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).
