Фильтр Советский патент 1992 года по МПК B01D47/06 

Изобретение относится конструкциям фильтров, предназначенных для очистки газового потока от включенных в него частиц пыли, влаги в виде тонких фракций и аэрозольных фаз и предназначено для использо- вания в п ылевыделяющих отраслях промышленности в методах мокрой очистки утилизируемых газов.

В настоящее время известны несколько направлений развития этих технических решений, наиболее представительным из которых можно считать фильтр для очистки потока шлама от твердых мелких фракций и разделения его на газ и твердые включения содержащий цилиндрический корпус с входным и отводным патрубками, вихревую камеру в виде пневмоциклона.

Такая конструкция фильтра имеет существенные и очевидные недостатки, заключающееся в высокой энерго- и трудоемкости процесса разделения ввиду многократного повторного цикла низкой эффективности очистки и значительном уносе мелких час- гиц и частиц рабочей жидкости, участвующей в процессе

Наиболее близким по технической сущности является фильтр для очистки потока газов методом мокрого разделения сред, содержащий вертикально ориентированный корпус с входным тангенциальным патрубком оросительными форсунками центральный выводной патрубок, закрепленный в нижней части корпуса, с сепарационными криволинейными лопатками в нижней его

1

О

а

ND ГО

чэ

части, погруженными частично в рабочую жидкость шламосборника.

В этом устройстве производится разделение пылегазового потока методом контакта динамического потока с жидкостью.

Фильтр имеет существенные недостатки, заключающиеся в низкой эффективности очистки газа ввиду нерационального процесса взаимодействия потока с поверхностью жидкости при любом расходе и не- эффективного отделения капель от газа при выносе, что ведет к перерасходу рабочей жидкости, что ухудшает показатели по ЛДК выбрасываемого газа после обработки в фильтре и снижает характеристики экологи- ческих показателей процесса, превращая его в малоиспользуемый и нерентабельный.

Целью изобретения является повышение эффективности и степени очистки потока при колебаниях его давления и переменных расходах фильтруемого потока и снижение брызгоуноса рабочей жидкости.

Это достигается за счет выполнения фильтра, содержащего вертикально ориентированный корпус с входным тангенциаль- ным патрубком, оросительными форсунками, центральный выводной патрубок, снабженный снаружи в нижней части сепарационными криволинейными лопатками, погруженным частично в рабочую жидкость шламосборника, с усовершенствованием, при котором центральный выводной патрубок снабжен в своей нижней части, у шламосборника, винтовым завихри- телем, имеющим верхнюю газораспредели- тельную двояковыпуклую, в вертикальном сечении, крышку, а над завихрителем стенка выходного патрубка имеет врезанный в нее гофрированный цилиндр (сильфон), при этом нижняя часть стенок выводного пат- рубка выполнена с раструбом, соединенным посредством кольцевого сопла с кольцевым, сборным желобом, дно которого представляет собой торообразный с отводными в шламосборник трубками, при этом завихритель размещен на уровне желоба.

На фиг.1 показан общий вид фильтра с сечением по оси; на фиг.2 - узел I на фиг.1.

Фильтр, как показано на чертежах, выполнен с вертикально ориентированным корпусом 1, имеет входной тангенциальный патрубок 2, оросительные форсунки 3 под ним, центральный выводной патрубок (ка- нал) 4, соединенный с вытяжной шахтой 5. В нижней части 6 патрубка 4 закреплены сепарационные криволинейные лопатки 7 с отгибами 8 навстречу потоку и вертикальными вырезами 9, нижние концы которых погружены в рабочую жидкость шламосборника 11.

Для существенного повышения эффективности очистки потока газа и повышения характеристик по ПДК - пыли при различных колебаниях потока, фильтр снабжен в своей нижней части 6, у шламосборника 11, винтовым завихрителем 12, имеющим верхнюю двояковыпуклую с верхней 13 и нижней 14 частями (фиг.2) крышку, служащую газонаправляющим газораспределяющим рабочим органом завихрителя 12 для создания максимального условия контакта частиц пыли с микрочастицами жидкости и образования таких микрочастиц методом закручивания и взаимного соударения встречных микропотоков при использовании различных скоростей частиц и коагулирующих групп частиц пыли в микрочастицах жидкости.

Над завихрителем 12 в стенку патрубка 4 врезана гофрированная вставка (сильфон) 15 для обеспечения возможности подъема и опускания завихрителя 12 и концов 10 по оси корпуса в зависимости от характеристик поступающего потока и степени заданной очистки потока пылегаза,

Для усиления положительного эффекта внутренняя поверхность нижней части стенок выводного патрубка выполнена в виде раструба 16 с кольцевыми (в горизонтальном сечении) соплом 17 и нижней развитой тупиковой камерой, представляющей собой нижний кольцевой сборный желоб 18 влаги с пылью и токообразным дном 19, отводные трубки 20 в шламосборник 11.

Завихритель 12 имеет газоповоротное распределительное устройство 21 в виде сходящихся кривых в центре (по оси), а над верхней частью 13 крышки имеется криволинейный дефлектор 22, установленный свободно на оси 23 вращения. Этот узел служит для активного разделения: шлам - газ потока пыле-газо-жидкостного, поступающего в выходной патрубок 4.

Фильтр работает следующим образом. Первоначально устанавливают оптимальный уровень жидкости к среднему потоку газа, поступающего на очистку через патрубок 2 (задается от конкретного технологического процесса и по нему тарируют данный фильтр). Далее работа осуществляется в автоматическом автономном режиме, при котором пылегазовый поток орошают из форсунок 3, под действием центробежных сил часть капель отбрасывается на стенки корпуса 1 и в виде пленки стекает вниз, большая же часть потока входит в зону лопаток 7, где плавно меняет направление на обратное вертикальное (для ввода в патрубок). При ударе о поверхность жидкости часть капель (более крупные) оседают (вместе с захваченной пылью) в объеме жидкости, при этом поток срывает капли жидкости и уносит с собой вверх (в виде пены и брыз- говой фазы) в винтовой завихритель 12. где осуществляется более тонкое разделение сред(отделение пыли и влаги от очищенного газа) за счет того, что поток газа активно завихряется и приобретает свойства анти- циклона, т.к. винтовыми лопатками завих- рителя 12 поток постоянно ориентируют к оси, в то время, как поступающий поток и отводимый стараются отбросить его из центра к периферии, - именно это новое свой- ство, заложенное в принцип работы фильтра, позволяет исключить любое про- скакивание необработанной частицы пыли микрочастицами жидкости, т.е. гарантирует полную коагуляцию частиц с капельной фа- зой потока и между собой через взаимодействие с капельной частью этого аэрозольного потока.

Сходящиеся к оси потоки вверху под частью 14 крышки посредством газораспре- делительного устройства 21 отводятся к сечению сопла 17 - в виде очищенного газа, а капельная дисперсная часть потока оседает по оси и задерживается в тупиковой камере, стекая в сборный желоб 18 и по трубкам 20 отводится в шламосборник 11. Если часть потока с каплями, пройдя сопло 17 все же выходит в полость патрубка 4, то, как показано экспериментами (на 1 /4 натур, величины опытно-лабораторной модели фильтра, где в поток над соплом уходило около 8% жидкости в общем потоке газа), мгновенное расширение потока за соплом заставляет капельные частицы отбрасываться к стенке раструба 16 и по криволинейной части 13 выпуклой крышки к криволинейному дефлектору 22, в то время как более легкие частицы газа легко уносятся в восходящем свободном потоке по оси патрубка 4. Частицы капельной фазы со стенок раструба 16 стекают вниз в сборный желоб 18. а частицы влаги от свободно вращающегося этим же потоком криволинейного дефлектора отбрасываются на стенки раструба 16 и также стекают вниз в сборный желоб 18. предуп- реждая вынос капель из рабочей части (на фиг.2) данного фильтра, при такой сепарации газа.

При изменении характеристик поступающего потока (расход, плотность, темпера- тура, концентрация и т.п., заложенных при тарировке данного устройства на стенде), например, при снижении расхода, снижается антициклонный эффект завихрителя 12 и уменьшается давление на газораспределительное устройство 21; чтобы избежать неполноценной обработки пылегазового потока и очистки газа от пыли и влаги, рабочая часть (фиг.2) за счет упругости сильфона 15 опускается глубже в жидкость, уменьшая щели между патрубком 4 и поверхностью жидкости, что приводит к поддержанию скорости потока на заданном уровне, а это и обеспечивает работу по эффективному контакту частиц пыли с микрокапельной фазой жидкости, коагуляцию пыли с жидкостью и выпадение осадка в шламосборник 11 фильтра.

При увеличении расхода газа повышается антициклонный эффект и давление на газораспределительное устройство 21 под крышкой, что заставляет сжиматься силь- фон и поднимает нижнюю часть 6 патрубка 4 над жидкостью с увеличением зазора между поверхностью жидкости и рабочей частью фильтра и приводит к сохранению характеристики потока по скорости и давлению, используя при этом и более активную работу винтового завихрителя потока, распределительного газоповоротного устройства 21 нижней части 14 крышки и более активную работу криволинейного свобод- новращающегося дефлектора 22, что и позволяет отделить пыль от газа и очистить газ от пылежидкостного включения в осадок.

Таким образом, технико-экономические преимущества фильтра, заключаются в улучшении организации физико-технического процесса взаимодействия частиц потока и микрочастиц жидкости и фракционного и фазового отделения составляющих единый процесс взаимодействия сред: частиц пыли (механическая часть), частиц жидкости (флюид) и частиц газа, на составляющие, которые и отводятся по данной технологии в виде отходящего очищенного потока газа (на утилизацию) и влагопылевой фазы - в шламосборник фильтра.

Это приводит к улучшению, по данным экспериментов, экологических характеристик по ЦДК-пыли. которая доведена до 0.03 г/кг газа, что в 3 раза ниже самых низких ПДК пыльных цехов индустрии, что невозможно достичь известными фильтрами, особенно при колебаниях характеристик поступающего пылегазового потока на обработку в данный фильтр, снижение затрат на использование фильтра достигнуто на 23,0 руб на 100 кг обработанного пылегазового потока при концентрации пыли 10-25 г/кг газа.

Формула изобретения

Фильтр, содержащий вертикальный корпус, частично заполненный жидкостью. с шламосборником и входным тангенциальным патрубком, оросительные форсунки, центральный выводной патрубок, снабженный снаружи в нижней части сепарационны- ми криволинейными лопатками, частично погруженными в жидкость шламосборника, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и степени очистки при колебаниях давления и переменных расходах фильтруемого потока и снижения брызгоуноса, центральный выводной патрубок в нижней части снабжен кольцевым

сборным желобом с торообразным дном, соединенным отводными трубками со шла- мосборником и винтовым завихрителем, установленным на уровне сборного желоба и снабженным газораспределительной двояковыпуклой крышкой, при этом стенка выводного патрубка в нижней части снабжена сильфоном, расположенным над завихрителем и выполнена на внутренней поверхности с раструбом, сообщенным посредством кольцевого сопла со сборным желобом.

Использование: фильтрование поступающего на технологический цикл, или отходящего от технологических операций газового потока, несущего в себе тонкодисперсные и аэрозольные частицы - продукты переработки и обработки сырья. Сущность изобретения: фильтр выполнен в виде корпуса (1)с введенным тангенциально патрубком,в полости которого размещены оросительные форсунки и выводной патрубок. В нижней части выводного патрубка имеется винтовой завихритель (12), размещенный на уровне кольцевого сборного желоба (18) с торообразным дном (19) и выполненный с газораспределительной двояковыпуклой крышкой с нижней (14) и верхней (13) частями. В нижней части выводного патрубка имеется раструб (16) сообщенный через кольцевое сопло (17) с желобом (18). Для эффективной работы фильтра при изменении характеристик поступающего газа выводной патрубок снабжен сильфоном, расположенным над завихрителем (12). 2 ил сп С

fpt/al

17 /6

21

12