а также размеры и материал изготовления нужно выбирать с учетом следующих параметров:

условия эксплуатации;
химические и физические свойства загрязнений;
степень запыленности;
производительность аспирационной системы.

Циклоны применяются в разных сферах промышленности: деревообрабатывающей, химической, машиностроительной. Установки для очистки воздуха являются важной частью рабочего процесса на предприятиях, которые производят удобрения, пищевые продукты, сыпучие строительные материалы, мебель. Аппараты используют в сельскохозяйственной отрасли, на предприятиях по хранению и переработке зерновых культур.

Основные виды циклонов

Основные критерии классификации циклонов – тип загрязнителя и особенности конструкции. Существуют такие аппараты для улавливания следующих видов загрязнений:

мелкодисперсной сухой и неслипающейся пыли;
абразивной, металлической и бетонной пыли;
древесных отходов;
зерновой и мучной пыли;
сухой мелкой пыли;
сухой пыли (конические);
увлажненной пыли, склонной к слипанию (с обратным конусом);
слипающейся волокнистой пыли (с обратным конусом).

Кроме того, по типу конструкции устройства делятся на несколько видов:

центробежные сепараторы;
аппараты со встречными закручивающимися потоками;
взрывобезопасные приборы.

Бывает два типа исполнения циклонов — правый и левый. Воздушный поток у циклонов первого типа направлен по часовой стрелке, у второго — против часовой.

Конструкция и устройство циклона

Циклон состоит из следующих частей:

корпус цилиндрической формы, нижняя часть которого образует конус;
входной патрубок, через который загрязненный газовоздушный поток поступает в устройство;
вертикальный выходной патрубок для очищенного воздуха;
емкость с затвором для хранения и удаления пыли.

Разные модели циклонов для очистки воздуха от пыли предназначены для определенных условий эксплуатации и видов загрязнений. Наибольшую эффективность приборы показывают, когда размер частиц пыли не превышает 5-40 мкм. Допустимая температура рабочей среды – не более 400°C. При этом слипающихся и волокнистых включений не должно быть.

Конусная часть корпуса циклона в зависимости от устройства модели расширяется вверх или вниз. Сегменты конусной и цилиндрической формы в аппаратах различаются по длине. От высоты устройств зависит скорость потока и уровень концентрации загрязнений, с которым работает определенная модель.

Пылеуловитель циклонного типа – это первая или основная ступень очистки. Если аппарат становится частью аспирационной системы, на выхлопную трубу до вентилятора устанавливают спиралевидный патрубок. Он уменьшает гидравлическое сопротивление, снижает нагрузку на вентилятор и задает направление очищенного воздушного потока.

Принцип действия циклонов

Циклон работает по инерционному принципу. Он очищает рабочую среду под действием гравитации и центробежной силы. Воздух или газ с пылью поступает во входной патрубок, который находится в верхней части корпуса. Внутри прибора воздушный поток вращается и движется по направлению к конусному сегменту. Центробежная сила действует таким образом, что частицы пыли отделяются от воздушной массы и ударяются о внутренние стенки. Затем вторичный поток захватывает эти включения и направляет их через выпускное отверстие в емкость бункера для сбора пыли.

В некоторых моделях пылеуловителей бункер отсутствует. В таких аппаратах очищенный воздух движется снизу вверх и выходит из циклона через соосный выходной патрубок. Пыль, которая оседает в емкости бункера, иногда перерабатывают и включается в производственный процесс в качестве вторичного сырья.

Пылеулавливающие установки снижают риск развития профессиональных болезней у сотрудников предприятий, минимизируют потери сырья из-за рециклинга осажденной пыли. Циклоны повышают надежность рабочих механизмов и предотвращают загрязнение окружающей среды.

Циклонные пылеуловители активно применяются для аспирации и очистки воздуха от промышленной пыли и используются во многих отраслях экономики, в том числе и на предприятиях полимерной индустрии и нефтехимической промышленности в целом.

Данная категория очистного оборудования избавляет окружающий себя воздух от частиц различных металлов, стеллита, кожи, поливинилхлорида, резины, полиуретана, медных сплавов и твердосплавных напаек, а также от частиц алюминия. Тем самым, циклонные пылеуловители для аспирации и очистки воздуха обеспечивают безопасность труда и комфортные условия для работы. Не следует забывать, что чистота окружающего воздуха является и условием полноценного соблюдения технологических процессов на многих видах производств.

Циклонные пылеуловители: принцип работы

Принцип работы циклонных пылеуловителей весьма прост: воздушные массы, подлежащие очистке, попадают в систему очистки через специальный патрубок, расположенный в нижней или в верхней части циклона. Далее газ попадает вниз спирали при помощи специальной спирали, где тяжеловесные и высокозаряженные частицы пыли опускаются по инерции вниз. После чего более крупные частицы загрязнителя попадают в бункер, в то время как уже очищенный воздух выходит наружу.

При этом, подчеркивают специалисты, циклоны не нуждаются во внутренней очистке.

Преимущества и недостатки циклонных уловителей пыли

Как и всякое технологическое решение, данное оборудование обладает как своими преимуществами, так и своими недостатками, баланс которых, в контексте ситуации заказчика и определяет необходимость его применения, комплектацию и настройки.

Преимущества циклонных пылеуловителей

Специалисты с ходу называют следующие сильные стороны данного очистного оборудования:

Компактные размеры;
Высокая надежность и долговечность;
Универсальность использования;
Сравнительно низкая цена;
Высокий уровень очистки воздуха.

Недостатки данного оборудования

Впрочем, есть у данного оборудования и слабые стороны, пожалуй, главной из которых является отсутствие возможности очистки воздуха от мелкой пыли. Впрочем, этот недуг по словам экспертов решаем за счет применения рукавных фильтров.

Где применяют циклонные пылеуловители для очистки воздуха?

Циклонные пылеуловители для аспирации и очистки воздуха активно используют во многих отраслях бизнеса и промышленного производства.

В числе наиболее активных областей, можно назвать деревообработку, добычу минералов, производство цемента, сельское хозяйство, химическую промышленность и полимерную индустрию, литьевые производства металлов, фармацевтику, изготовление асфальта и бетона, а также многие другие направления.

Читайте также: