Комбинированный циклон
COMBINED CYCLONE

Изобретение относится к оборудованию для очистки газов от пыли и может найти применение в химической и пищевой промышленности.
Известно устройство для пылеулавливания [Патент РФ №2366515, В04, С 5/12, опубл.: 10.09.2009, БИ №25], содержащее цилиндроконический корпус с тангенциально расположенным под углом к горизонтали входным патрубком и соосно подсоединенным к корпусу цилиндрическим выходным патрубком, расположенным в центре корпуса. Выходной патрубок снабжен расположенными на его боковой поверхности отводящими отверстиями с заборными пластинами, закрепленными на шарнире с возможностью фиксации с удаленной по ходу движения газового потока стороны отводящего отверстия. Угол отклонения заборных пластин от образующей выходного патрубка не должен превышать 90°. На выходном патрубке по винтовой линии расположены заборные пластины и отклоняющие лопасти, закрепленные на шарнире с возможностью фиксации, которые отклоняют запыленный газовый поток к стенке пылеуловителя. Длина и угол поворота отклоняющих газовый поток лопастей возрастает сверху вниз.
Недостатками данного устройства являются: сложное конструктивное исполнение, большая стоимость аппарата, создание дополнительных завихрений в аппарате, а следовательно, увеличение аэродинамического сопротивления и удельных энергозатрат на очистку.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявленному решению является газоочистной аппарат [Патент РФ №2380141, B01D 47/06, опубл.: 27.01.2010, БИ №3], содержащий вертикальный цилиндрический корпус, снабженный диспергирующим устройством для орошающей жидкости, выполненным в виде цилиндрической насадки с обтекателем и установленным под ней отражателем и шламосборником. Отражатель выполнен с возможностью перемещения. Цилиндрическая насадка выполнена из эластичного материала, один ее торец при помощи хомута закреплен на конце трубопровода, второй свободно прилегает к обтекателю.
Недостатками газоочистного аппарата являются: низкая эффективность очистки газа от пыли; повышенное гидравлическое сопротивление; повышенные удельные энергозатраты на очистку газа; унос пыли с каплями жидкости; проскок неочищенных объемов газа; повышенный расход жидкости на орошение.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности очистки газа от пыли, снижение гидравлического сопротивления аппарата, снижение удельных энергозатрат на очистку газа, упрощение конструкции аппарата, снижение его стоимости, а также возможность использования при модернизации существующих циклонов при сохранении их основных конструктивных элементов и компоновки.
Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в комбинированном циклоне, содержащем вертикальный цилиндроконический корпус с крышкой и патрубком, выполненными под углом к горизонтали, диспергирующее устройство для орошающей жидкости, шламосборник с патрубком для отвода шлама, новым является то, что отводящая труба функционально разделена на две секции, нижняя секция трубы в своей верхней части выполнена в виде усеченного конуса, основание которого расположено под углом к горизонтали 4-8°, а на вершине установлено устройство подкрутки воздушного потока, нижняя часть верхней секции трубы примыкает к основанию усеченного конуса, образуя кольцевой желоб, расположенный под углом к горизонтали и снабженный патрубком для отвода шлама со стороны уклона, в верхней части этой секции расположено диспергирующее устройство для подачи орошающей жидкости, выполненное в виде кольцевой трубы с отверстиями и с присоединенным патрубком подвода жидкости, отверстия направлены на стенки трубы и выполнены под углом к горизонтали и радиусу, при этом отклонения от радиуса трубы даны в одном направлении с движением подкрученного воздушного потока.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности очистки газа от пыли, снижение гидравлического сопротивления аппарата, снижение удельных энергозатрат на очистку газа, упрощение конструкции аппарата, снижение его стоимости, а также возможность использования при модернизации существующих циклонов при сохранении их основных конструктивных элементов и компоновки.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен предлагаемый комбинированный циклон, на фиг. 2 - разрез А-А, на фиг. 3 - разрез Б-Б.
Комбинированный циклон содержит цилиндроконический корпус 1, подводящий патрубок 2 для запыленного воздуха, присоединенный тангенциально и под углом к горизонтали к верхней части цилиндроконического корпуса 1, снабженного крышкой 3, отводящую трубу 7, проходящую через крышку 3 коаксиально корпусу 1 и функционально разделенную на нижнюю секцию 4, верхняя часть которой выполнена в виде усеченного конуса 5 с основанием, расположенным под углом 4-8° к горизонтали, над верхним сечением конуса расположено устройство для подкрутки воздушного потока 6, нижняя часть верхней секции отводящей трубы 7 соосно к нижней секции 4 примыкает к нижнему основанию конуса 5 с образованием кольцевого желоба 8, наклоненного к горизонтали под тем же углом, что и нижнее основание усеченного конуса 5; к нижней части желоба 8 присоединен патрубок 9 для отвода шлама; в верхней части верхней секции размещено диспергирующее устройство 10 в виде кольцевой трубы с отверстиями, направленными на стенки трубы под углом к горизонтали 4-8° и радиусу отводящей трубы 7, при этом отклонения от радиуса даны в одном направлении с движением подкрученного воздушного потока, а орошающее устройство снабжено подводящим патрубком 11 для орошающей жидкости, в нижней части цилиндроконического корпуса 1 имеется патрубок 12 для отвода уловленной пыли.
Устройство для очистки газов в виде комбинированного циклона работает следующим образом.
Запыленный газовый поток входит в циклон через наклонный тангенциальный подводящий патрубок 2 и, приобретая вращательное движение, опускается винтообразно вдоль внутренних стенок цилиндроконического корпуса 1. При этом под действием центробежной силы частицы пыли отбрасываются к стенкам корпуса аппарата и тормозятся о них благодаря силе трения. В центральной зоне аппарата вращающийся воздушный поток, содержащий частицы пыли малого диаметра, не достигшие стенок корпуса аппарата, движется снизу вверх и удаляется через проходящую через крышку 3 нижнюю секцию отводящей трубы 4, воздух поступает в нижнее основание корпуса 5, а затем в устройство подкрутки 6, в котором приобретает вращательное движение. Под действием возникающей при этом центробежной силы частицы пыли малого диаметра движутся к стенкам верхней секции отводящей трубы 7. Благодаря повышению скорости потока воздуха при его прохождении через конус и подкрутке потока в устройстве для подкрутки 6 скорость радиального перемещения частиц в потоке увеличивается. Поэтому частицы быстрее достигают стенки трубы, где и улавливаются стекающей пленкой жидкости, которая препятствует их взвихриванию и уносу из аппарата. Кроме того, улавливанию пылевых частиц способствует то, что до контакта с пленкой жидкости они проходят меньший путь, чем в самом аппарате, так как его диаметр существенно больше диаметра отводящей трубы 7. Пленка жидкости вместе с уловленными частицами пыли стекает в кольцевой желоб 8, из нижней части которого через присоединенный патрубок 9 отводится из аппарата. Пленка жидкости образуется струями жидкости, вытекающими из диспергирующего устройства 10, которые расположены под углом 11-24°.
Предложенный комбинированный циклон позволяет:
- повысить эффективность очистки газа от пыли;
- снизить гидравлическое сопротивление аппарата;
- снизить удельные энергозатраты на очистку газа;
- упростить конструкцию аппарата;
- снизить стоимость аппарата;
- использовать при модернизации существующих циклонов при сохранении их основных конструктивных элементов и компоновки.