ДВУХСТУПЕНЧАТАЯ СИСТЕМА ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ
TWO-STAGE DUST SEPARATION SYSTEM

Изобретение относится к системам очистки газа от пыли, включающим два или более пылеуловителей, установленных последовательно, и может быть использовано в энергетической, химической, текстильной, строительной, металлургической, горнодобывающей, пищевой и других отраслях промышленности.
Система пылеулавливания для каждого производства подбирается, как правило, с учетом природы пыли, ее дисперсного состава, концентрации в отходящих газах, технологических параметров процесса и т.п.
Например, известна двухступенчатая система обеспыливания от коксовой пыли в производстве карбида кальция (патент RU №2336953, опубликован 10.12.2011), включающая вентилятор, трубопроводы, первый и второй вихревые пылеуловители одинаковой производительности со встречными закрученными потоками, каждый из которых содержит цилиндрический корпус с верхним тангенциальным входным патрубком вторичного потока очищаемого газа с завихрителем, с нижним входным патрубком первичного потока очищаемого газа со своим завихрителем, обтекателем и отбойной шайбой, с верхним осевым выхлопным патрубком очищенного газа и нижним цилиндроконическим бункером для сбора уловленной пыли.
Пылеуловители соединены между собой последовательно через концентратор-разделитель, тангенциальный ввод которого соединен с выхлопным патрубком очищенного газа первого пылеуловителя, а выходы - боковой и осевой - с верхним и нижним входами второго пылеуловителя, причем на верхний тангенциальный вход вторичного потока подается газ с большей концентрацией пыли, а на нижний вход первичного потока - с меньшей концентрацией пыли.
И в первый, и во второй пылеуловители через нижние входы первичного потока подается (0,25-0,27) общего объема очищаемого газа, остальное подается на верхние входы вторичного потока. При этом достигается максимальная эффективность пылеулавливания при минимальных энергозатратах на преодоление гидравлического сопротивления системы пылеулавливания.
Очищенный поток газа из второго пылеуловителя через его выхлопной патрубок, соединенный с вытяжным вентилятором, удаляется в атмосферу.
По совокупности существенных признаков и достигаемому результату рассмотренная система обеспыливания является наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения. Ее недостатком является то, что она имеет сравнительно высокие затраты энергии на преодоление гидравлического сопротивления при последовательном просасывании очищаемого одного и того же объема газа через все аппараты системы.
Задачей заявляемого изобретения является снижение энергозатрат на пылеулавливание при сохранении и даже повышении эффективности очистки газа от мелкодисперсной пыли.
Сокращение энергозатрат возможно за счет уменьшения: а) суммарного объема просасываемого через систему очищаемого газа; б) количества аппаратов и их производительности в системе, в которой этот газ очищается.
Повышение эффективности пылеулавливания возможно за счет организации и поддержания оптимальной аэродинамики в аппаратах пылеочистки системы.
Технический результат достигается тем, что двухступенчатая система пылеулавливания включает трубопровод подачи запыленного газа, вентилятор, первый и второй вихревые пылеуловители со встречными закрученными потоками, каждый из которых содержит цилиндрический корпус с верхним тангенциальным входным патрубком с лопаточным завихрителем, с нижним входным патрубком первичного потока очищаемого газа со своим лопаточным завихрителем, обтекателем и отбойной конической шайбой, с верхним осевым выходным патрубком очищенного газа и бункер для сбора пыли, разделитель-концентратор, последовательно установленный после первого перед вторым пылеуловителем, при этом бункер для сбора пыли выполнен в виде цилиндроконической пылесборной камеры большего диаметра с рециркуляционным выводом из нее обеспыленного газа, с разгрузочным устройством, а перед первым пылеуловителем дополнительно установлен разделитель-концентратор, а в осевом выходном патрубке очищенного газа первого пылеуловителя установлен осевой цилиндрический патрубок-разделитель для разделения удаляемого очищенного газа на осевую обеспыленную часть 0,75-0,80 общего расхода, удаляемую дополнительно установленным вытяжным вентилятором в атмосферу, и периферийную с мелкодисперсной пылью 0,25- 0,20 общего расхода, подаваемую во вторую ступень системы в четыре-пять раз меньшей производительности на окончательную пылеочистку, откуда очищенный газ вытяжным вентилятором удаляется в атмосферу.
Для разделения отходящего очищенного газа на осевой и периферийный потоки в выхлопном патрубке первого пылеуловителя установлен осевой цилиндрический патрубок-разделитель, создающий периферийное кольцевое пространство между стенками патрубков с площадью поперечного сечения порядка (0,20-0,25) от общей площади поперечного сечения выхлопного патрубка.
Осевая часть очищенного газа по цилиндрическому патрубку-разделителю отводится вытяжным вентилятором первого пылеуловителя в атмосферу, а периферийная часть, насыщенная мелкодисперсными пылинками, отсасывается из кольцевого пространства по газопроводам сначала во второй концентратор-разделитель, из которого поток газа с большей концентрацией пыли направляется на верхний ввод, а с меньшей концентрацией пыли - на нижний ввод второго вихревого пылеуловителя, из которого окончательно очищенный от пылинок газ его вытяжным вентилятором удаляется в атмосферу.
Поскольку доля газа с мелкодисперсными пылинками, подаваемая на окончательную очистку во второй вихревой пылеуловитель, примерно в четыре- пять раз меньше объема газа, подаваемого в первый пылеуловитель, то и производительность, и размеры концентратора-разделителя и второго пылеуловителя будут соответственно меньшими. Следовательно, эффективность пылеулавливания в нем будет большей, а энергозатраты - меньшими. И, в целом, предлагаемая система очистки газа от пыли по сравнению с аналогом, несмотря на то, что в нее добавлен концентратор-разделитель перед первым уловителем и вытяжной вентилятор второго пылеуловителя, будет более эффективна и менее энергоемка.
На фиг. 1 схематично показана предлагаемая двухступенчатая система пылеулавливания.
Двухступенчатая система пылеулавливания содержит два вихревых пылеуловителя 1 и 2 со встречными закрученными потоками, установленных последовательно. Перед пылеуловителями 1 и 2 установлены разделители-концентраторы 17. Осевой выходной патрубок очищенного газа 6 каждого пылеуловителя 1 и 2 соединен с входными патрубками своих вытяжных вентиляторов 15 и 16. Производительность пылеуловителя 2 по очищаемому газу примерно в четыре-пять раз меньше, чем у пылеуловителя 1, соответственно, меньше и геометрические размеры. Каждый из пылеуловителей имеет цилиндрический корпус 3 с расположенным в его верхней части тангенциальным входным патрубком вторичного потока 4 с лопаточным завихрителем 5, осевым выходным патрубком очищенного газа 6. В нижней части корпуса размещена цилиндроконическая пылесборная камера 7 большего диаметра с рециркуляционным выводом из нее обеспыленного газа, со шлюзовым затвором 8, а также патрубок ввода осевого первичного потока 9 с лопаточным завихрителем 10, обтекателем 11, конической отбойной шайбой 12 и рециркуляционным патрубком 13. В осевом выходном патрубке очищенного газа 6 пылеуловителя 1 установлен осевой цилиндрический патрубок-разделитель 14 для отвода осевой части очищенного газа в атмосферу. Периферийная часть отводимого из пылеуловителя очищенного газа с максимальной концентрацией увлеченных мелкодисперсных частиц пыли из кольцевого пространства между стенками патрубков 6 и 14 пылеуловителя 1 направляется в разделитель-концентратор 17 (примерно 0,25-0,20 от общего объема очищаемого газа), установленный после первого пылеуловителя 1, перед вторым пылеуловителем 2. Из разделителя-концентратора 17, установленного после первого пылеуловителя 1, газ разделяется и подается на очистку во второй пылеуловитель 2 двумя потоками. Тангенциальный поток с большей концентрацией мелкой пыли объемом порядка (0,72-0,78) от общего расхода подается на верхний ввод - на тангенциальный входной патрубок вторичного потока 4 с лопаточным завихрителем 5, а осевой поток с меньшей концентрацией пыли объемом (0,28-0,22) общего расхода подается на нижний ввод - на патрубок ввода осевого первичного потока 9 с лопаточным завихрителем 10, обтекателем 11, конической отбойной шайбой 12 и рециркуляционным патрубком 13 пылеуловителя 2. В итоге эффективность пылеулавливания вихревых пылеуловителей повысится, как, впрочем, и всей системы в целом.
Система работает следующим образом. Поток запыленного газа поступает в систему пылеулавливания по трубопроводу 20 и далее в объеме (0,7-0,8) от общего расхода подается через разделитель-концентратор 17, установленный перед первым пылеуловителем 1, на тангенциальный входной патрубок вторичного потока 4, а другая часть газа в объеме (0,3-0,2) от общего расхода - на патрубок ввода осевого первичного потока 9 пылеуловителя 1. Оба потока закручиваются своими лопастными завихрителями 5 и 10 в одну сторону, но двигаются навстречу друг другу. Вторичный поток двигается вдоль стенки корпуса 3 сверху вниз, а по его оси снизу вверх навстречу ему двигается первичный поток. Таким образом, потоки как бы подкручивают друг друга. В результате под действием центробежных сил пылинки отбрасываются к стенке корпуса 3 и вторичным потоком направляются в цилиндроконическую пылесборную камеру 7 большего диаметра с рециркуляционным выводом из нее обеспыленного газа.
Часть газа, попавшая с пылью в цилиндроконическую пылесборную камеру 7 через рециркуляционный патрубок 13, снова возвращается в корпус 3. Очищенный от пыли газ, направляется в осевой выходной патрубок очищенного газа 6, где разделяется цилиндрическим патрубком-разделителем 14 на два потока: осевой, составляющий по объему (0,75-0,80) от общего объема, практически чистый и периферийный, с максимальной концентрацией увлеченных отходящим очищенным газом мелкодисперсных пылинок объемом (0,25-0,20) общего расхода. Осевой поток чистого газа вытяжным вентилятором 15 из цилиндрического патрубка-разделителя 14 удаляется в атмосферу. Периферийный запыленный поток из кольцевого пространства между стенками патрубков 6 и 14 по тангенциальному трубопроводу направляется во второй разделитель-концентратор 17, установленный после первого пылеуловителя 1, перед пылеуловителем 2. Из которого тангенциальный поток газа с большей концентрацией мелкодисперсной пыли по трубопроводу 18 поступает на тангенциальный входной патрубок вторичного потока 4, а осевой поток с меньшей концентрацией пыли по трубопроводу 19 - на патрубок ввода осевого первичного потока 9 пылеуловителя 2.
Экспериментально установлено, что такая подача газа на очистку в вихревые пылеуловители еще более повышает их эффективность. Окончательно очищенный от мелкой пыли газ удаляется из пылеуловителя 2 через осевой выходной патрубок очищенного газа 6 в атмосферу вытяжным вентилятором 16.