Циклонный пылеуловитель: принцип работы, чертеж, виды, фильтры, расчет

Циклон пылеуловитель представляет собой агрегат, предназначенный для очищения потоков воздуха, жидкостей, газов от пыли и прочих примесей. Устройство используется в основном в закрытых помещениях.

Промышленный циклон пылеуловитель используется в различных сферах:

• Металлургии и металлообработке;
• Нефтяной и газовой промышленности;
• На химических производствах;
• В легкой и пищевой промышленности;
• В сельском хозяйстве;
• На цементных заводах;
• При добыче угля и прочих полезных ископаемых.

Для каждой из этих отраслей характерны специфические особенности, в том числе в части очистки воздуха и газов. Этот фактор необходимо учитывать при выборе циклонного уловителя пыли. Например, на предприятиях, где требуется очистка газовой смеси или воздуха от формальдегида, фенола, смесей кислот более актуальны устройства мокрого типа. А если газ загрязнен древесной, металлической пылью, то предпочтение отдается сухим аппаратам очистки.

Принципиальная схема циклонного пылеуловителя может включать различные типы фильтрующих элементов:

• Ячейковые — рамная конструкция из металла, заполненная материалом для фильтрации, например, модифицированным полиуретаном, стекловолокном или металлической сеткой;
• Тканевые — рукавные или другие приспособления, которые продуваются воздушной струей;
• Волокнистые — конструкции с порами, которые равномерно распределяются между тонкими волокнами.

В некоторых случаях схема циклонного пылеуловителя включает электрофильтры, состоящие из осадительного и коронирующего электродов. Такие приспособления бывают пластинчатыми и трубчатыми.

Особенности каждого устройства определяются его типом. Различают следующие виды циклонов пылеуловителей:

• Мультициклонный;
• Центробежный;
• Вихревой;
• Гравитационный;
• Ротационный;
• Радиальный;
• Гидравлический;
• Динамический;
• Инерционный.

В основе этой классификации лежат не только принцип действия, но и конструктивные отличия каждого типа устройств.

Центробежные пылеуловители циклоны очищают воздух от примесей за счет воздействия центробежной силы, которая возникает во время вращения потока внутри аппарата либо вращательных движений самого устройства.

В таких системах газовый поток поступает в цилиндрический отсек тангенциально, после чего проходит по спирали к коническому дну, а затем направляется вверх на выход. Преимуществами устройств этого типа являются доступная стоимость, простота конструкции, высокая производительность, минимальные затраты на эксплуатацию.

Центробежный пылеуловитель бесперебойно работает даже в сложных условиях, например, при повышении температуры и давления. Устройства такого типа могут применяться при необходимости очистки потока от абразивных частиц.

Гравитационный циклонный пылеуловитель газа использует в своей работе силу тяжести загрязняющих частиц. Такие устройства называют еще пылеосадочными камерами. При поступлении в резервуар скорость запыленного потока снижается, твердые частички осаждаются, благодаря силам гравитации.

Пылеуловители этого типа различаются типом камеры, которая может быть прямоточной, потолочной, лабиринтной. Гравитационные пылеуловители актуальны для очистки газов от крупных фракций.

В радиальный пылеуловитель загрязненный газ подается сверху. Поток поступает в камеру большого объема, поворачивается на 180^оС, что способствует выпадению пылевых частичек. Они осаждаются внизу за счет воздействия сил инерции и тяжести. Очищенный газ выводится по патрубку, который находится в верхней части устройства.

Гидравлические циклоны относятся к пылеуловителям мокрого типа, в которых загрязняющие частицы оседают на поверхность жидкости или ее пленку под влиянием инерционных сил и особенностей молекулярного движения. В эту категорию входит несколько разновидностей устройств:

• Форсуночные;
• Центробежные;
• Барботажные;
• Пенные;
• Ударно-инерционные;
• Скрубберы.

Суть работы таких систем заключается в прохождении газового потока через воду, способ подачи которой определяется конструкцией пылеуловителя. При столкновении с жидкостью взвешенные частицы отделяются от потока и оседают.

Динамические циклонные пылеуловители для очистки газа используют действие сил Криолиса, а также центробежных сил. Для этого в конструкцию включено тягодутьевое устройство с вращающимся колесом. Оно формирует разницу давлений, что приводит к поступлению потока в улитку, где ему придается криволинейное движение. За счет центробежных сил пылевые частицы отбрасываются, а затем выводятся. Очищенный поток идет обратно к центральной части улитки, в колесо и выбрасывается через кожух.

Существует 2 разновидности динамических уловителей пыли. Первая — с поступлением газа в центр колеса, вращение которого осуществляется кожухе спиральной формы. Вторая — с перемещением частиц в направлении, противоположном движению потока. В этом случае происходит всасывание газа в поворотный барабан, на боковой поверхности которого имеются специальные отверстия. При совпадении частот вращения потока и барабана, загрязняющие частички выделяются к периферии.

Инерционный циклонный пылеуловитель меняет направление перемещения потока, содержащего загрязнения. Пылевые частички продолжают движение по инерции, выпадают в бункер, а движение очищаемого потока продолжается. Есть несколько видов инерционных устройств:

• С зазором в форме кольца перед муфтой, куда вдувается поток с обеспечением его вращательного движения. При этом его скорость превышает скорость очищаемого газа. При соприкосновении двух этих потоков формируется закручивающее движение и начинается действие инерционных сил;
• С экранной конструкцией – оснащаются специальным элементом, с основой которой встречается потока газа. Это приводит к его закручиванию и отсеиванию пыли с перемещением ее в бункер;
• С боковой подачей грязепылевой смеси – поток идет вниз, а потом резко вверх, из-за чего происходит оседание тяжелых частиц.

К этой же категории относятся пылеуловители с отражательными стержнями и жалюзийного типа.

Широкая распространенность устройств связана с тем, какие преимущества имеют циклонные пылеуловители. Такие системы обходятся недорого, отличаются простотой установки и эксплуатации, а также высокой производительностью. Их плюсами служат:

• Возможность улавливания различных типов пыли, включая абразивную;
• Безопасность вследствие отсутствия наружных движущихся элементов;
• Возможность работы в широком диапазоне температур и при повышенном давлении;
• Долговечность, благодаря низкому износу компонентов;
• Доступная цена – купить циклонные пылеуловители можно с минимальными финансовыми вложениями;
• Качественная очистка воздуха – удаление до 99,9% примесей и загрязнений;
• Компактные размеры, обеспечивающие экономию места в помещении;
• Повышенная ремонтопригодность за счет несложной технологии изготовления;
• Невысокое потребление энергии в сравнении с другими устройствами, улавливающими пыль;
• Сохранение достаточной эффективности даже при повышенной концентрации пылевого загрязнения;
• Возможность применения для очистки газовых смесей с агрессивными свойствами;

Немаловажным плюсом является обширный выбор моделей и конструкций, что дает возможность купить циклоны уловители для использования в конкретных обстоятельствах. Циклоны превосходят устройства для очистки воздуха и газов другого типа по многим параметрам, включая простоту сервисного обслуживания: к каждому элементу конструкции имеется удобный доступ.

Для обеспечения эффективной очистки воздуха необходим грамотный расчет циклонного пылеуловителя. Для этого необходимо располагать информацией о:

• Составе пыли, как дисперсном, так и фракционном, а также ее типе;
• Плотности частиц, находящихся во взвешенном состоянии;
• Размерах этих частичек;
• Уровне влажности пыли;
• Температурном режиме окружающей среды.

На основании всех этих и некоторых других данных выполняется расчет циклона пылеуловителя и разрабатывается его проектный чертеж. Для проведения данной работы необходимы определенные знания и навыки, поэтому ее рекомендуется доверить профессионалам. Важно помнить, что даже небольшие ошибки могут привести к недостаточному уровню очистки воздуха или газовой смеси и потребовать дополнительных расходов на изготовление устройства иной конструкции.

Ключевым фактором для выбора пылеуловителя является тип пыли. Например, в деревообработке происходит запыление частицами различного размера, а для улавливания абразивной пыли нужны конструкции с надежной защитой от износа, специальным покрытием.

Эффективность функционирования устройства зависит и от размеров загрязняющих частиц:

• Частицы с диаметром около 20 мкм улавливаются практически полностью;
• При диаметре частиц до 10 мкм происходит очистка на 95%;
• Частицы размером менее 5 мкм удаляются в среднем на 83%.

Степень очистки воздушных и газовых смесей — ключевой показатель эффективности работы циклона. Он рассчитывается как отношение объема уловленных частиц к общему количеству пыли, поступившей вместе с потоком. Значимыми показателями для мокрых уловителей считаются расход воды, гидравлическое сопротивление и скорость перемещения газа.

Стоит обратить внимание на объем бункера, в котором аккумулируется собранная пыль, на уровень энергопотребления устройств. Важны и технические параметры. К примеру, производительность конструкций может варьироваться от 800 до 30 730 м³/ч. В некоторых случаях важную роль играют габариты устройства. Минимальный показатель высоты пылеуловителя составляет 1210 мм, а вес — 33 кг.

Еще один значимый критерий — способы очистки пылеуловителей. В устройствах сухого типа для этих целей может применяться вибрационная технология или импульсная продувка, а также ручное встряхивание фильтрующих элементов, если они дополнительно были встроены в циклонный фильтр.

С учетом разнообразия конструкций, их технических возможностей, сделать выбор бывает непросто. Обратившись к нашим специалистам, вы получите квалифицированную консультацию и ответы на все интересующие вопросы, а также сможете заказать расчет необходимого устройства и сам пылеуловитель, максимально подходящий для конкретных условий использования.