ЦИКЛОН Российский патент 2003 года по МПК B04C3/06 

Изобретение относится к пылеулавливающему оборудованию, а более конкретно - к центробежным пылеуловителям, и может быть использовано для очистки промышленных газов и аспирационного воздуха от взвешенных частиц в химической, металлургической, цементной, строительной и других отраслях промышленности.

Известен пылеулавливающий аппарат [Справочник по пыле- и золоулавливанию под общей редакцией А.А. Русанова. М.: Энергия, 1975, глава " Прямоточные циклоны", с. 69-70], представляющий собой прямоточный циклон, состоящий из корпуса цилиндро-конической формы с плоской крышкой, обтекателя и выхлопной трубы. Последняя выведена из корпуса наружу через его нижнюю коническую часть. Запыленный поток газа вводится внутрь под крышку корпуса через тангенциальный входной патрубок и подвергается очистке под воздействием силы центробежного поля.

Недостатком этого аппарата является низкая эффективность пылеулавливания ввиду неупорядоченности движения потока внутри корпуса, особенно в его нижней конической части, используемой также и в качестве накопителя для уловленной пыли.

Этот недостаток устранен в наиболее близком к предлагаемому аппарате [А. с. СССР 1296230, кл. В 04 С 3/00, пр. 25.02.85], представляющем собой прямоточный циклон. Он содержит корпус с газоподводящим патрубком, обтекатель, бункер и выхлопную трубу, проходящую из корпуса в бункер и из бункера наружу через его боковую стенку. Последнее позволило упорядочить гидродинамический процесс в корпусе аппарата и существенно увеличить его эффективность. Наличие обтекателя устраняет зону разрежения в верхней части корпуса аппарата и стабилизирует поток газа внутри корпуса аппарата. Кроме того, с целью повышения эффективности аппарата, за счет уменьшения пылеуноса из бункера, выхлопная труба от верхнего среза до полости бункера снабжена наружным кожухом, размещенным на расстоянии от выхлопной трубы с образованием расширительной камеры.

Недостатком этого циклона, впрочем, как и других, является унос из корпуса вместе с газом в выхлопную трубу не только мелких, но и большинства средних частиц. Однако следует учесть, что в корпусе циклона в процессе крутки потока средние частицы продвигаются к его стенке медленнее крупных. При этом большинство из них не успевает подойти к стенке корпуса и уносится с потоком в выхлопную трубу. Ввиду меньшего диаметра выхлопной трубы по сравнению с корпусом поток газа приобретает в ней еще большую тангенциальную скорость. Однако в прямоточном циклоне поток газа из корпуса попадает в выхлопную трубу, не меняя своего направления. При этом средние частицы уже на входе потока в выхлопную трубу расположены близко к ее стенке. Это обстоятельство, да еще увеличенная тангенциальная скорость потока способствуют осаждению большинства средних частиц на стенке выхлопной трубы.

Технической задачей данного изобретения является увеличение степени очистки газа в циклоне за счет более эффективного улавливания в нем средних частиц.

Техническая задача достигается тем, что в предлагаемом циклоне, состоящем из корпуса с газоподводящим патрубком, обтекателя, бункера и выхлопной трубы, к последней снизу коаксиально присоединена разделительная камера, состоящая из корпуса, бункера и выхлопной трубы с наружным кожухом.

В связи с тем что разделительная камера, присоединяемая к выхлопной трубе прямоточного циклона, значительно проще по конструкции по сравнению с подобной камерой противоточного циклона, рассмотрим, как и выбранный прототип, конструкцию прямоточного аппарата. Он содержит корпус с газоподводящим патрубком, обтекатель, бункер, выхлопную трубу и разделительную камеру. Повышение эффективности улавливания средних частиц достигается следующим образом.

По мере движения газа в выхлопной трубе сверху вниз в нем постепенно уменьшается количество оставшихся средних частиц по мере их осаждения на внутренней поверхности выхлопной трубы за счет увеличенной силы центробежного поля. Внизу выхлопной трубы циклона, где она соединена с разделительной камерой, между ней и отводной трубой разделительной камеры имеется кольцевое отверстие для прохода уловленной пыли в корпус разделительной камеры и далее в ее бункер. Освободившийся от крупных частиц пыли в корпусе циклона и от основной массы средних частиц в его выхлопной трубе, газовый поток выходит из аппарата через отводную трубу разделительной камеры. Таким образом, разделительная камера обеспечивает дополнительное выделение из потока газа средних частиц, уловленных в выхлопной трубе циклона, и накопление их в своем бункере, т.е. обеспечивает увеличение степени очистки газа в циклоне за счет более эффективного улавливания в нем средних частиц.

Результаты сравнительных испытаний циклонов предлагаемого и по прототипу представлены в таблице, из которой видно, что при равных производительностях по газу предлагаемый аппарат имеет более высокую эффективность улавливания средних частиц.

Сопоставимый анализ предлагаемого решения с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается наличием нового конструктивного решения - разделительной камеры под выхлопной трубой циклона. Таким образом, предлагаемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение данного технического решения с другими показывает, что для максимального улавливания полидисперсной пыли в системах пылеулавливания устанавливают последовательно, как минимум, два циклона. Первый из них улавливает грубые фракции пыли, а второй при меньшем диаметре корпуса - более мелкие средние ее фракции. Однако в данном техническом решении присоединение разделительной камеры к выхлопной трубе циклона позволяет проявить ему новые свойства, а именно - реализовать максимальную эффективность пылеулавливания в одном аппарате за счет увеличения эффективности улавливания средних частиц.

На фиг. 1 представлена схема продольного разреза аппарата; на фиг.2 и фиг.3 - схемы поперечных разрезов аппарата.

Циклон представляет собой корпус 1, снабженный вверху газоподводящим патрубком 2, а внизу бункером 3 с пылеспускным штуцером 4. Внутри корпуса 1 коаксиально установлен обтекатель 5. Через бункер 3 из корпуса 1 коаксиально проходит выхлопная труба 6, снабженная вверху наружным кожухом 7. К выхлопной трубе 6 снизу присоединена разделительная камера, состоящая из корпуса 8, к которому снизу присоединен бункер 9 с пылеспускным штуцером 10. Из корпуса 8 через бункер 9 наружу выходит отводная труба 11, снабженная на вертикальной части наружным кожухом 12.

Циклон работает следующим образом.

Запыленный поток газа поступает внутрь корпуса 1 через тангенциальный патрубок 2 и приобретает вращательно-поступательное движение вниз в кольцевом пространстве между корпусом 1 и обтекателем 5. Крупные и частично средние частицы пыли под действием центробежной силы отбрасываются к стенке корпуса 1, перемещаются вниз и через кольцевое отверстие между корпусом 1 и кожухом 7 попадают в бункер 3, откуда выводятся наружу через пылеспускной штуцер 4. Очищенная таким образом в корпусе 1 основная часть газа, располагающаяся ближе к обтекателю 5, выводится в выхлопную трубу 6 через ее горловину, сохраняя в ней вращательно-поступательное движение. Небольшое количество газа (около 3%), помогая транспортированию уловленной пыли в бункер 3, резко изменяет в нем свое направление на обратное. Газ поднимается к отверстиям, расположенным в верхней части выхлопной трубы 6, благодаря эжектирующему воздействию движущегося в ней и вращающегося с большой окружной скоростью газового потока. При этом газ в основном освобождается от захваченных им частиц, поднимается в кольцевом промежутке между кожухом 7 и выхлопной трубой 6 и через отверстия в последней присоединяется к основному потоку газа. В связи с тем что диаметр выхлопной трубы 6 меньше диаметра корпуса 1, скорость вращательно-поступательного потока газа внутри выхлопной трубы увеличивается. Это создает благоприятные условия для осаждения на ее стенке оставшихся в газе средних частиц, не уловленных в корпусе 1 аппарата. Осевшие на выхлопной трубе 6 частицы подвигаются вдоль нее вместе с газом до разделительной камеры. Затем через кольцевое отверстие между выхлопной трубой 6 циклона и отводной трубой 11 разделительной камеры они попадают сначала в кольцевое пространство между корпусом 8 и кожухом 12, а затем в бункер 9 и выводятся наружу через пылеспускной штуцер 10. Вместе с этими частицами в бункер 9 заходит и небольшая часть газа (около 2%). Затем этот газ из бункера 9 также присоединяется к основному потоку очищенного газа в отводной трубе 11, пройдя такую же очистку от оставшихся в нем частиц, как и газ, выводимый из бункера 3 циклона. Основная часть газового потока, дополнительно очищенная таким образом от значительной части взвешенных в нем средних частиц, располагающаяся ближе к оси выхлопной трубы 6, поступает непосредственно в отводную трубу 11 разделительной камеры и далее выносится из циклона.

Аппарат может изготавливаться как в одиночном, так и в групповом исполнении. Это дает возможность обеспечить пылеулавливающие системы такими циклонами любой производительности по газу.

Изобретение предназначено для центробежного пылеулавливания и может быть применено в химической, металлургической, цементной, строительной и других отраслях промышленности. Циклон содержит корпус с газоподводящим патрубком, обтекатель, бункер и выхлопную трубу, к которой снизу присоединена разделительная камера, состоящая из корпуса, бункера и отводной трубы. Такая конструкция аппарата позволяет повысить эффективность улавливания средних частиц и, соответственно, общую эффективность. 3 ил., 1 табл.

Циклон для очистки промышленных газов и аспирационного воздуха от пыли, содержащий корпус с газоподводящим патрубком, обтекатель, бункер и выхлопную трубу, отличающийся тем, что к выхлопной трубе снизу коаксиально присоединена разделительная камера, состоящая из корпуса, бункера и отводной трубы с наружным кожухом.