ДВУХСТУПЕНЧАТАЯ СИСТЕМА ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ С ИНЕРЦИОННЫМ ПЫЛЕОТДЕЛИТЕЛЕМ
TWO-STEP DUST COLLECTOR SYSTEM WITH INERTIAL DUST SEPARATOR

Изобретение относится к технике сухого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является инерционный пылеотделитель по патенту РФ №2279303, содержащий корпус, состоящий из цилиндрической и конических частей и расположенный в его верхней части периферийный ввод газового потока и выходной патрубок очищенного газа.
Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания за счет отсутствия фильтра тонкой очистки, а также отсутствие системы безопасности пылеулавливания.
Технически достижимый результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания.
Это достигается тем, что в двухступенчатой системе пылеулавливания с инерционным пылеотделителем, содержащей корпус, состоящий из цилиндрической и конических частей, ввод запыленного газового потока, бункер для сбора пыли с устройством механического удаления пыли, завесу и выходной патрубок очищенного газа, завеса выполнена в виде пакета цепных и, по крайней мере одного, сплошного преградительных элементов, укрепленных на пластине, подвешенной на упругих элементах к корпусу, цепные преградительные элементы равномерно распределены по всей площади проходного сечения корпуса и по его длине, а сплошной преградительный элемент расположен с зазором относительно стенок корпуса, на поверхности деталей корпуса нанесен слой мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, причем соотношение между толщиной металла и вибродемпфирующего покрытия находится в оптимальном интервале величин: 1/(2,5…4), при этом устройство пылеулавливания тонкой очистки включает в себя корпус рамной конструкции с ограждениями, опорную часть с бункером для сбора пыли и пылесборной тележкой, установленной на основании, а также входной и выходной короба фильтровальной секции пылеуловителя с фильтрами рукавного типа, соответственно с входным и выходным патрубками, при этом во входном коробе устройства пылеулавливания установлен коллектор с форсунками системы пожаровзрывобезопасности с блоком управления, связанным электронной связью с общим микропроцессором, систему регенерации рукавных фильтров с механизмом импульсной продувки, которая снабжена блоком управления каждого электромагнитного клапана продувочных сопел и соединена с общим блоком управления регенерацией, связанного электронной связью с общим микропроцессором, при этом во входном коробе фильтровальной секции установлен датчик температуры, в бункере для сбора пыли - аварийный датчик уровня пыли, а в выходном коробе фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель, выходы с которых соединены с общим микропроцессором, расположенном в шкафу управления, а каждая из форсунок системы обеспечения пожаровзрывобезопасности работы устройства содержит корпус и, соосно расположенный, и жестко связанный с ним в верхней части, штуцер с входным цилиндрическим отверстием, соединенным с диффузором, выполненным осесимметрично в корпусе, на срезе которого размещен перфорированный диск, в нижней части корпуса расположено, осесимметрично корпусу, сопло с, по крайней мере тремя выступами, центрирующими его в осевой цилиндрической камере, при этом сопло выполнено с центральным отверстием, на внутренней поверхности которого выполнена винтовая нарезка, а между перфорированным диском и соплом размещен полый винтовой конический завихритель с винтовой нарезкой, при этом сопло поджимается к корпусу форсунки резьбовой шайбой с центральным конфузором.
Каждая из форсунок системы обеспечения пожаровзрывобезопасности работы устройства выполнена со встречно направленными коническими завихрителями и содержит цилиндрический полый корпус с каналом для подвода жидкости, в котором закреплен распылитель, состоящий из трех дросселирующих элементов, и выполнен в виде, оппозитно расположенных вершинами, и осесимметричных полых конических завихрителей: верхнего и нижнего, при этом коническая обечайка нижнего завихрителя фиксируется посредством, по крайней мере, трех спиц, закрепленных одним концом на конической обечайке нижнего завихрителя, в ее верхней части, а другим концом - в кольцевой канавке канала форсунки, выполненной на его внутренней поверхности, а вершина конической поверхности конической обечайки верхнего завихрителя крепится на круглой перфорированной пластине, установленной в кольцевой канавке канала форсунки, и опирающейся на вершину нижнего завихрителя, закрепленного в канале форсунки посредством спиц, при этом на внешних поверхностях полых конических завихрителей выполнены сквозные винтовые нарезки, а дросселирующий эффект распылителя в целом определяется суммарной пропускной способностью составляющих его элементов.
На фиг. 1 изображен общий вид инерционного пылеотделителя, на фиг. 2 - схема фильтра тонкой очистки со встроенной системой взрывопожаробезопасности процесса пылеулавливания, на фиг. 3, 4 представлены варианты схем вихревой форсунки системы взрывопожаробезопасности.
Двухступенчатая система пылеулавливания с инерционным пылеотделителем содержит инерционный пылеотделитель с колеблющимися элементами, содержит корпус 1, ввод запыленного газового потока 2, бункер 4 для сбора пыли с устройством механического удаления 5 пыли, завесу 9 и выходной патрубок 3 очищенного газа. Завеса выполнена в виде пакета 9 цепных и, по крайней мере одного, сплошного 8 преградительных элементов, укрепленных на пластине 7, подвешенной на по крайней мере двух упругих элементах 6 и 10 к корпусу.
Цепные преградительные элементы 9 равномерно распределены по всей площади проходного сечения корпуса 1 и по его длине над бункером, а сплошной преградительный элемент 8 расположен с зазором относительно стенок корпуса 1. На поверхности деталей корпуса нанесен слой мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, причем соотношение между толщиной металла и вибродемпфирующего покрытия находится в оптимальном интервале величин: 1/(2,5…4).
Двухступенчатая система пылеулавливания с инерционным пылеотделителем работает следующим образом.
Запыленный газовый поток поступает в корпус 1, через ввод 2 запыленного газового потока, и встречает на своем пути завесу, которая выполнена в виде пакета 9 цепных и сплошного 8 преградительного элемента, укрепленных на пластине 7, подвешенной на упругих элементах 6 к корпусу 1. При этом происходит отделение частиц пыли от воздушного потока, которые ссыпаются в бункер 4 и удаляются шнеком 5. Для повышения эффективности служит сплошной преградительный элемент 8, который при соударении в него струи воздуха начинает упруго колебаться на пружинном подвесе с пружинами 6 и 10, усиливая эффект отделения пыли из общего загрязненного потока воздуха в пакете цепных элементов 9.
На поверхности деталей корпуса нанесен слой мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, причем соотношение между толщиной металла и вибродемпфирующего покрытия находится в оптимальном интервале величин: 1/(2,5…4).
Процесс пылеулавливания протекает в оптимальном гидродинамическом режиме, так как гидравлическое сопротивление прохода, образованного элементами 8 и 9 и корпуса 1 на 20% меньше, чем гидравлическое сопротивление выходного патрубка 3 очищенного газа. Для снижения виброакустической активности аппарата и его металлоемкости, а также повышения его надежности в предлагаемом устройстве предусмотрены следующие мероприятия: на поверхности деталей нанесен слой мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, причем соотношение между толщиной металла и вибродемпфирующего покрытия находится в оптимальном интервале величин: 1/(2,5…4). Двухступенчатая система пылеулавливания включает в себя инерционный пылеотделитель предварительной очистки системы пылеулавливания, который соединен с фильтром тонкой очистки со встроенной системой взрывопожаробезопасности процесса пылеулавливания.
Фильтр тонкой очистки со встроенной системой взрывопожаробезопасности (фиг. 2) включает в себя корпус 12 рамной конструкции с ограждениями, опорную часть 16 с бункером 14 для сбора пыли и пылесборной тележкой 15, установленной на основании 30, а также входной 11 и выходной 13 короба фильтровальной секции пылеуловителя с фильтрами рукавного типа, соответственно с входным 17 и выходным 18 патрубками. Во входном коробе 11 устройства пылеулавливания установлен коллектор 26 с форсунками 27 системы пожаровзрывобезопасности с блоком 28 управления, связанным электронной связью с общим микропроцессором 29. Система 19 регенерации рукавных фильтров с механизмом 20 импульсной продувки снабжена блоком управления 21 каждого электромагнитного клапана продувочных сопел и соединена с общим блоком управления 22 регенерацией, связанного электронной связью с общим микропроцессором 29. Во входном 11 коробе фильтровальной секции также установлен датчик 23 температуры, в бункере 14 для сбора пыли - аварийный датчик 25 уровня пыли, в выходном коробе 13 фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель 24, выходы с которых соединены с общим микропроцессором 29, расположенном в шкафу управления (на чертеже не показан).
Очистку запыленного газового потока осуществляют посредством его подачи через входной 17 патрубок во входной короб 11 фильтровальной секции пылеуловителя с фильтрами рукавного типа. При этом запыленный газовый поток поступает через внешние поверхности рукавных фильтров во внутреннюю их полость, освобождаясь при этом от частиц пыли и попадает в полость выходного короба 13 фильтровальной секции. Для оптимизации процесса пылеулавливания и его безопасной работы во входном коробе 11 устройства пылеулавливания установлен датчик 23 температуры и коллектор 26 с форсунками 27 системы пожаровзрывобезопасности с блоком 28 управления, связанного электронной связью с общим микропроцессором 29. В бункере для сбора пыли установлен аварийный датчик 25 уровня пыли, а в выходном коробе фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель 24, при этом выходы с датчиков соединяют с общим микропроцессором 29. Во входном коробе 11 фильтровальной секции пылеуловителя устанавливают систему регенерации рукавных фильтров с механизмом 20 импульсной продувки, которая связана с блоком управления 21 каждого электромагнитного клапана продувочных сопел и соединена с общим блоком управления 22 регенерацией, связанного электронной связью с общим микропроцессором 29.
Тепловой датчик-извещатель 24 соединен с системой пожаровзрывобезопасности, которая является выходным звеном в общей системе безопасного пылеулавливания, и способна предотвратить распространение пламени, в случае его возникновения, через выходной 18 патрубок дальше по вентиляционным каналам, что повышает надежность и безопасность всего комплекса системы безопасного пылеулавливания. Работа коллектора 26 с форсунками 27 осуществляется по принципу открытия аварийного электромагнитного клапана подачи воды, при подачи на клапан управляющего сигнала от общего микропроцессора 29, обрабатывающего сигнал с теплового датчика-извещателя 24, который в свою очередь реагирует на увеличение температуры в выходном коробе, вплоть до самовоспламенения пылевых аэрозолей и фильтрующих материалов.
На фиг. 3 представлена схема вихревой форсунки.
Вихревая форсунка с винтовым коническим завихрителем состоит из корпуса 31 и, соосно расположенного, и жестко связанного с ним в верхней части, штуцера 32 с входным цилиндрическим отверстием 34, соединенным с диффузором 35, выполненным осесимметрично в корпусе 31, на срезе которого размещен перфорированный диск 33.
В нижней части корпуса расположено, осесимметрично корпусу 31, сопло 39 с, по крайней мере тремя выступами 40, центрирующими его в осевой цилиндрической камере 36. Сопло 39 выполнено с центральным отверстием, на внутренней поверхности которого выполнена винтовая нарезка 41. Между перфорированным диском 33 и соплом 39 размещен полый винтовой конический завихритель 37 с винтовой нарезкой 38. Сопло 39 поджимается к корпусу 31 форсунки резьбовой шайбой 42 с центральным конфузором 43.
Форсунка с винтовым коническим завихрителем работает следующим образом.
Жидкость в корпус 31 поступает через канал 34 подвода жидкости в штуцере 32, а затем через перфорированный диск 33 поступает в осевую цилиндрическую камеру 36, в которой начинает свою закрутку в полом винтовом коническом завихрителе 37 с винтовой нарезкой 38.
Жидкость одновременно движется в осевом направлении через осевые каналы, образованные выступами 40 сопла 39, и, выполненное в нем, центральное отверстие, на внутренней поверхности которого имеется винтовая нарезка 41.
В камере смешения, которой служит центральный конфузор 43 происходит взаимодействие этих потоков с их дополнительной турбулизацией и дроблением с образованием мелкодисперсной фазы. Такой поток жидкости на выходе из центрального конфузора 43 в резьбовой шайбе 42, хорошо раскрывается за счет центробежных сил, возникающих от вращения жидкости, и мелкодисперсно распределяется внутри конусообразного факела за счет турбулентного вихревого течения жидкости из форсунки.
На фиг. 4 представлена конструктивная схема форсунки со встречно направленными коническими завихрителями.
Форсунка содержит цилиндрический полый корпус 47 с каналом 45 для подвода жидкости, резьбовым участком 44 и пояском 46 со срезами под ключ.
В канале 45 для подвода жидкости закреплен распылитель, состоящий из трех дросселирующих элементов, и выполненный в виде, оппозитно расположенных вершинами, и осесимметричных полых конических завихрителей: верхнего 49 и нижнего 50. Коническая обечайка нижнего 50 завихрителя фиксируется посредством, по крайней мере, трех спиц 51, закрепленных одним концом на конической обечайке нижнего завихрителя, в ее верхней части, а другим концом - в кольцевой канавке канала 45 форсунки (на чертеже не показана), выполненной на его внутренней поверхности.
Вершина конической поверхности конической обечайки верхнего 49 завихрителя крепится на круглой перфорированной пластине 48, установленной в кольцевой канавке канала 45 форсунки, и опирающейся на вершину нижнего 50 завихрителя, закрепленного в канале 45 форсунки посредством спиц 51.
На внешних поверхностях полых конических завихрителей 49 и 50 выполнены сквозные винтовые нарезки. При этом дросселирующий эффект распылителя в целом определяется суммарной пропускной способностью составляющих его элементов. Для получения мелкодисперсного распыла суммарную пропускную способность верхнего 49 завихрителя и перфорированной пластины 48 выполняют большей, чем у нижнего 50 завихрителя.
Работа форсунки со встречно направленными коническими завихрителями осуществляется следующим образом.
Жидкость под давлением подается в полость канала 45 для подвода жидкости корпуса 47 форсунки, а затем поступает в распылитель, и выходит наружу, образуя мелкодисперсный поток жидкости.
Использование форсунки описанной конструкции позволяет получить равномерный по объему поток капель мелкодисперсного распыла в диапазоне диаметров капель от 30 до 150 мкм при давлении подачи воды не более 1 МПа.
Возможен вариант, когда к нижней торцевой поверхности цилиндрического полого корпуса 47 закреплен диффузор 52, с установленной на его срезе круглой перфорированной пластины 53. Возможен вариант, когда на внешних поверхностях полых конических завихрителей 49 и 50 выполнена перфорация.