Золоуловители/циклоны

Циклоны

Циклоны – это устройства, предназначенные для очистки воздуха и газов от пыли и золы. Их принцип работы основан на использовании центробежной силы, которая заставляет частицы пыли и золы двигаться к стенкам устройства, где они при контакте со стенками устройства теряют скорость, оседают и собираются в бункере или пылесборнике.

Виды устройств пылеулавливания

- Золоуловитель ЗУ

- Циклоны ЦН-15

- Циклон батарейный ЦБ

- Батарейный циклон БЦ-2

- Батарейный циклон БЦ-259

- Батарейный циклон БЦ-512

Условные виды обозначений

ЗУ 1-1 (1-2)

З – Золоуловитель инерционного типа

У – камера очищенного газа в виде «улитки»

1-1– тип золоуловителя с размером выходного окна 280х500 мм.

1-2 - тип золоуловителя с размером выходного окна 280х1000 мм.

ЦН-15-500х2 УП (СП)

ЦН – циклон НИИОГАЗ;

15 – угол наклона входного патрубка относительно горизонтали (град.);

500 – внутренний диаметр цилиндрической части циклона (мм);

2 – количество циклонов в группе;

У – камера очищенного газа в виде «улитки»;

С – камера очищенного газа в виде сборника;

П – пирамидальная форма бункера.

ЦБ-16 (М)

ЦБ – циклон батарейный

16 – число, обозначающее количество элементов (циклонов) в группе

М – модернизированный циклон ( (только для ЦБ-42 и ЦБ-49)

БЦ-2-5х(3+2)

БЦ-2 – Батарейный циклон, состоящий из двух параллельно работающих секций и чугунных циклонных элементов

5 – количество циклонных элементов по длине циклона

(3+2) – количество циклонов по ширине в первой секции + количество циклонов по ширине во второй секции

БЦ-259 (3х2)

БЦ –259 - Батарейный циклон, с циклонными элементами диаметром 259 мм.

(3х2) – количество элементов по длине и ширине циклона

БЦ-512-(Р)-1-(6х7)

БЦ-512 - Батарейный циклон, с циклонными элементами диаметром 512 мм.

Р – обозначает наличие системы рециркуляции газов (по желанию заказчика)

1 – количество блоков циклонов

(6х7) – количество циклонных элементов по длине и ширине

Золоуловители ЗУ, специализируются на улавливании золы, образующейся при сжигании твердого топлива водогрейных котлов малой мощности. Они устанавливаются в газовых трактах котлов, как правило, перед дымососом, предохраняя его от износа, и предотвращают выброс золы в атмосферу. Золоуловители относятся к типу горизонтального циклона по расположению оси очищаемого потока газа. Дымовой газ поступает во входное отверстие и движется между стенками корпуса. Под действием гравитационных сил из потока очищаемого газа выделяются твердые частицы золы, которые накапливаются в бункере. Зола удаляется через шибер. Очищенный газ отводится из золоуловителя по патрубку (патрубкам) через выходное отверстие (отверстия).

Циклоны ЦН представляют собой один из самых распространенных видов пылеуловителей. Они используются в различных отраслях промышленности, включая сушку, обжиг, агломерацию и сжигание топлива. 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), Так как циклоны для очистки воздуха имеют более высокую степень улавливания пыли, чем камеры осаждения, при первом же запуске циклона в конусе образуется пылевой «смерч», который, входя в корпус, расслаивается под центробежным влиянием. Твердые частицы отбрасываются к стенке. Воздух же, значительно меньший по массе, вращается посредине.

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 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.

В зависимости от пропускной способности по воздуху (газу) и условий применения пылеуловители изготавливаются одиночного или группового исполнения — из двух, четырех, шести, восьми циклонов. Групповые циклоны ЦН могут быть с камерой очищенного воздуха в виде «улитки» или в виде сборника, а одиночные — только с улиткой. Пылеуловители в групповом исполнении способны обеспечить очистку больших объемов газов.

Циклон батарейный ЦБ предназначены для очистки запыленных газов или воздуха от твердых частиц не слипающейся пыли или золы с размерами частиц более 5 мкм. Чем меньше диаметр циклонного элемента, тем выше процент очистки газовой среды от твердых частиц, поэтому циклон батарейный типа ЦБ изготавливается не из циклонов большого диаметра, а компонуются из отдельных стальных циклонов небольшого диаметра в блоки и батареи. Благодаря чему они могут использоваться в энергетике с котлами малой и средней мощностей. Циклон батарейный ЦБ устанавливается, как правило, перед дымососом, что предохраняет дымосос от быстрого износа из-за удаления из газов в циклоне абразивных частиц.

Циклон ЦБ-16 представляет собой сварной корпус, в котором установлены ряды параллельно расположенных циклонных элементов, которые состоят из полых цилиндрических корпусов с конусной частью внизу и входными патрубками с аппаратами закручивания (полуулитками). Циклонные элементы устанавливаются ступенчато по ходу движения газов таким образом, что входные патрубки циклонных элементов последующего ряда располагаются ниже предыдущего. Циклон делится на три части: верхняя камера очищенных газов, средняя камера запылённых газов, нижняя - бункер сбора пыли. Нижние крышки входных патрубков последнего по ходу газа ряда циклонных элементов являются частью нижней трубной доски, что обеспечивает вынос пыли, осевшей на нижней трубной доске. На верхней крышке циклона установлен взрывной клапан. Циклон опирается на опорный пояс.

Для модернизированных циклонов с обозначением «М», улитки выполняются четырехзаходными, по типу как у циклонов БЦ-512 или БЦ-259, что повышает эффективность и КПД установки.

Батарейный циклон БЦ-2 состоит из выхлопных труб с закручивающими лопатками, набора циклонных элементов, опоры и решётки, кожуха и верхней панели с теплоизоляцией, присоединительного патрубка, бункера. Представляет собой пылеулавливающий аппарат, состоящий из циклонных элементов малого диаметра, объединенных в одном корпусе и имеющих общие подвод и отвод газов, а также сборный бункер. Число циклонных элементов в батарейном циклоне для котельного агрегата подобрано исходя из входной скорости в пределах 20 - 25 м/с. Аэродинамическое сопротивление батарейного циклона высокое – 80-90 кгс/м². 

Корпус циклона БЦ-2выполняется секционированным для сохранения оптимальной скорости движения газов в циклонных элементах при переменных нагрузках путем отключения соответствующих секций. Кроме того, секционирование уменьшает возможность ухудшения степени очистки газов за счет их перетока из одних элементов в другие через пылевой бункер, связанного с неодинаковым гидравлическим сопротивлением отдельных элементов (неодинаковостью из изготовления и неравномерным распределением газа по отдельным элементам), неодинаковой «пылевой нагрузкой» на элементы. Циклон БЦ-2 имеет в своем составе две параллельно работающие секции. При небольших нагрузках с помощью шибера отключают одну из секций. На верхней панели находится предохранительный клапан.

Конфигурация камер подвода заполненного и отвода очищенного газа чаще всего бывает клиновидная.

Принцип работы циклона БЦ-2

В батарейном циклоне БЦ-2 запыленный газ попадает в секции циклона общим потоком, равномерно распределенным по всему входному сечению. Из этого потока запыленный газ подводится в элементы и начинает вращение из-за лопаток закручивающего аппарата. Двигаясь по инерции прямо, твердые частицы золы прижимаются к корпусу циклонного элемента и спускаются по конической части корпуса вместе с газовым потоком. Благодаря спиральному вихревому движению образуется пониженное давление в середине циклонного элемента, в результате поток газов из нижней части конуса меняет направление движения и идет вверх по центру корпуса циклонного элемента, направляясь в трубу для выхлопов. Зола оседает вниз, откуда ее регулярно удаляют.

Особенность данного циклона так же является применение чугунных циклонных элементов, что повышает их износостойкость и соответственно срок службы.

Циклоны БЦ-259 состоят из набора четырехзаходных циклонных элементов, трубной доски, кожуха и верхней панели с теплоизоляцией, присоединительных фланцев с шибером и бункера с теплоизоляцией. Циклоны БЦ-259 состоят из трех параллельно работающих секций. При малых нагрузках две секции отключают при помощи шибера. На крышке устанавливается предохранительный клапан. Запыленный газ подводят в секции циклона одним общим потоком равномерно по всему входному сечению во входную камеру. Из общего потока запыленный газ поступает в элементы и получает вращение от лопаток завихрителя. Твердые частицы золы, двигаясь по инерции, прижимаются к корпусу циклона и вместе с газовым потоком спускаются по конической части циклона в золовой бункер. При спирально-вихревом движении газов в центре циклона БЦ-259  образуется пониженное давление. В зону пониженного давления устремляются очищенные от частиц золы дымовые газы. Изменив осевое направление движения на противоположное, очищенные дымовые газы направляются в выхлопную трубу циклонного элемента. Из выхлопных труб циклонных элементов дымовые газы собираются в общую выходную камеру и отсасываются дымососом.

Для нормальной эксплуатации БЦ-259 необходимо поддерживать сопротивление при минимальной нагрузке котла не менее 40 кг/м2 за счет отключения одной секции, не допускать подсосов наружного воздуха, не допускать переполнения бункера золой, а также полностью выгружать уловленную золу из бункера при остановке котла.

В комплект обязательной поставки циклонов БЦ-259 входит бункер и блок циклонный в сборе. При больших размерах чаще всего сборка бункера и блока циклона производится по месту монтажа.

Циклоны батарейные типа БЦ-259 Предназначены для сухого улавливания золы, уносимой газами из топок паровых и водогрейных стационарных котлов, при сжигании твердых золосодержащих топлив. Золоуловитель компонуется из батарей циклонных элементов, которые обеспечивают надежную работу установки при работе котлов на многозольных топливах. Золоуловители БЦ-259 имеют КПД=90% при гидравлическом сопротивлении 1200 Па. Высокий уровень очистки дымовых газов обеспечивается значительным закручиванием зологазового потока посредством четырехзаходного улиточного завихрителя.

Принцип работы батарейного циклона БЦ-512 схож с БЦ-259, отличием является, что циклон БЦ-512 компонуется из батарей циклонных элементов диаметром 512 мм, повышенный диаметр которых обеспечивает надежную работу при улавливании слипающихся зол, а также при работе котлов на многозольных топливах.

Так же особенностью БЦ-512 является система рециркуляции дымовых газов. 10 процентов очищенных газов возвращаются на вход в циклон, снижает общую температуру газов, понижает эмиссию дымовых газов, а так же повышает КПД всей установки на 2-4 процента. Комплектация системы рециркуляции по желанию заказчика.

Так же связи с большими габаритами всей установки и работой в больших объемах газов, установка будет состоять из несколько отдельных блоков.

Важно отметить, что в некоторых случаях собранная мелкие частицы могут быть подвергнуты переработке, что позволяет сделать производство более безотходным.

Применение золоуловителей и циклонов не только защищает окружающую среду от загрязнения, но и повышает эффективность работы оборудования, уменьшая потери полезных веществ.

Преимущества применения

• экономичная цена на оборудование, большой типоразмер и выбор типа циклонов
• не высокие эксплуатационные затраты,
• простота конструкции и легкость эксплуатации,
• высокая производительность и эффективность очистки,
• отсутствие подвижных частей в конструкции,
• бесперебойная работа при температуре до 400 °С, без внесения изменений в конструкцию
• улавливание пыли в сухом виде
• возможность очистки от абразивными веществ (в случае применения циклона БЦ-2),
• 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, циклоны имеют ряд недостатков, однако их количество незначительно.

Недостатки при эксплуатации

• 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