Серии циклонов

Когда циклоны работают только как концентраторы пыли, пыль, сконцентрированная в гораздо меньшем объеме газа (около 10% первоначального объема) должна поступать во вторичный пылесборник. Естественно, эффективность серии циклонов зависит от эффективности первого пылеуловителя и не может превысить ее.

Если газ, выходящий из второго коллектора, смешивается с газовым потоком, входящим в первый коллектор, то общая эффективность системы должна быть равна эффективности первого циклона.

Циклоны для улавливания капель

Рис. VI-43. Серии циклонов для улавливания капель.

а - цилиндрическая модель с отражателем над сливом, (I - юбка для предотвращения ползучести жидкости); б - обычный циклон с тангенциальным входом и юбкой; в - туманоуловитель, помещенный в котельный барабан.

Варианты последовательного соединения циклонов

Рис. VI-44. Варианты последовательного соединения циклонов.

С другой стороны, если выходящий из второго коллектора газ поступает в поток газа, очищенного в первом коллекторе, то общая эффективность такой комбинированной установки будет ниже эффективности первого коллектора.

Чтобы обобщить это положение, Ван-дер-Колк рассмотрел общую эффективность двух циклонов в трех возможных комбинациях (рис. VI-44):

  • второй циклон работает на выходе очищенного газа из первого циклона;
  • второй циклон работает на выходе сконцентрированной пыли из первого циклона у вершины конуса, и очищенный воздух подается на вход первого циклона;
  • второй циклон работает, как и во втором случае, но очищенный воздух подступает в поток очищенного в первом циклоне воздуха.

В первом сочетании в серии циклонов эффект второго циклона крайне незначителен, поскольку в нем должны улавливаться гораздо более мелкие частицы, чем в первом циклоне. Необходимо подчеркнуть, что потеря напора в этом случае в два раза больше, чем в одном циклоне, а энергозатраты такой системы можно оправдать только в том случае, если совершенно необходима степень очистки, достигаемая таким образом.

Если в серии циклонов последовательно используются два малоэффективных циклона, результат будет не лучше, чем при использовании одного высокоэффективного циклона, который выполняет те же функции с гораздо меньшей потерей напора, поэтому такое сочетание не экономично. Ван-Эббенхорт Тенгберген подчеркивает, что хотя система 1, показанная на рис. VI-43, может привести к снижению количества пыли в отходящем газе в два раза, одновременно удваивается ее стоимость и эксплуатационные расходы. Он также рекомендует использование одного высокоэффективного циклона для достижения такого же результата.

Экспериментально было найдено, что критическим фактором в работе серии циклонов является давление в пылесборнике.

Циклон с регулируемой конической пробкой в конусе циклона для предотвращения образования вихрей в пылесборнике

Рис. VI-45. Циклон с регулируемой конической пробкой в конусе циклона для предотвращения образования вихрей в пылесборнике.

Если допустить подсос воздуха в пылесборник, эффективность уменьшается, тогда как отбор воздуха из пылесборника улучшает эффективность. Постоянное удаление пыли из вершины конуса и пылесборника к второму коллектору (комбинации 2 и 3) будет точно так же способствовать улучшению эффективности, поскольку газовая спираль из ядра циклона доходит до пылесборника, перемешивает осевшую пыль и захватывает мелкие частицы. Это и было использовано во влажных циклонах для ускорения осаждения. В газовых циклонах часто в центр отверстия пылесборника помещают небольшой диск для предотвращения уноса частиц (рис. VI-45).

Второй циклон в системах 2 и 3 (см. рис. VI-44) представляет собой очень маленькую установку по сравнению с первым циклоном, и его эксплуатационные качества могут быть улучшены благодаря высокой концентрации пыли. Система 2 обладает значительно большей эффективностью, чем единичный циклон в связи с постоянным отсосом газа и удалением частиц, хотя возможность некоторой рециркуляции мелких частиц и существует. Даже когда (система 3) отходящие газы из второго циклона не поступают в поток очищенного в первом циклоне газа, общий результат очистки будет лучше. В обоих этих сочетаниях (2 и 3) перепад давления будет лишь не намного больше, чем в одном циклоне.

Предлагают и другие системы в сочетании с циклонами. Один из путей улучшения рабочих характеристик циклона состоит в создании электростатического поля, которое будет способствовать дрейфу частиц к стенкам. Однако расчеты показали, что эффект составляет около 2% при использовании стандартного небольшого заземленного циклона, работающего при напряжении на коронирующем электроде 60 кВ и в нормальных операционных условиях (когда в циклон входят заряженные частицы). Эксперименты, проведенные в таких системах, не привели к каким-либо существенным улучшениям эксплуатационных качеств циклона.