СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ВИХРЕВОГО ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1999 года по МПК B04C3/06 

Предлагаемое изобретение относится к способам и устройствам для очистки газов от пыли в энергетике, химической, текстильной, строительной, пищевой, горно-металлургической и др. отраслях промышленности. В частности, оно относится к способам и устройствам центробежного принципа действия, основанных на применении закрученных или вихревых потоков.

Известен способ вихревого пылеулавливания (Б. С. Сажин, Л.И. Гудим "Вихревые пылеуловители" М., Химия, 1995, с. 11), осуществляемый путем подачи в сепарационную камеру двух закрученных в одном направлении газовых потоков - первичного, движущегося снизу вверх вдоль оси камеры, в центре ее и вторичного, движущегося сверху вниз по периферии камеры. В результате взаимодействия потоков и под действием центробежных сил частицы пыли перемещаются к стенке камеры, опускаются вниз и выводятся из нее, а очищенный газ стремится к центру, движется вдоль оси камеры и выводится сверху нее.

Недостатками данного способа являются: отсутствие плавного перехода и дополнительного закручивания входных потоков при входе в сепарационную камеру, отсутствие плавного перехода вторичного закрученного потока в первичный в сепарационной камере, отсутствие рециркуляции газа из пылесборной камеры в сепарационную камеру, плохие условия для коагуляции частиц пыли в потоках (нет торможения входных потоков), отсутствие дополнительной выгрузки пыли из первичного ввода, что все вместе повышает гидравлическое сопротивление аппарата и снижает эффективность пылеулавливания. Кроме того, отсутствует предварительная сепарация пыли из входных потоков.

Данный способ реализуется в устройстве вихревого пылеулавливания (там же, с. 12, рис. 1.2б), которое содержит сепарационную камеру, включающую корпус с патрубками ввода закрученных первичного и вторичного потоков, осевой цилиндр с отбойной шайбой, выхлопной патрубок и пылесборную камеру.

Недостатками данной конструкции являются: отсутствие необходимого для плавного перехода вторичного закрученного потока в первичный в зоне сепарации оптимального соотношения геометрических размеров диаметра корпуса D, диаметра выхлопного патрубка d и высоты зоны сепарации H, отсутствие узла циркуляции из пылесборной камеры в зону сепарации, повышенное гидравлическое сопротивление из-за резкого изменения сечения потоков при входе в аппарат, отсутствие устройств дополнительного закручивания, устройств торможения входных потоков, способствующих интенсификации коагуляции пыли, и отсутствие устройства выгрузки пыли из осевого цилиндра первичного ввода. Кроме того, отсутствует устройство предварительной сепарации пыли из входных потоков.

Указанные недостатки частично устраняются в способе вихревого пылеулавливания (пат. РФ N 1768313), осуществляемого путем подачи в сепарационную камеру двух закрученных в одном направлении газовых потоков - первичного, движущегося снизу вверх вдоль оси камеры, в центре ее и вторичного, движущегося сверху вниз по периферии камеры. В результате взаимодействия потоков и под действием центробежных сил частицы пыли перемещаются к стенке камеры, опускаются вниз и выводятся из нее, а очищенный газ стремится к центру, движется вдоль оси камеры и выводится сверху нее, причем обеспечивается плавный переход вторичного закрученного потока в первичный в сепарационной камере и рециркуляция газа из пылесборной камеры в зону сепарации.

Недостатками данного способа являются: отсутствие плавного перехода и дополнительного закручивания входных потоков при входе в аппарат, плохие условия для коагуляции частиц пыли в потоке (нет торможения входных потоков), отсутствие дополнительной выгрузки пыли из первичного ввода, что все вместе повышает гидравлическое сопротивление аппарата и снижает эффективность пылеулавливания. Кроме того, отсутствует предварительная сепарация пыли из входных потоков.

Данный способ реализуется в устройстве вихревого пылеулавливания (пат. РФ N 1768313), которое содержит корпус с патрубками ввода первичного и вторичного закрученных потоков, осевой цилиндр с отбойной шайбой, выхлопной патрубок, пылесборную камеру и узел рециркуляции из пылесборной камеры в зону сепарации. В данном устройстве обеспечивается плавный переход вторичного закрученного потока в первичный в зоне сепарации, путем обеспечения оптимального соотношения геометрических размеров диаметра корпуса D, диаметра выхлопного патрубка d и высоты зоны сепарации H по уравнению

где K - коэффициент, равный 1,4-1,8.

Недостатками данной конструкции являются: повышенное гидравлическое сопротивление из-за резкого изменения сечения потоков при входе в аппарат, отсутствие устройств дополнительного закручивания, устройств торможения входных потоков, способствующих интенсификации коагуляции пыли, и отсутствие устройства выгрузки пыли из осевого цилиндра первичного ввода. Кроме того, отсутствует устройство предварительной сепарации пыли из входных потоков.

Указанные недостатки устраняются в предлагаемом способе и устройстве вихревого пылеулавливания.

Цель изобретения - повышение эффективности пылеулавливания.

Эта цель достигается способом вихревого пылеулавливания, заключающимся в том, что в сепарационную камеру подают 2 закрученных в одном направлении газовых потока, причем первичный поток подают снизу вверх вдоль оси камеры, а вторичный поток подают сверху вниз по периферии камеры с последующим их взаимодействием и рециркуляцией общего потока из пылесборной камеры в сепарационную камеру, причем вторичный поток перед входом в сепарационную камеру дополнительно закручивают в направлении, перпендикулярном оси сепарационной камеры, а затем тормозят его.

Вариант этого способа отличается тем, что первичный поток дополнительно закручивают в направлении, перпендикулярном оси сепарационной камеры с последующим торможением его перед входом в сепарационную камеру.

Другой вариант этого способа отличается тем, что осуществляют предварительное закручивание и сепарацию пыли из общего потока с последующим делением его на первичный и вторичный потоки.

Поставленная цель достигается в устройстве для вихревого пылеулавливания, содержащее сепарационную камеру, включающую корпус, в верхней части которого расположены выхлопной патрубок и ввод закрученного вторичного потока, а в нижней части пылесборная камера, ввод закрученного первичного потока с осевым цилиндром и отбойной шайбой, выгрузочное отверстие, а также узел рециркуляции потока из пылесборной камеры в сепарационную камеру с регулятором расхода в виде поворотной заслонки на патрубке, отличающееся тем, что ввод закрученного вторичного потока содержит на входе завихритель и диффузор, а верхняя часть корпуса сепарационной камеры выполнена овальной формы, в нижней части осевого цилиндра установлена мигалка для выгрузки пыли из первичного ввода, а патрубок узла рециркуляции выполнен в виде трубы с отверстием, площадь сечения которого регулируется перемещением кольца, установленного на трубе.

Вариант устройства отличается тем, что ввод первичного потока содержит завихритель и последующий диффузор, а верхняя часть корпуса осевого цилиндра первичного ввода выполнена овальной формы.

Другой вариант устройства отличается тем, что дополнительно вместо завихрителей установлен делитель-закручиватель, имеющий корпус с расположенным в верхней части тангенциальным входным патрубком, выгрузочным отверстием для удаления пыли, расположенным в нижней части корпуса и верхним и нижним осевыми выхлопными патрубками, соединенными через диффузоры с первичным и вторичным вводами в сепарационную камеру.

В результате использования предложенного способа снижается входное гидравлическое сопротивление, при дополнительном закручивании и торможении происходит интенсивная коагуляция частиц пыли, при взаимодействии потоков под действием центробежных сил скоагулированные частицы пыли быстро перемещаются к стенке аппарата, опускаются вниз и выводятся из аппарата, а очищенный газ стремится к центру, движется вдоль оси аппарата и выводится сверху его. Кроме того, осуществляется предварительная сепарация пыли из входных потоков.

Предложенный выше способ реализуется в описанном устройстве вихревого пылеулавливания, изображенном на фиг. 1, которое содержит сепарационную камеру, включающую корпус 1, верхняя часть которого выполнена овальной формы, расположенные в верхней части корпуса тангенциальный ввод вторичного закрученного потока, включающий завихритель 2 и диффузор 3, выхлопной патрубок 4, соединенную с нижней частью корпуса пылесборную камеру 5, с тангенциальным вводом закрученного первичного потока, включающего завихритель 6, диффузор 7, трубу 8, осевой цилиндр 9 со стаканом 10 и отбойной шайбой 11, мигалку 12 для выгрузки пыли и узел рециркуляции потока из пылесборной камеры в сепарационную камеру, включающий отверстие 13 на трубе 8 и подвижное кольцо 14. Удаление уловленной пыли осуществляется через выгрузочное отверстие 15, расположенное в нижней части пылесборной камеры 5. Верхняя часть осевого цилиндра 9 выполнена овальной формы.

На фиг. 2 показан вариант устройства вихревого пылеулавливания, где дополнительно вместо завихрителей 2 и 6 применен делитель-закручиватель потоков, состоящий из корпуса 16 с тангенциальным входным патрубком 17 и двумя осевыми выхлопными патрубками 18 и 19, расположенными соответственно в верхней и нижней частях делителя-закручивателя потоков. Делитель-закручиватель потоков выполняет также и роль предварительного сепаратора пыли. Пыль выгружается в нижней части делителя-закручивателя потоков через выгрузочное отверстие 20 для удаления уловленной в нем пыли.

Предложенное устройство вихревого пылеулавливания (фиг. 1) работает следующим образом. Запыленный газ подается в сепарационную камеру, верхняя часть которой выполнена овальной формы для снижения гидравлических потерь потока и поддержания его дополнительного закручивания, через завихрители 2 и 6 (лопаточного, осевого, улиточного, тангенциального или другого типа), где приобретает вращение в направлении, перпендикулярном оси камеры, и, двигаясь через, соответственно, диффузоры 3 и 7 замедляет свое движение (затормаживается). Торможение потока может быть также достигнуто за счет шероховатой, волнообразной поверхности вводов. При торможении вращающегося потока содержащиеся в нем частицы пыли устремляются к центру вращения, где объединяются в агрегаты, часто в виде жгута (происходит интенсивная коагуляция частиц пыли). Процесс коагуляции пыли заканчивается в самой сепарационной камере, куда вторичный поток подается тангенциально и где приобретает второе вращение вокруг оси аппарата. Под действием центробежных сил в сепарационной камере агрегаты пыли отбрасываются к стенке корпуса 1. Центробежная сила пропорциональна массе частиц. Чем крупнее агрегаты частиц, тем больше их масса и тем быстрее они достигают стенки корпуса 1. Агрегаты частиц, вращаясь под действием силы тяжести, опускаются вдоль стенки в зазор между ней и отбойной шайбой 11, а затем опускаются в пылесборной камере 5 к выгрузочному отверстию 15. Пыль скоагулировавшаяся во вводе закрученного первичного потока сепарируется под действием центробежных сил внутри осевого цилиндра 9 и периодически выгружается через мигалку 12, а очищенный газ входит в сепарационную камеру через стакан 10, где подвергается дальнейшей сепарации, взаимодействуя со вторичным потоком. Для увлечения пыли в зазор между корпусом 1 и отбойной шайбой 11 служит узел рециркуляции потока из пылесборной камеры в зону, расположенную выше отбойной шайбы, включающий отверстие 13 на трубе 8 и подвижное кольцо 14. Поток, движущийся в трубе 8, засасывает через отверстие 13 газ из пылесборной камеры 5. Регулированием степени открытия отверстия 13, путем перемещения кольца 14, устанавливают необходимый расход циркуляционного потока.

Для варианта устройства вихревого пылеулавливания (фиг. 2), где вместо завихрителей 2 и 6 применен делитель-закручиватель потоков, работа устройства пылеулавливания аналогична рассмотренной выше. Отличие заключается в том, что поступающий на очистку газ сначала подается через тангенциальный входной патрубок 17 в делитель- закручиватель, где приобретает вращательное движение (закручивается) и одновременно проходит предварительную очистку от пыли под действием центробежных сил. Пыль удаляется из делителя-закручивателя через выгрузочное отверстие 20, а закрученный газ выходит через два осевых выхлопных патрубка 18 и 19, расположенных соответственно в верхней и нижней частях делителя-закручивателя потоков и подается непосредственно в соответствующие диффузоры 2 и 6 (фиг. 1). Затем процесс работы происходит аналогично рассмотренному выше. Поток, двигаясь через, соответственно, диффузоры 3 и 7, замедляет свое движение (затормаживается). При торможении вращающегося потока содержащиеся в нем частицы пыли устремляются к центру вращения, где объединяются в агрегаты, часто в виде жгута (происходит интенсивная коагуляция частиц пыли). Процесс коагуляции пыли заканчивается в самой сепарационной камере, куда вторичный поток подается тангенциально и где приобретает второе вращение вокруг оси сепарационной камеры. Под действием центробежных сил в сепарационной камере агрегаты пыли отбрасываются к стенке корпуса 1. Центробежная сила пропорциональна массе частиц. Чем крупнее агрегаты частиц, тем больше их масса и тем быстрее они достигают стенки корпуса 1. Агрегаты частиц, вращаясь под действием силы тяжести, опускаются вдоль стенки в зазор между ней и отбойной шайбой 11, а затем опускаются в пылесборной камере 5 к выгрузочному отверстию 15. Пыль, скоагулировавшаяся во вводе закрученного первичного потока, сепарируется под действием центробежных сил внутри осевого цилиндра 9 и периодически выгружается через мигалку 12, а очищенный газ входит в сепарационную камеру через стакан 10, где подвергается дальнейшей сепарации, взаимодействуя со вторичным потоком. Для увлечения пыли в зазор между корпусом 1 и отбойной шайбой 11 служит узел рециркуляции потока из пылесборной камеры через стакан 10 в зону, расположенную выше отбойной шайбы, включающий отверстие 13 на трубе 8 и подвижное кольцо 14. Поток, движущийся в трубе 8, засасывает через отверстие 13 газ из пылесборной камеры 5 путем инжекции. Регулированием степени открытия отверстия 13, путем перемещения кольца 14, устанавливают необходимый расход циркуляционного потока. Узел рециркуляции работает аналогично пат. N 1768313, но конструктивно выполнен иначе.

Преимущества предлагаемого способа и устройства для его реализации по сравнению с рассмотренными аналогами следующие. Отсутствует резкое изменение сечения по мере движения входных потоков при сохранении оптимального соотношения геометрических размеров, по уравнению (1), что снижает гидравлическое сопротивление как при входе в аппарат, так и внутри его, что в конечном итоге повышает эффективность очистки. Применение принципа и устройств дополнительного закручивания и устройств торможения входных потоков способствует интенсификации коагуляции пыли, ее отделению в сепарационной камере и повышает эффективность очистки. Использование принципа и устройства выгрузки пыли из осевого цилиндра ввода закрученного первичного потока, а также предварительной очистки газа от пыли в делителе-закручивателе потоков также повышает эффективность пылеулавливания. Следует отметить, что по возможности плавное изменение сечения потоков организовано на всем пути их следования, что снижает гидравлическое сопротивление в данном способе и устройства в целом. Сепарация частиц пыли из потоков также организована на всем пути их следования, что обеспечивает максимальное повышение эффективности пылеулавливания в данном способе и устройстве.

Изобретение предназначено для очистки газов от пыли в различных отраслях промышленности, основанных на применении закрученных или вихревых потоков. Способ вихревого пылеулавливания осуществляется в устройстве, в котором ввод закрученного вторичного потока содержит на входе завихритель и диффузор, а верхняя часть корпуса сепарационной камеры выполнена овальной формы, в нижней части осевого цилиндра установлена мигалка для выгрузки пыли из первичного ввода, а патрубок узла рециркуляции выполнен в виде трубы с отверстием, площадь сечения которого регулируется перемещением кольца, установленного на трубе, причем ввод первичного потока также может содержать завихритель и последующий диффузор, а верхняя часть корпуса осевого цилиндра первичного ввода выполнена овальной формы. По другому варианту выполнения устройства может быть дополнительно установлен делитель-закручиватель, имеющий корпус с расположенным в верхней части тангенциальным входным патрубком, выгрузочным отверстием для удаления пыли, расположенными в нижней части корпуса, и верхним и нижним осевыми выхлопными патрубками, соединенными через диффузоры с первичными и вторичными вводами в сепарационную камеру. В изобретении осуществляется предварительная сепарация пыли из входных потоков, снижается гидравлическое сопротивление и повышается эффективность очистки. 3 с. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ вихревого пылеулавливания, заключающийся в том, что в сепарационную камеру подают два закрученных в одном направлении газовых потока, причем первичный поток подают снизу вверх вдоль оси камеры, а вторичный поток подают сверху вниз по периферии камеры с последующим их взаимодействием и рециркуляцией общего потока из пылесборной камеры в сепарационную камеру, отличающийся тем, что вторичный поток перед входом в сепарационную камеру дополнительно закручивают в направлении, перпендикулярном оси сепарационной камеры, а затем тормозят его. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первичный поток дополнительно закручивают в направлении, перпендикулярном оси сепарационной камеры, с последующим торможением его перед входом в сепарационную камеру. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что осуществляют предварительные закручивание и сепарацию пыли из общего потока с последующим давлением его на первичный и вторичный потоки. 4. Устройство для вихревого пылеулавливания, содержащее сепарационную камеру, включающую корпус, в верхней части которого распложены выхлопной патрубок и ввод закрученного вторичного потока, а в нижней части пылесборная камера, ввод закрученного первичного потока с осевым цилиндром и отбойной шайбой, выгрузочное отверстие, а также узел рециркуляции потока из пылесборной камеры в сепарационную камеру с патрубком и регулятором расхода, отличающееся тем, что ввод закрученного вторичного потока содержит на входе завихритель и диффузор, а верхняя часть корпуса сепарационной камеры выполнена овальной формы, в нижней части осевого цилиндра установлена мигалка для выгрузки пыли или первичного ввода, а патрубок узла рециркуляции выполнен в виде трубы с отверстием, площадь сечения которого регулируется перемещением кольца, установленного на трубе. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что ввод закрученного первичного потока содержит завихритель и последующий диффузор, а верхняя часть корпуса осевого цилиндра первичного ввода выполнена овальной формы. 6. Устройство для вихревого пылеулавливания, содержащее сепарационную камеру, включающую корпус, в верхней части которого расположены выхлопной патрубок и ввод закрученного вторичного потока, а в нижней части пылесборная камера, ввод закрученного первичного потока с осевым цилиндром и отбойной шайбой, выгрузочное отверстие, а также узел рециркуляции потока из пылесборной камеры в сепарационную камеру с регулятором расхода, отличающееся тем, что установлен делитель-закручиватель, имеющий корпус с расположенным в верхней части тангенциальным входным патрубком, выгрузочным отверстием для удаления пыли, расположенным в нижней части корпуса, и верхним и нижним осевыми выхлопными патрубками, соединенными через диффузоры с первичным и вторичным вводами в сепарационную камеру.