Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА АКУСТИЧЕСКАЯ ПЫЛЕУЛАВЛИВАЮЩАЯ С КАССЕТНЫМ ФИЛЬТРОМ

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, содержащая циклон, содержащий корпус, состоящий из цилиндрической и конической частей, расположенные в его верхней части периферийный ввод газового потока и осевой выходной патрубок очищенного газа, акустическую колонку с расположенным в верхней части генератором звуковых колебаний, известная по патенту РФ №2314168 - прототип.

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая безопасность процесса пылеулавливания за счет отсутствия системы взрывопожаробезопасности.

Технический результат - повышение безопасности процесса пылеулавливания.

Это достигается тем, что в установке акустической пылеулавливающей с кассетным фильтром, состоящей из предварительного и тонкого фильтров, связанных между собой воздуховодом таким образом, что выход предварительного фильтра соединен со входом тонкого фильтра, при этом предварительный фильтр содержит корпус, состоящий из цилиндрической и конической частей, расположенные в его верхней части периферийный ввод газового потока и осевой выходной патрубок очищенного газа, акустическую колонку с расположенным в верхней части генератором звуковых колебаний, акустическая колонка в своей нижней части связана байпасным отводом с периферийным вводом газового потока, причем генератор звуковых колебаний связан с блоком управления, а тонкий фильтр выполнен в виде пылеулавливающего аппарата с кассетным фильтром, содержащего корпус, периферийный ввод газового потока, фильтрующий элемент и бункер для сбора пыли, причем периферийный ввод газового потока расположен в центральной части аппарата и выполнен в виде входного патрубка, соединенного под прямым углом с корпусом циклонного элемента, имеющего два соосных патрубка, на одном из которых закреплен фильтрующий элемент, выполненный в виде кассетного фильтра из фильтровальной складчатой бумаги гофрированного типа, размещенного в проволочном каркасе, а на другом - бункер для сбора пыли, выполненный в виде пылесборного мешка, причем кассетный фильтр содержит механизм регенерации, выполненный в виде жестко закрепленных на соосном с фильтром валу, по крайней мере двух пластин, причем вал приводится во вращение от привода, закрепленного в верхней части проволочного каркаса фильтра и состоящего из электродвигателя и редуктора, а пластины входят во впадины гофра не более, чем на 25% высоты гофра, а циклонный элемент выполнен в виде корпуса улиточного типа с закрепленным на нем вентилятором, ось которого параллельна оси патрубков, причем соосно оси вентилятора закреплен входной патрубок, 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, 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, искусственных органических волокон (лавсан, нитрон, капрон, хлорин, оксалон, полипропилен, поливинилхлорид, фторопласт, тефлон и др.), искусственных неорганических волокон (например, стеклянное волокно), а между фильтрами предварительной очистки и тонким фильтром, в канале установлена система взрывопожаробезопасности, состоящая из датчика температуры в выходном коробе, в бункере для сбора пыли установлен аварийный датчик уровня пыли, в выходном коробе размещен тепловой автоматический датчик-извещатель, выходы которых соединены с общим микропроцессором, размещенном в шкафу управления, а в выходном коробе установлен коллектор с форсунками для подключения к системе пожаротушения, блок управления которой соединен с общим микропроцессором, а система регенерации рукавных фильтров содержит блок управления, который связан электронной связью с общим микропроцессором, а вихревая форсунка системы взрывопожаробезопасности 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.

На фиг. 1 изображен общий вид пылеулавливающей установки, на фиг. 2 - разрез системы регенерации фильтра, на фиг. 3 - конструктивная схема циклонного элемента, на фиг. 4 - схема системы взрывопожаробезопасности, на фиг. 5 представлена схема вихревой форсунки системы взрывопожаробезопасности, на фиг. 6 - вариант выполнения тела вращения 54 форсунки с резонансными выемками.

Установка акустическая пылеулавливающая с кассетным фильтром состоит из предварительного 5 и тонкого 17 фильтров, связанных между собой воздуховодом 7 таким образом, что выход 2 предварительного фильтра соединен со входом 13 тонкого фильтра. Предварительный фильтр содержит корпус, состоящий из цилиндрической 5 и конической 6 частей, расположенные в его верхней части периферийный ввод 1 газового потока и осевой выходной патрубок 4 очищенного газа, акустическую колонку 8 с расположенным в верхней части генератором звуковых колебаний, акустическая колонка в своей нижней части связана байпасным отводом с периферийным вводом 1 газового потока, причем генератор звуковых колебаний 8 связан с блоком управления 12, а вход загрязненного воздуха осуществляется через патрубок 10.

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.

Тонкий фильтр выполнен как пылеулавливающий аппарат с кассетным фильтром из фильтровальной бумаги класса очистки F9 содержит корпус, включающий, по крайней мере одну, стойку 15, основание 16 и циклонный элемент 14 с вентилятором (на чертеже не показан) и электродвигателем 24 с автоматическим выключателем 21. Периферийный ввод газового потока 13 расположен в центральной части аппарата и выполнен в виде входного патрубка, соединенного под прямым углом с корпусом циклонного элемента 14, имеющего два соосных патрубка, на одном из которых закреплен фильтрующий элемент 18, выполненный в виде кассетного фильтра из фильтровальной складчатой бумаги гофрированного типа, размещенного в проволочном каркасе, а на другом - бункер для сбора пыли, выполненный в виде пылесборного мешка 17. Циклонный элемент 14 выполнен в виде корпуса улиточного типа с закрепленным в нем вентилятора, ось которого параллельна оси патрубков, причем соосно оси вентилятора закреплен входной патрубок 13. Патрубок 20, к которому присоединен бункер 17 для сбора пыли выполнен по длине, по крайней мере в два раза превышающей длину патрубка, на котором закреплен фильтрующий элемент 18, причем оси этих патрубков совпадают с осями фильтрующего элемента 18 и пылесборного мешка 17, а в патрубке 20, соединенным с бункером для сбора пыли расположена вставка из цилиндроконической гильзы 29, соосно которой в патрубке, соединенным с пылесборным мешком 17 закреплена отражающая шайба 30. Вставка включает в себя цилиндрическую гильзу 29 с диффузором 28.

Фильтрующий элемент 18 содержит механизм регенерации, выполненный в виде жестко закрепленных на соосном с фильтром 18 валу 27, по крайней мере двух пластин 25 и 26, причем вал 27 приводится во вращение от привода, закрепленного в верхней части проволочного каркаса 19 фильтра и состоящего из электродвигателя 22 и редуктора 23, а пластины 26 и 25 входят во впадины гофра кассетного фильтра 18 не более, чем на 25% высоты гофра.

Процесс пылеулавливания протекает в оптимальном гидродинамическом режиме при следующих соотношениях основных конструктивных параметров предлагаемого устройства:

Отношение диаметра D₂ цилиндрической части гильзы к диаметру D₁ патрубка, к которому присоединен бункер для сбора пыли, находится в оптимальном интервале величин: D₂/D₁=0,7…0,9, а отношение диаметра D₂ цилиндрической части гильзы к диаметру D₃ отражающей шайбы находится в оптимальном интервале величин: D₂/D₃=0,8…1,2.

Отношение диаметра d входного патрубка к диаметру D₁ патрубка, к которому присоединен бункер для сбора пыли, находится в оптимальном интервале величин: d/D₁=0,2…0,7, а отношение длины А корпуса (на чертеже не показан) циклонного элемента к его ширине В находится в оптимальном интервале величин: А/В=1,45…2,35, причем отношение длины А корпуса циклонного элемента к расстоянию С от оси вентилятора до периметра в этой части корпуса циклонного элемента находится в оптимальном интервале величин: А/С=3,4…3,6. Отношение высоты Н аппарата к высоте h расположения входного патрубка от основания аппарата, находится в оптимальном интервале величин: Н/h=1,4…2,5. Гидравлическое сопротивление фильтрующего элемента составляет 15…25% от гидравлического сопротивления всего аппарата, а материал фильтрующего элемента обладает повышенными звукопоглощающими свойствами.

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, искусственных органических волокон (лавсан, нитрон, капрон, хлорин, оксалон, полипропилен, поливинилхлорид, фторопласт, тефлон и др.), искусственных неорганических волокон (например, стеклянное волокно).

Между фильтрами предварительной очистки и тонким фильтром, в канале 7 установлена система взрывопожаробезопасности (фиг. 4, 5, 6), состоящая из датчика 31 температуры в выходном коробе, а в бункере для сбора пыли установлен аварийный датчик уровня пыли 32, в выходном коробе размещен тепловой автоматический датчик-извещатель 33, выходы которых соединены с общим микропроцессором 35, размещенном в шкафу управления 39 (фиг. 4), а в выходном коробе установлен коллектор 38 с форсунками 36 для подключения к системе пожаротушения, блок управления 34 которой соединен с общим микропроцессором 35, а система регенерации 37 рукавных фильтров содержит блок управления 40, который связан электронной связью с общим микропроцессором 35.

На фиг. 5 представлена схема вихревой форсунки, на фиг. 6 - вариант выполнения тела вращения 54 с резонансными выемками.

Вихревая форсунка включает в свой состав корпус 41, который выполнен в виде подводящего штуцера с центральным отверстием 43, и жестко соединенной с ним и соосной цилиндрической гильзой 42 с внутренней резьбой 45. В цилиндрической гильзе 42 расположена расширительная камера 44, соосная корпусу. При этом соосно корпусу, в его нижней части подсоединено к гильзе 42 посредством резьбы 45 сопло 46, выполненное в виде перевернутого стакана, в днище 47 которого выполнен турбулентный завихритель потока жидкости с, по крайней мере двумя, наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий 49 и 50, расположенных в торцевой поверхности сопла 46, образованной его днищем 47. В торцевой поверхности сопла 46 также выполнено центральное цилиндрическое дроссельное отверстие 48, соединенное со смесительной камерой 51 сопла, последовательно соединенной с диффузорной выходной камерой 52. Причем эффективные площади проходных сечений наклонных цилиндрических отверстий 49 и 50, взятые в совокупности, и центрального отверстия 48 равны между собой.

В выходной диффузорной камере установлен рассекатель, выполненный в виде, по крайней мере, трех спиц 53, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры 52, перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - в поверхности тела вращения 54, например шара, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры 52, а само тело вращения 54 расположено в нижней части, за срезом диффузорной выходной камеры.

Возможен вариант, когда поверхность тела вращения 54, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры 52, а само тело вращения 54 расположено в нижней части, за срезом диффузорной выходной камеры, выполнена в виде эллипсоида, малая ось которого осесимметрична оси диффузорной выходной камеры 52 (на чертеже не показано).

Возможен вариант, когда к торцевой поверхности цилиндрической гильзы 32, соосной с корпусом 31, соосно диффузорной камере 52, прикреплен диффузор 55, поверхность среза которого лежит в плоскости, находящейся ниже поверхности тела вращения 54 рассекателя.

Возможен вариант, когда рассекатель выполнен в виде двух спиц 53, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры 52, перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - на оси 56, на которой, с возможностью вращения, установлено тело вращения 54, выполненное в виде шара, центр которого лежит на оси диффузорной выходной камеры 52.

Возможен вариант, когда поверхность тела вращения 54, выполненного в виде шара, установленного на оси 56, с возможностью вращения, выполнена перфорированной.

Возможен вариант, когда к поверхности тела вращения 54, выполненного в виде шара, установленного на оси 56, 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 48, расположенного в торцевой поверхности сопла 46, выполнены винтовые канавки для осуществления дополнительного закручивания потока жидкости (на чертеже не показано).

Вихревая форсунка работает следующим образом.

Распыляемая жидкость поступает в корпус 41 через центральное отверстие 43, затем в расширительную камеру 44, соосную корпусу 41. После камеры 44 жидкость направляется к соплу 36, где распределяется по нескольким направлениям: первое - по центральному цилиндрическому дроссельному отверстию 38 в смесительную камеру 51, а второе - в турбулентный завихритель потока жидкости с наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий 49 и 50, также соединенных со смесительной камерой 41 сопла, где при взаимодействии этих встречающихся потоков происходит их дробление с образованием турбулентного потока, направляющегося к диффузорной выходной камере 52, где происходит дополнительное дробление капель жидкости при их столкновении друг с другом за счет расширяющегося турбулентного потока жидкости.

В выходной диффузорной камере 52 происходит столкновение выходного вихревого потока с рассекателем, его спицами 53, и поверхностью тела вращения 54, что приводит к дополнительному дроблению капель жидкости, образованию тонкораспыленных струй.

Возможен вариант, когда в теле вращения 54, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры 52, а само тело вращения 54 расположено в нижней части, за срезом диффузорной выходной камеры, выполнены резонансные выемки 57 по форме в виде цилиндрической поверхности разного диаметра и длины, выполняющие функции резонаторов Гельм-гольца, размеры которых определяются необходимой частотой пульсации потока жидкости (фиг. 6) для увеличения мелкодисперсности распыляемого факела.

Установка акустическая пылеулавливающая с кассетным фильтром работает следующим образом.

Запыленный газовый поток подается через патрубок 10 в акустическую колонку 8, параметры звуковых колебаний которой настраиваются от блока управления 12. 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. Предварительно очищенный воздух выводится из циклона через выходной патрубок 4. При этом легкие, мелкодисперсные фракции частиц пыли, не уловленные в конической части корпуса, задерживаются на тонком фильтре 17, связанным с ним воздуховодами 2 и 7.

После предварительной очистки в фильтре 5 газ поступает по каналу 7 в патрубок 13 для входа запыленного газового потока, а затем поступает в циклонный элемент 14 через патрубок 13, закручивается за счет тангенциального периферийного ввода и движется далее по нисходящей винтовой линии вдоль стенок патрубка, к которому присоединен бункер 17 для сбора пыли. В результате чего частицы пыли под действием центробежной и инерционной сил движутся от центра аппарата к периферии, и достигая стенок аппарата транспортируются вниз в бункер (пылесборный мешок 17) для сбора уловленной пыли. Очищенный воздух выводится из аппарата минуя отбойную шайбу 30 через гильзу 29 и фильтровальную кассету 18. При этом легкие, мелкодисперсные фракции частиц пыли, не уловленные в бункер 17, задерживаются на фильтрующем элементе 18. В аппарате происходит снижение виброакустической энергии, так как фильтрующий элемент 18 одновременно является аэродинамическим глушителем шума активного (сорбционного) типа. Специально для аппаратов, оснащенными фильтровальными кассетами, разработана система автоматической регенерации 27. Процесс регенерации, в ходе которого осуществляется очистка внутренней поверхности фильтровальной кассеты, запускается автоматически после выключения аппарата.

Гидравлическое сопротивление фильтрующего элемента составляет 15…25% от гидравлического сопротивления всего аппарата, а материал фильтрующего элемента обладает повышенными звукопоглощающими свойствами.