СПОСОБ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ПОДАВЛЕНИЯ И УЛАВЛИВАНИЯ НЕОРГАНИЗОВАННЫХ ПЫЛЕВЫХ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ВЫБРОСОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК B01D45/04 

Изобретение относится к очистке от пыли газовых потоков и может быть использовано, в частности на производствах металлургической, цементной, горнодобывающей, металлообрабатывающей, химической и других видов промышленности.

Известно устройство жалюзийного типа для отделения пылевых частиц от газовых потоков [1].

Устройство отражает типовой вариант инерционного пылеуловителя в виде конически сходящейся системы пластин со щелями между ними. Подобный вариант технического решения, с одной стороны, требует формирования организованных потоков в каналах газоходов, а с другой стороны, он не отличается высокой эффективностью улавливания дисперсных частиц из-за существования в канале жалюзийного фильтра турбулентных вихреобразований, способствующих выносу из него загрязнений в общий газоход.

Целью изобретения является повышение эффективности пылевой очистки загрязненных газовых потоков и уменьшение масштабности технических сооружений, реализующих такую очистку.

Цель достигается тем, что аэродинамическое подавление и улавливание пылевых загрязненных выбросов осуществляют путем укрытия их источников и отбора вместе с частью окружающего воздуха воздухозаборниками, после чего такие выбросы направляют в газоходы, а затем в качестве организованных потоков пропускают через аэродинамические пылеулавливающие аппараты на основе аэродинамических пылеулавливающих модулей, причем отбор запыленных газов осуществляют минимальным количеством воздухозаборников, не допускающим возникновение фронтов взаимоконкурирующих вытягиваемых потоков, при этом на концах ссыпающих желобов создают эластичные затворы тем, что на открытые части выходов таких желобов надевают эластичные чулки, касающиеся поверхности уносимого конвейером материала, тем самым регулируют расход ссыпаемой продукции и формируют выше среза выхода желобов столб пылеобразующей массы, который препятствует пылевым выбросам, а частично вышедшую их часть захватывают воздухозаборниками вместе с мелкодисперсной фракцией ссыпаемых веществ, увлекающих за собой пылевые образования, и направляют в газоход, после которого устанавливают аэродинамические пылеулавливающие аппараты, отделяют мелкодисперсную фракцию ссыпаемых веществ с частью пылевых образований и возвращают в общий поток материалов на конвейер, а затем доочищают организованно протягиваемый далее поток воздуха, при этом в каналах обработки и движения пылеобразующих веществ вместе с пылевой массой создают пониженное давление относительно внешней среды тем, что из внутренних объектов источников выбросов отсасывают часть запыленного воздуха и подвергают пылевой очистке в аэродинамических пылеулавливающих аппаратах, при этом подавляют образование гидравлических ударов, возникающих при падении по вертикальным и наклонным желобам неоднородных масс материалов установкой в них упругих пылегасящих клапанов, за счет чего уменьшают очаговые пылевые выбросы.

В устройстве для осуществления данного способа к концу желоба подключены пылегасящий эластичный затвор в виде эластичного чулка, касающегося поверхности материала на конвейере, при этом над ним установлен воздухозаборник, переходящий в газоход, соединенный с входом аэродинамического аппарата, а ссыпающая часть бункера установлена над конвейером.

На фиг. 1 изображен вариант устройства для аэродинамического подавления и улавливания неорганизованных выбросов дисперсных загрязнений в зоне ссыпки и транспортировки пылеобразующих веществ; на фиг. 2 - устройство по аэродинамическому подавлению и улавливанию пылевых выбросов, связанных с одновременной работой грохота, желобов, транспортеров, дробильного агрегата и элеватора доставки материала в грохот; на фиг. 3 - схема аэродинамического пылеулавливающего аппарата, подключенного к каналу вытягивания воздушных потоков, и выполненного в виде аэродинамического волнового пылеуловителя; на фиг. 4 - схема аэродинамического пылеулавливающего аппарата на основе аэродинамических пылеулавливающих модулей; на фиг. 5 - схема асимметричных профилей; на фиг. 6 - симметричные профили; на фиг. 7 - линейчатые уточненные профили; на фиг. 8 - вариант выполнения аппарата с двумя колонками; на фиг. 9 - вариант выполнения аэродинамического пылеулавливающего аппарата; на фиг. 10 - вариант выполнения аппарата с пылеосадительным бункером, сформированным полостью, выходящей за пределы контура газохода.

Устройство для аэродинамического подавления и улавливания неорганизованных выбросов содержит протяженный ссыпающий желоб 1, пылеобразующее вещество 2, подвижный транспортер 3, воздухозаборник 4, газоход 5, аэродинамический концентратор дисперсных частиц аэродинамический пылеулавливающий модуль 6, пылеотводной насадок 7, осадительный бункер 8, наклонный ссыпающий лоток 9, аэродинамический пылеулавливающий модуль 10, пылеотводной насадок 11, пылеосадительный бункер 12, наклонный ссыпающий лоток 13, входной коллектор вентилятора 14, вентилятор 15, аэродинамический пылеулавливающий модуль 16, пылеотводной насадок 17, осадительный бункер 18, наклонный ссыпающий лоток 19, отсасывающий коллектор 20, эжектор 21, патрубок повышенного давления 22 регулируемый щелевой разрыв 23, эластичный пылегасящий затвор 24.

Работа устройства состоит в следующем.

Желоб 1 является не только носителем ссыпаемого мелкодисперсного материала, но и пылевой составляющей, образованной на основе этого материала. Более крупная и менее летучая часть материала ссыпается на транспортер 3, в частности ленточного типа.

Чтобы устранить возможность выхода пылевого потока за пределы конвейера, исключаются все виды конкурирующих заборов воздуха кроме одного, действующего в зоне непосредственного выхода сыпучего материала из желоба 1. В этой целью воздухозаборник 4 устанавливается так, чтобы струйные течения захватываемого воздуха и пылевых включений переходили из полости желоба 1 и окружающего пространства в полость воздухозаборника 4, переходящего затем в газоход 5. Подобное формирование течений в заданном направлении обеспечивается ограничением площади воздухозаборника и повышением скорости забираемого пылегазового потока.

При таких условиях легколетучая смесь пылевых частиц, формируемая в предыдущих участках технологической цепи, а также в самом желобе до выхода из него, вытягивается и организованно направляется в аэродинамический пылеулавливающий модуль 6, который в данном случае выполняет функции транспортера по возврату уловленной дисперсной массы материала в цепь его производства. При этом сконцентрированный и уплотненный поток частиц рабочего вещества и пыли, пройдя пылеотводной патрубок 7, осаждается в пылеосадительном бункере 8, а затем без пылеобразования скатывается по наклонному лотку 9 в общий поток транспортировки продукции на транспортер 3.

Таким образом, первая часть устройства обеспечивает преграду для выхода пылеобразований в окружающую среду со стороны зоны ссыпки порошков. Такая преграда достигается локализацией забора пылегазовых образований при значительном градиенте давлений, сформированных у выхода желоба 1. При этом вместе с пылью захватывается и часть рабочего вещества, которая затем снова возвращается на конвейер.

После приостановки пространственного распыления частиц и перевода их в организованный поток далее осуществляется их улавливание последующими ступенями пылеулавливающих устройств.

Их основу, аналогично первой ступени пылеподавления, составляют аэродинамические пылеулавливающие модули 10 и 16.

Так после пылеулавливающего модуля 10 сконцентрированная пыль через патрубок 11 направляется в пылеосадительный бункер 12, а затем через наклонный лоток после открытия затвора снова возвращается на транспортер 3. Вышедший газовый поток через коллектор 14 направляется в воздухозаборную часть вентилятора 15.

Последняя ступень доочистки воздуха от пылевых включений реализуется с помощью третьего аэродинамического пылеулавливающего модуля 16, подключенного со стороны выхода вентилятора с повышенным давлением выходного потока. Затем через насадку 17, бункер 18 и наклонный лоток остатки уловленной пыли возвращаются на транспортер.

Для формирования тяги пылегазовой смеси из бункера 18 в нем относительно среза патрубка 17 создается разряжение воздуха путем подключения его полости через коллектор 20 к входной части вентилятора 15.

Аналогичным образом задача решается и для бункера 12. В первом случае пылевые частицы, выносимые из бункера 18, после реализации цикла пылеулавливания вновь попадают на вход пылеулавливающего модуля.

Разряжение в наиболее перегруженном пылью бункере 8 может быть создано за счет подключения и входному газоходу 5 через эжектор 21, подключенный к источнику повышенного давления воздуха через патрубок 22.

Эффективность захвата запылений регулируется щелевым разрывом 23 в газоходе 5.

Фиг. 2 поясняет работу устройства по аэродинамическому подавлению и улавливанию пылевых выбросов, связанных с одновременной работой грохота, желобов, ссыпающих пылеобразующие вещества, транспортеров, дробильного агрегата и элеватора доставки материала в грохот.

В частности оно включает грохот 25, элеватор 26, шахту элеватора 27, дробильный агрегат 28, транспортер 29, ссыпающий желоб 30, желоб возврата материала из грохота 31, эластичный пылегасящий затвор 32, эластичный чулок 33, воздухозаборник 34, аэродинамический пылеулавливающий модуль 35, пылеосадительный бункер 36, соединительный газоход 37, аэродинамический пылеулавливающий модуль 38, пылеосадительный бункер 39, воздухозаборный канал 40, пластинчатые пылегасящие клапаны 41, воздухозаборник 42, аэродинамический пылеулавливающий аппарат 43, газоход 44, газопротягивающий агрегат 45, а также выходную трубу 46.

Процесс пылеподавления и пылеулавливания сводится к следующему.

Готовая продукция, отсеянная в грохоте 25 из материала, поданного через элеватор 26 от дробильного агрегата 28, ссыпается на конвейер (транспортер) 29 через желоб 30. Непросеянная часть материала от грохота 25 возвращается в технологический процесс через другой желоб 31.

Пылеподавление в зоне ссыпки вещества обеспечивается включением эластичного пылегасящего затвора на основе эластичного чулка, надетого на концевик желоба 30 и касающегося поверхности перемещаемой с транспортером продукции. Такое решение приводит к формированию столба 33 пылеобразующей массы над выходным срезом желоба 30, ограниченным по площади выхода продукции. Этот столб запирает выход пылевым образованиям, сопровождающимся гидродинамическими возмущениями.

Пылевая часть, которая все же образуется в зоне ссыпки материала, захватывается воздухозаборником 34 и направляется в аэродинамический пылеулавливающий модуль 35. После отделения в нем пылевой поток оседает в пылеосадительном бункере 36, установленном прямо над конвейером 29, а затем через его затвор автоматически возвращается на конвейер.

Чтобы исключить вынос пыли из грохота 25, внутри него создается пониженное давление. Последнее достигается втягиванием запыленного воздуха не только через желоб 30, но и через канал 40 желоба 31.

Вытянутый поток направляется во второй пылеулавливающий модуль 38 с бункером 39, который через соединительный газоход 37 последовательно переходит в первый модуль 35.

Для уменьшения эффектов гидравлических ударов, возникающих при падении масс вещества, в канал желоба 31 введены пластинчатые пылегасящие клапаны 41.

Для подавления пылевых выбросов со стороны элеватора 26 и его шахты 27 внутри них также создается разряжение втягиванием воздушных потоков внутрь замкнутых каналов через воздухозаборник 42, который соединен с аэродинамическим пылеулавливающим аппаратом 43.

Общее протягивание газовых потоков через модули 35 и 38 обеспечивается вентилятором 45 с последующим направлением их в выходную трубу 46.

Техническое построение аэродинамического пылеулавливающего аппарата, подключенного к каналу вытягивания воздушных потоков через элеватор, поясняется фиг. 3 и 4.

Он представлен двумя частями: в виде аэродинамического волнового пылеуловителя 47 и блока бинарных аэродинамических модулей 48 с пылеулавливающим бункером 49 (фиг. 3).

Конструкция аэродинамического волнового пылеулавливающего модуля состоит из части газохода 50, под углом к которому присоединены отводы 51, 52 и 53, подключенные к общему ссыпающему затвору 54.

В зонах стыков отводов с газоходом 50 установлены обтекатели 55, регулируемые по угловому положению. Действие подобных обтекателей приводит к формированию в пределах газохода 50 волнообразной траектории струйных течений, стационарно привязанных к каналу движения запыленных газовых сред.

В условиях разряжения, формируемого в отводах, отделяемая масса пылевых частиц, отделяемых на фронтах волновых образований, осаждается и накапливается над ссыпающим затвором как и в пылеосадительных бункерах. При открытии затвора накопленная пыль ссыпается в место ее утилизации.

Частное техническое решение аэродинамического пылеулавливающего аппарата на основе аэродинамических пылеулавливающих модулей показано на фиг. 4.

В нем пакет пылеулавливающих модулей 56 представлен бинарными вариантами. Такие бинарные аэродинамические пылеулавливающие модули выполнены в виде вставленных в единый осесимметричный кожух 57 соосно двум аэродинамических концентраторам 58 и 59 с конически или клиновидно сходящейся системой профилированных колец или пластин, образующих их аэродинамически согласованные пары. Такие пары формируют боковые выходы газа с предварительным отделением от него дисперсных частиц в зоне над зазором между элементами подобных пар как показано на фиг. 5, 6 и 7.

Отличительной особенностью плавно меняющихся профилей отдельных элементов пар со ступенчатым срезом на выходе является достаточность длины участков перед ступенчатым срезом параллельных оси симметрии, обеспечивающих осевой разгон частиц до скоростей газовой фазы потока.

Конструкция с осевым совмещением концентраторов 58 и 59 дает возможность преобразовать равномерное распределение пыли по входному сечению блока 58 в узконаправленное на входе блока 59, в результате чего степень очистки повышается по сравнению с эффектом, получаемым от действия двух последовательно установленных модулей с одним концентратором каждый.

Пакет модулей 56 может быть установлен горизонтально или наклонно между входной пылеулавливающей колонкой 60 и выходной 61 через соединительные отводы 62 и 63. Обе колонки образованы двумя смежными полостями 64, 65, 66 и 67 (фиг. 8).

В зоне их соединения с входной частью газохода 68 и выходной 69 вмонтированы обтекатели 70 и 71. Подобные обтекатели 72 и 73 вставлены и на стыках патрубков 62 и 63.

Обе колонки имеют герметично действующие затворы 74 и 75. При запыленном воздухе в зонах формирования волнообразных траекторий потока частицы пыли будут отделяться и накапливаться в емкостях оснований колонок. Их набранная масса может выводиться через желоба 76 и 77.

Отвод сконцентрированной пыли от батареи модулей 56 осуществляется через полую стойку 78, переходящую в основание пылеосадительного бункера 79.

На фиг. 9 и 10 показаны варианты выполнения аэродинамических пылеулавливающих аппаратов, совмещенных с волновыми аэродинамическими пылеуловителями. Их основу составляет продолжение газоходов 80, вдоль которых устанавливается система аэродинамических концентраторов пыли 11. Отвод очищенного потока от пыли обеспечивается через продолжения газоходов 82 или 83.

Пылевая масса от концентраторов 84 через пылеотводные патрубки 84 и 85 собирается в пылеосадительных бункерах 86 или 87. В первом случае (фиг. 9) его основой является изолированная полость 86, расположенная соосно с газоходом 80 и заканчивающаяся через наклонный скат 88 отводом 89.

Во втором варианте (фиг. 10) пылеосадительный бункер сформирован полостью, выходящей за пределы контура газохода 83.

В этом случае пылепроводный патрубок 85 имеет прямой вход в бункер 87 вместо бокового как показано на фиг. 9. Собранная пыль из бункеров отводится через затворы 90 или 91 и желоба 92 или 93.

Схема волновых аэродинамических пылеуловителей реализуется введением в зоны входа потока в аэродинамические концентраторы пыли 81 обтекателей и, в частности, в виде усеченных конусов 94 и 95 как показано на фиг. 9, 10.

За этой зоной, в качестве продолжения входной части газохода 80, устанавливаются колонки 96 и 97. Эти колонки образуют полости с дном в виде скосов 98 и 99, заканчивающихся пылеотводами 100 или 101 с затворами 102 или 103.

При подобном решении разворот потока пылегазовой смеси в зоне установки обтекателей 94 или 95 в условиях пониженного давления в колонках 96 и 97 приводит к пылеосаждению в них.

Оставшаяся часть запылений аэродинамическими концентраторами 11 в пылеосадительные бункеры.

Использование: очистка от пыли газовых потоков. Сущность: способ аэродинамического подавления и улавливания неорганизованных выбросов дисперсных загрязнений в зонах действия грохотов, элеваторов, сушильных и дробильных устройств, ссыпающих желобов, ссыпки пылеобразующих веществ, их транспортировки конвейерами осуществляют путем укрытия неорганизованных выбросов пыли тонкостенными экранами, а затем поток, отбираемый из такой зоны воздухозаборниками направляют через газоходы при повышенной температуре порядка 500^oC в аэродинамические пылеулавливающие аппараты, при этом отбор очаговых пылевых выбросов осуществляют без формирования взаимоконкурирующих вытягиваемых потоков, а на концах ссыпающих желобов устанавливают эластичные пылегасящие затворы, причем в каналах движения пыли образуют пониженное давление относительно внешний среды и устанавливают в них упругие пылегасящие клапаны, которыми подавляют образование гидравлических ударов, а с ними и пылеобразование. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Способ аэродинамического подавления и улавливания неорганизованных пылевых загрязненных выбросов, включающий ссыпку ссыпающими желобами пылеобразующих веществ и их транспортировку конвейерами, причем источник выбросов укрывают и отбирают вместе с частью окружающего воздуха воздухозаборниками, после чего выбросы направляют в газоходы, а затем в качестве организованных потоков пропускают через аэродинамические пылеулавливающие аппараты на основе аэродинамических пылеулавливающих модулей, отличающийся тем, что отбор выбросов осуществляют минимальным количеством воздухозаборников, не допускающим возникновение фронтов взаимоконкурирующих вытягиваемых потоков, при этом на концах ссыпающих желобов создают эластичные затворы тем, что на открытые части выходов желобов надевают эластичные чулки, касающиеся поверхности уносимого конвейерами материала, тем самым регулируют расход ссыпаемого материала, и формируют выше среза выхода желобов столб пылеобразующих веществ, который препятствует пылевым выбросам, а частично вышедшую их часть захватывают воздухозаборниками вместе с мелкодисперсной фракцией осыпаемых веществ, увлекающих за собой пылевые образования, и направляют в газоход, после которого устанавливают аэродинамические пылеулавливающие аппараты, отделяют мелкодисперсную фракцию ссыпаемых веществ с частью пылевых образований и возвращают в общий поток материалов на конвейер, а затем доочищают организованно протягиваемый далее поток воздуха, при этом в каналах движения и обработки пылеобразующих веществ вместе с пылевой массой создают пониженное давление относительно внешней среды тем, что из источников выбросов отсасывают часть запыленного воздуха и подвергают пылевой очистке в аэродинамических пылеулавливающих аппаратах, при этом подавляют образование гидравлических ударов, возникающих при падении по вертикальным и наклонным желобам неоднородных материалов установкой в них упругих пылегасящих клапанов, за счет чего уменьшают очаговые пылевые выбросы. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при пылеулавливании используют аэродинамический пылеулавливающий аппарат, выполненный в виде двух частей, в первой из которых формируют волновой аэродинамический пылеуловитель, для чего вдоль линейной части общего газохода по отношению к его оси под углом устанавливают газовые отводы, полости которых по концам объединяют и ограничивают затворами, обеспечивающими воздушную герметизацию и периодическую ссыпку накапливаемой пылевой массы, при этом в области сочленения общего газохода и газовых отводов устанавливают регулируемые по угловому положению обтекатели, за счет чего изменяют направления струйных течений газового потока и формируют его в виде пространственно стационарной волны, в пределах границ которой пылевые частицы отделяют и осаждают затем в газовых отводах, одновременно используя их в качестве накопительных бункеров, а во второй части для образования аэродинамического пылеулавливающего аппарата вдоль единой оси симметрии в едином осесимметричном кожухе друг за другом после конического воздухозаборника устанавливают два аэродинамических концентратора пыли в виде периодической конически- или клиновидно-сходящейся системы колец или пластин с плавно меняющимся внутренним профилем, заканчивающимся ступенчатым срезом на выходе, при этом равномерное распределение пылевых частиц в потоке на срезе входа первого концентратора преобразуют в неравномерное с узкой осевой направленностью, после чего осуществляют разделение течений пылевых частиц и очищаемого воздуха, а затем поток пыли через пылеотводной блок направляют в пылеосадительный бункер, в котором обеспечивают пониженное давление, демпфирование вторичного пылеобразования и осаждение дисперсных частиц, а затем после дополнительного пористого фильтра часть воздуха, захваченного с уловленной пылью, отводят к источнику пониженного давления. 3. Устройство для аэродинамического подавления и улавливания неорганизованных пылевых загрязненных выбросов, содержащее ссыпающий желоб, конвейер, аэродинамические пылеулавливающие аппараты с газопротягивающим агрегатом и пылеосадительным бункером, отличающееся тем, что к концу желоба подключен пылегасящий эластичный затвор в виде эластичного чулка, касающегося поверхности материала на конвейере, при этом над ним установлен воздухозаборник, переходящий в газоход, соединенный с входом аэродинамического пылеулавливающего аппарата, причем ссыпающая часть бункера установлена над конвейером. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что при наличии выбросов в зонах действия грохотов, элеваторов, сушильных и дробильных устройств, вдоль газохода установлены последовательно два аэродинамических пылеулавливающих аппарата, при этом выход воздухозаборника подключен к входу второго аппарата между соединением его с первым, а вход первого связан с внутренним каналом желоба, ссыпающего материал от грохота, при этом в него вмонтированы пластинчатые эластичные пылегасящие клапаны, причем закрытая часть грохота вместе с верхней частью элеватора, соединенного у основания с дробильным устройством, подключена к третьему пылеулавливающему аппарату, первая часть которого состоит из волнового пылеуловителя в виде части газохода, к которой на расстоянии друг от друга под углом вмонтированы полые боковые отводы, объединенные по концам в единый выход с герметично действующим ссыпающим затвором, при этом в зоне стыков с газоходом вставлены регулируемые по угловому положению обтекатели, а вторая часть аппарата выполнена в виде блока аэродинамических пылеулавливающих модулей на основе аэродинамических концентраторов пыли, в виде конически или клиновидно сходящейся системы профилированных колец или пластин, вставленных осесимметрично в экранирующие кожухи. 5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оно снабжено аэродинамическим концентратором, волновым аэродинамическим пылеуловителем и выполнено в виде входных и выходных вертикальных пар колонок, заканчивающихся герметично действующими затворами и соединенных с входными и выходными коллекторами газохода, при этом горизонтально или наклонно между колонками устанавливают аэродинамические концентраторы, подключенные к пылеосадительному бункеру через полую стойку, часть в виде волнового пылеуловителя представлена обтекателями, волнообразно заворачивающими пылегазовые потоки, установленными в зонах соединений входного и выходного газоходов с вертикальными колонками, а также в зонах входов и выходов аэродинамических концентраторов пыли. 6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оно выполнено в виде участка газохода, по внешней стороне которого в продольном вертикальном или наклонном положении размещены аэродинамические концентраторы пыли так, что их входные концы соединены с полостью газохода, при этом в зоне окончания концентраторов установлены пылеосадительные бункеры, в том числе и выполненные в виде части, соосно совпадающей с газоходом, причем пылеуловитель образован обтекателями, например, в виде тонкостенного усеченного конуса, в зоне стыковки входов концентраторов пыли с полостью, образованной продолжением части газохода, ограниченной снизу герметично действующим затвором.