Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ С ВИБРОАКУСТИЧЕСКИМ ЦИКЛОНОМ

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 пылеулавливания по патенту РФ №2270726 (прототип), содержащий корпус, состоящий из цилиндрической и конических частей и расположенный в его верхней части периферийный ввод газового потока и выходной патрубок очищенного газа.

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность взрывопожаробезопасности процесса пылеулавливания.

Технически достижимый результат - повышение эффективности взрывопожаробезопасности процесса пылеулавливания.

Это достигается тем, что в установке пылеулавливания с виброакустическим циклоном, содержащей виброакустический циклон первой ступени установки пылеулавливания, который подсоединен к акустической колонке и вибратору, установленному в коническом бункере, и состоит из цилиндрической и конической частей и расположенный в его верхней части периферийный ввод газового потока и осевой выходной патрубок очищенного газа, отличающийся тем, что акустическая колонка в своей нижней части соединена с осевым выходным патрубком очищенного газа и содержит коническую отбойную шайбу, установленную своим большим основанием в нижнем основании акустической колонки, а полость, образованная поверхностями отбойной шайбы и колонки связана байпасным отводом с периферийным вводом газового потока, причем в верхней части акустической колонки расположены выходной патрубок очищенного газа и генератор звуковых колебаний, связанный с блоком управления, причем на цилиндрической части корпуса закреплено кольцо, жестко связанное посредством кронштейнов с основанием или постаментом, а оставшаяся цилиндрическая часть корпуса с конической прикреплены к кольцу посредством кольца и упругого элемента, а вибратор с блоком управления размещен на кольце, жестко связанным с конической частью циклона и с основанием через упругий элемент, при этом оптимальными параметрами для звуковой обработки являются: уровень звукового давления в диапазоне 130…145 дБ, частота звуковых колебаний в диапазоне 900…2000 Гц, время озвучивания в диапазоне 1,5…2,5 сек, концентрация пыли в воздушном потоке - не менее 2 г/м, а оптимальными параметрами для вибрационной обработки являются: уровень вибрации в диапазоне 70…85 дБ, частота колебаний в диапазоне 31,5…125 Гц, время воздействия 5 сек с интервалом 30 сек, концентрация пыли в воздушном потоке - не менее 0,5 г/м³, при этом устройство пылеулавливания тонкой очистки включает в себя корпус рамной конструкции с ограждениями, опорную часть с бункером для сбора пыли и пылесборной тележкой, установленной на основании, а также входной и выходной короба фильтровальной секции пылеуловителя с фильтрами рукавного типа, соответственно с входным и выходным патрубками, при этом во входном коробе устройства пылеулавливания установлен коллектор с форсунками системы пожаровзрывобезопасности с блоком управления, связанным электронной связью с общим микропроцессором, систему регенерации рукавных фильтров с механизмом импульсной продувки, которая снабжена блоком управления каждого электромагнитного клапана продувочных сопел и соединена с общим блоком управления регенерацией, связанного электронной связью с общим микропроцессором, при этом во входном коробе фильтровальной секции установлен датчик температуры, в бункере для сбора пыли - аварийный датчик уровня пыли, а в выходном коробе фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель, выходы с которых соединены с общим микропроцессором, расположенном в шкафу управления, 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.

На фиг. 1 изображен общий вид виброакустического циклона установки пылеулавливания с подсоединением акустической колонки к осевому выходному патрубку циклона и вибратора к коническому бункеру, на фиг. 2 - схема фильтра тонкой очистки со встроенной системой взрывопожаробезопасности процесса пылеулавливания, на фиг. 3, 4 представлены варианты вихревой форсунки системы взрывопожаробезопасности.

Виброакустический циклон установки пылеулавливания является первой ступенью установки пылеулавливания и подсоединен к акустической колонке и вибратору, установленному в коническом бункере. Он содержит входной патрубок 1 и выходной патрубок 2, винтообразную крышку 3, выхлопную трубу 4, цилиндрическую часть корпуса 5, коническую часть 6 корпуса и акустическую колонку 7, которая в своей нижней части соединена с осевым выходным патрубком 2 очищенного газа и содержит коническую отбойную шайбу 10, установленную своим большим основанием в нижнем основании акустической колонки, а полость, образованная поверхностями отбойной шайбы 10 и колонки 7 связана байпасным отводом 6 с периферийным вводом 9 газового потока, причем в верхней части акустической колонки расположены выходной патрубок 11 очищенного газа и генератор звуковых колебаний, связанный цепочкой 12 с блоком управления 13. На выходе патрубка 11 может быть установлен фильтрующий элемент (на чертеже не показан). На цилиндрической части 5 корпуса закреплено кольцо 14, жестко связанное посредством кронштейнов 21 с основанием или постаментом, а оставшаяся цилиндрическая часть 5 корпуса с конической прикреплены к кольцу 14 посредством кольца 15 и упругого элемента 16. Вибратор 19 с блоком управления 20 размещен на кольце 17, жестко связанным с конической частью 6 и с основанием через упругий элемент 18.

Оптимальными параметрами для звуковой обработки являются: уровень звукового давления в диапазоне 130…145 дБ, частота звуковых колебаний в диапазоне 900…2000 Гц, время озвучивания в диапазоне 1,5…2,5 сек, концентрация пыли в воздушном потоке - не менее 2 г/м³. Оптимальными параметрами для вибрационной обработки являются: уровень вибрации в диапазоне 70…85 дБ, частота колебаний в диапазоне 31,5…125 Гц, время воздействия 5 сек с интервалом 30 сек, концентрация пыли в воздушном потоке - не менее 0,5 г/м³.

Виброакустический циклон установки пылеулавливания работает следующим образом.

Запыленный газовый поток подается через патрубок 9 в акустическую колонку 7, параметры звуковых колебаний которой настраиваются от блока управления 13. В звуковой колонке 8 происходит отделение от воздуха пылевых частиц, так как под действием звукового поля и связанных с ним колебательных процессов, происходящих в воздушной среде, пылевые частицы коагулируются, а крупные частицы оседают вниз колонны, откуда воздушный поток поступает на вторичную очистку в циклоне через воздуховод 9 на ввод 1. Здесь он закручивается за счет тангенциального периферийного ввода и винтообразной крышки 3. Затем направляется по нисходящей винтовой линии вдоль стенок 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 6 корпуса для сбора уловленной пыли. Очищенный воздух выводится из циклона через выходной патрубок 2. При этом легкие, мелкодисперсные фракции частиц пыли, не уловленные в конической части корпуса, задерживаются на фильтрующем элементе 7, при этом происходит снижение виброакустической энергии, так как фильтрующий элемент 7 одновременно является аэродинамическим глушителем шума активного (сорбционного) типа.

Фильтрующий элемент 7 может быть выполнен в виде тела вращения, ось которого совпадает с осью выходного патрубка очищенного газа, например цилиндра, конуса, усеченного конуса, полушария или в виде поверхности, образованной вращением вокруг оси, совпадающей с осью выходного патрубка очищенного газа, например П-образного профиля или полуокружности (т.е. в виде полусферы), что увеличивает его площадь фильтрации и звукопоглощения. Гидравлическое сопротивление фильтрующего элемента составляет 15…25% от гидравлического сопротивления всего аппарата, а материал фильтрующего элемента обладает повышенными звукопоглощающими свойствами.

Для ускорения осаждения частиц пыли применяют их вибротранспортирование путем сообщения корпусным деталям циклона вибрации с заданными параметрами с помощью вибратора 19, установленного на кольце 17. Регулирование параметров возникающего вибродинамического режима осуществляют посредством блока управления.

Работа виброакустического циклона с подсоединением акустической колонки к осевому выходному патрубку циклона и вибратора к коническому бункеру осуществляется следующим образом.

Запыленный газовый поток подается через патрубок 9 на периферийный ввод 1 циклона. Здесь он закручивается за счет тангенциального ввода и винтообразной крышки 3. Затем направляется по нисходящей винтовой линии вдоль стенок 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 6 корпуса для сбора уловленной пыли. Предварительно очищенный воздух выводится из циклона через выходной патрубок 2 и попадает в акустическую колонку 7, параметры звуковых колебаний которой настраиваются от блока управления 13. В звуковой колонке 7 происходит отделение от воздуха пылевых частиц, так как под действием звукового поля и связанных с ним колебательных процессов, происходящих в воздушной среде, пылевые частицы коагулируются и крупные частицы оседают вниз звуковой колонки в полость, образованную поверхностями отбойной шайбы 10 и колонки, которая связана байпасным отводом 8 с периферийным вводом 9 газового потока. Отсюда часть воздушного потока с осевшими частицами пыли за счет явления эжекции вновь поступает по байпасному отводу 8 на ввод 9 и в циклон. Очищенный воздух выходит из верхней части колонки через патрубок 11, на конце которого может быть установлен фильтрующий элемент (на чертеже не показан). Для ускорения осаждения частиц пыли применяют их вибротранспортирование путем сообщения корпусным деталям циклона вибрации с заданными параметрами с помощью вибратора 19, установленного на кольце 17. Регулирование параметров возникающего вибродинамического режима осуществляют посредством блока управления 20.

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

Фильтр тонкой очистки со встроенной системой взрывопожаробезопасности включает в себя корпус 22 рамной конструкции с ограждениями, опорную часть 26 с бункером 24 для сбора пыли и пылесборной тележкой 25, установленной на основании 40, а также входной 21 и выходной 23 короба фильтровальной секции пылеуловителя с фильтрами рукавного типа, соответственно с входным 27 и выходным 28 патрубками. Во входном коробе 21 устройства пылеулавливания установлен коллектор 36 с форсунками 37 системы пожаровзрывобезопасности с блоком 38 управления, связанным электронной связью с общим микропроцессором 39. Система 29 регенерации рукавных фильтров с механизмом 30 импульсной продувки снабжена блоком управления 31 каждого электромагнитного клапана продувочных сопел и соединена с общим блоком управления 32 регенерацией, связанного электронной связью с общим микропроцессором 39. Во входном 21 коробе фильтровальной секции также установлен датчик 33 температуры, в бункере 24 для сбора пыли - аварийный датчик 35 уровня пыли, в выходном коробе 23 фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель 34, выходы с которых соединены с общим микропроцессором 39, расположенном в шкафу управления (на чертеже не показан).

Очистку запыленного газового потока осуществляют посредством его подачи через входной 27 патрубок во входной короб 21 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 23 фильтровальной секции. Для оптимизации процесса пылеулавливания и его безопасной работы во входном коробе 21 устройства пылеулавливания установлен датчик 33 температуры и коллектор 36 с форсунками 37 системы пожаровзрывобезопасности с блоком 38 управления, связанного электронной связью с общим микропроцессором 39. В бункере для сбора пыли установлен аварийный датчик 35 уровня пыли, а в выходном коробе фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель 34, при этом выходы с датчиков соединяют с общим микропроцессором 39. Во входном коробе 21 фильтровальной секции пылеуловителя устанавливают систему регенерации рукавных фильтров с механизмом 30 импульсной продувки, которая связана с блоком управления 31 каждого электромагнитного клапана продувочных сопел и соединена с общим блоком управления 32 регенерацией, связанного электронной связью с общим микропроцессором 39.

Тепловой датчик-извещатель 34 соединен с системой пожаровзрывобезопасности, которая является выходным звеном в общей системе безопасного пылеулавливания, и способна предотвратить распространение пламени, в случае его возникновения, через выходной 28 патрубок дальше по вентиляционным каналам, что повышает надежность и безопасность всего комплекса системы безопасного пылеулавливания. Работа коллектора 36 с форсунками 37 осуществляется по принципу открытия аварийного электромагнитного клапана подачи воды, при подачи на клапан управляющего сигнала от общего микропроцессора 39, обрабатывающего сигнал с теплового датчика-извещателя 34, 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 пожаровзрывобезопасности.

Форсунка с винтовым коническим завихрителем состоит из корпуса 41 и, соосно расположенного, и жестко связанного с ним в верхней части, штуцера 42 с входным цилиндрическим отверстием 44, соединенным с диффузором 45, выполненным осесимметрично в корпусе 41, на срезе которого размещен перфорированный диск 43.

В нижней части корпуса расположено, осесимметрично корпусу 41, сопло 49 с, по крайней мере тремя выступами 50, центрирующими его в осевой цилиндрической камере 46. Сопло 49 выполнено с центральным отверстием, на внутренней поверхности которого выполнена винтовая нарезка 51. Между перфорированным диском 43 и соплом 49 размещен полый винтовой конический завихритель 47 с винтовой нарезкой 48. Сопло 49 поджимается к корпусу 41 форсунки резьбовой шайбой 52 с центральным конфузором 53.

Форсунка с винтовым коническим завихрителем работает следующим образом.

Жидкость в корпус 41 поступает через канал 44 подвода жидкости в штуцере 42, а затем через перфорированный диск 43 поступает в осевую цилиндрическую камеру 46, в которой начинает свою закрутку в полом винтовом коническом завихрителе 47 с винтовой нарезкой 48.

Жидкость одновременно движется в осевом направлении через осевые каналы, образованные выступами 50 сопла 49, и, выполненное в нем, центральное отверстие, на внутренней поверхности которого имеется винтовая нарезка 51.

В камере смешения, которой служит центральный конфузор 53 происходит взаимодействие этих потоков с их дополнительной турбулизацией и дроблением с образованием мелкодисперсной фазы. Такой поток жидкости на выходе из центрального конфузора 53 в резьбовой шайбе 52, 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. 4 представлена конструктивная схема форсунки со встречно направленными коническими завихрителями.

Форсунка содержит цилиндрический полый корпус 57 с каналом 55 для подвода жидкости, резьбовым участком 54 и пояском 56 со срезами под ключ.

В канале 55 для подвода жидкости закреплен распылитель, состоящий из трех дросселирующих элементов, и выполненный в виде, оппозитно расположенных вершинами, и осесимметричных полых конических завихрителей: верхнего 59 и нижнего 60. Коническая обечайка нижнего 60 завихрителя фиксируется посредством, по крайней мере, трех спиц 61, закрепленных одним концом на конической обечайке нижнего завихрителя, в ее верхней части, а другим концом - в кольцевой канавке канала 55 форсунки (на чертеже не показана), выполненной на его внутренней поверхности.

Вершина конической поверхности конической обечайки верхнего 59 завихрителя крепится на круглой перфорированной пластине 58, установленной в кольцевой канавке канала 55 форсунки, и опирающейся на вершину нижнего 60 завихрителя, закрепленного в канале 55 форсунки посредством спиц 61.

На внешних поверхностях полых конических завихрителей 59 и 60 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 59 завихрителя и перфорированной пластины 58 выполняют большей, чем у нижнего 60 завихрителя.

Работа форсунки со встречно направленными коническими завихрителями осуществляется следующим образом.

Жидкость под давлением подается в полость канала 55 для подвода жидкости корпуса 57 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 57 закреплен диффузор 62, с установленной на его срезе круглой перфорированной пластины 63. Возможен вариант, когда на внешних поверхностях полых конических завихрителей 59 и 60 выполнена перфорация.