Устройство для очистки сажи Советский патент 1992 года по МПК B04C5/00 

Изобретение относится к устройствам для классификации зернистых и пылевидных материалов по размеру частиц и удель ному весу и может быть использовано, в частности, для очистки сажи от частиц посторонних включений и грита в производстве технического углерода, а также в других отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение эффективности очистки сажи за счет уменьшения вторичного уноса посторонних включений и уменьшения содержания сажи в отходах.

На чертеже изображено устройство, общий вид.

Устройство содержит корпус 1. выполненный в виде двух усеченных конусов 1а и 16. соединенных большими основаниями по диаметру D. разделитель 2 потоков, выпол«

ненный в виде полого цилиндра и установЧленный соосно корпусу 1. патрубок 3 выгрузки отходов, расположенный в нижнем конусе 16 корпуса, входной тангенциальный патрубок 4 и выходной тангенциальный патюрубок 5. Входной тангенциальный патрубок 4

Ni расположен в верхней части разделителя 2 Ю потоков, а выходной тангенциальный патрубок 5- над усеченным конусом 1а корпуса 1. Устройство для очистки сажи работает следующим образом.

Поток сажевого аэрозоля, содержащий частицы посторонних включений, поступает в устройство через входной тангенциальный патрубок 4. Закрученный вокруг вертикальной оси в патрубок 4 поток опускается по полости разделителя 2 потоков. При выходе из последнего происходит резкое падение скорости вращения потока и изменение аксиального направления его движения на противоположное (вверх), При этом под действием инерционных сил из аэрозоля происходит выделение частиц посторонних включений, которые осаждаются и скапливаются у патрубка 3 выгрузки отходов и периодически удаляются из аппарата. После изменения аксиального направления движения на противоположное образуется восходящий поток аэрозоля, вращающийся в полости биконического корпуса 1, Захваченные частицы посторонних включений (вторичныйунос) поддействием центробежных сил, непрерывно увеличивающихся гю мере продвижения потока вверх, прижимаются к внутренним стенкам корпуса и опускаются в коническое днище к патрубку 3 отводов. Очищенный аэрозоль удаляется с устройства через выходной тангенциальный патрубок 5. Благодари установке разделителя 2 потоков восходящий поток не контактирует с нисходящим и проникновения частиц посторонних включений из нисходящего потока в очищенный восходящий поток не происходит.

Принцип действия предлагаемого устройства для очистки сажи от частиц посторонних включений основан на применении азродмнамического способа, использующего для разделения дисперсных систем инерционные и центробежные силы, а также различие скоростей витания частиц посторонних включений и сажи. Частицы посторонних включений ЯВЛЯЮТСЯ продуктами различных побочных процессов, протекающих одновременно с основным процессом получения сажи: коксования сырья и гритообразования, зрозии футеровки и коррозии оборудования. Эти частицы обладают различными плотностью, размерами и формой, отличными, как правило, от соответствующих показателей сажевых частиц.

Источником появления инерционных и центробежных сил является кинетическая энергия закрученного вокруг вертикальной оси нисходящего потока аэрозоля сажи. При резком изменении скорости и направления движения потока возникают инерционные силы, которые приводят к осаждению частЦц посторонних включений, более массивных по сравнению с частицами сажи. Однако из-за неравномерности скоростей потока по сечению, из-за различных его возмущений осаждения всех частиц посторонних включений не происходит и часть их уносится восходящим потоком, в восходящем потоке непрерывно уменьшается радиус его вращения, поэтому центробежные силы, действующие на захваченные чйстицы посторонних включений и способствующие их осаждению, непрерывно увеличиваются. При этом аксиальная составляющая скорости восходящего потока не превышает

скорости витания частиц посторонних включений, но выше скорости витания сажевых частиц. Благодаря этому резко сокращается вторичный унос частиц посторонних включений и одновременно уменьшается осаж0 дениечастици попадание их в отходы.

При уменьшений отношения площади большего основания конуса корпуса к площади сечения разделителя потоков менее 3:1 обьем между разделителем и внутренней поверхностью корпуса уменьшается и, следовательно, аксиальная скорость восходящего потока аэрозоля при его постоянном расходе увеличивается. Увеличение аксиальной скорости потока, которая начинает

0 превышать скорость витания частиц посторонних включений, соответственно приводит к увеличению вторичного уноса посторонних частиц, которые проскакивают через верхнюю коническую часть корпуса. Концентрация частиц посторонних вклю)ёний размером более 0.5 мм в саже после устройства возрастает до 0,0020,0021 %. количество, выделенных частиц сниж ается до 0.216-0,119 кг/ч, гидравлическое сопротивление устройства повышается до 1,51-1.56 кПа. а эффективность очистки снижается до 85,.0%.

При увеличении отношения площади большего основания конуса корпуса к площади сечения разделителя потоков обьем между ними увеличивается, а аксиальная скорость восходящего потока уменьшается и становится меньше скорости витания частиц сажи: В связи с Этим количество сажи в

0 отходах увеличивается до 1,64-1,59 кг/ч. Со. держание частиц посторонних включений размерами более 0.5 мм 8 саже после устройства составляет 0,001 %. гидравлическое сопротивление устройства - 0,71-0,73 кПа;

5, количество частиц посторонних включений в отходах - 0.234-0,130 кг/ч, а эффективность очистки - 92,9 % .Возрастание количества саЖи в отходах приводит к потерям целевого продукта и значительно осложняет

0 решение за дач по утилизации отходов в связи с ужесточением экологических требова ний. ..,,., . , .,. ., Увеличение расстояния от выходного конца разделителя IIOTOKOB до патрубка выгрузки отходов более 0,9 высоты конического днища {нижней конусной части корпуса) приводит к уменьшению эффективности очистки и увеличению содержания сажи а отходах. Это связано с тем, что поток аэрозоля после разделителя потоков практически сразу попадает в верхний конус и его скорость быстро начинает возрастать при движении потока вверх. В этом случае частицы посторонних включений не успевают полностью выделиться из потока и выносятся из аппарата. Содержание частиц посторонних включений размером более 0,5 мм после устройства составляет 0,00310.0030%: количество частиц посторонних включений в отходах - 0,196-0,110 кг/ч; эффективность очистки - 77,9-78,6%; гидравлическое сопротивление устройства 0,70-0,72 кПа, Одновременно с вторичным уносом частиц посторонних включений сажевые частицы, вынесенные завихрениями в коническое днище, уже не захватываются восходящим потоком и, оседая, попадают в отходы. Количество сажи в отходах в этом случае возрастает до 1,73-1,59 кг/ч.

Уменьшение расстояния от выходного конца разделителя потоков до патрубка выгрузки отходов менее 0,6 высоты конического днища приводит к тому, что площадь сечения конического днища в плоскости выходного конца разделителя приближается к площади сечения разделителя. В этом случае скорость аэрозоля после выхода из разделителя потоков изменяется незначительно. Процесс выделения частиц посторонних включений протекает не полностью, так как амплитуда инерционных сил, возникающих при перепаде скоростей потока аэрозоля и действующих на частицы посторонних включений, в этом случае также незначительна и некоторое количество частиц уносится совместно с восходящим потоком, снижая тем самым эффективность очистки. Содержание частиц посторонних включений в саже после устройства составляет 0,0022-0,0021%, что более чем в два раза превышает допускаемый уровень их содержания согласно требованиям норм ГОСТ 7885-86 на сажу. Количество частиц в отходах составляет 0,212-0,119 кг/ч, а количество сажи - 0,230-0,190 кг/ч. Эффективность очистки 84,3-85,0%, а гидравлическое сопротивление устройства 1.42-1,44 кПа (примеры 5 и 13).

ПР им е р 2(по предлагаемому устройству). Аэрозоль сажи, содержащей 0,014% частиц посторонних включений размерами более 0,5 мм, с температурой 300°С поступает в предлагаемое устройство для очистки сажи через входной тангенциальный патрубок 4 с расходом 6400 м /ч. Расход сажи в поступающем аэрозоле составляет 1800 кг/ч. Диаметр D большего основания конусов 1еи 16 корпуса устройства составляет 1000 мм.

диаметр разделителя 2 потоков - 577 мм. Отношение площади большего основания конуса к площади сечения разделителя потоков составляет 3,0. Высота Н конического 5 днища 16 устройства 430 мм, а расстояние , от выходного конца разделителя 2 потоков до патрубка выгрузки 3 отходов 365 мм. Отношение расстояния от выходного конца разделителя потоков до патрубка выгрузки

0 отходов к высоте конического днища составляет 0,85, Гидравлическое сопротивление устройства 1,10 кПа. В результате очистки содержание частиц посторонних вклнэчений в саже снижается до 0,0003%, что более чем

5 втрое ниже норм ГОСТ 7885-86, согласно которому массовая доля остатка после гтросева через сито с сеткой 05К не должна превышать 0,001%. Из сажевого аэрозоля выделено в отходы 0,248 кг/ч частиц посторонних включений и 0,350 кг/ч сажи. Эффективность очистки, определяемая как отношение массы выделенных частиц включений к массе поступивших в устройство частиц составляет 97,9%.

5 В таблице приведены полученные данные.

Изданных таблицы следует, что предлагаемое устройство для очистки сажи повы. шает эффективность ее очистки на

0 37,3-41,9%, снижает количество сажи в отходах в 7,5-36,4 раза и обеспечивает получение чистого готового продукта, показатели которого соответствуют требованиям ГОСТ 7885-86.

5 Формул а из обретения

1.Устройство для очистки сажи от посторонних включений, содержащее корпус с коническим днищем, тангенциальные входной и выходной патрубки и патрубок

0 выгрузки отходов, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности очистки сажи за счет уменьшения вторичного уноса посторонних включений и уменьшения содержания сажи в отходах, корпус вы5 полней в виде двух усеченных конусов, соединенных большими основаниями, и снабжен установленным соосно с ним разделителем потоков, выполненным в виде полого цилиндра, причем отношение

0 площадей большего основания конуса и поперечного сечения разделителя равно 3-5:1 соответственно.

2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е5 с я тем, что выходной конец разделителя

потоков расположен от патрубка выгрузки отходов на расстоянии, равном 0,6-0,9 высоты конического днища. Расстояние от выходного конца разделителя во п.атрубка выгрузки (h), мм Отно1МНне расстояния от выходного конца разделителя до патрубка выгруэки к высоте ко.нического дница 0,85 0.850,850,85 /h/H) Гидравлическое сопротив1,511,100,780,У1 ление ус тройства кЛа Содержание частиц лосторонних включений размером более 0«& мм в саже, % 0,0111 О,ОНО,ОН перед ycTpofitTBoM 0,002 0,0030,002 после устройства Количество частиц пос тормних вк/ючений в 0,216 0, 0, 0,23| 0,212 отходах, кг/ч О,ОН О,ОН 0,007 0,00 0,850,85 1.561,15 Н о,он с,он 0,01 о,он 001| 0,0003 0,0031 0,0021 0,0001 «6 0,2li8 0,19б 0,t19

Расстояние от выходного конца разделителя до патрубка выгрузки CW, нм

Отнооение расстояния от выходного, конца разделителя до патрубка выгрузки к высоте конического дни1ца li/H)

Гидравлическое сопротивление устройства, хПа

Продолжение таблицы

261

17267

0,6

«,90,92

1,12

1,68

0,770,72

1,71 Т(Гчистха сзш па УеТ|и)тву Нвименоовнне .j ......р-------.-..-....|---- J----- Содержание частиц посторон| их вклбченмй раэиерон более 0,5 ми t саже, Л . 0,014 0,0140,.0,0140,014 перед устройством после устройства 0,0002 0,0010,002,1 0,0003 0,0002 IfoimuecTBo частиц посторониих аклочеяиЯ I отходах, иг/ч 0,138 0,130 0,119 0,137 .0,138 -Количество сажи в от- ходах, хг/чO.JkO 1,590,190. 0,2Ii) 0,880 Эффаетивность очистки, Д 98,6 92,985,0 ; 97,ЗЯ,6

Продолжение таблицы jИввестному р I Jj j . 0,0140,014О,ОН 0,0030 0,004| 0,0042 0,110 0,178 0,098 1,686,92 78,670,7