Циклонные пылеуловители — обширная группа фильтровальных устройств промышленного назначения. Они хорошо зарекомендовали себя на протяжении многих десятилетий эксплуатации на производствах. Такие устройства широко применяются для очищения газовоздушного потока на объектах тяжелой и легкой промышленности, на пищевых производствах, в энергетике, нефтехимии и т. д. В данной статье приводится обзор основных типов циклонных пылеуловителей и их конструктивных особенностей, а также рассматривается вопрос, для чего целесообразно применять те или иные модели циклонов.
Принцип работы фильтра циклонного типа
Циклоны высокопродуктивны, могут работать в условиях значительного уровня запыления, справляются с частицами высокой абразивности, имеют широкую сферу применения, мало подвержены износу, а также имеют низкую стоимость обслуживания и эксплуатации. Все эти качества сделали фильтры циклонного типа одним из самых распространенных пылеуловителей на промышленных объектах.
Из важных минусов таких аппаратов — они не способны очистить газовоздушный поток от мелкодисперсных частиц и аэрозольных загрязнений. Тем не менее центробежные пылеуловители зачастую используются в качестве первой ступени очистки в аспирационно-вентиляционной системе на объектах с повышенным уровнем загрязнения частицами разной дисперсности. Такое решение помогает снизить нагрузку на другие фильтровальные аппараты.
Принцип работы циклона основан на действии центробежной силы и инерции:
- Воздух поступает в камеру фильтра-циклона в виде закручивающегося (вихреобразного) потока.
- Распыленные в газе механические частицы с высокой скоростью сталкиваются со стенками рабочий камеры циклона.
- В результате столкновения со стенками циклона пылевые частицы теряют энергию и падают в бункер для пыли.
- Освобожденный от пылевых частиц газовоздушный поток направляется к выходному патрубку, а по нему — наружу.
- По мере наполнения бункера из него удаляют пыль — вручную или с помощью системы автоматизации.
Система регенерации фильтра в циклонном фильтре не требуется.
Конструкция и устройство циклонного фильтра
Циклоны подразделяются на две группы: мокрые и сухие. Основные части конструкции циклона сухого типа следующие:
- патрубок входной спиралевидный для подачи в фильтр загрязненного газовоздушного потока,
- корпус устройства цилиндрический из стали,
- конусный низ корпуса стальной,
- патрубок для отвода отфильтрованной пыли в бункер,
- бункер накопительный для пыли,
- патрубок выходной для отвода очищенного воздушного потока.
Типы и назначение циклонных фильтров
Выделяется несколько типов промышленных циклонных аппаратов. В зависимости от назначения и условий эксплуатации эти ключевые типы устройств могут подразделяться на подгруппы. Ниже рассмотрим основные типы и назначение циклонных пылеуловителей: противоточные, прямоточные, орошаемые, батарейные, с обратным конусом.
Противоточные (гравитационно-вихревые) циклоны
Самая обширная группа циклонов — гравитационно-вихревые устройства сухого типа очистки. Также их называют противоточными циклонами, так как входящий газовоздушный поток в определенной точке устройства разворачивается против тока на 180 градусов, направляясь вверх. Такие аппараты обозначаются буквой «Ц» («циклон») в российской маркировке и имеют различные подтипы.
Гравитационно-вихревые циклоны применяют для очистки газовоздушного потока преимущественно от средне- и высокодисперсных механических частиц. Их устанавливают на различных обрабатывающих, добывающих, энергетических, промышленных объектах в качестве основной либо предварительной ступени системы очистки воздуха.
Чем выше дисперсность пылевых частиц, тем эффективнее работа фильтра. При дисперсности загрязнений более 20 µm циклоном удаляется 99% частиц. Если размеры частиц от 10 µm, то эффективность достигает 90%. При размерах от 5 µm — 80%.
При сложных загрязнениях может использоваться комплекс устройств различного типа для многоступенчатой системы очистки, который помимо циклонов включает рукавные, кассетные и другие виды фильтров. В ряде случаев такие многоступенчатые решения помогают оптимизировать систему аспирации воздуха на предприятии и снизить затраты на приобретение и эксплуатацию фильтровального оборудования.
Мокрые (орошаемые) циклоны, скрубберы
В зависимости от способа очистки газовоздушного потока циклонные фильтрующие устройства делятся на сухие и мокрые (скрубберы). В предыдущем параграфе рассматривалась специфика работы сухих устройств. Орошаемые устройства работают схожим образом, но при этом загрязненный поток попадает в камеру фильтра-скруббера, где через форсунки распыляется жидкость.
Принцип действия скруббера основан на том, что мелкие капли падают на частицы пыли, утяжеляя их и способствуя их оседанию в бункер-пылесборник. В результате поток воздуха очищается более эффективно, чем в устройстве сухого типа.
Кроме того, стенки рабочей камеры скруббера постоянно омываются микропленкой жидкости, которая образуется в в процессе распыления воды на микротуман. Это помогает быстро очищать камеру устройства от загрязнений, смывая их в расположенный внизу бункер. Поток очищенного газа направляется вверх, проходит через каплеуловитель и следует к выходному патрубку.
Скрубберы применяются для очистки сильно загрязненного газовоздушного потока, для устранения сложных видов загрязнений. В том числе:
- химически активных загрязнений воздуха,
- взрывоопасных веществ,
- аэрозолей,
- пожароопасных веществ,
- цементирующих частиц,
- масляных загрязнений,
- абразивных частиц.
В силу широких функциональных возможностей орошаемые циклоны находят применение на химических производствах, объектах нефтехимической промышленности, энергетического сектора, металлургии, обрабатывающей промышленности и т. д.
Следует принимать во внимание, что орошаемые устройства более энергозатратны, чем сухие циклоны. Поэтому скрубберам отдают предпочтение только в тех случаях, когда аппараты сухого типа не обеспечивают необходимый уровень очистки либо не могут применяться из соображений промышленной безопасности.
Батарейные циклоны (мультициклоны)
Батарейные циклоны, или мультициклоны, представляют собой сборную конструкцию из нескольких гравитационно-вихревых циклонов малого диаметра — до 300 мм каждый. Такие установки повышенной производительности применяются для очистки больших объемов воздуха от пыли.
Циклоны в батарее последовательно устанавливают в единый блок на одной раме. Иногда их помещают в общий корпус. Батарея имеет общий подвод и отвод газовоздушного потока. В большинстве мультициклонных установок есть возможность отключать отдельные модули: проводится расчет нормативной нагрузки для каждого циклона и при необходимости регулируется количество работающих циклонов в батарее.
Мультициклоны помогают справиться с некоторыми продуктами горения, цементирующим частицами, пылью. Установки применяют на предприятиях энергетического комплекса, в горнодобывающей промышленности, на производствах стройматериалов.
Мультициклоны в маркировке российских производителей и поставщиков обозначаются буквами «БЦ» («батарейный циклон»).
Прямоточные циклоны
В отличие от классических противоточных циклонов, поток воздуха в прямоточном устройстве не разворачивается в процессе фильтрации. Предназначен такой циклон для врезки в воздуховод напрямую. Фильтр может устанавливаться не вертикально, как другие циклоны, а горизонтально.
Прямоточный циклон использует инерционный принцип работы — как и прочие типы циклонных устройств. Схема прямоточного агрегата включает лопастные направляющие, которые закручивают входящий воздушный поток внутри аппарата. Пылевые частицы, разогнанные лопастями вместе с воздухом, стремительно разлетаются к стенкам циклона, сталкиваются с ними. В этот момент частицы резко теряют скорость, попадая в боковой патрубок. По патрубку частицы стряхиваются в бункер для пыли. По мере наполнения проводится ручная или автоматизированная очистка бункера-пылесборника.
КПД прямоточных циклонов ниже, чем противоточных, поэтому их применяют там, где нет возможности установить вертикальный циклонный аппарат. Они подходят для предварительной фильтрации потока от крупнодисперсных и среднедисперсных частиц на различных производственных участках предприятия.
В маркировке кириллицей аппарат циклон такого типа обозначают буквами «ЦП» («циклон прямоточный»).
Циклоны с обратным конусом
Обратноконусный циклон представляет собой аппарат, сконструированный по типу матрешки: обычный циклонный фильтр находится внутри расширяющегося книзу кожуха. В обратноконусном циклоне очистка воздуха осуществляется следующим образом:
- Поток поступает во внутренний циклон и очищается в нем.
- Внизу внутреннего конуса имеется выходное отверстие, соединенное с внешним (обратным) конусом.
- Пыль из внутреннего конуса направляется во внешний конус, а затем оседает в бункере-пылесборнике.
- Поток частично очищенного воздуха поднимается по внешнему конусу и снова затягивается в циклон. Цикл повторяется.
Пылеулавливающие устройства этого типа обозначаются в русскоязычной маркировке аббревиатурой «ЦОК» («циклон с обратным конусом»).
Заказ, изготовление, монтаж и запуск аспирационного оборудования
Каталог ООО «Экофильтр» включает промышленное фильтрационное оборудование различного назначения. Специалисты компании:
- проводят консультации,
- исследуют промышленный объект заказчика,
- подготавливают расчеты, чертежи и проект системы аспирации,
- разрабатывают, изготавливают и доставляют оборудование,
- монтируют под ключ оборудование для предприятий любого масштаба,
- проводят диагностику, ремонт и гарантийное обслуживание систем аспирации.
Получить консультацию или сделать заказ можно в одном из офисов компании либо по телефону:
- Главный офис в Санкт-Петербурге: +7 (812) 363-16-00;
- представительство в Москве: +7 (495) 544-51-40;
- по единому номеру горячей линии: 8 (800) 500-90-40.