Результат интеллектуальной деятельности: ДВУХСТУПЕНЧАТАЯ УСТАНОВКА ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ

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

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является установка по патенту РФ №2257959, содержащая корпус, состоящий из цилиндрической и конических частей и расположенный в его верхней части периферийный ввод газового потока и выходной патрубок очищенного газа (прототип).

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания за счет отсутствия фильтра тонкой очистки и системы взрывопожаробезопасности.

Технически достижимый результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания путем обеспечения установки системой взрывопожаробезопасности.

Это достигается тем, что в двухступенчатой установке пылеулавливания, включающей в себя циклон предварительной очистки системы пылеулавливания, который содержит корпус, состоящий из цилиндрической и конической частей, периферийный ввод газового потока, выполненный в виде входного патрубка и выхлопное устройство, содержащее выхлопную трубу для выхода очищенного газа, верхний и нижний корпус с размещенным в них внутренним стаканом с водосборником и сливной трубкой, причем в выхлопной трубе размещен рассекатель, в выхлопной трубе размещен фильтрующий элемент, состоящий из частей, которые образованы выхлопной трубой и рассекателем, фильтр тонкой очистки со встроенной системой взрывопожаробезопасности, каждая из форсунок системы обеспечения пожаровзрывобезопасности работы устройства содержит корпус и, соосно расположенный, и жестко связанный с ним в верхней части, штуцер с входным цилиндрическим отверстием, соединенным с диффузором, выполненным осесимметрично в корпусе, на срезе которого размещен перфорированный диск, а в нижней части корпуса расположено, осесимметрично корпусу, сопло с, по крайней мере тремя выступами, центрирующими его в осевой цилиндрической камере, при этом сопло выполнено с центральным отверстием, на внутренней поверхности которого выполнена винтовая нарезка, а между перфорированным диском и соплом размещен полый винтовой конический завихритель с винтовой нарезкой, при этом сопло поджимается к корпусу форсунки резьбовой шайбой с центральным конфузором. Каждая из форсунок системы обеспечения пожаровзрывобезопасности работы устройства выполнена со встречно направленными коническими завихрителями и содержит цилиндрический полый корпус с каналом для подвода жидкости, в котором закреплен распылитель, состоящий из трех дросселирующих элементов, и выполнен в виде, оппозитно расположенных вершинами, и осесимметричных полых конических завихрителей: верхнего и нижнего, при этом коническая обечайка нижнего завихрителя фиксируется посредством, по крайней мере, трех спиц, закрепленных одним концом на конической обечайке нижнего завихрителя, в ее верхней части, а другим концом - в кольцевой канавке канала форсунки, выполненной на его внутренней поверхности, а вершина конической поверхности конической обечайки верхнего завихрителя крепится на круглой перфорированной пластине, установленной в кольцевой канавке канала форсунки, и опирающейся на вершину нижнего завихрителя, закрепленного в канале форсунки посредством спиц, при этом на внешних поверхностях полых конических завихрителей выполнены сквозные винтовые нарезки, а дросселирующий эффект распылителя в целом определяется суммарной пропускной способностью составляющих его элементов.

На фиг. 1-3 изображен общий вид циклона установки пылеулавливания, на фиг. 4 - схема фильтра тонкой очистки со встроенной системой взрывопожаробезопасности процесса пылеулавливания, на фиг. 5, 6 представлены варианты схем вихревой форсунки системы взрывопожаробезопасности.

Двухступенчатая установка пылеулавливания включает в себя циклон предварительной очистки системы пылеулавливания, который содержит корпус, состоящий из цилиндрической 7 и конической 8 частей, периферийный ввод газового потока, выполненный в виде входного патрубка и выхлопное устройство, содержащее выхлопную трубу 4 для выхода очищенного газа, верхний 3 и нижний 2 корпус с размещенным в них внутренним стаканом 9 с водосборником 5 и сливной трубкой 6, причем в выхлопной трубе размещен рассекатель 1 и фильтрующий элемент 10, состоящий из частей, которые образованы выхлопной трубой и рассекателем.

Циклон двухступенчатой установки пылеулавливания работает следующим образом.

Запыленный газовый поток поступает в циклон через входной патрубок, закручивается за счет тангенциального периферийного ввода и движется далее по нисходящей винтовой линии вдоль стенок корпуса 7 и 8 аппарата. В результате чего частицы пыли под действием центробежной силы движутся от центра аппарата к периферии, и, достигая стенок аппарата, транспортируются вниз в коническую часть корпуса 8, а затем в бункер для сбора уловленной пыли. Очищенный воздух выводится из циклона через внутренний стакан 9 и выхлопную трубу 4. Водосборник 5 служит для сбора конденсата, который выводится через сливную трубку 6. При этом легкие, мелкодисперсные частицы пыли, не уловленные в бункере, задерживаются на фильтрующем элементе 10, при этом происходит снижение виброакустической энергии, так как фильтрующий элемент 10 одновременно является аэродинамическим глушителем шума активного (сорбционного) типа. Процесс пылеулавливания протекает в оптимальном гидродинамическом режиме при следующих соотношениях основных конструктивных параметров предлагаемого устройства: отношение диаметра цилиндрической части корпуса к диаметру внутреннего стакана, находится в оптимальном интервале величин: D/D₂=1,6…1,9: отношение диаметра цилиндрической части корпуса к меньшему диаметру усеченного конуса конической части корпуса находится в оптимальном интервале величин: D/D₁=4,9…7,2; отношение высоты конической части корпуса циклона к высоте его цилиндрической части, находится в оптимальном интервале величин: h₁/h₂=1,6…1,8; отношение высоты цилиндрической части корпуса циклона к расстоянию между корпусом циклона и корпусом выхлопного устройства, находится в оптимальном интервале величин: h₂/h₃=3,8…6,4.

Фильтрующий элемент 10 имеет поверхность, конгруэнтную соответствующим частям выхлопного устройства. Гидравлическое сопротивление фильтрующего элемента составляет 15…25% от гидравлического сопротивления всего аппарата, а материал фильтрующего элемента обладает повышенными звукопоглощающими свойствами.

Для снижения виброакустической активности аппарата и его металлоемкости, а также повышения его надежности в предлагаемом устройстве предусмотрены следующие мероприятия: детали циклона выполнены из конструкционных композиционных или полимерных материалов, например полиэтилена, капрона, полиуретана с помощью литья, штамповки, формования; винтообразные элементы деталей циклона изготовлены способами пластической деформации, например выдавливания или накатки на оборудовании, имеющем винтообразное формообразующее движение; на винтообразные элементы деталей циклона и поверхности, контактирующие с запыленным газовым потоком нанесен износостойкий слой, например способами напыления или с применением гальванического оборудования; на поверхности деталей нанесен слой мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, причем соотношение между толщиной металла и вибродемпфирующего покрытия находится в оптимальном интервале величин: 1/(2,5…4); детали циклона выполнены армированными или слоистыми, причем поверхности слоев, соприкасаемые с движущимся газовым потоком выполнены из материалов, обладающих повышенной износостойкостью и антифрикционными свойствами, а свойства материала арматуры подобраны из условия снижения виброакустической активности аппаратов; детали винтообразных поверхностей циклона выполнены армированными путем формования или заливки винтообразных износостойких элементов в корпусные детали или крышки.

Двухступенчатая установка пылеулавливания включает в себя фильтр тонкой очистки со встроенной системой взрывопожаробезопасности процесса пылеулавливания, который последовательно соединен с циклоном.

Фильтр тонкой очистки со встроенной системой взрывопожаробезопасности (фиг. 4) включает в себя корпус 12 рамной конструкции с ограждениями, опорную часть 16 с бункером 14 для сбора пыли и пылесборной тележкой 15, установленной на основании 30, а также входной 11 и выходной 13 короба фильтровальной секции пылеуловителя с фильтрами рукавного типа, соответственно с входным 17 и выходным 18 патрубками. Во входном коробе 11 устройства пылеулавливания установлен коллектор 26 с форсунками 27 системы пожаровзрывобезопасности с блоком 28 управления, связанным электронной связью с общим микропроцессором 29. Система 19 регенерации рукавных фильтров с механизмом 20 импульсной продувки снабжена блоком управления 21 каждого электромагнитного клапана продувочных сопел и соединена с общим блоком управления 22 регенерацией, связанного электронной связью с общим микропроцессором 29. Во входном 11 коробе фильтровальной секции также установлен датчик 23 температуры, в бункере 14 для сбора пыли - аварийный датчик 25 уровня пыли, в выходном коробе 13 фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель 24, выходы с которых соединены с общим микропроцессором 29, расположенном в шкафу управления (на чертеже не показан).

Очистку запыленного газового потока осуществляют посредством его подачи через входной 17 патрубок во входной короб 11 фильтровальной секции пылеуловителя с фильтрами рукавного типа. При этом запыленный газовый поток поступает через внешние поверхности рукавных фильтров во внутреннюю их полость, освобождаясь при этом от частиц пыли, и попадает в полость выходного короба 13 фильтровальной секции. Для оптимизации процесса пылеулавливания и его безопасной работы во входном коробе 11 устройства пылеулавливания установлен датчик 23 температуры и коллектор 26 с форсунками 27 системы пожаровзрывобезопасности с блоком 28 управления, связанного электронной связью с общим микропроцессором 29. В бункере для сбора пыли установлен аварийный датчик 25 уровня пыли, а в выходном коробе фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель 24, при этом выходы с датчиков соединяют с общим микропроцессором 29. Во входном коробе 11 фильтровальной секции пылеуловителя устанавливают систему регенерации рукавных фильтров с механизмом 20 импульсной продувки, которая связана с блоком управления 21 каждого электромагнитного клапана продувочных сопел и соединена с общим блоком управления 22 регенерацией, связанного электронной связью с общим микропроцессором 29.

Тепловой датчик-извещатель 24 соединен с системой пожаровзрывобезопасности, которая является выходным звеном в общей системе безопасного пылеулавливания, и способна предотвратить распространение пламени, в случае его возникновения, через выходной 18 патрубок дальше по вентиляционным каналам, что повышает надежность и безопасность всего комплекса системы безопасного пылеулавливания. Работа коллектора 26 с форсунками 27 осуществляется по принципу открытия аварийного электромагнитного клапана подачи воды, при подачи на клапан управляющего сигнала от общего микропроцессора 29, 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. 5 представлена схема вихревой форсунки.

Вихревая форсунка с винтовым коническим завихрителем состоит из корпуса 31 и, соосно расположенного, и жестко связанного с ним в верхней части, штуцера 32 с входным цилиндрическим отверстием 34, соединенным с диффузором 35, выполненным осесимметрично в корпусе 31, на срезе которого размещен перфорированный диск 33.

В нижней части корпуса расположено, осесимметрично корпусу 31, сопло 39 с, по крайней мере тремя выступами 40, центрирующими его в осевой цилиндрической камере 36. Сопло 39 выполнено с центральным отверстием, на внутренней поверхности которого выполнена винтовая нарезка 41. Между перфорированным диском 33 и соплом 39 размещен полый винтовой конический завихритель 37 с винтовой нарезкой 38. Сопло 39 поджимается к корпусу 31 форсунки резьбовой шайбой 42 с центральным конфузором 43.

Форсунка с винтовым коническим завихрителем работает следующим образом.

Жидкость в корпус 31 поступает через канал 34 подвода жидкости в штуцере 32, а затем через перфорированный диск 33 поступает в осевую цилиндрическую камеру 36, в которой начинает свою закрутку в полом винтовом коническом завихрителе 37 с винтовой нарезкой 38.

Жидкость одновременно движется в осевом направлении через осевые каналы, образованные выступами 40 сопла 39, и, выполненное в нем, центральное отверстие, на внутренней поверхности которого имеется винтовая нарезка 41.

В камере смешения, которой служит центральный конфузор 43 происходит взаимодействие этих потоков с их дополнительной турбулизацией и дроблением с образованием мелкодисперсной фазы. Такой поток жидкости на выходе из центрального конфузора 43 в резьбовой шайбе 42, хорошо раскрывается за счет центробежных сил, возникающих от вращения жидкости, и мелкодисперсно распределяется внутри конусообразного факела за счет турбулентного вихревого течения жидкости из форсунки.

На фиг. 6 представлена конструктивная схема форсунки со встречно направленными коническими завихрителями.

Форсунка содержит цилиндрический полый корпус 47 с каналом 45 для подвода жидкости, резьбовым участком 44 и пояском 46 со срезами под ключ.

В канале 45 для подвода жидкости закреплен распылитель, состоящий из трех дросселирующих элементов и выполненный в виде, оппозитно расположенных вершинами, и осесимметричных полых конических завихрителей: верхнего 49 и нижнего 50. Коническая обечайка нижнего 50 завихрителя фиксируется посредством по крайней мере трех спиц 51, закрепленных одним концом на конической обечайке нижнего завихрителя, в ее верхней части, а другим концом - в кольцевой канавке канала 45 форсунки (на чертеже не показана), выполненной на его внутренней поверхности.

Вершина конической поверхности конической обечайки верхнего 49 завихрителя крепится на круглой перфорированной пластине 48, установленной в кольцевой канавке канала 45 форсунки, и опирающейся на вершину нижнего 50 завихрителя, закрепленного в канале 45 форсунки посредством спиц 51.

На внешних поверхностях полых конических завихрителей 49 и 50 выполнены сквозные винтовые нарезки. При этом дросселирующий эффект распылителя в целом определяется суммарной пропускной способностью составляющих его элементов. Для получения мелкодисперсного распыла суммарную пропускную способность верхнего 49 завихрителя и перфорированной пластины 48 выполняют большей, чем у нижнего 50 завихрителя.

Работа форсунки со встречно направленными коническими завихрителями осуществляется следующим образом.

Жидкость под давлением подается в полость канала 45 для подвода жидкости корпуса 47 форсунки, а затем поступает в распылитель, и выходит наружу, образуя мелкодисперсный поток жидкости.

Использование форсунки описанной конструкции позволяет получить равномерный по объему поток капель мелкодисперсного распыла в диапазоне диаметров капель от 30 до 150 мкм при давлении подачи воды не более 1 МПа.

Возможен вариант, когда к нижней торцевой поверхности цилиндрического полого корпуса 47 закреплен диффузор 52, с установленной на его срезе круглой перфорированной пластины 53. Возможен вариант, когда на внешних поверхностях полых конических завихрителей 49 и 50 выполнена перфорация.