В большинстве видов циклонов при диаметре 500-800мм относительно эффективно осаждаются частицы размером более 200 микрон, если высота циклона не менее трех его диаметров. Увеличение диаметра приводит большему выбросу муки, особенно при очень низкой влажности сырья, когда частицы менее склонны к взаимному слипанию. Уменьшение диаметра снижает не только предел производительности по количеству воздуха, но и способствует накоплению пыли в нижней конусообразной части циклона, особенно если циклоны применяются в виде батареи. Также слишком маленький диаметр может снижать качество отделения при большой разнице во фракции переносимого сырья, так как крупные частицы при соударении со стенкой создают радиальные потоки, возвращая пыль к центру циклона.
При производстве биотопливных и кормовых гранул в основном используется биомасса, поэтому пыль следует считать как минимум средне слипающейся. Из-за способности образовывать слой в конической части большинство производителей рекомендуют ограничить запыленность в 250г/м3. При большей подаче сырья комки подхватываются вихрем, и происходит выброс в выходящую трубу, что с переменным успехом помогают побороть установка горизонтального диска в центре конуса, либо укорачивание конуса с присоединением конического бункера-успокоителя, либо вовсе отмена конической части с вертикальным выходом в пирамидальный бункер-накопитель.
Вариантов организации пневмотранспорта всего три при возможной их комбинации:
- Использовать последовательно два циклона, первый с небольшой и широкой конической частью для разгрузки основной массы сырья, второй для финальной очистки
- Использовать оптимальный по конструкции циклон, за которым установить многорукавный фильтр аспирации
- Зациклить систему, подавая выходящий воздух по кругу
Циклонов огромное множество под разные цели, температуры и характеристики сырья. Для улавливания мелкой опилки или крупной древесной пыли могут подойти несколько видов, которые характеризуются общими геометрическими признаками «золотого сечения»:
- Высота циклона не менее трех диаметров
- Высота конической части не менее 40% от общей длины
- Диаметр внутренней трубы 38% ±5% от диаметра циклона
- Внешний диаметр не более 800мм
- Скорость опускания потока по горизонтальному сечению циклона не менее 3м/с
- Нижний край внутренней трубы должен быть ниже края входа на 60-70% от высоты входа, чтобы основная масса воздуха успела сделать почти полный оборот до выхода из циклона
При заказе циклона очень полезно предоставить размеры фланца шлюзового затвора, чтобы ответные части совпали и монтаж был простым, и это не конец истории, а самое интересное место. Дело в том, что скорость витания также определяет пропускную способность нижнего фланца по массе осажденного материала. В общедоступных формулах и справочниках для древесной опилки и стружки часто указывают в разы большие значения, т.к. они измеряются при естественной довольно высокой влажности, а также при ссыпании большой массой с неминуемым разгоном воздуха в попутном направлении. Так, по разным эмпирическим формулам скорость витания опила фракцией 0.4-1мм указывается от 1.8 до 7 м/с, однако на практике получаются значения примерно в 10 раз меньше при влажности в пределах 10%. То есть при диаметре отверстия во фланце 200мм и скорости 0.2м/с у нас может пройти объем 20 кубов. Если расстояние между частицами условно принять равное их диаметру, то собственно самой пыли пройдет всего 2 куба, или примерно 400кг. А по факту происходит более быстрое осаждение опилки фракцией 2-3мм, которая выдавливает воздух вверх вместе древесной пылью, то есть происходит непрерывный обратный выброс пыли вверх. Этим объясняется «непобедимость» пыления при циклонном улавливании. Как можно заметить на рисунке выше при использовании второго конуса-успокоителя его верхний вход в 1,5-2 раза больше диаметром, чем выход. Именно потому, что сверху заходит плотная взвесь из смеси частиц различной фракции, снизу происходит ссыпание уже окончательно осажденного материала.
Особенно хорошо с улавливанием древесной муки справляются циклоны, у которых входной патрубок при первом витке идет по большему радиусу, чем основная часть циклона. В этой ложбине пыль заранее прижимается к стенке, что препятствует турбулентным выбросам вниз к краю внутренней трубы. В разных странах наименования подобных циклонов сильно отличаются, но они хорошо узнаваемы по внешнему виду. Похожего эффекта можно добиться и с обычным циклоном, если перед входом в него сделать плавный поворот воздуховода с прямоугольным сечением на угол от 90° до 180°, обеспечив предварительное прижимание сырья к стенке.
