Способ очистки пылегазового потока и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК B01D51/08 

Изобретение относится к технике очистки газов от пыли и аэрозолей, выделяющихся в ходе технологических процессов в металлургической, цементной, химической и ряде других отраслей промышленности, преимущественно при использовании высоконапорных аппаратов.

Целью изобретения является интенсификация процесса очистки пылегазового потока путем образования подвижных поверхностей разрыва в газовой среде.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема устройства для осуществления данного способа; на фиг 2 - разрез А-А на фиг. 1 (форма входного патрубка в агломерационную камеру); на фиг. 3 - схема падающего и отраженного фронтов ударной волны для тела, находящегося в верхней точке круговой траектории; на фиг 4 - те же параметры для тела, находящегося в нижней точке траектории.

Способ очистки пылегазового потока реализуется устройством, содержащим цилиндрическую камеру 1 звуковой агломерации, которая выполнена в виде сопла Вентури Вход пылегазового потока в камеру осуществляется через патрубок 2. установленный касательно к цилиндрической части камеры 1 Соосно с геометрической осью камеры 1 РЭЗМРЩРН быстроходный вал

о XI

4 Ч) (О vj

3 привода 4. На валу 3 смонтирован ротор 5. на периферии которого в данном примере закреплено два обтекаемых тела 6 и 7. Количество обтекаемых тел на роторе 5 выбирают в зависимости от требуемой частоты озвучивания, которая определяется выражением fi

где К-количество тел обтекания , закрепленных на роторе 5;

fi - частота вращения быстроходного вала 3 привода 4.

Торцовая входной секции камеры 1 закрыта стенкой 8. расположенной под острым углом к плоскости вращения ротора 5. В сгеике 8 имеется отверстие,.соединяющееся с дросселем 9, который имеет регулируемое проходное сечение канала. На противоположном торце агломерационной камеры 1 посредством двух кронштейнов 10 смонтирован рефлектор 11. Отражающая поверхность рефлектора 11 выполнена плоской и расположена параллельно внутренней поверхности торцовой стенки 8, Расстояние между этими поверхностями выбрано таким, чтобы между ними укладывалось целое число длин акустической волны.

Проем между торцом камеры 1 и рефлектором 11 формирует канал для отвода очищенного газя в атмосферу. Сбор агломерированных частиц пыли осуществляется в накопителе 12. установленном в нижней части проема.

Для предотвращения образования отложений пыли и шлама на стенках трубы Вентури корпус 1 наклонен к горизонту так, что угол между образующей конфузора трубы в наиболее низком сечении и горизонтом превышает или равен углу естественного откоса для данного вида агломерирующего сыпучего вещества в газе.

При работе устройство для очистки пы- легазового потока помещают в корпус, обладающий высокими звукопоглощающими свойствами (не изображен).

Работа устройства для осуществления способа очистки пылегазового потока заключается в следующем.

Запыленный газ из технологической установки поступает в патрубок 2 и. направляясь цилиндрической частью камеры 1, преобразуется в спиралеобразный поток. Привод 4 обеспечивает плавный запуск и последующее ррлщательное движение быстроходного вала 3 и закрепленного на нем ротора 5. Круговую частоту вращения а) ротора 5 и рлдиус R расположения на нем обтекаемых теп 6и7 выбирают такими .чтобы

удовлетворялось условие wti с,т.е. обеспечивалась сверхзвуковая линейная скорость перемещения обтекаемых тел 6 и 7 по круговой траектории. При этом перед головной частью каждого-обтекаемого тела образуется фронт ударной волны, который в зависимости от выбранной окружной скорости характеризуется заданными давлением, плотностью и температурой, значительно

0 превышающими аналогичные параметры окружающей среды.

Так как ось вращения ротора 5 совпадает с осью спиралеобразного потока, то каждая ударная волна, перемещаясь в ту же

5 сторону, что и пылегазовый поток, многократно пересекает его вследствие значительного превышения скорости ударной волны над скоростью потока (примерно на два порядка). Фронты ударных волн, явля0 ясь квазижесткими поверхностями для частиц пыли, передают им импульс силы, а центробежное ускорение создает условия для переноса этих частиц на периферию цилиндрической части агломерационной каме5 ры 1.

Каждая ударная волна является мощным генератором звука. Спектр излучаемого сигнала такого генератора характеризуется наличием дискретных и

0 шумовых составляющих, причем основная часть энергии переносится дискретными составляющими. При сверхзвуковой линейной скорости ротора 5 в спектре, кроме основной частоты, появляются высшие гармони5 ки, амплитуда звукового давления которых равна или даже превышает амплитуду первой гармоники. При циклической деформации ударной волны, т. е. при превышении тела 6 или 7 вдоль наклонно установленной

0 поверхности стенки 8, количество таких гармоник можно довести до 10-15. Поэтому в камере 1 с учетом того, что расстояние между стенкой 8 и отражателем 11 выбрано кратным длине волны первой гармоники.

5 образуется л стоячих волн, количество которых равно числу гармоник. В такое же число раз увеличится частота расположения пучностей этих волн, увеличивая густоту сита, в котором происходит агломерация частиц

0 под действием акустического поля.

Так как в общем случае пылегазовый поток является полидисперсным, то наиболее оптимально агломерация (коагуляция) частиц будет происходить тогда, когда часть

5 взвешенных частиц не принимает участия в колебаниях потока газа, в то время как дру- (ие более или менее сильно колеблются. В результате этого происходит соударение колеблющихся частиц с теми, которые не принимают участил в колебаниях. При

увеличении радиуса аг лпмерирогимных чаг тиц аналогичный процесс достигается кы другой мет М.РИ частот 1 чвуксшои полны и так проис одит до iРА пор пока маг са агло мерирогпнных чат нщ но станет кригиче ской и они под действием собственного веса HP выпадут на внутреннюю поверх ность агломерирующей самеры 1 За СЧРГ скольжения по наклонноп поверхности к i меры 1 перемещаясь в зоне пограничного слоя где скорость потока равна нулю а также под деисгИИРМ вибраций вызванны переизлучением акустического поля, части цы пыли осыпаются в накопитель 12

Таким обра юм данный способ позво ляет одновременно объединить три вида воздействия на частицы пыли п газе меха ническое передай) и -пульса с ты фрон том ударной волны акустическое агломерация (коагуляция) в стоячем интер ференционном аку, ыческом поле полича с то гное постепенное увеличение размеров агломерирующих частиц под вот действием гармоник раз ичной (но кратной основной)частоты

Все эти воздействия генерируются одним и тем же источником поверхностью разрыва в газе и позвопяют интен ифици ровать npoi.ecc очистки пылегазопого пого ка

Наклонная поверхность стенки 8 позво ляет изменять yiол отражения ударной волны Угол падения д падающей ударной волны изменяется за один оборот в преде лах

a + fi

где а утл между стенкой 8 и плоскостью вращения ротора 5

/7 угол между плоскостью падающей ударной волны и нормальной к плоскости вращения ротор,

Угол падения для ударных волн не до статочно точно совпадает с углом отражения, НО Приблизительно МОЖНО ПРИНЯТЬ Ч Т)

и он изменяется в этих пределах Таким образом за ка сдыи оборот ротора 5 два отраженныл фронта /дарныл оолн сканир, ют сечение агломерационной амеры 1 н давая образпвагьг я застойные перетенооб- рззным пгт ерхно гам т е обеспечивается равномерная очистка та т,аже на оси спиралеобразного готока

Для того увеличить поверхность фронтов ударны/ юлн и усилить во ист ВИР удзин у.- волнн 1 лылегазовыи .ITTOH производят t OKусирогам ie фронтов удар ных волн Это oc/ui сгоняется направлением кажд° ( и ( ронттв на наклонную поверх -1 Ti n сд 1ои части (конфузора) тру

Гц i Пентури Кпгдя мощлч v/ирмяч полна п)иходит поверхности кс)нфузор и) ни 11,рьл°т( я простая волна сжашя сп одящач in точки вгтречи как из источника возмуще ния При дальнейшем движении обтекаемо ю гела 6 и пи 7 по круговой траектории происходит дополнительный малый пово рот сверх шуково о потока что ведет к обрз- юванию новой простой волны сжатии

0 выходящей из новой точки встречи и распо лощенной левее первой волны(по напрапле нию вращения ротора 5) Однако в сверхзвуковом потоке волны не. могут рас пространяться вверх по течению, поэтому

5 вторая волна будет сноситься по наклонной поверхности конфузора до совпадения с первой При этом образуется более интен г ивная волна которая значительно усилива РТС я при дальнейшем повороте роюрг

0 Проведенное фокусирование энергии удар ных волн позволяет повысить уровень тпу кового давления на 6 д Б т е увеличить КПД генератора звука

Понижение статического давления пы

5 легазового потока в наиболее узком сеченип трубы Вентури позволяет создать градиент давления между этим и входным сечением агломерационной камеры 1 Это позволяет уг-ч-личить площадь фронтов ударных воль и

0 ILM самым расширить площадь взаимодей ствия между фронтом и пылегазовым пото ком что адекватное увеличению времени n uiy ипанич этого потока

Рноскость вращения рогора 5 ратмг ще

S ia вне пхода пыле|ачового потока в 1 °т-п объясняется тем что ротор 5, враща ющиии со сверхзвуковой скоростью V при встрече с пылевой частицей i г)1прает Поэтому при заданной частите

0 вращения ротопр г) подбирают сечение ьа напа дросссл п пкиг чтоб: i ажектирооз ни1 чистого i из окружаюиим о пр:странства и его последующее отбрасывание на периферию а счет действия цент

е робржных сил омывало обтекземьч тела и HF , от/скало встречи ротора 5 с пылевыми част ицами

Кроме того i достоинствам устройстга с подует отнести простоту констр/кции, от0 сугствие вспомогатепьного стационарного -Гшрудования а так-кр низкую стоимость птрат на изготовление

Формула изобретения

1 Способ очисг и пылегазового потока

5 тклюмаюи ти нагрт Шгыегазоваго по- ик т по спирт/ t но гр .РК гории налом ение него акустичтск f го по isi и он центра цию ,не гии акусти гс , в заданном на nf ав ,ен,-и о т л . ч а ч i , и с я тем что с 1 --лью ИНТРИГИ : . ргмрсса oi игтги

путем образования подвижных поверхностей разрыва в озовой среде, генерируют вдоль круговой траектории п ударных волн, отражают фронт каждой ударной волны от жесткой поверхности, циклически изменя- ют угол отражения ударной волны,понижают давление в направлении, перпендикулярном плоскости круговой траектории, и в этом направлении фокусируют фронты ударных волн.

2. Устройство для очистки пылегазового потока содержащее агломерационную камеру с тангенциально расположенным входным патрубком и акустический рефлектор, отличающееся тем, что агломера- ционная камера снабжена генератором ударных волн,выполненным в виде привода с ротором, снабженным закрепленными на его периферии обтекаемыми телами, причем ось ротора совпадает с осью симметрии цилиндрической части камеры, а торцовая

стенка камеры расположена прд острым yi лом к плоскости вращения ротора.

3. Устройство по п. 2.отличающее с я тем. что агломерационная камера выпол пена в виде сопла Вентури.

Л. Устройство по п. 2,отличающее с я тем.что торцовые стенки агломераци онной камеры установлены параллельно одна другой, а отражающая плоскость рефлектора совмещена с одной из торцовых стенок.

5. Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что радиус расположения обтекаемых тел на роторе и угловую частоту их вращения en определяют по зависимости

a) h с ,

где с газе.

скорость распространения звука в

Изобретение относится к области техники акустической очистки газов от пыли и аэрозолей, выделяющихся при технологических процессах в цементной, металлургической, химической и других отраслях промышленности, и позволяет достигнуть интенсификации процесса очистки пылега- зовой смеси путем образования подвижных поверхностей разрыва в газовой среде. Генерируют п ударных волн для круговой траектории, по которой движется пылегазовый поток. Отражают ударную волну от жесткой поверхности и циклически изменяют угол отражения ударной волны. Устройство для очистки пылегазового потока дополнительно содержит генератор ударных волн, выполненный в виде привода, на быстроходном валу которого смонтирован ротор. На периферии ротора 5 закреплены тела обтекания. При вращении ротора тела обтекания движутся со сверхзвуковой скоростью, что приводит к образованию ударных волн, движущихся по круговой траектории. Прохождение ударной волны через пылегазовый поток интенсифицирует процесс осаждения пыли. 2 с. и 3 з. п. ф-лы, 4 ил сл с

Л

Фиг.З

oL+fl

Фрон/тт отраженной волны

2

,-- Мормалй

Мормоль

Фронт ударной

ОО/1НЫ