Ciklonski zbiralnik prahu

Ko se zračni tok vrti, bodo prašni delci v zračnem toku ločeni od zračnega toka s centrifugalno silo. Tehnologija, ki uporablja centrifugalno silo za odstranjevanje prahu, se imenuje centrifugalna tehnologija odstranjevanja prahu. Oprema, ki za odstranjevanje prahu uporablja centrifugalno silo, se imenuje ciklonski zbiralnik prahu.

Ko ciklonski zbiralnik prahu vstopi v napravo vzdolž tangencialne smeri, se prašni delci zaradi centrifugalne sile ločijo od plina, da se doseže namen čiščenja dimnih plinov. Zračni tok v ciklonskem zbiralniku prahu se mora večkrat vrteti, linearna hitrost vrtenja zračnega toka pa je tudi zelo hitra, zato je centrifugalna sila na delce v vrtečem se zračnem toku veliko večja od gravitacije. Pri ciklonskih zbiralnikih prahu z majhnim premerom in visoko odpornostjo je lahko centrifugalna sila do 2500-krat večja od gravitacije. Pri ciklonskih zbiralnikih prahu z velikim premerom in nizkim uporom je centrifugalna sila več kot 5-krat večja od gravitacije. Plin, poln prahu, ustvarja centrifugalno silo med postopkom vrtenja in vrže prašne delce z relativno gostoto, večjo od gostote plina, proti steni. Ko se prašni delci dotaknejo stene, izgubijo radialno vztrajnostno silo in padejo vzdolž stene zaradi zagona navzdol in gravitacije navzdol ter vstopijo v cev za izpust pepela. Ko rotirajoči in padajoči zunanji vrtinčasti plin doseže stožec, se zaradi krčenja stožca premakne bližje središču zbiralnika prahu. V skladu z načelom konstantnega "rotacijskega momenta" se tangencialna hitrost nenehno povečuje, centrifugalna sila na prašne delce pa se nenehno krepi. Ko zračni tok doseže določen položaj na spodnjem koncu stožca, se začne od sredine ciklonskega separatorja v isti smeri vrtenja, se obrne od spodaj navzgor in nadaljuje s spiralnim tokom, tj. notranji vrtinčni tok zraka. Naknadno prečiščen plin se skozi izpušno cev odvaja iz cevi, iz te pa se odvaja tudi del neujetih prašnih delcev.

Učinkovitost ciklonskega zbiralnika prahu vključuje tri tehnične zmogljivosti (pretok plina za obdelavo Q, izguba tlaka △Þ in učinkovitost odstranjevanja prahu η) in tri ekonomske kazalnike (naložbe v infrastrukturo in stroški upravljanja delovanja, tlorisna površina in življenjska doba). Te dejavnike je treba v celoti upoštevati pri pregledu in izbiri ciklonskih zbiralnikov prahu. Idealen ciklonski zbiralnik prahu mora tehnično ustrezati zahtevam procesne proizvodnje in varstva okolja po koncentraciji plinskega prahu, ki je najbolj ekonomičen. Pri posebnem načrtovanju in izbiri oblike je treba združiti dejansko proizvodnjo (vsebnost plinskega prahu, naravo prahu, sestavo velikosti delcev), sklicevati se na praktične izkušnje in napredno tehnologijo podobnih tovarn doma in v tujini ter celovito upoštevati razmerje med tremi tehničnimi kazalniki uspešnosti. Na primer, ko je koncentracija prahu visoka, dokler moč to dopušča, je izboljšanje učinkovitosti zbiranja η glavna stvar. Za grobi prah z velikimi ločenimi delci ni potrebna uporaba visoko učinkovitega ciklonskega zbiralnika prahu, da bi se izognili veliki izgubi kinetične energije.

Ciklonski zbiralnik prahu je sestavljen iz sesalne cevi, izpušne cevi, cilindra, stožca in lijaka za pepel. Ciklonski zbiralnik prahu ima preprosto strukturo, enostaven za izdelavo, namestitev, vzdrževanje in upravljanje ter ima nizke stroške naložbe v opremo in obratovalne stroške. Veliko se uporablja za ločevanje trdnih in tekočih delcev od zračnega toka ali za ločevanje trdnih delcev od tekočine. V normalnih pogojih delovanja je centrifugalna sila, ki deluje na delce, 5- do 2500-krat večja od gravitacije, zato je učinkovitost ciklonskega zbiralnika prahu bistveno višja od učinkovitosti gravitacijske sedimentacijske komore. Na podlagi tega principa je bila uspešno razvita ciklonska naprava za odstranjevanje prahu z učinkovitostjo odstranjevanja prahu nad 80%. Med mehanskimi zbiralniki prahu je ciklonski zbiralnik prahu učinkovitejši. Primeren je za odstranjevanje nelepljivega in nevlaknastega prahu, večinoma se uporablja za odstranjevanje delcev nad 5 μm. Vzporedna večcevna ciklonska naprava za zbiranje prahu ima tudi učinkovitost odstranjevanja prahu 80–85 % za delce velikosti 3 μm. Ciklonski zbiralnik prahu je izdelan iz posebnih kovinskih ali keramičnih materialov, ki so odporni na visoke temperature, obrabo in korozijo ter lahko delujejo pri temperaturi do 1000°C in tlaku do 500×105Pa. Kar zadeva tehnologijo in ekonomičnost, je območje nadzora izgube tlaka ciklonskega zbiralnika prahu običajno 500 ~ 2000 Pa. Zato sodi med srednje učinkovite zbiralnike prahu in se lahko uporablja za čiščenje visokotemperaturnih dimnih plinov. To je široko uporabljen zbiralnik prahu, ki se večinoma uporablja pri odstranjevanju prahu iz dimnih plinov kotla, večstopenjskem odstranjevanju prahu in pred odstranjevanjem prahu. Njegova glavna pomanjkljivost je nizka učinkovitost odstranjevanja finih prašnih delcev (<5μm).