Конический мокрый циклон
CONICAL WET CYCLONE

Изобретение относится к оборудованию для очистки газов и может использоваться в химической, пищевой, металлургической и других отраслях промышленности.
4
Известен скруббер Вентури [МПК B01D 47/10, АС СССР № 1233919, 1986, БИ № 20], состоящий из конфузора, горловины, диффузора, подводящего патрубка и узла орошения, снабженного дополнительным узлом орошения, установленным в подводящем патрубке, размещенном тангенциально камере и выполненным в виде конфузора.
Недостатками  данного скруббера является низкая эффективность улавливания и высокая вероятность уноса частиц менее 10 мкм.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявленному решению является циклон комбинированный [Патент РФ 2325234, В04С 5/12, опубл.: 27.05.2008 БИ № 15], который содержит корпус, периферийный ввод газового потока, выполненный в виде входного тангенциального патрубка, бункер, соединенный с нижней конической частью циклона, и отводящую трубу, в верхней части которой установлена, по крайней мере, одна форсунка, образующая факел тонкого распыла. В нижней части отводящей трубы выполнены отверстия. Каждая из форсунок выполнена в виде центробежной форсунки, состоящей из корпуса с впускным отверстием, крышки, герметизирующей прокладки, размещенной между корпусом и крышкой, пружины, расположенной между крышкой и завихрителем, выполненным в виде перевернутого днищем вверх цилиндрического стакана, установленного относительно корпуса форсунки с кольцевым зазором, причем в завихрителе выполнено, по меньшей мере, два ряда дроссельных отверстий, а в каждом ряду выполнено, по меньшей мере, два равномерно расположенных по кольцевой стенке завихрителя тангенциальных дроссельных отверстий, в нижней части корпуса форсунки установлен сопловый вкладыш, выполненный в виде конической шайбы с калиброванным коническим отверстием, соосным с цилиндрической поверхностью завихрителя и с конусностью, обратной конусности конической шайбы вкладыша.
Недостатками комбинированного циклона являются: повышенное аэродинамическое сопротивление, вызванное сопротивлением при отводе воздуха через отверстия в отводящей трубе, обтеканием потоком воздуха отводящей трубы для шлама, и, как следствие, повышенные удельные энергозатраты на очистку газа, а также необходимость дополнительного насоса с приводом для создания давления распыления 6-9 МПа; снижение эффективности очистки вследствие вторичного уноса пыли с каплями жидкости, обусловленного высокой скоростью потока газов и малыми размерами капель жидкости, с которыми агрегатировались частицы пыли; сложное конструкторское исполнение, обусловленное сложностью конструкции форсунки, усложнением конструкции отводящей трубы и необходимостью существенных изменений конструкции типового циклона при модернизации.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности очистки, снижение удельных энергозатрат на обеспыливание, снижение стоимости аппарата, простота конструктивного исполнения.
Техническая задача изобретения достигается тем, что в коническом мокром циклоне, содержащем корпус, периферийный ввод газового потока, с тангенгенциальным патрубком, расположенным под углом к горизонтали, отводящую трубу, в верхней части которой установлено оросительное устройство, в котором новым является то, что в нижней части конического корпуса, обращенного вершиной вниз, установлен расширитель, к которому прикреплено коническое днище для загрязненной жидкости, обращенное  вершиной вниз, отводящая труба выполнена в виде усеченного конуса, обращенного вниз большим сечением, оросительное устройство в верхней части отводящей трубы расположено выше крышки корпуса, в верхней части конического корпуса под крышкой корпуса расположены два оросительных устройства, одно из которых обращено к внутренней поверхности корпуса, второе – расположено для орошения с наружной стороны отводящей трубы.
Технический результат изобретения заключается в том, что повышается эффективность очистки, снижаются удельные энергозатраты на обеспыливание, снижается стоимость аппарата, упрощается конструктивное исполнение.
На фиг.1 изображен общий вид конического мокрого циклона, на фиг.2 – вид сверху.
Конический мокрый циклон (фиг. 1, фиг. 2) представляет собой конический корпус 1, обращенный вершиной вниз, с присоединенным к нему тангенциально и под углом вниз от горизонтали патрубком 2 подвода загрязненного газа. Внутри корпуса соосно с ним находится отводящая труба 3, обращенная вниз большим сечением. К корпусу в нижней его части присоединен расширитель 4, к которому снизу крепится коническое днище 5, в котором скапливается загрязненная жидкость 6. К коническому днищу 5 в нижней части прикреплен патрубок 7 для отвода загрязненной жидкости, снабженный запорно-регулирующим устройством 8. В верхней части корпуса 1 находится устройство для его орошения 9, присоединенное к подводящему жидкость патрубку 10, снабженному запорно-регулирующим устройством 11. Крышка 12 крепится к верхнему сечению корпуса 1. Под крышкой 12 с наружной стороны отводящей трубы 3 находится устройство 13 для орошения ее наружной поверхности. К устройству 13 присоединен патрубок 14 для подвода жидкости, снабженный запорно-регулирующим устройством 15. Верхнее сечение отводящей трубы 3 соединено с патрубком 16, отводящим очищенный газ. Внутри патрубка 16 находится оросительное устройство 17, соединенное с патрубком 18 для подвода орошающей жидкости, снабженным запорно-регулирующим устройством 19.
Конический мокрый циклон работает следующим образом.
Запыленный газ по патрубку 2 подается тангенциально в промежуток между коническим корпусом 1 и отводящей трубой 3 и крышкой аппарата 12. Поток газа движется вниз по спирали вследствие наклона патрубка 2 к горизонтали. Под действием центробежной силы частицы пыли в потоке перемещаются к внутренней стороне корпуса 1 и захватываются стекающей пленкой жидкости. Пленка жидкости образуется оросительным устройством 9, присоединенным к подводящему патрубку 10, снабженному запорно-регулирующим устройством 11. Пленка жидкости предупреждает возможность отскока, взвихривания и последующего вторичного уноса частиц пыли, достигших стенки аппарата. Затем загрязненная жидкость 6 стекает в коническое днище 5, откуда через патрубок 7 для отвода загрязненной жидкости, снабженный запорно-регулирующим устройством 8, удаляется из аппарата.
Часть частиц пыли при движении газового потока контактирует с наружной поверхностью отводящей трубы 3 и улавливается стекающей пленкой жидкости, образуемой устройством 13 для орошения трубы 3 снаружи, соединенным с патрубком 14 подвода жидкости, снабженным запорно-регулирующим устройством 15. Пленка жидкости стекает до нижней кромки отводящей трубы 3 и затем в виде капель поступает в нижнюю часть корпуса 5, откуда удаляется описанным выше способом.
Скорость потока газа увеличивается по мере его движения вдоль корпуса 1 вследствие сужения поперечного сечения кольцевого канала между корпусом 1 и отводящей трубой 3 благодаря их взаимному расположению. При этом увеличивается центробежная сила, действующая на частицы пыли, что ускоряет их движение к стенке корпуса, что улучшает пылеулавливание. Далее поток газа проходит через зазор между отводящей трубой 3 и расширителем корпуса 4. При этом поперечное сечение потока увеличивается, а скорость снижается. Затем поток воздуха взаимодействует с поверхностью жидкости 6, находящейся в коническом днище 5, и меняет свое направление и движется вверх по отводящей трубе 3 и через патрубок 16 отвода очищенного газа поступает в атмосферу. Благодаря понижению скорости потока уменьшается аэродинамическое сопротивление при повороте вектора скорости потока более чем на 90 град. Т.к. коэффициент местного сопротивления при расширении меньше, чем при повороте на 90 град, то в итоге достигается снижение аэродинамического сопротивления аппарата в целом и, соответственно, снижение удельных энергозатрат на обеспыливание воздуха.
Предложенный конический мокрый циклон позволяет:
− Повысить эффективность очистки за счет отсутствия уноса частиц пыли с каплями жидкости;
−  Снизить удельные  энергозатраты на обеспыливание;
− Снизить стоимость аппарата;
− Упростить конструктивное исполнение.