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 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.

При этом 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 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, 6 представлены варианты схем вихревой форсунки системы взрывопожаробезопасности.

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.

Вихревая 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.

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.

На фиг. 6 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.