Циклон Советский патент 1993 года по МПК B03C1/00 B04C5/00 

Изобретение относится к устройствам для осуществления сухого разделения твердой и газообразной фаз с помощью сил инерции и электромагнитных сил, которые могут быть использованы для улавливания частиц крупностью 0.01-20 мкм и выше при концентрации 200-300 г/м3 и температуре ; 200-400°С, например, продуктов плаэмохи- мического синтеза катализаторов, где наиболее ценными являются частицы продукта размером 0,1-1 мкм.

Цель изобретения - расширение диапазона улавливаемых частиц и увеличения степени улавливания.

На фиг.1 показан продольный разрез предлагаемого устройства: на фиг.2 разрез по А-А на фиг; на фиг.З - узел I на фиг.2.

Циклон содержит корпус, состоящий из цилиндрической части 1. выполненной в виде телескопического цилиндра и конической части 2, размещенной соосно цилиндрической с регулируемым зазором 5 между ними, входной патрубок 3, размещенный тангенциально к корпусу циклона и под углом 15-25° к горизонтальной плоскости. На входе в патрубок 3 установлена закручивающая улитка 4. Коническая часть циклона 2 сообщается с теплоизолированным приемным бункером 5, в противоположном торце циклона размещена выхлопная труба 6. Вокруг корпуса циклона размещен корони- рующий электрон электрофильтра, в виде спирали 7 из проволоки круглого, штыкового или звездочкообразного сечения. Спираль размещена на несущей раме 8, состоящей из электроизоляционных стоек и кольца. Спираль сообщается с отрицательным полюсом источника тока высокого напряжения 9.

Вокруг спирали размещен электрод 10 в виде цилиндра, который теплоизолирован и заземлен и через изолятор 11 связан крышкой 12 с цилиндрической частью циклона и бункером 13 с его конической частью 2. С внешней стороны электрода 10 напротив зазора 5 в корпусе циклона размещен соленоид 14, создающий магнитное поле. Несущая рама 8 размещена в крышке 12

Ё

00 CJ

о

го

00

СЛ

подвижно вдоль оси циклона и связана с источником возвратно-поступательных колебаний регулируемой амплитуды и частоты. В крышке 12 размещен зубчатый венец 15 с возможностью вращения в горизонтальной плоскости, связанный зубчатым колесом 16с приводом 17. Зубчатый венец 15 связан с стойками 18с кольцом 19, размещенным в противоположном торце цилиндра 10, стойки 18 размещены с зазором к внутренней поверхности цилиндра. Между каждой стойкой и поверхностью цилиндра размещен скребок 20, связанный со стойкой 18 пружиной 21. Скребок выполнен по всей длине стойки в виде загнутой пластины, острая кромка которой упруго прижата к поверхности осадительного электрода. Вокруг стойки и скребка, со стороны циклона выполнен изолятор 22 в виде желоба, образующего со скребком 20 камеру для транспортирования пыли, счищаемой с поверхности электрода 10 в бункер 13, что исключает ее вторичное попадание в межэлектродный зазор.

Циклон работает следующим образом. Очищаемый газ поступает в закручивающую улитку 4, из которой закрученный поток через входной патрубок 3 тангенциально и под углом подается в циклон, где в его цилиндрической части корпуса 1 приобретает вращзтельно-поступательное движение относительно оси циклона, вместе с тем сохраняя циркуляцию, приобретенную в улитке 4. Эта циркуляция обеспечивает перемешивание внутренних и периферийных зон потока, совершающего вращательно- поступательное движение в циклоне, так как известно, что в закрученном потоке частицы, в зависимости от их размера, удерживаются на разных орбитах относительно оси вращения. Таким образом, без предварительной закрутки потока газа в улитке часть примеси не сможет в вихре перейти из центральной в периферийную зону.

Закрученный в цилиндрической части циклона вихрь в зоне зазора 6 под действием центробежной силы увеличивает свой диаметр. Угол раскрытия струи увеличивается с ростом интенсивности крутки, но только до определенного значения. В результате этого кольцевой закрученный поток с примесями выходит в зону межэлектродного промежутка между электродом 7, связанным с отрицательным полюсом источника тока высокого напряжения и электродом 10, сообщающийся с землей, где действует коронной разряд, затухающий в сторону осадительиого электрода - цилиндра 10. Газовые ионы различной полярности, образующиеся а зоне короны в результате

интенсивной ударной ионизации газа у поверхности коронирующей спирали 7, под действием сил электрического поля движутся к разноименным электродам, создавая в

межэлектродном промежутке электрический ток короны. Ионы адсорбируются на поверхности улавливаемых частиц, сообщая им электрический заряд. Заряженные частицы под действием сил электрического поля движутся к электродам, осаждаясь на них.

Крупные частицы под действием центробежной силы выходят по инерции из вихря, не успевая получить достаточный заряд

в короне. Более мелкие движутся в вихре по спирали вдоль спирали, образованной проволокой коронирующего электрода 7, тем дольше, чем меньше их размеры, увеличивая свой заряд. Соленоид 14 создает магнитное поле, при пересечении магнитных силовых линий которого, движущейся заряженной частицей, на нее действует сила Лоренца:

Fn q sin a,

где q - заряд частицы; V - ее скорость; В - индукция магнитного полк; а - угол между векторами V и В,

изменяя направление скорости частицы и аыводя ее на более удаленные от центра вращения орбиты вихря, (фиг.2) то есть отделяя от газового вихря. Для усиления разделяющего действия соленоид увеличивают индукцию концентрацией магнитного поля на оси катушки путем ее заключения в оболочку - панцирь из ферромагнитного материала, в котором имеется узкая щель по окружности со стороны циклона. Магнитное поле концентрируется в материале панциря и индукции в области щели значительно возрастает.

Так как часть газа из вмхря, движущегося вниз в циклоне, переходит во встречный восходящий вихрь, перемещающийся в вы

хлопную трубу 6, а вместе с ним и часть заряженной в короне примеси, то заряженные частицы, двигаясь по спирали, или по радиусу, пересекают магнитные силовые

линии соленоида и под действием сил Лоренца изменяют направление скорости и уходят на более удаленные от восходящего вихря орбиты (фиг.2), увеличивая тем самым эффективность улавливания примеси. Частицы, осевшие на осадительном электроде 10 счищаются скребками 20, размещенными вдоль внутренней цилиндрической поверхности электрода на стойках 18 и по желобу (фиг.З), образованному электроизолятором 22, скребком 20 и стенкой электрода 10, падают в бункер 13 под действием сил тяжести. Скребки 20 прижимаются к поверхности электрода плоской пружиной 21, которая также обеспечивает его амортизацию при возрастании нагрузки. Стойки 8 связаны снизу кольцом 19, а сверху зубчатым венцом 15, размещенным в крышке 12, который вращается в горизонтальной плоскости зубчатым колесом 16, связанным с двигателем 17, размещенным на крышке. Электроизолятор в виде желоба 22 отделяет стойку 18, пружину 21 и скребок 20 от короны и исключает оседание заряженных частиц на них.

Частицы, осевшие на коронирующем электроде 7, встряхиваются в результате колебательного движения несущей рамы 8 с регулируемой частотой и амплитудой вдоль оси циклона, связанной с источником колебаний, а также сдуваются потоком газа при уменьшении расстояния между витками спирали. Первоначальное расстояние между витками устанавливается расположением несущей рамы 8. Регулирование времени контакта примеси с электродом 7, необходимого для накопления на ней заряда осуществляется изменением величины зазора , то есть длины спирального электрода 7 при перемещении телескопического цилиндра 1 циклона.

Незаряженные частицы, отделенные от электрода 1, частично сдуваются в межэлектродный промежуток, где оседают в бункер 13, а частично уносятся вихрем в приемный бункер 5, откуда часть их уносится восходящим вихрем через выхлопную трубу. Все заряженные частицы в восходящем или нисходящем вихрях под действием магнитного поля соленоида будут выводиться из них, улучшая тем самым эффективность очистки газа.

Циклон может быть использован для очистки газов от низкоомной пыли с удельным электрическим сопротивлением меньшим 10 Ом м и высокоомной пыли с удельным электрическим сопротивлением больше 108 Ом м, с размерами частиц от

0,01-20 мкм и выше при температуре 200- 400°С и концентрации 200-300 г/м3, Например, для улавливания мелкодисперсных продуктов плазмохимического синтеза неорганических материалов.

Заявляемая конструкция позволит расширить диапазон улавливаемых частиц в циклоне до 0,01 мкм и увеличить степень очистки газа в нем до 95-98%

Ф о р м у л а и з о б р е те н и я

1,Циклон, содержащий корпус, состоящий из цилиндрической и конической частей, крышку, тангенциально расположенный входной патрубок, средство регенерации, приемный бункер, выхлопную трубу, источник магнитного поля, отличающийся тем, что. с целью расширения диапазона размеров улавливаемых частиц и повышения степени очистки,

он снабжен коронирующим электродом, выполненным в виде спирали из электропроводящего материала, размещенной на несущей раме вокруг корпуса и соединенной с отрицательным полюсом источника

тока высокого напряжения, и осадительным электродом, выполненным в виде цилиндра, размещенного снаружи коаксиально спирали, связанного с землей и посредством изолятора и крышки - с цилиндрической частью

корпуса, при этом цилиндрическая часть корпуса выполнена телескопической и расположена на расстоянии от конической части, источник магнитного поля выполнен в виде соленоида, размещенного с внешней

стороны коаксиально осадительному электроду, причем несущая рама установлена в крышке с возможностью возвратно-посту нательного осевого перемещения.

2.Циклон по п.1,отличающийся тем, что средство регенерации выполнено в

виде скребков, укрепленных на стойках, которые установлены вертикально внутри по периферии осадительного электрода и снабжены связующим кольцом, установлен- ным в нижней части, и приводом, связанным с ними посредством зубчатого колеса и зубчатого венца, а входной патрубок снабжен закручивающей улиткой.

Использование: разделение пылепаро- газовых потоков с широким диапазоном размеров частиц порошка, в частности при ллазмохимическом синтезе неорганических материалов. Сущность изобретения: циклон снабжен коронирующим и осадительным электродами специальной конструкции, часть корпуса выполнена телескопической и отделена от конической регулируемым зазором, источник магнитного поля выполнен в виде соленоида, размещенного с внешней стороны осадительного электрода коакси- ально зазору в корпусе циклона. Продукт из соединительного электрода удаляется специальным скребком, а на входном патрубке размещена закручивающая улитка. 1 з.п.ф- лы. 3 ил.

Шиг.1

/