Циклони є найбільш поширеними установками сухого пиловловлення. Принцип роботи - осідання частинок під впливом відцентрових сил і сил тяжкості. При введенні (рис. 2.6.1) через тангенціальний патрубок 1 частки віджимаються до внутрішньої стінки корпусу 3, і, втрачаючи швидкість, випадають в бункер 4, звідки виводяться через вихід 5. Очищений газ виводиться через вихлопну трубу 2. Відцентровий ефект сильніше виявляється у великих частинок, тому циклони призначені для грубої механічної очистки викидів від великої і важкої пилу, наприклад, для уловлювання золи, що утворюється при спалюванні палива в котлах теплових станцій.
У промисловості використовують циклони, розраховані на швидкість потоку від 5 до 20м / с. Ефективність циклонів становить 0,98 для частинок розмірів 30-40мкм; 0,8 для частинок розмірів 10мкм; 0,6 для частинок розмірів 4-5мкм. Продуктивність циклонів лежить в діапазоні від декількох сотень до десятків тисяч кубометрів на годину [3,4].
Перевага циклонів є простота конструкції, відсутність рухомих частин і невеликі розміри. Недоліками є витрати енергії на обертання потоку і абразивний знос частин апарату пилом.
Конструктивно циклони бувають циліндричні і конічні. Циліндричні циклони типу ЦН-15 (15 - кут нахилу вхідний патрубки: = 15 °) виготовляються з вуглецевої або низьколегованої сталі. Вони призначені для попереднього очищення викидів від пилу перед фільтрами і електрофільтрами. Конічні циклони типу СК призначені для очищення викидів від сажі, володіють підвищеною ефективністю через більшого гідравлічного опору.
Зі збільшенням діаметра циклону при постійній тангенціальною швидкості потоку відцентрова сила зменшується і ефективність пиловловлення знижується. Крім того, установка одного високопродуктивного циклону викликає труднощі при його розміщенні внаслідок великої висоти. У зв'язку з цим в техніці пиловловлення широке застосування знайшли групові циклони.
Групи найчастіше складають з циклонів основний серії ЦН (типу ЦН-24, ЦН-15У, ЦН-15, ЦН-11). Як правило, групи циклонів мають загальний колектор вихідного газу, загальний збірник очищеного газу і загальний пиловий бункер. Пилові бункери можуть мати круглу або прямокутну. Мінімальна відстань від осі циклону до стінки бункера повинно бути не менше 0,4D, де D - діаметр циклону. Висота прямокутної (або циліндричної) частини бункера повинна бути не менше 0,5D. Кут нахилу стінок бункера до горизонту приймається не менше 60 °. Конуси циклонів опускаються в бункер на глибину, рівну 0,8 діаметра отвору в них. Для зменшення загальної висоти бункера при безперервної вивантаження пилу допускається встановлювати в одній групі циклонів кілька бункерів. Компонування циклонних груп наведена на рис. 2.6.2.
Батарейні циклони являють собою пилоуловлювальні апарати, що складаються з великої кількості паралельно встановлених циклонних елементів, об'єднаних в одному корпусі і мають спільні підведення і відведення газів, а також збірний бункер.
Корпус батарейного циклону, як правило, виконується Секціонірованние для збереження оптимальної швидкості руху газів в циклонних елементах при змінних навантаженнях шляхом відключення відповідних секцій. Крім того, секціонування зменшує можливість погіршення ступеня очищення за рахунок їх перетікання з одних елементів в інші через пиловий бункер, пов'язаного з неоднаковим гідравлічним опором окремих елементів (неоднаковістю їх виготовлення і нерівномірним розподілом газу по окремих елементах), неоднаковою пиловий навантаженням на елементи.
У вітчизняних конструкціях в одному апараті налічується до 792 циклонних елементів при витраті газу до 650 м 3 / год.
Ось циклонних елементів може розташовуватися вертикально і з нахилом. Діаметр циклонних елементів у вітчизняних апаратах приймається в межах 150 - 250 мм.
На рис. 2.6.3 наведені циклонні елементи батарейних циклонів.
Мал. 2.6.3 Циклонні елементи батарейних циклонів з осьовим напрямних пристроєм: а- гвинт; б-розетка; в-розетка з ненаголошених входом
Циклонний елемент складається з корпусу, вихлопної труби і направляючого апарату. Газ з розподільної камери надходить в елементи по осі. Лопатки направляючого пристрою повідомляють газу обертальний рух, і газ прямує вниз. Частинки пилу набувають відцентрове прискорення і переміщаються до периферії. В результаті концентрація пилу у стінок зростає, а в областях, розташованих ближче до осі елемента, знижується. Частинки пилу, сконцентрувалися у внутрішній поверхні корпусу, рухаються разом з обертовим потоком і йдуть в збірний бункер. При цьому в бункер надходить також невелика частина газів з спадного вихору, яка у нормально працюючого елемента повністю всмоктується через центральну частину отвору для спуску пилу, даючи початок внутрішньому висхідному вихору чистого газу.
Мал. 2.6.4 Батарейний циклон БЦ-2: 1 - підвідний патрубок, 2 - розподільна камера; 3 - запобіжний клапан; 4 - камера очищеного газу; 5 - циклонний елемент; 6, 12 - решітки; 7 - люк; 8 - бункер; 9 - корпус; 10 - вихлопна труба; 11 - кришка; 13 - шибер
Частинки пилу відокремлюються від вхідних в бункер газів під дією сил інерції, що виникає при зміні напрямку руху на 180 °. У міру руху цього потоку вгору (в сторону нижнього отвору вихлопної труби) до нього поступово приєднуються порції газу, що відділяються від внутрішньої частини низхідного вихору. Це явище незначно збільшує пилеунос в вихлопну трубу, так як потік повітря рухається зі швидкістю, недостатньою для протидії руху частинок до периферії елемента через розподіл по значній висоті. Батарейні циклони типу БЦ-2 (рис. 2.6.4) .предназначени для уловлювання золи, що буря димовими газами з парових стаціонарних котлів продуктивністю до 20 т / год при спалюванні твердих видів палива. БЦ-2-4х (3 + 2) До означає: БЦ-батарейний циклон; 2-кількість секцій; 4-число рядів по глибині; цифри в дужках - кількість циклонних елементів в кожній з двох секцій (по ширині); К з запобіжним клапаном.
Залежно від типорозміру батарейні циклони типу БЦ-2 мають від 20 до 56 суцільнолитих циклонних елементів з внутрішнім діаметром циліндричної частини 254 мм. Елементи забезпечені профільованими напрямними апаратами типу розетка з кутом нахилу 25 °.
Кожен апарат розділений на дві паралельно працюють секції. При знижених навантаженнях одну із секцій можна відключити шибером. На кришках кожної секції можуть бути встановлені запобіжні клапани.
Матеріал для виготовлення циклонів: корпуси циклонних елементів-з сірого чавуну; вихлопні труби і корпус апарату - з вуглецевої сталі.