Циклон для очистки запыленного газа Советский патент 1988 года по МПК B04C5/181 

Изобретение относится к области пылеулавливания и может быть использовано в системах аспирации и газоочистки различных отраслей промьш- ленности.

Цель изобретения - повышение эффективности пьшеулавливания за счет снижения вторичного уноса.

На фиг.I изображен предлагаемый . 1Ц1КЛОН; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - картина нисходящих и радиальных течений потока (линии тока ( const) в его меридиональном сечении; на фиг.З - зависимость уноса пыли б(%) предлагаемого и известного циклонов от условной скорости газа top, в их поперечном сечении; на фиг.6 - зависимость относительной величины эффективности очистки предлагаемого циклона / f , от отношения высоты h насад- ка к расстоянию Н между верхней .кромкой насадка и нижним концом осевого патрубка (где g , f - текущее и максимальное значения эффективности .

Циклон содержит цилиндроконичес- кий корпус 1, у сгановленный в его верхней части входной тангенциальный патрубок 2 для подачи основного запыленного потока, осевую выхлопную трубу 3, бункер 4, располо - женное в нижней конической части корпуса 1 пылевыпускное отверстие 5 в котором установлен осевой патрубок 6 с кольцевым насадком 7 большего диаметра, размещенный в конической части корпуса с образованием кольцевого канала 8 между нижним концом насадка 7 и верхним концом патрубка 6. Нижний конец патрубка 6 соединен с улиточньм закручивателем 9 дополнительного ввода 10 запыленного газа. Патрубок 6 и насадок 7 выполнены в форме усеченных однополосных гиперболоидов. Отношение высоты h насадка 7 к расстоянию Н между верхней кромкой насадка 7 и нижним концом патрубка 6 равно 0,21-0,32.

Циклон работает следующим образом Основной запыленный газовый поток вводится в корпус 1 циклона через тангенциальный входной патрубок 2, представляющий собой закручивающее устройство.

Под действием поля центробежных сил, возникающих при вращении основного запыленного потока в пoлocfи корпуса 1 циклона, в е го верхней части происходит отделение частиц с из потока на стенку. Далее твердые частицы в виде винтообразного пылевого шнура или пылевых струек транспортируются нисходящими вторичными течениями основного потока вдоль

o стенки корпуса 1 в нижнюю его часть. В результате вращательного движения основного потока в корпусе I циклона вблизи его оси (на всю высоту корпуса) возникает зона резко по5 ниженного по сравнению с периферией давления - так назьшаемое ядро вихря или вихревая нить, ограниченная пунктирной линией тока V 0.

По мере продвижения основного по0 тока вниз под влиянием указанной разности давлений очшценные слои пристенного нисходящего потока постепен- но разворачиваются к выхлопной трубе 3. Так как на все они успевают

5 выйти из полости корпуса через выхлопную трубу, то под ней образуется вихревой тор 11 очищенного газа, в котором газ циркулирует, не покидая циклон (на фиг.2 показана толь0 ко нижняя часть тора).

Уменьшенная таким образом часть нисходящих течений с возрастающей по мере продвижения вниз концентрацией пыли устремляется в нижнюю

, часть корпуса 1 . В области осевого

Jfо

патрубка о они вовлекаются в циркуляцию в дополнительном вихревом пылевом торе ( в меридиональном сечении - циркуляционное кольцо 12), коQ торый отделяется от верхнего вихревого тора 11 седловиной S, , характеризующейся минимальным расходом газа.

При достижении в циркуляционном

с кольце 12 определенной концентрации пыли, превьщ1ающей несущую способность среды, происходит выпадение твердых частиц через кольцевое сечение пьшевьшускного отверстия 5 в бункер 4.

В полость бункера 4 проникает лишь весьма незначительная часть нисходящих течений, которая резко теряет там скорость и изменяет свое направление на обратное. В результате этого происходит осаждение частиц пыли и заканчивается, собственно, процесс пьщеулавливания. Освобожденный от пьши воздушный поток движет0

5

ся из бункера 4 в приосевом закрученном восходящем потоке вдоль наружной поверхности нижней части насадка 7,.попадает в полость корпуса 1 и далее устремляется к выхлопной трубе 3. Так как не весь освобожденный от пыли газ успевает выйти из бункера 4, то в его полости возникает свой вихревой пылевой тор (в меридиональном сечении - циркуляционное кольцо- 13 . При этом между циркуляционными кольцами 12 и 3 образуется дополнительная седловина Qj с минимальным расходом газа. Полученная (в меридиональном сечении корпуса 1 ) с помощью ЭВМ картина вторичных нисходящих, восходящих и радиальных течений может быть дополнена характерными линиями циклонноге потока, а именно линией () 0, являющейся границей ядра вихря, линией о2 О, разделяющей нисходящие и восходящие течения по всей высоте корпуса 1 циклона и бункера 4, и линиями &э О, разделяющими радиальные течения на направленные к оси ( со. 0) и к периферии потока ( С0р 0). Центры циркуляции потока (области с максимальным расходом газа) и центры седловин Г2, и

Q (области с минимальным расходом газа находятся на пересечении линий tOj О и со 0.

При соединении описанной выше приосевой ( Cj7 0) зоны резко пониженного давления в полости корпуса 1 ц;иклона с атмосферным давлением у источника пьшеобразования через осевой патрубок 6, закручиватель 9 и ввод 10 вдоль оси корпуса 1 навстречу основному потоку происходит подсос (подача) дополнительного закрученного запыленного потока. Отделение частиц пыли от дополнительного осевого запыленного потока происходит также под действием собственного поля центробежных сиг: в патрубке 6. По его стенке частицы пыли движутся в виде винтообразного восходящего пылевого щнура или пылевых струек вверх, попадают в полость насадка 7 и, срьшаясь с его верхней кромки, отделяются на стенку нижней части корпуса 1 циклона. Очищенные газы дополнительного потока, продолжая вращаться, движутся далее вверх и в общем восходящем потоке покидают корпус 1 циклона через выхлопную тру

0

5

0

5

30

35

40

45

50

55

бу 3. Частицы пыли, отделенные на стенку нижней части корпуса 1 как из основного, так и из дополнительного потоков, вовлекаются в циркуляцию в дополнительном циркуляционном кольце 12 в пространстве между внутренней поверхностью нижней части корпуса 1 и наружными поверхностями осевого патрубка 6 и насадка 7. При этом в предлагаемом циклоне циркуляция такого пыл евого тока (кольцо 12), концентрация пыли в котором постепенно возрастает, происходит через кольцевой канал 8 между насадком 7 и осевым патрубком 6 и вокруг стенки насадка 7.

Наличие кольцевого канала 8 усиливает крутку потока в циркуляционном кольце 12, а также дает возможность более свободного разворота, освобождения от пылевых частиц и выхода нисходящих течений из стестенной области между стенками корпуса 1, осевым патрубком 6 и насадком 7, что уменьщает количество газа, попадаю - щего с нисходящими течениями в бункер, а значит и величину вторичного .уноса пыли из его полости с обратными восходящими течениями. При этом дополнительное циркуляционное кольцо 12, получивщее за счет кольцевого канала 8 большую свободу действий, не только не стесняет и не нарушает движение нисходящих и восходящих течений, но наоборот способствует их активизации в пространстве между кольцами 12 и 13. Подкрутка циркуляционного кольца 12 восходящим дополнительным потоком увеличивает концентрацию в нем пыли и усиливает его центробежный эффект в меридиональной плоскости,ведущий к ускоренному осаждению частиц в бункер 4.

В свою очередь, восходящие из бункера 4 течения очищенного газа движутся в организованном потоке через кольцевой канал 8 и вновь вовлекаются в циркуляционное движение дополнительного кольца 12. Это препятствует, вторичному уносу частиц, захваченных восходящим потоком из бункера-4.

Полученное таким образом улучщение аэродинамических условий сепарации пыли в нижней части корпуса 1 циклона в сечении пылевыпускного отверстия 5 и полости бункера 4 обеспечи513

вает максимально возможную эффективность очистки газа в циклонах.

Теоретические исследования течения газа в полости циклона с бункером и осевь1м патрубком для подачи дополнительного запыленного потока были проведены с помощью .ЭВМ БЭСМ-6 по модели винтового потока с осевой диафрагмой и подачей вдоль оси до- полн ительного потока. Они показали, что картина вторичных нисходящих, восходящих и радиальных течений общего потока (линии тока const) форма ядра вихря (линия О и ха- рактерные линии потока ( (о О, (S 0) перестраиваются наиболее оптимальным образом, а фЪрма усеченного однополостного гиперболоида вращения патрубка 6 и насадка 7 соответ- ствует форме линий О О в нижней части корпуса и полости бункера.

В этом случае независимо от уровня заполнения бункера пылью благодаря возникновению и усилению цирку- ляции в циркуляционном кольце 12 происходит ускорение процесса осаждения пыли в бункер, снижение вторичного уноса частиц пыли.из бункера и нижней части корпуса и повышение эффек- тивности пьтеулавливания.

Аэродинамические исследования вторичных нисходящих, восходящих и радиальных течений в полости корпуса предлагаемого циклона, проведенные с

помощью шарового зонда, подтвердили

результаты теоретических исследований об улучшении аэродинамических условий сепарации пыли. Сквозные промеры составляющих скорости осевого дополнительного и основного потока показали наличие второго максимума относительной величины осевой составляющей скорости о Сл),,,/со„, (где - условная скорость в поперечном сечении циклона) в кольцевом канале 8.

Сравнительные пылевые испытания (по уносу пыли из циклона 6 ,% пред

Q 0

5 Q

5

0

5

26

лагаемого циклона 300 мм с осевым патрубком, образованным из двух со- осных усеченных однополостных гиперболоидов вращения и известного циклона ф 300 мм с осевым патрубком цилиндрической формы, показали, что предлагаемая форма патрубка 6 и насадка 7 обеспечивает при тех же потерях давления дополнительное снижение выбросов пыпи на 35-40% (фиг.6). При этом наибольший эффект достигается при соотношении высоты h насадка 7 и расстояния Н между верхней кромкой насадка 7 и нижним концом патрубка 6, равном h/H (0,21- 0,32)..

Формула изобретения

1.Циклон для очистки запыленного газа, содержащий корпус, установленные в его верхней части осевой выхлопной патрубок и тангенциальный входной патрубок, пылевыпускное отверстие, расположенное в нижней кониче-; ской части корпуса, бункер,осевой патрубок,установленный в пылевыпускномот- версти соединенный нижним концом с за- кручивателем дополнительного ввода запыленного газа, отличающийся тем, что, с целью повыше- ния эффективности пылеулавливания за счет снижения вторичного уноса, осевой патрубок снабжен кольцевым насадком большего диаметра, размещенным в конической части корпуса с образованием кольцевого канала между нижним концом насадка и верхним концом патрубка, причем насадок и патрубок вьтолнены в форме усеченных однополостных гиперболоидов.

2.Циклон по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что отношение высоты насадка к расстоянию между верхней кромкой насадка и нижним концом патрубка равно 0,21-0,32.

./

Б-Б

в

%г.2

иг.З

{

Ю8- 6- иг

ffsSec/n,

Лредл.

Изобретение может быть использовано в системах аспирации и газоочистки различных отраслей промышленности. Цель изобретения состоит в повышении эффективности пьшеулав - ливания путем снижения вторичного уноса. Циклон содержит цилиндроко- нический корпус, входной патрубок для подачи основного патока, вы- хлопнум трубу, бункер и пылевыпуск- ное отверстие, по оси которого для подачи дополнительного встречного осевого закрученного запьшенного потока установлен осевой патрубок с насадком в форме усеченных однопо- лостных гиперболоидов, установленных относительно друг друга с кольцевым зазором. Отношение высоты h насадка к расстоянию Н между его верхней кромкой и нижним концом осевого патрубка h/H равно 0,21- 0,32. Осевой патрубок и насадок в виде усеченных гиперболоидов вращения позволяют значительно улучшить аэродинамические условия сепарации пыли в нижней части корпуса циклона, в сечении пылевьтускного отверстия и полости бункера. 1 з.п.ф-лы, 6 ил. I (Л со 00 GJ5 СО

-ь.

10 3.5 .0 4.5 5.0 5.5 6.0 6,5 апм

Ц)и.5

О 0,1 0,1 0.3 0,lt 0,5 0,6 0,7 0,В 0,9 r.

Фи.б

Составитель Н.Кекишева Редактор Е.Папп Техред А.Кравчук Корректор В.Бутяга

Заказ 1449/13 Тираж 523Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

-ь.

5 ап