Cyklonový sběrač prachu

Když se proud vzduchu otáčí, prachové částice v proudu vzduchu se oddělují od proudu vzduchu odstředivou silou. Technologie, která využívá k odstranění prachu odstředivou sílu, se nazývá technologie odstředivého odstraňování prachu. Zařízení, které využívá k odstranění prachu odstředivou sílu, se nazývá cyklónový sběrač prachu.

Poté, co cyklónový sběrač prachu vstoupí do zařízení v tangenciálním směru, jsou prachové částice odděleny od plynu vlivem odstředivé síly, aby se dosáhlo účelu čištění spalin. Proud vzduchu v cyklónovém sběrači prachu se musí opakovaně mnohokrát otáčet a lineární rychlost rotace proudu vzduchu je také velmi rychlá, takže odstředivá síla na částice v rotujícím proudu vzduchu je mnohem větší než gravitace. U cyklónových sběračů prachu s malým průměrem a vysokým odporem může být odstředivá síla až 2500krát větší než gravitace. U cyklónových sběračů prachu s velkým průměrem a nízkým odporem je odstředivá síla více než 5x větší než gravitace. Prachem zatížený plyn generuje během rotačního procesu odstředivou sílu, která vrhá prachové částice s relativní hustotou větší než má plyn směrem ke stěně. Jakmile se částice prachu dostanou do kontaktu se stěnou, ztratí radiální setrvačnou sílu a klesnou hybností a gravitací dolů podél stěny a vstoupí do potrubí pro vypouštění popela. Když rotující a klesající vnější vířivý plyn dosáhne kužele, pohybuje se blíže ke středu sběrače prachu v důsledku smršťování kužele. Podle principu konstantního „rotačního momentu“ se plynule zvyšuje tangenciální rychlost a také se plynule posiluje odstředivá síla na prachové částice. Když proud vzduchu dosáhne určité polohy na spodním konci kužele, začíná od středu cyklónového separátoru ve stejném směru otáčení, obrací se zdola nahoru a pokračuje ve spirálovém proudění, tzn. vnitřní vířivé proudění vzduchu. Dočištěný plyn je odváděn z potrubí výfukovým potrubím a z něj je odváděna i část nezachycených prachových částic.

Výkon cyklonového sběrače prachu zahrnuje tři technické výkony (průtok zpracovatelského plynu Q, tlaková ztráta △Þ a účinnost odstraňování prachu η) a tři ekonomické ukazatele (náklady na investice do infrastruktury a na provoz, podlahovou plochu a životnost). Tyto faktory je třeba plně zohlednit při revizi a výběru cyklónových sběračů prachu. Ideální cyklónový sběrač prachu musí technicky splňovat požadavky procesní výroby a ochrany životního prostředí na koncentraci plynného prachu, což je nejekonomičtější. Při konkrétním návrhu a výběru formy je nutné skloubit skutečnou výrobu (obsah plynného prachu, povaha prachu, složení velikosti částic), odkazovat na praktické zkušenosti a vyspělou technologii podobných továren doma i v zahraničí a komplexně zvážit vztah mezi třemi ukazateli technické výkonnosti. Například, když je koncentrace prachu vysoká, pokud to výkon dovolí, je hlavní věcí zlepšení účinnosti sběru η. Pro hrubý prach s velkými separovanými částicemi není nutné používat vysoce účinný cyklónový sběrač prachu, aby nedocházelo k velkým ztrátám kinetické energie.

Cyklonový sběrač prachu se skládá ze sacího potrubí, výfukového potrubí, válce, kužele a zásobníku popela. Cyklonový sběrač prachu má jednoduchou konstrukci, snadno se vyrábí, instaluje, udržuje a spravuje a má nízké investice do zařízení a provozní náklady. Široce se používá k oddělení pevných a kapalných částic z proudu vzduchu nebo k oddělení pevných částic od kapaliny. Za normálních provozních podmínek je odstředivá síla působící na částice 5 až 2500krát větší než gravitační síla, takže účinnost cyklónového sběrače prachu je výrazně vyšší než účinnost gravitační sedimentační komory. Na tomto principu bylo úspěšně vyvinuto cyklónové odsávání prachu s účinností odsávání přes 80 %. Mezi mechanickými lapači prachu je cyklónový lapač prachu účinnější. Je vhodný pro odstraňování nelepivého a nevláknitého prachu, většinou se používá k odstranění částic nad 5μm. Paralelní vícetrubkové cyklónové sběrač prachu má také účinnost odstraňování prachu 80-85 % pro částice o velikosti 3 μm. Cyklonový sběrač prachu je vyroben ze speciálních kovových nebo keramických materiálů, které jsou odolné vůči vysoké teplotě, otěru a korozi a lze jej provozovat při teplotě až 1000°C a tlaku až 500×105Pa. Pokud jde o technologii a hospodárnost, rozsah regulace tlakové ztráty cyklonového sběrače prachu je obecně 500–2000 Pa. Patří proto ke středně účinným lapačům prachu a lze jej použít pro čištění vysokoteplotních spalin. Jedná se o široce používaný lapač prachu, který se nejvíce používá při odprašování spalin kotlů, vícestupňovém odprašování a odprašování. Jeho hlavní nevýhodou je nízká účinnost odstraňování jemných prachových částic (<5μm).