Циклон Советский патент 1992 года по МПК B04C5/107 

Изобретение относится к области выделения пыли из газопылевого потока при проведении циклонного процесса и может найти применение в химической, металлургической, строительной и других отраслях промышленности, в которых по условиям производства необходимо использовать возвратнопоточные циклонные аппараты для улавливания пыли..

Известна конструкция устройства для очистки газопылевого потока содержащая циклон, снабженный входным патрубком с улиточным или тангенциальным входом, осевым выходным патрубком и раскручива- телем потока. Кроме того, устройство содержит бункер сбора уловленных твердых

частиц. Раскручиватель потока в циклоне выполнен в виде плоской сетки, установленной вертикально между тЬрцом выходного патрубка и дном бункера. Живое сечение сетки раскручивателя выполнено равным не менее 40...50%.

Целью изобретения является оптимизация процесса пылеулавливания за счет влияния на структуру потока в различных зонах циклона.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для очистки газопылевого потока, содержащем циклон, снабженный цилиндроконическим корпусом, входным патрубком, расположенным в верхней части корпуса осевым выходным патVI

00

о

00 CJ Ч)

рубком, присоединенный к отверстию нижней конической части корпуса бункер-пы- лесборник и раскручиватель потока, выполненный из сетки с живым сечением не менее 40%, установленный между торцом выходного патрубка и дном бункера, согласно изобретению раскручиватель потока выполнен в пиде одного или нескольких объемных полых модулей из сетчатых усеченных конусов, соединенных между собой большими основаниями при помощи упругих стяжек-шпилек, установленных со стороны большего и меньшего оснований так, что резьбовые концы стяжек жестко зафиксированы в ячейках сетки конических поверхностей с помощью разъемного соединения, при этом диаметр меньшего основания конусов равен 0,5 dx, а диаметр большего основания в интервале от dK до Дц, где dK - диаметр выходного отверстия конической части корпуса, Дц - внутренний диаметр цилиндрической части корпуса циклона.

Кроме того, модули, расположенные в бункере, соединены между собой и с нижним расположенным в конической части корпуса модулем при помощи упругих стяжек-шпилек.

Кроме того, живое сечение сетки модулей, расположенных в корпусе, равно 60...70%, а живое сечение сетки модулей, расположенных в бункере, равно 40...60%.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 дан общий вид устройства с блочно-модульным сетчатым раскручивате- лем потока, образованным в виде непрерывной цепочки модулей.

На фиг. 2 показан общий вид модуля раскручивателя, поперечный разрез.

На фиг. 3 представлен общий вид устройства, в котором сетчатый раскручиватель образован дискретно расположенными в корпусе устройства блоками модулей.

На фиг. 4 дан общий вид устройства, в котором сетчатый раскручиватель образован отдельно расположенными в корпусе устройства модулями.

На фиг. 5 показан общий вид устройства, в котором сетчатый раскручиватель образован в виде одиночно установленного модуля.

Устройство для очистки газопылевого потока (фиг. 1) содержит цилиндрокониче- ский корпус 1 с входным патрубком 2, расположенным в верхней части корпуса осевым выходным патрубком 3 и раскручи- вателем потока 4, а также присоединенный к отверстию нижней конической части корпуса бункер-пылесборник 5.

Раскручиватель потока 4 установлен вертикально в зоне между торцом выходного патрубка 3 и дном бункера-пылесборни- ка 5. Раскручивэтель потока выполнен

5 блочно-модульным, состоящим из съемных, вставляемых в корпус устройства объемных полых модулей. А сам модуль сетчатого раскручивателя потока 4 (фиг. 2) образован в виде тела вращения, поверхность которого

0 создана двумя коническими сетчатыми обечайками 6. Указанные обечайки выполнены в виде усеченных конусов, в которых меньшее основание выполнено постоянным по величине и равным 0,5 dK. Большее основа5 ние модуля 4 выполнено переменным по величине и равным максимальному размеру раскручивателя в горизонтальном поперечном сечении в месте его установки в корпусе устройства, в зоне от торца выходного пат0 рубка 3 до дна бункера-пылесборника 5. При этом максимальный размер раскручи-- вателя изменяется в пределах цилиндроко- нического корпуса циклона от dK до Дц. В цилиндрической части корпуса циклона

5 большее основание модуля раскручивателя 4 выполнено равным Дц, в конической части корпуса циклона оно выполнено с уменьшением его величины от Дц до dK в направлении к выходному отверстию конуса циклона,

0 а бункере-пылесборнике 5 его величина выполнена равной dK.

Конические сетчатые обечайки 6 соединены между собой большими основаниями при помощи соединительных элементов 5 упругих стяжек-шпилек 7, которые установлены со стороны большего и меньшего оснований конических обечаек. Резьбовые концы упругих стяжек-шпилек 7 жестко зафиксированы в ячейках сетки конических по0 верхностей обечаек 6 с помощью разъемного (болтового) соединения.

Корпус циклона 1 выполнен разъемным в месте соединения его цилиндрической части с конической частью при помощи флан5 цевого соединения 8. Разъемный корпус циклона позволяет провести быстро работы, связанные с установкой и монтажом модулей раскручивателя потока 4 в корпусе циклона.

0 Модули раскручивателя потока 4 помещены в корпус циклона 1 так, что их большие основания контактируют с внутренней поверхностью корпуса циклона 1. При этом модули раскручивателя потока 4 установле5 ны в цилиндроконическом корпусе циклона без жесткой связи между собой так, что образуют непрерывную цепочку модулей (фиг. 1), или образуют дискретно расположенные блоки модулей (фиг. 3) или образуют отдельно расположенные модули (фиг. 4, 5). В бункере-пылесборнике 5 модули установлены так, что образуют цепочку модулей жестко соединенных между собой с помощью резьбовых концов соединительных элементов, которыми служат упругие стяжТф ШМльйи 7. Эта цепочка модулей, распЗДож дых в бункере-пылесборнике (фиг. Т, ф йгТ35 жёстко соединена с последним пб ходу1 движения пыли в устройстве мЪЖул ем, расположенным в корпусе мощи названных резьбовых конц 6вчш пилек

ЦШа ыеиаЛ.. «

7, которые пропускают через ячейки сетки следующего за вышеназванйШГ мод лем раскручивателя и фиксируют прй помощи разъемного (болтового) соединения.

Живое сечение сетки модулем раскручивателя потока 4, расположеннЪх цйлинд- роконическом корпусе циклона, может быть выполнено равным не менее 407.50% или равным 60,„70%, а живое сечение сетки мо-

„вЯ

дулей раскручивателя потока, расположенных в бункере-пылесборнике, выполнено равным не менее 40...50% .

Предлагаемое устройство работает следующим образом (фиг. 1 . . фиг. 5) Газопы- левой поток поступает через входной патрубок тангенциальный или спирал ьный улиточный в циклон 1 и приобретает враща - тельное движение. Нисходящий винтообразно вращающийся поток счтускается вдоль внутренних стенок корпуса циклона 1 и на своем пути многократно происходит через сетчатые конические поверхности объемных полых модулей раскручивателя потока 4, что позволяет интенсивно раскру- тить нисходящий и восходящий потоки и снизить гидравлическое сопротивление устройства без снижения степени очистки. Нисходящий вращающийся поток, в котором сконцентрирована основная масса ЈЫ- деляемой пыли, поступает1 далПее в бункер-лылесборник 5, где происходит окончательное осаждение твердых частиц. Затем поток совершает поворот на 180° и образует внутри нисходящего потока восхо- дящий вращающийся поток очищен но пыли газа. Этот поток выходит из бункера- пылесборника 5 через выходное отверстие конуса циклона и при движении снизу вверх в бункере-пылесборнике 5 и цилиндрокони- ческом корпусе циклона 1 проходит через сетчатые конические поверхности объемных полых модулей раскручивателя потока 4 и удаляется из циклона 1 чёрёз осёТюй выходной патрубок 3.

Благодаря тому, что живое сечение сетчатых конических поверхностей Обечаек 6 объемных полых модулей раскручивателя потока (фиг. 2) составляет 60...70%, ячейки таких сеток способствуют проходу через

них всех крупных фракций частиц пыли обычно улавливаемых в циклоне (5...500 мкм), которые при меньшем живом сечении 40.,.50% чаще отскакивают от поверхности узлов сетки и уходят в восходящий поток. Поэтому наиболее предпочтительным является выполнение живого сеченйя Се ток мо- дулей, расположенных в корпусе циклона, равным 60...70%.

Живое сечение сеток модулей раскручивателя потока 4, расположенных в бункере- пылесборнике 5, выполнено равным 40...50%. Это связано с тем обстоятельством, что циклонный процесс в бункере-пылесборнике практически отсутствует, главным является процесс схода пыли из конуса в бункер, а также процесс снижения энергозатрат, связанный с раскруткой восходящего потока. Восходящий поток по величине не превосходит диаметра выходного отверстия конуса циклона - oV, поэтому большее основание модуля раскручивается в бункере не превышает указанную величину. А живое сечение сетки модулей раскручивателя 4 в бункере-пылесборнике 5 обеспечивает, как известно, максимальное снижение гидравлического сопротивления практически без снижения степени очистки.

Выполнение меньшего основания конических обечаек 6 модуля раскручивателя по- тока 4 равным 0,5 die способствует максимальному раскручиванию восходящего потока, следователЪноТ сШжен1й1б гидравлического сопротивления устройства при минимальных затратах сетчатого полот- на,идущего на раскручиватель. Это связано с известным обстоятельством, что максимальный размер восходящего потока при входе его в конус циклона из бункера-пы- лесборника 5 не менее 0.5 d. Поэтому модуль раскручивателя лотока ностью охватывает и раскручивает восходящий поток. А выполнение при этом большего основания конических обечаек 6 модулей раскручивателя потока 4, расположенных в корпусе циклона, меняющимися пределах от die до Дц позволяет полностью охватить и раскрутить нисходящий поток.

Выполнение раскручивателя потока в виде блока модулей (фиг. 1, фиг. 3), расположенных в корпусе циклона 1 и бункера-пы- лесборника 5 непрерывно (фиг. 1) или дискретно (фиг. 3), или в виде отдельных модулей;размещенных в корпусе циклона (фиг. 4, фиг. 5),позволяет изменять гидравлическое сопротивление устройства без- снижения степени очистки и влиять на аэродинамику циклонного процесса в любой ло- кальной области, где перемещаются нисходящий и восходящий потоки в зоне

между торцом выходного патрубка 3 и дном бункера-пылесборника 5, И таким образом оптимизировать процесс пылеулавливания за счет влияния на структуру потока п различных зонах циклона. Это позволяет, например, в случае использования раскручивателя потока, выполненного в виде отдельных блоков модулей или одиночных модулей, повысить степень очистки при низком гидравлическом сопротивлении устройства. Это становится возможным в результата того, что указанное выполнение раскручивателя потока 4 позволяет отодвинуть сетку модуля раскручивателя потока 4 от торца выходного патрубка 3 и уменьшить или совсем устранить уход части отскочивших от узлов сетки крупных частиц в восходящий поток.

Установка единичного модуля (фиг. 5) или блока модулей раскручивателя потока 4 (фиг. 3) в наиболее критическом, с точки зрения ведения циклонного процесса в устройстве месте - в выходном отверстии конуса циклона, где нисходящий и восходящий потоки протекают на ближайшем друг от друга расстоянии и с наибольшей скоростью, позволяет управлять сходом пыли в бункер-пылесборник. Это происходит за счет того обстоятельства, что при прохождении через сетчатый раскручиватель потока все три компоненты скорости потока: тангенциальная, радиальная и осев.ая меняют свою величину так, что при этом осевая компонента скорости увеличивается. В этом состоит эффект раскручивания потока. А так как в нисходящем потоке осевая компонента скорости потока направлена вниз в сторону бункера, то ее скачкообразное увеличение на сетке модуля раскручивателя потока 4, расположенного в месте схода пыли из конуса циклона в бункер-пылесборник 5 и позволяет интенсифицировать процесс схода пыли.

При улавливании частиц пыли, имеющей широкий фракционный состав с преобладанием сравнительно крупных частиц, лред- почтительнее использовать модульный раскручиватель потока выполненный в виде дискретно расположенных модулей или единичных модулей. В этом случае установка модулей позволяет практически все частицы крупных фракций направить в бункер при-пониженном гидравлическом сопротивлении устройства.

При улавливании мелких частиц пыли узкой фракции, наиболее приемлемым является использование модульного раскручивателя потока выполненного в виде непрерывной цепочки модулей (фиг. 1). Мелкие частицы обычно следуют за потоком, а многократное изменение названных составляющих скорости потока и многократный рост осевой составляющей скорости потока способствует тому, что при входе в бункер-пылесборник частицы получают максимальный импульс ускорения осевой

составляющей скорости потока, что ведет к максимальному улавливанию мелких частиц в бункере устройства.

Предлагаемое устройство было подвергнуто экспериментальной проверке на

0 установке. Установка состояла из возвратно- поточного циклона с тангенциальным входным патрубком диаметром корпуса 80 мм; бункера-пылесборника; газодувки-пылесоса КУ-01; подводящих и отводящих воздухово5 дов; счетчика газа РС-40; питателя для подачи порошка в циклон; набора модулей объемных полых сетчатых раскручивателей потока с живым сечением 40,50, 60,70,80%; микроманометра ММН-240. В качестве

0 улавливаемого порошка использовалась широкая и узкая фракции пентапласта марки А-2 ТУ-05-1423-74. Гранулометрический состав широкой фракции составил 10...550 мкм, средний диаметр частиц соста5 вил 53 мкм. Гранулометрический состав узкой фракции составил 9...65 мкм, средний диаметр частиц составил 17 мкм. Плотность пентапласта составляет 1,4 г/см3.

Для получения сравнительных данных

0 проводились испытания устройства, в котором внутри циклона, между торцом выходного патрубка и дном бункера-пылесборника устанавливались поочередно раскручиватель потока выполненный в виде спиральной лен5 ты (прототип)3 и предлагаемый блочно-мо- дульный раскручиватель потока.

В таблице приведены характерные результаты испытаний предлагаемого устройства и сравнение их с результатами

0 испытаний известного технического решения (прототип)3. Опыты №№ 1, 3,5,7 представляют собой результаты испытаний известного устройства (прототипа). Опыты №№ 2, 4, 6, 8, 9, ... 15 представляют собой

5 результаты испытаний предлагаемого устройства. Как видно из сравнения указанных опытных данных, они показывают широкую возможность изменения гидравлического сопротивления предлагаемого устройства,

0 а, следовательно, и аэродинамической обстановки в зонах установки модулей раскручивателя потока без снижения степени очистки.

Испытания, представленные в опытах

5 №№ 1, 3, 5, и №№ 2, 4, б проведены в сопоставимых условиях. Различие состоит лишь в величине живого сечения сетки раскручивателя потока. Наилучшие результаты достигнуты в опытах № 2 и № 4 на сетках с живым сечением соответственно 60% и 70%.

Опыты № 7 и № 8 отличаются от аналогичных опытов № 1 и № 2 величиной диметра улавливаемых в устройстве частиц. В опытах № 7 и № 8 диаметр частиц больше.

Опыты №№ 8, 9,10 позволяют сравнить между собой результаты испытаний конструкции предлагаемого устройства в сопоставимых условиях. Различие состоит лишь в месте расположения модулей и числе модулей установленных в циклоне в зоне от торца выходного патрубка до дна бункера-пылес- борника. Степень очистки при этом в опытах №№ 9,10 увеличивается по сравнению бпьК том NJ 8. Это говорит о положительном влиянии на процесс пылеулавливания дискретно расположенных модулей раскручивателя в корпусе устройства (опыты Ne№ 9,10), по сравнению с расположением модулей в корпусе устройства в опыте N° 8 в виде непрерывного ряда модулей. Результаты указанных опытов говорят также о положительном влиянии на процесс пылеулавливания в циклоне установки модулей с различным живым сечением сет-; ки на нисходящем и восходяще потоках.

В опытах №№ 11,12, 13, представлены результаты испытаний одиночных модулей.устанавливаемых в цилиндрической и конической частях корпуса циШонаТШытьТ NsN 11,12. Атакже результаты испытаний при установке одиночного мЬдуля в сужающейся части конуса циклона: опыты №№ 13,14. Различие указанных опытов состоит в величине живого сечения сетки модуля раскручивателя потока. Наилучшие результаты получены на сетке с живым сечением р сГвным 60%. Сравнение названных опытов с результатами опытов NsNfe 7, 8 показывают устойчивое превышение степени очистки на одиночн ых мо- дулях сетчатого раскручивателя потока, чем на сетчатом раскручивателе rttlfoKa Шпбл- ненном в виде непрерывного ряда модулей.

Опыт № 15 проведен в устройстве с диаметром циклона 200 мм, что в 2,5 раза превышает диаметр циклона ЙсТШьзован- ноговопытах №№ 1...14. Крометого, начальная концентрация пыли в опыте №№ 15 на порядок превышает начальную концентрацию пыли в опытах Мг№ 1...14. Результаты опыта №15 подтверждают возможность улавливания пыли с высокой начальной концентрацией, способствующей зИ чйтельно- му износу внутренней пов е р хности циклона. Результаты опыта № 15 подтверждают возможность регулирования проЦШГеГ износа в предлагаемом устройстве за счёт переноса его на слабое звено-модуль сетчатого раскручивателя потока.

Результаты испытаний показывают, что предлагаемое техническое решение по сравнению с известным позволяет оптими

зировать процесс пылеулавливания в циклоне благодаря блочно-модульной конструкции раскручивателя потока. Это позволяет влиять на аэродинамику циклон- 5 ного процесса в устройстве в любой локальной области, где протекает циклонный процесс: в зоне между тогрцом выходного

патрубка и дном бункера, без снижения степени очистки и при широком изменении гид10 равлического сопротивления устройства.

Предлагаемое устройство позволяет, используя блочно-модульный принцип построения конструкции раскручивателя потока, создавать высокоэффективные конструкции

5 циклонных аппаратов для улавливания сухих частиц пыли в широком диапазоне улавливаемых частиц и при этом вести процесс пылеулавливания с низкими Энергозатратами и высокой степенью очистки от пыли.

0 Формула изобретения

1. Циклон, содержащий цилиндрокони- ческий корпус, входной патрубок, расположенный в верхней части корпуса осевой дыходной патрубок, присоединенный к вы5 Тсодному отверстию нижней конической части корпуса бункер-пылесборник и раскручиватель потока, выполненный из сетки с живым сечением не менее 40%, установленный между торцом выходного патт

0 рубка и дном бункера, отличающийся тем, что, с целью оптимизации процесса пылеулавливания за счет влияния на структуру потока в различных зонах циклона, раскручиватель потока выполнен в виде одногб или

5 нескольких объемных полых модулей, состоящий из двух сетчатых усеченных конусов, соединенных между собой большими основаниями при помощи упругих стяжек-шпи- ле к, установленных со стороны большего и

0 меньшего оснований так, что резьбовые концы стяжек жестко зафиксированы в . ячейках сетки конических поверхностей с помощью разъемного соединения, при этом диаметр меньшего основания конусов ра5 вен 0,5 диметра выходного отверстия конической части корпуса, а диаметр большего основания- в интервале от диаметра выходного отверстия конической части корпуса до внутреннего диаметра цилиндрической час0 ти корпуса.

2.Циклон по п.1,отличающийся тем, что модули, расположенные в бункере, соединены между собой и с нижним расположенным в конической части корпуса моду5 лем при помощи упругих стяжек-шпилек.

3.Циг.лон попп.1 и2. отличающий- с я тем, что живое сечение сетки модулей, расположенных в корпусе, равно 60...70%. а живое сечение сетки модулей, расположенных в бункере, равно 40...60%.

по всей зоне

непрерывный ряд модулей

Использование: для выделения пыли из газопылевого потока при проведении циклонного процесса в химической, металлургической строительной и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: в полости цилиндроконического корпуса циклона установлен раскручиватель в виде одного или нескольких объемных модулей. Модуль состоит из двух сетчатых усеченных конусов, соединенных между собой большими основаниями. Упругие стяжки-шпильки установлены со стороны большего и меньшего оснований так, что резьбовые конць стяжек жестко зафиксированы в ячейках сетки конических поверхностей с помощью разь- емного соединения. Диаметр меньшего основания конусов равен 0,5 диаметра выходного отверстия коИйчёёкбй части корпуса, а диаметр большего основания находится в интервале от диаметра выходного отверстия цилиндрической части корпуса. Живое сечение сетки модулей не менее 40%. Преимущественно 60-70% у модулей, расположенных в корпусе, и 40-50% у модулей, расположенных в бункере. Модули, расположенные в бункере, соединены между собой и с нижним расположенным в конической части корпуса модулем при помощи упругих стяжек-шпилек. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил. Ё

по всей зоне

непрерывный ряд модулей

по всей зоне

непрерывный ряд модулей .

дискретный ряд модулей в цилиндре, конусе и бункере

чные модули в дре и конусе

модуль в ко

227

268 325

468 300

99,0

99,0 99,2

99,1 99,1

- опыт проведен с диаметром циклона 200 мм

.

фуг. 3

Ф«г.