Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ

Изобретение относится к технике пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов, и предназначено для центральных систем аспирации.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является установка пылеулавливания по патенту РФ №2308318, содержащая корпус, опорную часть с бункером для сбора пыли и пылесборной тележкой или шлюзовой перегрузчик, входной и выходной короба фильтровальной секции пылеуловителя с фильтрами рукавного типа, механизм регенерации фильтра, при этом во входном коробе фильтровальной секции установлено газораспределительное устройство, выполненное в виде створчатой пластины с механизмом изменения ее ширины и блоком управления, а створчатая пластина состоит из двух створок, плотно прилегающих друг к другу таким образом, что они образуют пластину, выполняющую функции инерционного пылеотделительного элемента, а в корпусе фильтровальной секции установлен датчик температуры, в бункере для сбора пыли - аварийный датчик уровня пыли, в выходном коробе фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель, выходы с которых соединены с общим микропроцессором, расположенном в шкафу управления, а в выходном коробе фильтровальной секции установлены коллектор с форсунками системы пожаротушения с блоком управления, связанного электронной связью с общим микропроцессором, и система регенерации рукавных фильтров с механизмом импульсной продувки, которая снабжена блоком управления каждого электромагнитного клапана сопел и соединена с общим блоком управления регенерацией, связанного электронной связью с общим микропроцессором, (прототип).

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность пожаровзрывобезопасности работы устройства за счет сравнительно невысокой степени распыла форсунками огнетушащего вещества.

Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания.

Это достигается тем, что в устройстве пылеулавливания, содержащим корпус, опорную часть с бункером для сбора пыли и пылесборной тележкой или шлюзовой перегрузчик, входной и выходной короба фильтровальной секции пылеуловителя с фильтрами рукавного типа, механизм регенерации фильтра, во входном коробе фильтровальной секции установлено газораспределительное устройство, выполненное в виде створчатой пластины с механизмом изменения ее ширины и блоком управления, а створчатая пластина состоит из двух створок, плотно прилегающих друг к другу таким образом, что они образуют пластину, выполняющую функции инерционного пылеотделительного элемента, а в корпусе фильтровальной секции установлен датчик температуры, в бункере для сбора пыли - аварийный датчик уровня пыли, в выходном коробе фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель, выходы с которых соединены с общим микропроцессором, расположенном в шкафу управления, а в выходном коробе фильтровальной секции установлены коллектор с форсунками системы обеспечения пожаровзрывобезопасности работы устройства с блоком управления, связанного электронной связью с общим микропроцессором, и система регенерации рукавных фильтров с механизмом импульсной продувки, которая снабжена блоком управления каждого электромагнитного клапана сопел и соединена с общим блоком управления регенерацией, связанного электронной связью с общим микропроцессором, гидравлическое сопротивление фильтровальной секции составляет 15…25% от гидравлического сопротивления всего устройства, а материал фильтров рукавного типа обладает повышенными звукопоглощающими свойствами, а корпусные детали и ограждения устройства выполнены из конструкционных композиционных или полимерных материалов, например полиэтилена, капрона, полиуретана с помощью литья, штамповки, формования, причем на их поверхности нанесен слой мягкого вибродемпфирующего материала, например типа мастики «ВД-17», «Герлен-Д», причем соотношение между толщиной материала и вибродемпфирующего покрытия находится в оптимальном интервале величин: 1/(2,5…4), а поверх этого слоя закрепляется слой звукопоглощающего материала, например типа «винипор», «акмигран» с защитной акустически прозрачной пленкой типа «повиден», бункер для сбора пыли выполнен конической или пирамидальной формы с углом наклона стенок, превышающим угол естественного откоса улавливаемой пыли, каждая из форсунок системы обеспечения пожаровзрывобезопасности работы устройства содержит корпус с камерой завихрения и сопло, корпус выполнен в виде подводящего штуцера с центральным отверстием, и жестко соединенной с ним и соосной цилиндрической гильзой с внутренней резьбой и расширительной камерой, соосной корпусу, при этом соосно корпусу, в его нижней части подсоединено к гильзе посредством резьбы сопло, выполненное в виде перевернутого стакана, в днище которого выполнен турбулентный завихритель потока жидкости с, по крайней мере двумя, наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий, расположенных в торцевой поверхности сопла, где также выполнено центральное цилиндрическое дроссельное отверстие, соединенное со смесительной камерой сопла, последовательно соединенной с диффузорной выходной камерой, в диффузорной выходной камере установлен рассекатель, выполненный в виде, по крайней мере, трех спиц, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры, перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - в поверхности тела вращения, например шара, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры, а само тело вращения расположено в нижней части за срезом диффузорной выходной камеры, к торцевой поверхности цилиндрической гильзы, соосной с корпусом, соосно диффузорной камере, прикреплен диффузор, поверхность среза которого лежит в плоскости, находящейся ниже поверхности тела вращения рассекателя, или рассекатель выполнен в виде двух спиц, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры, перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - на оси, на которой, с возможностью вращения, установлено тело вращения, выполненное в виде шара, центр которого лежит на оси диффузорной выходной камеры, при этом поверхность тела вращения, выполненного в виде шара, установленного на оси, с возможностью вращения, выполнена перфорированной, а к поверхности тела вращения, выполненного в виде шара, установленного на оси, с возможностью вращения, установлены элементы, осуществляющие его вращение, например в виде отрезков винтовых лопастей.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства пылеулавливания, на фиг. 2 - функциональная схема системы обеспечения пожаровзрывобезопасности работы устройства, на фиг. 3, 4 - схема форсунки системы обеспечения пожаровзрывобезопасности.

Устройство пылеулавливания содержит корпус 2 рамной конструкции с ограждениями 4, опорную часть 1 с бункером 13 для сбора пыли и пылесборной тележкой 14 или шлюзовой перегрузчик (на чертеже не показан), а также входной 6 и выходной 7 короба фильтровальной секции 3 пылеуловителя с фильтрами 5 рукавного типа, соответственно с входным и выходным патрубками, и с соплами 15, соединенными с блоком регенерации 19 фильтра. Во входном коробе 6 фильтровальной секции 3 установлено газораспределительное устройство 8, выполненное в виде створчатой пластины с механизмом изменения ее ширины (на чертеже не показан) и блоком управления 9. Створчатая пластина состоит из двух створок (на чертеже не показано), плотно прилегающих друг к другу таким образом, что они образуют именно створчатую пластину (единую, практически без зазоров), выполняющую функции инерционного пылеотделительного элемента. При этом ширина створчатой пластины зависит от концентрации пыли, поступающей во входной короб 6 фильтровальной секции 3, которая автоматически настраивается механизмом изменения ее ширины. В корпусе фильтровальной секции 3 установлен датчик 11 температуры, в бункере 13 для сбора пыли - аварийный датчик 12 уровня пыли, в выходном коробе фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель 24, выходы с которых соединены с общим микропроцессором 10, расположенном в шкафу управления 25 (фиг. 2), В выходном коробе 7 фильтровальной секции 3 установлены: коллектор 21 с форсунками 23 системы пожаротушения с блоком 20 управления, связанного электронной связью с общим микропроцессором 10. Система 16 регенерации рукавных фильтров с механизмом импульсной продувки снабжена блоком управления 18 каждого электромагнитного клапана сопел 22 и соединена коллекторами 17 с общим блоком управления 19 регенерацией, связанного электронной связью с общим микропроцессором 10.

Устройство пылеулавливания работает следующим образом.

Очистку запыленного газового потока осуществляют посредством его подачи во входной короб 6 фильтровальной секции 3 пылеуловителя с фильтрами 5 рукавного типа, содержащего корпус 2, опорную часть 1 с бункером 13 для сбора пыли и пылесборной тележкой 14. При этом газовый поток подается через входной короб 6, где установлено газораспределительное устройство 8, выполненное в виде створчатой пластины, выполняющей функцию инерционного пылеотделительного элемента. При этом ширина створчатой пластины зависит от концентрации пыли, поступающей во входной короб 6 фильтровальной секции 3, которая автоматически настраивается механизмом изменения ее ширины. Это позволяет равномерно распределить входной поток по всей площади рукавных фильтров 5, предварительно его очистив инерционным осаждением при минимальном гидравлическом сопротивлении для пылевого потока с заданной концентрацией пыли в нем. Затем через внешние поверхности рукавных фильтров 5 газ поступает во внутреннюю полость рукавных фильтров, освобождаясь при этом от частиц пыли и попадает через выходные сопла 15 рукавных фильтров 5 в полость выходного короба 7 фильтровальной секции 3. Инерционный пылеотделительный элемент 8 содержит механизм 9 для изменения его ширины и блок управления, который соединяют электронной связью с общим микропроцессором 10. Изменение ширины пластины 8 осуществляют в зависимости от запыленности и скорости входного газового потока. Для оптимизации процесса пылеулавливания и для его безопасной работы в корпусе фильтровальной секции устанавливают датчик 11 температуры, в бункере для сбора пыли - аварийный датчик 12 уровня пыли, в выходном коробе фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель 24, выходы с которых соединяют также с общим микропроцессором 10. В выходном коробе 7 фильтровальной секции пылеуловителя устанавливают коллектор с форсунками для подключения к системе пожаротушения, блок управления которым соединяют с общим микропроцессором, и устанавливают также систему регенерации рукавных фильтров с механизмом импульсной продувки, блок управления которым также связывают электронной связью с общим микропроцессором.

Тепловой датчик-извещатель 24 и коллектор 21 с форсунками 23 системы пожаротушения установлены в выходном коробе 7 фильтровальной секции потому, что она является выходным звеном в предлагаемом устройстве, и чтобы предотвратить распространение пламя в случае возгорания дальше по вентиляционным каналам, эти системы устанавливаем именно здесь, что повысит надежность и безопасность всего комплекса, содержащего данное устройство.

Работа коллектора 21 с форсунками 23 осуществляется по принципу открытия аварийного электромагнитного клапана подачи воды, при подачи на клапан управляющего сигнала от общего микропроцессора 10, обрабатывающего сигнал с теплового датчика-извещателя 24, который в свою очередь реагирует на увеличение температуры в выходном коробе, вплоть до самовоспламенения пылевых аэрозолей и фильтрующих материалов.

На фиг. 3 представлена схема вихревой форсунки системы обеспечения пожаровзрывобезопасности работы устройства, на фиг. 4 - вариант выполнения тела вращения форсунки с резонансными выемками.

Вихревая форсунка (фиг. 3, 4) включает в свой состав корпус 26, который выполнен в виде подводящего штуцера с центральным отверстием 28, и жестко соединенной с ним и соосной цилиндрической гильзой 27 с внутренней резьбой 30. В цилиндрической гильзе 27 расположена расширительная камера 29, соосная корпусу. При этом соосно корпусу, в его нижней части подсоединено к гильзе 27 посредством резьбы 30 сопло 31, выполненное в виде перевернутого стакана, в днище 32 которого выполнен турбулентный завихритель потока жидкости с, по крайней мере двумя, наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий 34 и 35, расположенных в торцевой поверхности сопла 31, образованной его днищем 32. В торцевой поверхности сопла 31 также выполнено центральное цилиндрическое дроссельное отверстие 33, соединенное со смесительной камерой 36 сопла, последовательно соединенной с диффузорной выходной камерой 37. Причем эффективные площади проходных сечений наклонных цилиндрических отверстий 34 и 35, взятые в совокупности, и центрального отверстия 33 равны между собой.

В выходной диффузорной камере установлен рассекатель, выполненный в виде, по крайней мере, трех спиц 38, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры 37, перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - в поверхности тела вращения 39, например шара, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры 37, а само тело вращения 39 расположено в нижней части, за срезом диффузорной выходной камеры.

Возможен вариант, когда поверхность тела вращения 39, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры 37 а само тело вращения 39 расположено в нижней части, за срезом диффузорной выходной камеры, выполнена в виде эллипсоида, малая ось которого осесимметрична оси диффузорной выходной камеры 37 (на чертеже не показано).

Возможен вариант, когда к торцевой поверхности цилиндрической гильзы 27, соосной с корпусом 26, соосно диффузорной камере 37, прикреплен диффузор 40, поверхность среза которого лежит в плоскости, находящейся ниже поверхности тела вращения 39 рассекателя.

Возможен вариант, когда рассекатель выполнен в виде двух спиц 38, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры 37, перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - на оси 41, на которой, с возможностью вращения, установлено тело вращения 39, выполненное в виде шара, центр которого лежит на оси диффузорной выходной камеры 37.

Возможен вариант, когда поверхность тела вращения 39, выполненного в виде шара, установленного на оси 41, с возможностью вращения, выполнена перфорированной.

Возможен вариант, когда к поверхности тела вращения 39, выполненного в виде шара, установленного на оси 41, с возможностью вращения, установлены элементы, осуществляющие его вращение, например в виде отрезков винтовых лопастей (на чертеже не показано).

Возможен вариант, когда на внутренней поверхности центрального цилиндрического дроссельного отверстия 33, расположенного в торцевой поверхности сопла 31, выполнены винтовые канавки для осуществления дополнительного закручивания потока жидкости (на чертеже не показано).

Вихревая форсунка работает следующим образом.

Распыляемая жидкость поступает в корпус 26 через центральное отверстие 28, затем в расширительную камеру 29, соосную корпусу 26. После камеры 29 жидкость направляется к соплу 31, где распределяется по нескольким направлениям: первое - по центральному цилиндрическому дроссельному отверстию 33 в смесительную камеру 36, а второе - в турбулентный завихритель потока жидкости с наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий 34 и 35, также соединенных со смесительной камерой 36 сопла, где при взаимодействии этих встречающихся потоков происходит их дробление с образованием турбулентного потока, направляющегося к диффузорной выходной камере 37, где происходит дополнительное дробление капель жидкости при их столкновении друг с другом за счет расширяющегося турбулентного потока жидкости.

В выходной диффузорной камере 37 происходит столкновение выходного вихревого потока с рассекателем, его спицами 38, и поверхностью тела вращения 39, что приводит к дополнительному дроблению капель жидкости, образованию тонкораспыленных струй.

Возможен вариант, когда в теле вращения 39, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры 37, а само тело вращения 39 расположено в нижней части, за срезом диффузорной выходной камеры, выполнены резонансные выемки 42 по форме в виде цилиндрической поверхности разного диаметра и длины, выполняющие функции резонаторов Гельмгольца, размеры которых определяются необходимой частотой пульсации потока жидкости (фиг. 4) для увеличения мелкодисперсности распыляемого факела.

Работа системы порошкового пожаротушения происходит в дублирующем варианте, в случае, если на первой ступени выйдет из строя, например электромагнитный клапан подачи воды, или будет отключена система водоснабжения, тогда сработает система порошкового пожаротушения, причем управление работой этих систем осуществляется от микропроцессора 10, который может быть размещен стационарно (например, в шкафу 25 управления) или быть встроенным в выносной пульт (на чертеже не показано), чтобы можно было в случае аварии управлять процессом пожаротушения, останавливая при этом распространение огня, что в целом повысит безопасность всей системы очистки воздуха от пыли.

Гидравлическое сопротивление фильтровальной секции составляет 15…25% от гидравлического сопротивления всего устройства, что обусловлено установкой во входном коробе 6 створчатой пластины 8 с механизмом изменения ее ширины, которая выполняет функции инерционного пылеотделительного элемента первой ступени очистки газа от пыли. Материал фильтров рукавного типа обладает повышенными звукопоглощающими свойствами, а корпусные детали и ограждения устройства выполнены из конструкционных композиционных или полимерных материалов, например полиэтилена, капрона, полиуретана с помощью литья, штамповки, формования, причем на их поверхности нанесен слой мягкого вибродемпфирующего материала, например типа мастики «ВД-17», «Герлен-Д», причем соотношение между толщиной материала и вибродемпфирующего покрытия находится в оптимальном интервале величин: 1/(2,5…4), а поверх этого слоя закрепляется слой звукопоглощающего материала, например типа «винипор», «акмигран» с защитной акустически прозрачной пленкой типа «повиден».

Система регенерации рукавных фильтров с длиной рукавов порядка L=2,5…3,5 м с механизмом импульсной продувки обеспечивает: автоматизированное управление электромагнитными клапанами сжатого воздуха при избыточном давлении порядка Р_и=0,4…0,8 Па; длительность импульса τ=0,1…0,2 с; одновременную продувку числа рукавов без остановки процесса фильтрования m=5…10%, причем при продувке рукавов с обеих сторон их длина составляет порядка L=5…6 м.

Бункер для сбора пыли выполнен конической или пирамидальной формы с углом наклона стенок, превышающим угол естественного откоса улавливаемой пыли.

В фильтровальной секции пылеуловителя фильтрующие элементы рукавного типа располагаются прямыми рядами или в шахматном порядке, причем отношение длины рукава L к его диаметру D находится в оптимальном интервале величин: L:D=15…40, а в качестве материала фильтрующих рукавных элементов используются как тканые материалы со способами переплетения: полотняные, саржевые, сатиновые; с видами волокон в нити: штапельные, филаментные, текстурированные; с обработкой поверхности: гладкие и ворсованные, так и нетканые со способами закрепления волокон: иглопробивные, холстопрошивные и клееные, полученные вышеперечисленными способами из:

- естественных волокон животного и растительного происхождения (шерстяные, льняные, хлопчатобумажные, шелковые) со следующими диапазонами свойств: плотность ρ=1320…1520 кг/м³; термостойкость λ=65…120°С; прочность разрыва σ=130…530 Па; разрывное удлинение φ=7…40%; влагоемкость w при температуре t=20°С и влажности ϕ=65% составляет w=1…15%; при влажности ϕ=90…95% составляет w=21,9…27%.

- искусственных органических волокон (лавсан, нитрон, капрон, хлорин, оксалон, полипропилен, поливинилхлорид, фторопласт, тефлон и др.) со следующими диапазонами свойств: плотность ρ=920…2300 кг/м³; термостойкость λ=65…270°С; прочность разрыва σ=180…860 Па; разрывное удлинение φ=14…50%; влагоемкость w при температуре t=20°С и влажности ϕ=65% составляет w=0…4,5%; при влажности ϕ=90…95% составляет w=0…8,5%.

- искусственных неорганических волокон (например, стеклянное волокно) со следующими диапазонами свойств: плотность ρ=2000…2540 кг/м³; термостойкость λ=240…315°С; прочность разрыва σ=1600…3000 Па; разрывное удлинение φ=3…4%; влагоемкость w при температуре t=20°С и влажности ϕ=65% составляет w=0…0,3%; при влажности ϕ=90…95% составляет w=0…0,5%.