Die Auslegung von Industriezyklonen ist in der Praxis eine Herausforderung. Lesen Sie in diesem Showcase, welche Vorteile die Parallelschaltung von Zyklonen hierbei bieten kann.
In der Praxis werden Industriezyklone aus wirtschaftlichen Gründen auf 700 bis 1500 Pa ausgelegt. Das heißt im Umkehrschluss, dass die Tauchrohrgeschwindigkeit vorgegeben ist. Mit steigendem Volumenstrom erhöhen sich somit der Tauchrohrdurchmesser, der Eintrittsquerschnitt und entsprechend auch der Außendurchmesser des Zyklons. Durch diesen Zusammenhang wird die mittlere Partikelgröße mit steigendem Zyklondurchmesser und Tauchrohrdurchmesser ansteigen. Die Fliehkraft sinkt, mit der Folge, dass die Abscheideleistung bei kleinen Partikelgrößen zunehmend schlechter wird.
Ein weiterer Grund den Gasstrom in mehrere Zyklonen aufzuteilen kann die Baugröße sein. Bei einem Einzelzyklon beträgt die Bauhöhe beispielhaft bei einem Volumenstrom von 36.000 m³/h knapp 7 m. Hierbei sind die Rohrleitungen und Abluftführung noch nicht berücksichtig.
Die Parallelschaltung von Zyklonen kann hier Abhilfe schaffen. Bei gleichem Druckverlust sinkt durch die Aufteilung des Volumenstroms die Baugröße und dabei sinkt gleichzeitig der mittleren Partikeldurchmesser. Weiterhin kann dadurch besser auf Schwankungen des Volumenstroms reagiert werden, indem einzelne Zyklone gezielt nicht angeströmt werden, was insgesamt den Abscheidegrad auf gleichem Niveau hält. Würde man dagegen einen Einzelzyklon Volumenstromschwankungen aussetzen würde infolgedessen der Abscheidegrad und der Druckverlust ebenso schwanken, da sich die Geschwindigkeiten innerhalb des Zyklons ändern.
Die Reihenschaltung mit gleich großen Zyklonen sollte beispielsweise angewandt werden, wenn mit Agglomerationen zu rechnen ist. Bei Reihenschaltung sinkt der Gesamtabscheidegrad wegen der geringeren Partikelbeladung und der geringeren Partikelgröße allerdings ab.
Auslegung von Zyklonabscheidern in der Praxis
Gängige Praxis bei der Auslegung von Zyklonen ist, auf bewährte Geometrien zurückzugreifen und die Ähnlichkeitsbeziehungen auf den neuen Volumenstrom anzuwenden. Anschließend erfolgt die Nachberechnung der Parameter, um den Druckverlust und den Abscheidegrad garantieren zu können. Sehr häufig sind leider nur der Volumenstrom und die Art des Staubes bei der Anlagenplanung bekannt. Alleine aus diesen beiden Werten eine Garantie auf die Abscheideleistung und die Anlagenkennlinie abzugeben ist nahezu unmöglich.
Technikumsanlage
Die neu gewonnenen Erkenntnisse aus der CFD-Simulation und aus einer darauf aufbauenden Laboranlage wurden in der neu gebauten Technikumsanlage berücksichtigt. Die Anlage ist konzipiert um Plasmaschneidrauch einer Schneidanlage für Stahlbleche bis zu 30 mm Blechstärke vorabzuscheiden. Die Multizyklonanlage mit einem Zentralabscheider und bis zu 6 Sekundärabscheider wurde für einen Volumenstrom von maximal 7500 m³/h ausgelegt. Die Sekundärabscheider können dabei einzeln zugeschalten werden, um den Druckverlust und damit die Abscheideleistung in den Sekundärabscheidern testweise zu erhöhen.
