СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ В УСТАНОВКАХ НАПОРНОГО ПНЕВМОТРАНСПОРТА ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2005 года по МПК B01D50/00 

Изобретение относится к технике очистки газов от дисперсных примесей и может быть применено в системах напорного пневмотранспорта и технологических линиях переработки дисперсных материалов преимущественно с нестационарными потоками.

Известен способ очистки газов от аэрозольных частиц в системах напорного пневмотранспорта дисперсных материалов, включающий воздействия инерционных сил на дисперсный материал в разгрузителе и последующую его очистку в рукавном фильтре /Урбан Я. Пневматический транспорт. - М.: Машиностроение, 1967. - 266 с./.

Недостатком способа является низкая производительность аппарата вследствие необходимости поддержания невысоких скоростей газового потока (0,02-0,05 м/сек) при прохождении через фильтр, высокие пылевые нагрузки на фильтр, малый срок эксплуатации, необходимость в регулярной регенерации фильтра.

Известен также способ очистки газов от аэрозольных частиц в системах напорного пневмотранспорта дисперсных материалов, включающий воздействия инерционных сил на дисперсный материал в разгрузителе, вывод воздуха из разгрузителя и воздействия на частицы центробежных сил в циклонном аппарате с последующим фильтрованием воздуха /Малис М.Я. Пневмотранспорт сыпучих материалов при высоких концентрациях. - М.: Машиностроение, 1969. - 183 с. - прототип/.

Недостатком способа является низкая эффективность циклонного аппарата при различных режимах транспортирования и, как следствие, забивание фильтров с последующим их разрушением и нарушение работы пневмотранспортной линии.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы системы в зависимости от режима транспортирования путем перераспределения потоков в разгрузителе, перераспределения потоков в циклонах с замедляющими поток элементами для успокоения жгутов, что приводит к снижению пылевой нагрузки на фильтры.

Предлагаемый способ очистки воздуха от аэрозольных частиц в системах напорного пневмотранспорта дисперсных материалов включает воздействие инерционных сил на дисперсный материал в разгрузителе, вывод воздуха из разгрузителя и воздействие на частицы центробежных сил в циклонном аппарате с последующим фильтрованием воздуха. В зависимости от режима транспортирования 40-80% потока воздуха с меньшим содержанием частиц выводят из разгрузителя, пропускают через циклонный аппарат с элементами, способствующими интенсификации жгутообразования дисперсной среды и успокоения жгутов, из которого 30-90% воздуха от поступившего в циклон с малым содержанием частиц выводят на фильтрование, а 10-70% воздуха от поступившего в циклон с высоким содержанием частиц через успокоитель жгутов выводят в фильтрующий приемник пыли циклона. 20-60% воздуха от поступившего в разгрузитель с высокой концентрацией частиц выводят из разгрузителя в приемник дисперсного материала, откуда его выводят в циклонный аппарат с элементами, способствующими интенсификации жгутообразования среды из частиц и успокоения жгутов, из которого 10-50% от поступившего в циклон, с малым содержанием частиц выводят на фильтрацию, 50-90% воздуха от поступившего в циклон с высоким содержанием частиц через успокоитель жгутов выводят в фильтрующий приемник пыли.

На чертеже представлена схема установки для осуществления способа.

Материал транспортируется воздухом и поступает в разгрузитель 1, соединенный с приемником 2. Разгрузитель 1 через патрубок соединяется с узлом обеспыливания, состоящим из циклона 3 с успокоителем 4 и фильтрующим приемником пыли 5. Часть материала с потоком из циклона 3 поступает в фильтр 6. Выделившийся из потока материал в фильтре 6 и фильтрующем приемнике пыли 5 через пылевыводные течки поступает в приемник 2. Приемник 2 через патрубок соединяется с узлом обеспыливания, состоящим из циклона 7 с успокоителем 8 и фильтрующим приемником пыли 9. Часть материала с потоком из циклона 7 поступает в фильтр 10. Выделившийся из потока материал в фильтре 10 и фильтрующем приемнике пыли 9 через пылевыводные течки поступает в приемник 2. Для регулирования потоков воздуха в установке на циклоне 3 установлены датчики расхода 11, 12; на циклоне 7 - датчики расхода 13, 14.

Способ осуществляется следующим образом.

Из силоса (склада порошкового материала, например цемента) материал в поршневом или аэрозольном состоянии транспортируется воздухом в количестве Qp в разгрузитель 1, где выделяется из несущего потока и поступает в приемник 2.

Воздух с меньшим содержанием частиц из разгрузителя 1 в количестве Qв, в зависимости от режима транспортировки, поступает в циклон 3 с успокоителем 4, где разделяется на два потока: воздух с малым содержанием частиц в количестве q_в выводят на фильтрование в фильтр 6, а воздух с большим содержанием частиц в количестве Qв-q_в выводят через успокоитель 4 в фильтрующий приемник пыли 5.

Воздух с высоким содержанием частиц из разгрузителя в количестве Qн направляют в приемник 2, где он освобождается от сгустков частиц и далее в циклон 7 с успокоителем 8, в котором разделяется на два потока: поток с малым содержанием частиц в количестве q_н выводят на фильтрацию в фильтр 10, а воздух с высоким содержанием частиц в количестве Qн-q_н выводят через успокоитель 8 в фильтрующий приемник пыли 9.

При этом регулирование потоков воздуха в циклоне 3 производится с помощью датчиков расхода 11 и 12, а в циклоне 7 - посредством датчиков расхода 13 и 14.

Указанные диапазоны расходов потоков связаны с режимом транспортировки порошкового материала из силоса в разгрузитель 1. При содержании материала в силосе, превышающем 10% его объема, материал в транспортном трубопроводе движется поршнями (пробками) и средняя концентрация частиц в воздухе составляет более 20 кг/кг воздуха /Малевич И.П., Серяков B.C., Мишин А.В. Транспортировка и складирование порошкообразных строительных материалов. - М.: Стройиздат, 1984. - С.93-97, С.111/.

При этом в промежуток времени поступления поршня количество входящего воздуха минимально, а в промежутках между поршнями максимально. Содержащиеся частицы в воздухе в основном имеют размер менее 1 мкм. В этом режиме транспортировки дисперсного материала воздух из разгрузителя 1 в количестве Qв=(0,4-0,6)Qp направляют в циклон 3 и в количестве q_в=(0,3-0,4)Qв фильтр 6, поток в количестве Qв-q_в=(0,7-0,6)Qв с повышенной концентрацией частиц направляют через успокоитель для замедления потока и успокоения жгутов 4 в фильтрующий приемник пыли 5.

Воздух из разгрузителя 1 с высоким содержанием частиц в количестве Qн=Qp-Qв=(0,6-0,4)Qp направляют в приемник 2 и далее в циклон 7, из которого воздух в количестве q_н=(0,2-0,3)Qн выводят на фильтрацию в фильтр 10, а другой поток через успокоитель 8 в количестве (0,8-0,7)Qн - в фильтрующий приемник 9.

При таком перераспределении потоков зависание материала в разгрузителе 1 не происходит, образовавшиеся жгуты выделяются из потока и транспортируются на дно фильтрующих приемников / Страус В. Промышленная очистка газов. Пер. с англ. - М.: Химия, 1981. - 616 с./. Пылевые нагрузки на фильтры оказываются малыми, и система работает устойчиво.

При содержании материала в силосе, не превышающем 10% его объема, материал в транспортном трубопроводе движется в виде взвеси (аэрозоль - транспорт) с повышенным расходом воздуха. Пыль в потоках на выходе из разгрузителя и бункера-приемника имеет фракционный состав, близкий к исходному, т.е. большая часть пыли содержит частицы с размерами более 2^-X мкм. В этом случае Qв=(0,7-0,8)Qp, q_в=(0,6-0,9)Qв, Qн=(0,3-0,2)Qp, q_н=(0,1-0,5)Qн.

При таком перераспределении потоков зависание пыли в разгрузителе не происходит, циклоны 3 и 7 не забиваются, работают устойчиво, эффективно, а пылевая нагрузка на фильтры 6 и 10 уменьшена.

Пример осуществления изобретения

Пример 1

В производственных условиях проводился отбор части запыленного воздуха из разгрузителя и проводилась его очистка по известному и предлагаемому способу.

1.1. Использовался циклончик типа СК - ЦН - 34, у которого диаметр пылевыводного отверстия меньше диаметра газовыводного патрубка; приемник выполнен из прозрачного, жесткого и непроницаемого материала /Справочник по пыле- и золоулавливанию/ Под. ред. М.И.Биргер, А.Ю.Вальдберг, Б.И.Мягков и др. Под общей ред. А.А.Русанова. - 2 изд. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 312 с./.

Давление в разгрузителе колебалось в пределах 0,2-1,2 кПа. Эффективность пылезадержания циклончиком определялась по формуле

где , - привесы фильтра и приемника после пропускания запыленного воздуха через циклончик.

Наблюдения и измерения показали следующие результаты.

При поступлении в циклончик малых порций воздуха с пылью поступления пыли в приемник нет; частицы перераспределяются по объему циклончика, частично выносятся, частично прилипают к стенкам. Пыль мелкая, имеет медианный размер δ_m<2 мкм. При поступлении больших порций воздуха воздух подхватывает пыль на стенках, в объеме и транспортирует ее в приемник. Однако из-за слабого образования жгутов было видно, пыль в приемнике осаждается неудовлетворительно. Эффективность пылезадержания не превышала 45%. Наблюдалось налипание пыли в области пылевыводного отверстия.

При использовании приемника с гибкими фильтрующими поверхностями наблюдалось “схлопывание” при поступлении больших порций воздуха, что объясняется возникновением разрежения в пылевыводном отверстии. Это приводит к полному уносу материала из циклона в фильтр (η=0).

1.2. По предлагаемому способу поток направляется в конический циклончик, к которому со стороны пылевыводного отверстия был прикреплен успокоитель для замедления потока и успокоения жгутов, в фильтрующий приемник направлялось 70-80% поступающего воздуха. В этом случае процесс очистки проходил стабильно, эффективность пылезадержания циклончиком составляла более 98%.

Пример 2

В производственных условиях проводилась очистка рабочего воздуха в установке пневмотранспорта цемента при поршневом режиме по предлагаемому способу (чертеж).

Воздух из разгрузителя 1 с высокой концентрацией частиц в количестве Qн=(0,4-0,6)Qp проходил в приемник 2, где освобождался от сгустков частиц и далее в циклон 7. Из циклона 7 воздух с меньшим содержанием частиц в количестве q_н=(0,4-0,5)Qн выводился на фильтрацию в 10, а воздух с повышенной концентрацией частиц через успокоитель потока 8 в количестве (0,6-0,5)Qн в фильтрующий приемник 9. Воздух из разгрузителя 1 с меньшей концентрацией частиц в количестве Qв=(0,6-0,4)Qp проходил в 3 и далее разделялся на два потока: поток с меньшей концентрацией частиц в количестве q_в=(0,3-0,4)Qв направлялся на фильтрацию в 6, а поток с расходом Qв-q_в=(0,7-0,6)Qв через успокоитель потока 4 в фильтрующий приемник 5. При таком соотношении потоков процесс транспортировки материала и очистки воздуха проходил стабильно и эффективно: зависания материала в разгрузителе не было, сопротивление системы очистки возрастало не более чем на 50%; вынос материала в фильтры 6 и 10 составлял менее 0,003% от количества поступившего в разгрузитель, т.е. допустимо работать без фильтров.

Пример 3

В лабораторных условиях проводилась очистка воздуха в стационарных потоках при различных диапазонах концентраций и расходах воздуха по предлагаемому способу. Использовалась пыль - цемент с медианным размером частиц δ_m=23 мкм, в которой содержание частиц менее 2 мкм составляло 2%.

При скоростях входа в циклончик 10-20 м/сек и концентрациях пыли 5-50 г/м³ высокая эффективность обеспыливания (η>99%) достигается, когда q_в<0,9Qв.

При скоростях входа в циклончик 4-6 м/сек и концентрациях 10-100 г/м³ удовлетворительная работа и высокая эффективность достигается, когда q_н=(0,3-0,1)Qн, т.е. большая часть воздуха с высокой концентрацией частиц должна поступать в фильтрующий приемник.

Положительный эффект изобретения заключается в непрерывной высокой эффективности улавливания тонкодисперсных материалов при различных режимах транспортирования при неизменно высокой производительности с сохранением продолжительного срока эксплуатации рукавных фильтров.

Изобретение предназначено для очистки газов от дисперсных примесей и может быть применено в системах напорного пневмотранспорта и технологических линиях переработки дисперсных материалов преимущественно с нестационарными потоками. Способ очистки воздуха включает воздействие инерционных сил на дисперсный материал в разгрузителе, вывод воздуха из разгрузителя и воздействие на частицы центробежных сил в циклонном аппарате с последующим фильтрованием воздуха. В зависимости от режима транспортирования 40-80% потока воздуха с меньшим содержанием частиц выводят из разгрузителя, пропускают через циклонный аппарат, из которого до 30-90% воздуха от поступившего в циклон с малым содержанием частиц выводят на фильтрование, а 10-70% от поступившего в циклон с высоким содержанием частиц через успокоитель жгутов выводят в фильтрующий приемник пыли циклона. Другая часть воздуха в количестве 20-60% с высокой концентрацией частиц выводят из разгрузителя в приемник дисперсного материала, откуда его выводят в циклонный аппарат, из которого до 10-50% воздуха от поступившего в циклон, с малым содержанием частиц выводят на фильтрование, а 50-90% от поступившего в циклон с высоким содержанием частиц через успокоитель жгутов выводят в фильтрующий приемник пыли циклона. Технический результат заключается в непрерывной высокой эффективности улавливания тонкодисперсных материалов при различных режимах транспортирования при неизменно высокой производительности с сохранением продолжительного срока эксплуатации рукавных фильтров. 1 ил.

Способ очистки воздуха от аэрозольных частиц в установках напорного пневмотранспорта дисперсных материалов, включающий воздействия инерционных сил на дисперсный материал в разгрузителе, вывод воздуха из разгрузителя и воздействия на частицы центробежных сил в циклонном аппарате с последующим фильтрованием воздуха, отличающийся тем, что 40-80% потока воздуха с меньшим содержанием частиц выводят из разгрузителя, пропускают через циклонный аппарат с элементами, способствующими интенсификации жгутообразования дисперсной среды и успокоения жгутов, из которого 30-90% воздуха от поступившего в циклон с малым содержанием частиц выводят на фильтрование, а 10-70% воздуха от поступившего в циклон с высоким содержанием частиц через успокоитель жгутов выводят в фильтрующий приемник пыли циклона; 20-60% воздуха от поступившего в разгрузитель с высокой концентрацией частиц выводят из разгрузителя в приемник дисперсного материала, откуда его выводят в циклонный аппарат с элементами, способствующими интенсификации жгутообразования среды из частиц и успокоения жгутов, из которого 10-50% от поступившего в циклон воздуха с малым содержанием частиц выводят на фильтрацию, 50-90% воздуха от поступившего в циклон с высоким содержанием частиц через успокоитель жгутов выводят в фильтрующий приемник пыли.