Циклон для очистки воздуха от пыли представляет собой оборудование, которое используется в некоторых моделях пылесосов и области промышленности для очистки жидкостей и газов от взвешенных частиц. Принцип работы, который использует циклон, — инерционный, при этом применяются центробежная и гравитационная силы. Такие пылеуловители составляют самую массовую группу среди остальных пылеулавливающих аппаратов и используются сегодня во всех областях промышленности. Собранная пыль в дальнейшем обычно перерабатывается.
Назначение циклона
Циклон для очистки воздуха от пыли может использоваться на транспорте. Сюда можно отнести грузовые автомобили по типу КамАЗа и МАЗа. С помощью данного оборудования можно осуществить предварительную эффективную очистку воздуха, который на следующем этапе поступает в двигатель внутреннего сгорания. После происходит полная очистка, которая осуществляется в инерционно-масляном воздушном фильтре. Он может быть ещё и сухим.
Используется оборудование и в условиях элеваторов, где зерновые продукты участвуют в комплексе операций, сопряженных с транспортировкой, перегрузкой, хранением и обработкой. В воздух на каждом этапе процесса выделяются огромные массы минеральных и органических пылевых частиц. Они загрязняют мелкие фракции, которые являются взрыво- и пожароопасными.
Фильтры в воздухоочистителях
В воздухоочистителях используются следующие типы фильтров:
- Предварительной очистки. Обычные сетчатые фильтры, которые используются на первой ступени очистки, задерживают крупные частицы пыли, шерсть животных.
- HEPA-фильтры. Представляют собой собранную с двух сторон гармошку с микроотверстиями. Справляются со спорами плесени и грибков, шерстью животных, пылевыми клещами.
- Угольные. Борются с пылью и поглощают запахи при помощи активированного угля.
- Электростатические (ионные).Работают по принципу ионизации, обеспечивают высокую степень очистки, справляются с микроорганизмами.
- Фотокаталитические. Очищают воздух при помощи УФ-излучения. Абсолютно обеззараживают комнату от болезнетворных бактерий и канцерогенных веществ.
Главные задачи
В качестве одних из основных ключевых задач предприятий зерноперерабатывающей промышленности выступают предупреждение пылевыделения и снижение концентрации зерновой пыли. Для решения подобных задач зерноперерабатывающие предприятия используют в работе обеспыливающие вентиляционные системы, которые включают аспирационное и вентиляционное оборудование.
Циклон для очистки воздуха от пыли в данном случае используется для промышленной очистки воздуха при обработке зерновых материалов и зерна. Подобное оборудование отличается легкостью в обслуживании и простотой конструкции. Оно стоит недорого, характеризуется высокой производительностью и небольшим сопротивлением. Именно поэтому подобные установки являются сегодня одними из самых распространённых среди других видов оборудования для механического пылеудаления.
Принцип работы
Циклон для очистки воздуха от пыли работает по довольно простому принципу. Он заключается в том, что потоки загрязнённого газа входят в аппарат через патрубок в верхней части. В оборудовании формируется поток газа, который постоянно вращается. Он направлен вниз и устремляется к конической части оборудования.
Инерция, которая представляет собой центробежную силу, выносит из потока частицы, оседающие на стенках устройства. Они захватываются вторичным потоком и увлекаются в нижнюю часть. Загрязнения проникают в выпускное отверстие в бункере, где происходит сбор пыли. Газовый поток оказывается очищенным от загрязнений, он передвигается снизу вверх и выводится наружу через выхлопную трубу.
Самодельный циклон из бытового пылесоса
Первый метод уже довольно давно представлен в интернете и на ютубе. Вы без труда сможете найти множество роликов с подобными самодельными циклонами.
Однако у профессиональных строителей они вызывают вполне закономерные вопросы и скепсис. Поэтому следует сразу же оговориться, что подходят они большей частью для уборки стружки от дерева.
А вот с цементной пылью подобными девайсами лучше не работать. Под нее более «заточен» второй вариант.
Основная «фишка» которая позволит вам спокойно засасывать килограммы мусора, древесные, металлические опилки и при этом не беспокоиться о частой смене фильтрующих мешков, заключается в самодельном «сепараторе».
Его то и нужно будет сконструировать из нескольких комплектующих. Для всей сборки вам понадобятся:
обычный пылесос
плотное пластиковое ведро с крышкой
Лучше всего здесь подойдет ведро от шпатлеки Шитрок. Его тяжелее сплющить вакуумом.
пластиковая канализационная труба d-40мм
полипропиленовый канализационный отвод под 90 градусов диаметром 40мм
коронка 40мм или канцелярский нож
Первым делом по центру крышки ведра высверливаете или аккуратно вырезаете сквозное отверстие под трубку.
Втрое отверстие размечаете ближе к краям крышки, там где ребро жесткости.
Если у вас нет специальной коронки, то предварительно протыкаете шилом намеченную окружность и аккуратно прорезаете ее канцелярским ножом.
Края при этом получатся неровными, но их можно обработать круглым напильником.
В эти отверстия вставляются два канализационных отвода. Чтобы они надежно держались и не было дополнительного подсоса воздуха, их лучше приклеить.
Для этого сначала обработайте края трубки наждачкой или напильником, дабы создать шероховатую поверхность.
Ту же самую операцию проделываете с крышкой.
После этого, вставляете во внутрь крышки трубки и наносите толстый слой клея термопистолетом.
Клея не жалейте. Это поможет создать в этих местах хорошую герметичность и плотно закрыть все щели.
Есть правда еще один вариант, при котором можно обойтись и вовсе без клея и фановых труб. Для этого закупите в Леруа Мерлен резиновые переходные муфты.
Они бывают разного диаметра. Подбирайте по размерам своего шланга.
Например в муфту 40/32 плотно вставляется трубка от шланга 35мм. А вот в 40мм трубе она будет болтаться. Придется что-то подматывать и колхозить.
На ту трубку, которая находится с краю крышки, одеваете канализационный отвод на 90 градусов.
На этом конструкция сепаратора можно сказать практически готова. Устанавливаете крышку с отводами на ведро.
Шланг для забора воздуха от пылесоса вставляется в центральное отверстие.
А тот кусок, которым вы будете собирать весь мусор и пыль, втыкаете в угловое соединение.
Желательно чтобы в трубках присутствовали уплотнительные кольца по размеру гофрошлангов пылесоса.
На этом вся сборка окончена. Можно включать пылесос в сеть и пользоваться.
Принцип работы здесь следующий. Засасываемая в емкость крупнодисперсная пыль падает на дно емкости. При этом она не попадает в ту зону, где непосредственно происходит откачка воздуха.
Помогает в этом деле три фактора:
гравитация
трение
центробежная сила
Обычно такой циклон на заводских конструкциях имеет форму конуса, но и цилиндрические экземпляры тоже зачастую неплохо справляются с этой задачей.
Правда чем выше будет ведро, тем лучше будет работать установка. Многое тут зависит от правильного сопряжения конструкции емкости и мощности пылесоса. Вот табличка от китайских циклонов по правильному подбору диаметра шлангов и мощности агрегатов.
В цилиндрических ведрах вход тангенциального потока воздуха осуществляется не через криволинейную боковую стенку, а через плоскую крышку. Собрать такой девайс на порядок проще.
Кроме того, если у вас есть несколько ведер, можно их использовать поочередно. Просто снимаете крышку с одного и переставляете на другое. Причем это сделать даже проще чем в громоздких циклонах.
Далее в самом конце работы просто выносите разом заполненные емкости. Это здорово экономит время.
Если у вас мощный пылесос, вместо пластикового ведра из под эмульсионной краски, лучше использовать металлический бачок такой же формы. Иначе ведро будет схлопываться и его будет плющить.
Выручает в этом деле регулятор мощности. Если он конечно присутствует в вашей модели.
Что еще нужно знать о принципе функционирования
Циклон для очистки воздуха от пыли, назначение которого было описано выше, обеспечивает центробежное ускорение, которое в несколько тысяч раз превышает ускорение силы тяжести. Это заставляет даже самые маленькие частицы пыли оставаться на стенках и не увлекаться газом. Собранная пыль двигается по спирали, а чистый воздух меняет направление, поступая в зону циклона. Степень очистки воздуха при этом достигает 90%. Конечное значение будет зависеть от размеров оборудования, скорости воздушного потока и свойств пылевых частиц.
Если диаметр циклона будет меньше, то эффективность улавливания мусора возрастет, увеличится скорость потока. Если рассматривать циклон совместно с элеваторным оборудованием, то пылеуловители способны повысить надежность работы комплекса, снижая риск пожарной опасности. Данные устройства снижают вероятность профессиональных заболеваний людей, работающих в условиях хранилищ. Поэтому на любом элеваторе установка циклона выступает в качестве одного из необходимых звеньев технологической цепочки.
Принцип действия
Попадая в циклон, дымовые газы закручиваются в «улитке» и направляются в корпус. Здесь тяжелые частички золы отжимаются под действием центробежных и гравитационных сил к стенкам и скользят вниз в сборный бункер, откуда выгружаются вручную, или эвакуируются винтовым конвейером или золосмывным аппаратом в шлакоудаляющий канал.
Очищенные газы поднимаются по центральному патрубку вверх и отводятся в атмосферу через колено, общий сборник батарейного циклона или выхлопную трубу.
Параметры
В зависимости от своей конструкции и количества в батарее, циклоны могут перерабатывать разные объемы отработанных газов.
- Одиночные – 600…20 000 м³;
- Батарейные – 15 000…150 000 м 3 /ч;
- Батарейные рецеркуляционные – более 100 000 м 3 /ч.
Степень очистки (КПД) при использовании циклонов достигает 82…90%. КПД – это отношение массы осажденной в золоуловителе золы к количеству поступившей на очистку. Оно зависит от свойств твердых частиц, прежде всего их размера и способности к слипанию.
Циклоны, оснащенные отсосом, возвращающим до 10% газа на повторную обработку, обеспечивают степень очистки до 94%.
Максимальная температура газа на входе в циклон – 400 °C.
Требования для нормальных условий работы циклонов
Конструкция циклонов, место установки и условия отсоса дымовых газов должны отвечать определенным требованиям.
- Отсутствие подсосов атмосферного воздуха.
- Своевременное очищение бункера от накопившейся золы.
- Возможность полной разгрузки бункера при неработающем котле.
- Если котлы работают исключительно на твердом топливе, то у циклонов должны отсутствовать обходные каналы.
Монтаж циклонов и золоуловителей
Циклон устанавливается на линии всаса дымососа. Размещение циклона должно обеспечивать кратчайший (и по возможности прямой) подвод газоходов от источника газов, для уменьшения аэродинамического сопротивления. Размещение должно обеспечивать доступ для ремонта и обслуживания, очистки и вывоза золы. Желательно установка в помещении для исключения возможного образования конденсата. Трубы газоходов не должны создавать своим весом нагрузки на корпус циклона.
Достоинства и недостатки золоулавливающих циклонов
К достоинствам циклонных золоуловителей относится простота конструкции, невысокая стоимость, надежность, высокопроизводительность, возможность применять для очистки высокотемпературных и агрессивных газов.
К недостаткам – относительно низкая степень очистки в сравнении с золоуловителями, основанными на другом принципе работы. Например, «мокрые» золоуловители обеспечивают степень очистки 92…96%, золоуловители с электрофильтрами – 96…99%. К недостаткам циклонов можно также отнести значительные размеры по высоте (4-5 м), и большое аэродинамическое сопротивление.
Циклонные аппараты для очистки газов от пыли наиболее распространены в промышленности. Они имеют следующие достоинства:
- 1) отсутствие движущихся частей в аппарате;
- 2) надежность работы при температуре газа вплоть до 500°С (для работы при более высоких температурах циклопы изготавливаются из специальных материалов);
- 3) возможность улавливать абразивные материалы при защите внутренних поверхностей специальными материалами;
- 4) улавливание пыли в сухом виде;
- 5) почти постоянное гидравлическое сопротивление аппарата;
- 6) успешная работа при высоких давлениях газа;
- 7) простота изготовления;
сохранение высокой фракционной эффективности при увеличении запыленности газов.
- 1) высокое гидравлическое сопротивление — 1250—1500 Па;
- 2) плохое улавливание частиц размером
Отметим, что, поскольку решающим фактором, обусловливающим движение ныли, являются аэродинамические силы, а не силы тяжести, циклоны можно располагать наклонно и даже горизонтально.
Эффективность улавливания частиц пыли в циклоне Л циклона прямо пропорциональна скорости газа в степени 1/2 и обратно пропорциональна диаметру аппарата в степени 1/2. Процесс целесообразно вести на больших скоростях Vr
и небольших
DK.
Однако увеличение
Vr
может привести к уносу пыли из циклона и резкому увеличению гидравлического сопротивления. Поэтому целесообразно увеличивать эффективность циклона за счет уменьшения диаметра аппарата, а не за счет увеличения скорости газа. Оптимальное соотно-
Читать также: Выбираем холодильник для дома
В промышленности принято разделять циклоны на высокоэффективные и высокопроизводительные. Первые — эффективны, но требуют больших затрат на осуществление процесса очистки, циклоны второго типа имеют небольшое гидравлическое сопротивление, но хуже улавливают мелкие частицы.
На практике широко используют циклоны цилиндрические (с удлиненной цилиндрической частью) и конические (с удлиненной конической частью). Диаметр циклонного элемента цилиндрических циклонов не более 2000 мм, а конических — не более 3000 мм. Гидравлическое сопротивление циклонов определяют по формуле
где VT —
скорость газов в произвольном сечении аппарата. Коэффициент сопротивления
где К
— коэффициент, соответственно равный 16, для циклонов с тангенциальным входом и 7,5 для циклонов с розеточ- ным входом;
hh —
размеры входного патрубка; DTp — диаметр выхлопной трубы.
Наибольшее распространение в России получили цилиндрические циклоны конструкции НИИОгаза (рис. 4.7). Отличительной их особенностью являются наклонный входной патрубок, сравнительно короткие цилиндрическая часть и вы-
Рис. 4.7.
Примерная траектория газа в циклоне хлопная труба, а также малый угол раскрытия конической части. Наклон входного патрубка и винтообразная верхняя крышка способствуют направлению вращающегося газового потока вниз, что снижает гидравлическое сопротивление циклона. На выхлопной трубе циклона иногда устанавливают улитку, раскручивающую вращающийся газовый поток.
Под циклоном устанавливают бункер для сбора уловленной пыли. В конической части циклона ни в коем случае не должна скапливаться пыль во избежание взмучивания и вторичного уноса ее в выхлопную трубу.
Существует три типа цилиндрических циклонов конструкции НИИОгаза основной серии ЦН, различающиеся между собой углом наклона входного патрубка к горизонту:
- а) ЦН-15 с углом наклона 15°, нормальный и укороченный (ЦН-15у);
- б) ЦП-11 с углом наклона 11°, с повышенной эффективностью, с большим гидравлическим сопротивлением;
- в) ЦН-24 с углом наклона 24°, с повышенной пропускной способностью при меньшей эффективности и сниженном гидравлическом сопротивлении.
Все циклоны конструкции НИИОгаза нормализованы. Любой из размеров каждого типа может быть выражен в долях от диаметра циклона D.
Согласно ГОСТ 9617-67 (с изменениями 1, 2) для циклонов приняты следующие величины диаметров, мм: 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000; 1200; 1400; 1600; 1800; 2000; 2400; 3000. Вследствие снижения эффективности с увеличением размеров применять циклоны типа ЦН диаметром более 1000 мм не рекомендуется. В этом случае устанавливают группу циклонов, работающих параллельно. Применяют двухрядную и круговую компоновку (рис. 4.8).
Рис. 4.8.
Схема групповой компоновки циклонов:
а
— двухрядной;
б
— круговой
Основное требование, предъявляемое к компоновке циклонов в группу, заключается в необходимости одинаковых аэродинамических условий работы каждого циклона.
При несоблюдении этого условия через одни циклоны проходит больше газа, через другие — меньше, и нормальная работа группы нарушается вследствие перетоков газа через общий бункер.
Помимо циклонов конструкции НИИОгаза, достаточно широкое применение нашли циклоны конструкции ЛИОТ (Ленинградского института охраны труда) и СИОТ (Свердловского института охраны труда), они обычно используются в системах промышленной вентиляции.
Циклоны конструкции ЛИОТ по сравнению с циклонами конструкции НИИОгаза имеют удлиненную цилиндрическую часть и глубоко введенную выхлопную трубу, а также больший угол раскрытия конической части. В циклонах конструкции СИОТ отсутствует цилиндрическая часть, а входной патрубок имеет треугольную форму. Данные циклоны также нормализованы, и любой их размер может быть выражен в долях диаметра. По эффективности пылеулавливания эти циклоны мало отличаются от циклопов конструкции НИИОгаза.
Помимо цилиндрических, применяют конические циклоны конструкции НИИОгаза серии С (сажевые) типа СДК- ЦН-33, СК-ЦН-34 и СК-ЦН-22, которые отличаются от циклопов серии ЦН улиточным вводом газа, удлиненной конической частью и меньшим отношением диаметров выхлопной трубы и циклона (соответственно 0,33; 0,34 и 0,22). По сравнению с циклонами серии ЦН они характеризуются не только значительно большим гидравлическим сопротивлением, но и более высокой эффективностью. При одинаковой производительности размеры циклонов типа СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34 и СК-ЦН-22 намного больше размеров циклонов серии ЦН. Эти циклоны можно применять диаметром до 3000 мм.
Описание циклона марки JET CDC-2200 10001056T
Упомянутый циклон для очистки воздуха от пыли, характеристики которого будут представлены ниже, имеет стоимость 132 000 руб. Данное оборудование представляет собой вытяжную установку, которая нашла применение в условиях небольших производств и частных мастерских. Агрегат может использоваться совместно с деревообрабатывающими станками и для сбора мусора с пола при работе оборудования мелкого древесного производства.
Циклоны для очистки воздуха от пыли
Владельцам небольших мастерских и просто домашним мастерам часто приходится сталкиваться с проблемой очистки воздуха после интенсивных работ по обработке древесины, шлифовке металлических поверхностей и т.д. Обычная вентиляция помещения тут не поможет, потребуется смонтировать специализированное оборудование. При известных навыках его можно сделать и своими руками.
Дополнительное преимущество
Конструкция обладает мусорным контейнером, который изготавливается из металла, он почти не подвержен механическим повреждениям. Используемая циклоном технология гарантирует быструю и качественную очистку воздуха и позволяет сортировать мусор по фракциям. Мелкие частицы поступают в специальные емкости, тогда как стружка направляется в металлический бункер.
Технические характеристики модели и некоторые ее положительные особенности
Вышеупомянутая модель циклона расходует воздух в объеме 36 м3/мин. В комплекте поставляется один пылесборный мешок. Диаметр патрубка пылесоса составляет 100 мм. Габариты оборудования равны 1200х700х1800 мм. Мощность устройства эквивалентна 2600 Вт. Агрегат имеет два всасывающих отверстия.
Пылесборные мешки рассчитаны на 105 л объема. Такие циклоны очистки воздуха древесной пыли весят достаточно много. Например, масса описываемой модели составляет 88 кг. Перед приобретением подобного устройства важно обратить внимание на некоторые особенности, среди них:
- долгий срок службы;
- удобная транспортировка;
- аварийное отключение;
- продуманная конструкция;
- мобильность.
Что касается длительного срока эксплуатации, то он обеспечивается множеством ребер жесткости, которые способствуют эффективному охлаждению мотора в процессе работы. Это увеличивает срок службы и исключает перегрев. Агрегат снабжён транспортировочными петлями, которые позволяют перемещать оборудование с помощью грузоподъемного механизма.
Основные разновидности циклонов
Циклон для очистки воздуха от пыли, виды которого будут представлены ниже, является оборудованием, схожим с гидроциклонами. У этих конструкций есть лишь некоторые отличия, выраженные в форме корпуса. Классифицировать циклоны можно на прямоточные и противоточные. В первом случае газ выводится вдоль одной оси, такая система не столь эффективна, как противоточная.
Циклоны подразделяются еще и по форме корпуса, они могут быть:
- коническими;
- цилиндро-коническими;
- цилиндрическими.
Циклон для очистки воздуха от пыли, изготовление которого можно осуществить самостоятельно, подразделяется еще и по элементам. Это позволяет выделить винтообразную, тангенциальную и спиральную конструкции циклонов. Цилиндры подразделяются ещё и по направлению закручивания: они могут быть правыми или левыми.
Конструкция [ править | править код ]
Существует огромное разнообразие типов циклонов. Кроме описанного выше противоточного циклона существуют и менее распространённые прямоточные. Противоточные циклоны различаются размерами, соотношением цилиндрической и конической частей, а также относительной высотой (то есть отношением высоты к диаметру) цилиндрической части. Чем больше относительная высота, тем меньше коэффициент гидравлического сопротивления и разрежение в бункере (меньше вероятность подсоса пыли в аппарат), но меньше степень очистки. Оптимальной является относительная высота 1,6 что соответствует принципу «золотое сечение».
Изготовление циклона своими руками
Циклон для очистки воздуха от пыли своими руками вы вполне можете изготовить. Это позволит наладить в собственной мастерской производство по изготовлению мебели. При этом работники не будут подвергаться опасному воздействию мельчайшей древесной пыли, которую им приходилось бы вдыхать. На первом этапе изготавливается центробежный вентилятор в виде улитки. Корпус можно выполнить из алюкобонда, а крышки корпуса – из 20-миллиметровой фанеры.
С помощью ручного фрезера в крышках проделываются канавки, диаметр которых составит 3 мм. Корпус улитки устанавливается в канавку, вся конструкция стягивается болтами. Из алюкобонда на следующем этапе выполняется вентилятор для улитки, для этого две окружности врезаются с помощью фрезера, в них проделываются пазы, в которые устанавливаются лопасти. Их проклеивание осуществляется клеевым термопистолетом. Это позволит получить барабан, который походит на беличье колесо.
Циклон для очистки воздуха от пыли, производство которого можно осуществить самостоятельно, будет иметь довольно прочную и легкую крыльчатку с точной геометрией. Ее надевают на ось двигателя. Подойдет тот, мощность которого составляет 0,55 кВт. Для изготовления корпуса понадобится 20-миллиметровая фанера, на поверхности которой с помощью циркуля необходимо изобразить окружности основания. Верхний корпус в виде цилиндра сгибается из кровельного листа. По основанию крепление осуществляется саморезами, стыки проклеиваются двухсторонним скотчем. Лист стягивается вытяжными заклепками. Нижняя коническая часть изготавливается по тому же принципу.
Типы и виды циклонных фильтров
Рассмотрим многообразие вихревых инерционных пылеуловителей и очертим их основные особенности и различия.
Противоточные циклоны, аббревиатура «Ц»
Под этим термином скрывается самый распространенный, «классический» вид гравитационно-вихревых пылеочистителей, а название обусловлено тем, что среда в пылеуловителе – достигая определенной теоретической точки, разворачивается на 180 градусов и через центр колонны поднимается вверх – против тока входящего воздуха или газа.
Противоточный циклонный дымоочиститель (на переднем плане), сделан в «ПЗГО»
Забегая вперед, следует отметить, что противоточные разновидности делятся на множество подтипов, которые имеют свои нюансы, но – в целом – недалеко отходят от фундаментального принципа действия противоточного циклона.
Мешочные циклоны
В некоторых моделях циклонная колонна дополняется выводами на мешки, закрепленные на несущей раме агрегата.
Мешочное исполнение
Поскольку центробежные пылеуловители показывают максимальную эффективность лишь в отношении крупно- и среднедисперсных частиц, некоторые производители доукомплектовывают осадители суплементарной мешочной системой улавливания пыли мелкой дисперсности, которая – при обычных условиях – свободно минует колонну и выбрасывается через выпускной клапан.
В таких исполнениях пылеуловителей мелкие частички через специальные рукава-воздуховоды направляются в пылесборные мешки, а поток с крупно- и среднедисперсной пылью заходит в циклонный фильтр, где фильтруется на вихревом базисе.
Рукавные циклоны
Отдельные изготовители промышленных циклонов экспериментируют с комбинированием рукавных и циклонных фильтров в едином корпусе.
Комбинированное исполнение (схема)
Фактически, такие воздухоочистные аппараты являют собой закрепленные на плите рукавные блоки, помещенные внутрь ротационного циклона.
Такие пылеочистные агрегаты сочетают в себе принципы, характерные и для рукавных, и для вихревых пылеосадителей – средний и крупный партикулят задерживается на центробежно-инерционном принципе, а оставшаяся микродисперсная пыль фильтруется в микропористых нетканых рукавах, подобно тому, как это происходит в «истинных» рукавных пылеуловителях.
Комментарий «ПЗГО»: использование вышеописанных моделей оправдано лишь в специфических условиях, точно соотносящихся со стереометрическими, технологическими и экономическими ожиданиями Заказчика. В большинстве практических приложений куда большую эффективность покажут двухступенчатые фильтр-системы на базе циклона грубой очистки и полноценного, полноразмерного рукавного или даже абсорбционного фильтра.
Мокрые циклоны (полые пленочные скрубберы со стекающей пленкой)
Выдающимся по своим отличиям, относительно других гравитационных пылеуловителей, рассматриваемых на этой странице, является мокрый циклон, также именуемый полым орошаемым скруббером со стекающей пленкой.
Принципиальная схема работы полого скруббера
Конструктивно, мокрый циклонный фильтр включает, в дополнение ко всему, блок орошения (форсуночный блок) и представляет собой «модернизированную» версию сухого циклона.
Принципиальные отличия можно описать так:
- В дополнение к завихрению среды и инерционному отбросу частиц на стенки камеры, полый скруббер генерирует внутри рабочей камеры жидкостный микротуман, в котором происходит сорбция нежелательных примесей;
- Распыление воды (или абсорбента) создает на внутренних стенках камеры стекающую жидкостную пленку, которая непрерывно уносит уловленные примеси вниз – в шламосборник.
Важными преимуществами мокрых фильтров являются:
- возможность безопасного процессинга пожаро- и взрывоопасных взвесей;
- охлаждение и увлажнение газо- или дымопотока;
- способность к захвату как неслипающихся, так и слипающихся, маслянистых пылей, влажных компонентов, аэрозолей;
- возможность нейтрализации химически активных, абразивных включений;
- малое, сопоставимое с таковым у сухого циклона, пневматическое сопротивление;
- простота, надежность, долговечность и доступность.
Пожалуйста, не стесняйтесь осведомиться подробнее о данном типе оборудования у специалистов Клиентского Отдела «ПЗГО».
Батарейные циклоны (мультициклоны)
Для повышения производительности и / или эффективности улавливания твердых примесей пылеулавливающие агрегаты циклонного типа могут быть объединены в блоки или батареи (т.н. «мультициклоны», «батарейные циклоны», «БЦ»).
Обычно это несколько индивидуальных, небольших в диаметре (Ø не более 30 см), соединенных друг с другом противоточных аппаратов, установленных на одну несущую раму (и нередко закрытые единым кожухом).
Мультициклон
Батарейные установки и системы, в основном, используются для улавливания зольных компонентов дымовых выбросов энергетических предприятий (котельных, ТЭЦ, ТЭС), а также для фильтрации пылевых взвесей на АБЗ, ЖБИ, участках загрузки / разгрузки сыпучих материалов, на предприятиях горнодобывающей и перерабатывающей промышленности.
Наиболее рациональным является использование циклона в качестве первой, грубой очистки дымовых эмиссий.
Основным недостатком дымоочистных циклонов, (как батарейного, так и одинарного, моноблочного исполнения), является полный «проскок» запахов, опасных дымовых, печных газов и кислых компонентов, паров и микроскопических аэрозолей – оксидов серы, окислов азота, летучих паров ртути, кадмия, мышьяка, теллура, сероводорода, хлороводорода, кетонов, альдегидов, фуранов, диокскинов и других соединений, представляющих исключительную опасность.
Помимо этого, даже небольшие отклонения в коммутации циклонов внутри батареи могут приводить к нежелательным перетечениям среды из одного аппарата в другой, взмучиванию осадка в бункере и образованию восходящих потоков с обратным выносом уловленного партикулята (т.н. бункерный эффект).
Максимальную эффективность в комплексной, одновременной фильтрации дымовых выбросов твердой, газообразной и аэрозольной природы показывают мокрые пылегазоуловители на базе скрубберов и абсорберов. Пожалуйста, уточняйте информацию по данным типам оборудования в «ПЗГО».
Системы рециркуляции среды в циклонах
Как было упомянуто ранее, аппараты – для увеличения эффективности или производительности – могут быть объединены в батареи, но некоторые производители заходят еще дальше, снабжая циклоны специальными системами рециркуляции.
Рециркуляция – это отбор некоторого объема среды, прошедшей однократную очистку и перенаправление ее в начало очистного контура.
Рециркуляция подразумевает периодический, однократный «перепрогон» среды через очистную инфраструктуру, но может быть и многократной (англ. multi-recirculation) – когда поток, перед выбросом из пылеулавливающего аппарата в рабочий цех или воздушный бассейн, несколько раз проводится через недра установки.
На практике, рециркуляционный насос (дымосос) отбирает из потока около 10-20% загрязненной среды (из зоны выходных клапанов циклонов, состоящих в батарее) и отводит содержимое на повторную очистку.
Циклоны с обратным конусом ЦОК
Среди многообразия центробежных пылеуловителей можно встретить необычные конструкции – циклоны с обратным конусом, идущие под шифром «ЦОК».
Такие пылеосадители представляют «матрешку», состоящую из обычного циклона, помещенного внутрь расширяющегося книзу корпуса (в виде обратного конуса).
ЦОК
Фактически, ЦОК представляют собой «небатарейную» разновидность фильтра с рециркуляцией:
- Пыль (опил, стружка) улавливается во внутреннем циклоне, как обычно, на инерционно-вихревом принципе;
- В нижней части внутреннего конуса присутствует кольцевая щель, которая соединяет его с внешним обратным конусом, (опционально перед бункером может стоять т.н. отбойный конус);
- Пыль, через кольцевую щель, попадает во внешний конус, а оттуда – в бункер, воздух же, с остатками пыли, поднимается по внешнему конусу и вновь попадает во внутренний циклон.
Таким образом достигается рециркуляция в рамках моноблочного аппарата. ЦОК и их подвиды не находят широкого применения в промышленности, но иногда используются для очистки воздуха от абразивной пыли, как правило, – на металлургических и металлообрабатывающих производствах.
Горизонтальные прямоточные циклоны ЦП
Прямоточные циклонные фильтры – в отличие от обыкновенных, противоточных – выполняют очистку воздуха по ходу движения среды. Как правило, такие устройства «врезаются», с помощью специальных ниппелей или иного крепежа, в вентиляционный / аспирационный воздуховод (трубу), то есть, устанавливаются горизонтально – соосно вектору направления воздушного потока.
Прямоточная модель фильтра
Принцип работы – инерционный – не отличается от вертикальных моделей. Пожалуй, единственная особенность «ЦП» – это дополнительная лопастная (лопаточная) розетка, устанавливающаяся внутрь горизонтального пылеосадителя и обеспечивающая закручивание среды; бункер – выносной, также расположен под аппаратом, (может быть вынесен на значительное расстояние).
Пылепоток закручивается, проходя через лопастные направляющие, и пыль отбрасывается на стенки внутренней камеры, откуда через боковой патрубок осадок выводится в пылесборник.
Рекомендуемая скорость потока для достижения номинальной эффективности таких фильтров – не менее 10-12 м/с.
Циклоны типа ЦП используются для первичной, грубой воздухоочистки в условиях ограниченности рабочей площади участка, (не позволяющей установить вертикальный пылеуловитель).
Этот же принцип действия утилизируется в бытовых пылесосах, где ротационный модуль нередко установлен горизонтально или под наклоном относительно пола.
Циклоны для пылесосов
Широкое распространение получили циклоны для пылесосов строительных и бытовых назначений.
Полностью повторяющие принципы работы промышленных моделей, пылесосные циклонные фильтры отличаются лишь меньшим размером и, пожалуй, меньшими – чем у индустриальных – требованиями к степени очистки воздуха от пыли.
В бытовых пылесосах, как правило, используются прямоточные пылеуловители – для наделения устройств еще большей компактностью. Небольшой ротационный пылеосадитель может быть как встроен в корпус самого пылесоса, так и выполнен в виде специальной колбы, вставляющейся «в разрыв» между самим аппаратом и концом рабочего шланга.
Колба-насадка, подходит для любых моделей бытовых пылесосов
Для более мощных строительных пылесосов циклонные пылесборники часто выполняются в виде отдельной независимой напольной приставки. Это значительно снижает нагрузку на основной агрегат, особенно, в процессах сбора золы и сажи (чистка каминов, дымоходов, топок) и мелкого строительного мусора, опилок, крошки, песка. Крупные исполнения инерционных ловушек устанавливаются на передвижные тележки.
Центробежный пылесборник для строительного пылесоса, в виде приставки
Тема пылесосных циклонов находит в Интернете широкий отклик – на видеохостингах можно найти сотни видео-инструкций по созданию самодельных циклонов для пылесосов (из бочек, старых ведер, дорожных конусов, канализационных труб и других подручных материалов). Приобрести надежный фабричный продукт или потратить время на изготовление сомнительного прибора своими руками – решать Вам.
Абразивный износ рабочей камеры
Непрерывный, агрессивный контакт твердых частиц со стенками рабочей камеры приводит к быстрому механическому износу, истиранию металла; особенно силён износ при фильтрации тонкодисперсного абразивного партикулята, например, шлифовальной, заточной, обдирочной пыли и стружки, микрочастиц кальция, ванадия, кремния, никеля, содержащихся в золе сжигания органического топлива.
Проблема износа исключается применением стойких к механическому истиранию сталей / сплавов, (например, шведская износостойкая листовая сталь марки «Hardox», графитизированные и высокомарганцовистые стали и сплавы), нанесением абразивостойкой футеровки камеры, (например, корунд-цементом), или – реже – использованием сменных абразивостойких втулок / вкладышей.
Статическое электричество в циклоне и других сухих пылеуловителях
Активный контакт движущихся частиц друг с другом и с металлической поверхностью рабочей камеры приводит к обретению корпусом аппарата электростатического заряда. В немалой степени величина такого заряда обуславливается электрическими свойствами фильтруемого партикулята.
Зависимость электросопротивления пыли от температуры. Из графика видно, что максимальное сопротивление пыль имеет при температуре чуть более 100 градусов Цельсия
Электростатический заряд, накапливаемый корпусом пылеуловителя и собственно пылью, может быть опасным, как для оборудования, так и для персонала:
- Сильный электрозаряд – без должного заземления конструкции или в результате пробоя искры – может вывести из строя чувствительную электронику, например, компьютерный контроллер системы автоматизации и мониторинга работы пылеулавливающей установки;
- Влияние заряженной пыли на человеческий организм почти не изучено. Известно лишь – и этого достаточно для беспокойства – что заряженная пыль оседает в дыхательных органах человека в 2-3 раза активнее и намного хуже выводится.
Для уменьшения заряда циклона и наэлектризованности пыли проводят футеровку антистатическим покрытием и обеспечивают надлежащее заземление электроцепи.
Интересно: существуют научные работы, посвященные рекуперации электростатической энергии заряженной пыли, то есть, способам ее эффективного «сбора» и использования в рамках улучшения производительности и энергоэффективности пылеулавливающих установок. Впрочем, такие исследования пока что не вышли из экспериментальной области.
Обработка взрывоопасных и пожароопасных сред
Данный абзац прямо связан с предыдущим параграфом. Сухие фильтры не могут использоваться для обработки пылевоздушных смесей, склонных к воспламенению и / или детонации.
Малейшая искра, проскочившая внутри циклона, способна привести к неконтролируемому подрыву среды – как внутри самого аппарата, так и окружающей запыленной атмосферы производственного участка, приведя к индустриальной или человеческой трагедии.
При содержании кислорода в окружающей среде ниже 10% возгорание пыли невозможно. Но такие условия в промышленной практике, особенно в разрезе пылеочистки, обычно не встречаются.
Фото: последствия взрыва пыли на предприятии в Порт-Вентворт, Джорджия, США
Единственными безопасными устройствами для фильтрации взрыво- и пожароопасных пылей являются мокрые скрубберные и абсорбционные фильтры.
Методика проведения работ
Изготовление циклона на следующем этапе предполагает установку в цилиндр труб из полипропилена. Их следует проклеить термоклеем. С внутренней стороны цилиндра всасывающей трубе необходимо придать прямоугольную форму. Ее для этого нагревают феном, а после вставляют в неё деревянную оправку, после этого остужают. Корпус для воздушного фильтра сгибается по такому же принципу. Фильтр можно позаимствовать от КамАЗа, ведь он обладает внушительной площадью фильтровальной шторки.
Теперь можно соединить нижний корпус и верхний цилиндр, прикрутив сверху улитку. Воздушный фильтр фиксируется с помощью полипропиленовых отводов. Вся конструкция собирается, а для опилок устанавливается пластиковая бочка. Прозрачную гофротрубу необходимо использовать для соединения с нижним конусом, это позволит мастеру видеть уровень заполнения. Агрегат на последнем этапе необходимо протестировать, подключив его, например, к фуговальному станку. Ведь от этого оборудования образуется больше всего стружек.
