In seiner einfachsten Ausführung besteht
ein Zyklonabscheider aus einem zylindrischen
Gehäuse mit konischem Unterteil und tangentialem Einlauf (Abb.
1). Der abgeschiedene Staub wird unterhalb des Zyklons in einem
Staubbunker aufgefangen. Das staubbeladene Rohgas tritt durch den
Einlauf tangential in den Abscheideraum ein, in dem sich eine
dreidimensionale Wirbelströmung ausbildet. Die
Zentrifugalbeschleunigungen sind von der Zyklongröße und
den Betriebsbedingungen abhängig und betragen
üblicherweise zwischen dem 10- und 1000-fachen der
Erdbeschleunigung. Unter dem Einfluss der resultierenden
Fliehkräfte, die mit der Widerstandskraft des Gases im
Gleichgewicht stehen, bewegen sich die größeren Partikeln
nach außen zur Zyklonwand. Von dort werden sie durch die
Grenzschichtströmung und der Schwerkraft nach unten zum
Staubaustrag transportiert.
Abb. 1: Aufbau eines
Zyklonabscheiders
Wegen der gestiegenen Anforderungen wird heute
bei Zyklonabscheidern eine sichere und zuverlässige
Dimensionierung hinsichtlich Reingasstaubgehalt und Druckverlust
gefordert, vor allem bei größeren Staubbeladungen mit
feinen Stäuben (< 50 Mikron).
 
Abb. 2:
Geschwindigkeitsverteilung in einem Zyklonabscheider des Typs HE-80
mit 15 m/s Eintrittsgeschwindigkeit
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Abscheideverhalten und Druckverlust sind dabei
entscheidende Kriterien bei der Bewertung von
Zyklonen. Der Druckverlust schlägt sich vor
allem bei den Betriebskosten nieder. Beide
Kriterien hängen vom Strömungsverlauf und der
Partikelbewegung im Zyklon ab. Will man sich bei der Berechnung und
Optimierung von Zyklonen nicht nur auf Erfahrungswerte verlassen,
sollte man die Vorgänge, die im Zyklon ablaufen, genau
kennen.
Abb. 3: Abhängigkeit der
Partikelbahn vom Partikeldurchmesser
Der Entwurf der CZBA
Zyklonabscheidern basiert auf der Kombination aus
kommerziell erhältilicher Entwurfssoftware mit einem
hauseigenen Code, dessen Grundlage der Bart/Muschelknautz-Modell
bildet. Aufbauend auf die Kenntnis der Fluidströmung und
unterstützt durch numerische Computer-Simulationen (Abb. 2 und
3) sind wir in der Lage detaillierte Aussagen über das
Abscheideverhalten zu machen. Das Ergebnis ist eine genaue
Abscheide- und Druckverlustcharakteristik des Zyklons (Abb. 4).
