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, содержащая циклон и фильтр, связанные между собой воздуховодом таким образом, что выход циклона соединен со входом фильтра, причем циклон включает корпус, состоящий из цилиндрической и конической частей, входной и выходной патрубки, выхлопную трубу, а фильтр содержит корпус с крышкой, фильтровальную секцию, бункер, входной и выходной патрубки, систему регенерации, блок управления регенерацией и систему пожаровзрывобезопасности (патент РФ №2308318 - прототип).

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая надежность процесса пылеулавливания за счет сравнительно невысокой эффективности системы обеспечения пожаровзрывобезопасности работы устройства.

Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания, а также снижение металлоемкости и виброакустической активности аппарата в целом.

Это достигается тем, что в устройстве пылеулавливания, содержащем 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, система регенерации рукавных фильтров выполнена с механизмом импульсной продувки, которая снабжена блоком управления каждого электромагнитного клапана сопел и соединена с общим блоком управления регенерацией, связанным электронной связью с общим микропроцессором, причем 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, бункер для сбора пыли выполнен конической или пирамидальной формы с углом наклона стенок, превышающим угол естественного откоса улавливаемой пыли, 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, расположенным в шкафу управления, а в выходном коробе фильтровальной секции установлен коллектор с форсунками системы пожаровзрывобезопасности с блоком управления, связанным электронной связью с общим микропроцессором, при этом форсунки системы пожаровзрывобезопасности выполнены вихревыми.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства пылеулавливания, на фиг. 2 - функциональная схема обеспечения пожаровзрывобезопасности работы устройства, на фиг. 3 - схема форсунки системы 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 механизм 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, расположенным 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, связанным 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 с общим блоком управления 19 регенерацией, связанным 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.

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.

Вихревая форсунка (фиг. 3) системы пожаровзрывобезопасности содержит корпус 26 со шнеком 32, соосно расположенным в нижней части корпуса и, расположенный в верхней части корпуса, штуцер 27 с цилиндрическим отверстием 28 для подвода жидкости, соединенным с диффузором 29, осесимметричным корпусу 26 и штуцеру 27. Для герметичного соединения корпуса 26 со штуцером 27 предусмотрена уплотняющая прокладка 30. Шнек 32 запрессован в корпус с образованием конической камеры 31, расположенной над шнеком 32, соосно диффузору 29, которая соединена с ним последовательно. Шнек 32 выполнен сплошным, причем внешняя поверхность шнека 32 представляет собой две последовательно соединенные поверхности, одна их которых представляет собой, по крайней мере, однозаходную винтовую канавку 33 с правой или левой нарезкой, и расположена внутри корпуса 26, а вторая поверхность 35 выполнена гладкой в виде тела вращения, осесимметрично соединенного с распылительным диском 36, расположенным перпендикулярно оси корпуса, и выступает за торцевую поверхность нижней части корпуса, причем в качестве линии, образующей эту поверхность может быть как прямая линия, так и кривая линия n-го порядка, например сферическая, эллиптическая, параболическая и др. (на чертеже не показано). Шнек 32 в этом случае может фиксироваться в корпусе дополнительно посредством винтов 34. Шнек 32 форсунки выполнен из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира.

Поверхность распылительного диска 36, выступающая за торцевую поверхность нижней части корпуса 26, выполнена отогнутой в сторону нижней части корпуса, и имеет на периферийной части радиальные вырезы (на чертеже не показаны), чередующиеся со сплошной частью поверхности распылительного диска 36.

Распылительный диск 36 смещен по оси форсунки вниз от гладкой, поверхности тела вращения 35 шнека 32, соединенного с винтовой поверхностью 33 шнека на величину h, зависящую от вязкости распыляемой жидкости, и соединен со шнеком 32 посредством стержня 37, расположенного осесимметрично шнеку 32.

Вихревая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.

Жидкость подается по цилиндрическому отверстию 28 в диффузор 29, а из него в коническую камеру 31, из которой под давлением поступает в винтовую внешнюю полость шнека 32. Вращающийся поток жидкости во внешней винтовой полости шнека образует вихревое движение, при этом происходит дополнительное дробление капель жидкости за счет турбулизации потока на выходе, и мелкодисперсный вращающийся поток выходит из форсунки с широким вращающимся факелом распыляющейся жидкости (раствора), и встречает на своем пути поверхность распылительного диска 36, у которой на периферийной части, отогнутой в сторону нижней части корпуса, выполнены радиальные вырезы, чередующиеся со сплошной частью поверхности распылительного диска 36, что позволяет увеличить поверхность распыливания жидкости с одновременным дополнительным дроблением капель жидкости.

Возможен вариант, когда к торцевой нижней части корпуса 26 форсунки присоединен диффузор 38, охватывающий распылительный диск 36, при этом в верхней части диффузора выполнены, по крайней мере, три эжекционных отверстия 39.

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=7…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%.

В аппарате происходит снижение виброакустической энергии, так как фильтрующие элементы одновременно является аэродинамическим глушителем шума активного (сорбционного) типа.

Пылеулавливающие аппараты данного типа предназначены для центральных систем аспирации. Фильтры с импульсной регенерацией широко применяются в технологических процессах с малой и большой производительностью по газам при обычных и высоких температурах.