ЦИКЛОН

Полезная модель предназначена для очистки газов от пыли в поле центробежных сил и очистки газов от вредных компонентов выбросов может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, топливно-энергетической и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах при очистке и утилизации тепла дымовых газов и горячего воздуха.
Проблема, существующая в области охраны окружающей среды от загрязнения дымовыми газами, заключается в очистке дымовых газов от частиц и вредных компонентов выбросов, известные циклоны, решающие эту проблему, позволяют очищать дымовые газы от крупных и средних дисперсных частиц.
Проблема, существующая в области очистки дымовых газов, заключается в том, что известные циклоны не позволяют очищать запыленный газовый поток от частиц мелкой дисперсной фазы и вредных компонентов выбросов.
Известен циклон ЦН-15 [Справочник по пыле- и золоулавливанию/ под ред. А.А.Русанова. - М.: Энергия, 1975.], содержащий цилиндрический корпус с тангенциальным входным патрубком и коническим днищем, осевую выхлопную трубу, бункер для удаления пыли.
Циклон работает следующим образом: пылегазовый поток по штуцеру, установленному тангенциально к корпусу циклона, попадает внутрь. Запыленный газовый поток проходит по окружности вокруг выхлопной трубы и движется спирально вниз, обеспечивая отделение крупных частиц дисперсной фазы от дисперсионной среды (газа). В нижней части корпуса поток теряет скорость и меняет свое направление, вследствие чего происходит выпадение взвешенных частиц. Очищенные газы движутся по восходящей спирали к выхлопной трубе, через которую выводятся из циклона. Удаление уловленных частиц происходит через штуцер.
Известный циклон позволяет удалять из запыленного газового потока крупные и средние дисперсные частицы.
7
Недостатком известного циклона является низкая его эффективность при очистке запыленного газового потока от частиц мелкой дисперсной фазы, а также очищать дымовые газы от вредных компонентов выбросов. Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению является циклон [Патент 2187382 РФ, МПК B04C 5/20. Циклон /Голованчиков А.Б., Кузнецова, Н.С., Сафонов, Е.В., Азаров В.Н., Романова В.Г. (РФ); ВГТУ (РФ). - №2001114160/12; Заявлено 23.05.2001; Опубл. 20.08.2002, Бюл. №19.].
Циклон содержит цилиндроконический корпус с тангенциальным входным патрубком, осевую выхлопную трубу, теплообменник с патрубками подачи и отвода жидкого хладагента, выполненный в виде рубашки, при этом осевая выхлопная труба снабжена винтообразной трубкой с патрубком для ввода жидкости, по всей длине которой равномерно установлены вертикальные патрубки для подачи пара внутрь корпуса, а на нижнем конце трубки установлена заглушка.
Циклон работает следующим образом. Дымовые газы или горячий воздух подают по тангенциальному входному патрубку в верхнюю часть цилиндро-конического корпуса. Одновременно с ними по патрубку в винтообразную трубку и по патрубку в рубашку теплообменника подают жидкость и жидкий хладагент, обычно воду. Жидкий хладагент в рубашке теплообменника, двигаясь снизу вверх к патрубку отвода, нагревается, охлаждая дымовые газы или горячий воздух, движущиеся внутри корпуса.
Объем жидкости (воды), подаваемой по патрубку в винтообразную трубку, значительно меньше объема жидкого хладагента, подаваемого в рубашку теплообменника. Стенки винтообразной трубки за счет контакта с дымовыми газами или горячим воздухом разогреваются до температуры, большей температуры кипения жидкости, а образующийся пар выходит через вертикальные патрубки и смешивается с потоком дымовых газов или горячего воздуха. Из дымовых газов или горячего воздуха, охлажденных в конической нижней части корпуса до температуры, меньшей температуры точки росы, выделяются капельки жидкости, которые конденсируются на тонких частицах дисперсной фазы, увлажняя и утяжеляя их, и способствуют тем самым увеличению скорости центробежного осаждения и степени их улавливания. Заглушка препятствует вытеканию части жидкости в корпус, которая не успевает превращаться в пар в винтообразной трубке, что предотвращает перерасход жидкости и чрезмерное увлажнение ею шлама, накапливающегося над патрубком. Очищенный дымовой газ или горячий воздух выходит вверх по осевой выхлопной трубе, а уловленные частицы накапливаются в виде шлама в нижней части цилиндроконического корпуса.
Циклон позволяет удалять из запыленного газового потока крупные, средние и мелкие дисперсные частицы.
Недостатком циклона является то что, при растопке котлов и в случае значительного подсоса воздуха в газоходы, температуры газов не будет хватать для испарения достаточного объема воды, что снижает эффективность улавливания мелких дисперсных частиц, а также не позволяет удалять из газового потока вредные компоненты выбросов.
Задачей предлагаемого решения является создание такого циклона, который позволяет повысить эффективность очистки газов от мелких дисперсных частиц, а также позволяет очищать газы от вредных компонентов.
Для решения поставленной задачи в известном циклоне, содержащем цилиндроконический корпус с тангенциальным входным патрубком, для подачи очищаемого газа, теплообменник с патрубками подачи и отвода жидкого хладагента, выполненный в виде рубашки, осевую выхлопную трубу, снабженную винтообразной трубкой с патрубком для ввода жидкости, по всей длине которой равномерно установлены вертикальные патрубки для подачи пара внутрь корпуса, а на нижнем конце трубки установлена заглушка, дополнительно установлен патрубок для подачи известковой пыли, расположенный в тангенциальном патрубке для подачи очищаемого газа, а вертикальные патрубки для подачи пара внутрь корпуса снабжены нагревательными элементами.
Признаками, отличающими заявляемый циклон от известного, выбранного в качестве прототипа, является снабжение вертикальных патрубков для подачи пара внутрь корпуса нагревательными элементами, установка патрубка для подачи известковой пыли в тангенциальный патрубок для подачи очищаемого газа.
Благодаря отличительным признакам предлагаемый циклон повышает эффективность очистки запыленного газового потока от мелких дисперсных частиц и вредных компонентов выбросов. Это обусловлено тем, что известковая пыль подается в пылегазовый поток, повышает концентрацию пыли в нем, что приводит к повышению вероятности столкновения и слипания дисперсных частиц, их укрупнению и повышению их выделения под действием центробежных сил. Вода в вертикальных патрубках нагревается с помощью нагревательных элементов и образующийся пар, подается внутрь корпуса, охлаждает пылегазовый поток и уменьшает его вязкость, что приводит к повышению эффективности циклонирования. Пар также конденсируется на частицах пыли, увеличивая их массу тем самым повышая эффективность циклонирования. Кроме того, известковая пыль при контакте с парами воды, поступающим внутрь корпуса через специальные патрубки, образует на своей поверхности область, химически связывающую компоненты отходящих газов котельных, что приводит к очистке пылегазового потока от вредных компонентов.
Предлагаемый циклон иллюстрируется чертежом. На фигуре показан вертикальный разрез циклона.
Циклон содержит цилиндроконический корпус 1 с тангенциальным входным патрубком 2, для подачи очищаемого газа, теплообменник с патрубками подачи и отвода жидкого хладагента 3, выполненный в виде рубашки, осевую выхлопную трубу 4, снабженную винтообразной трубкой 5 с патрубком для ввода жидкости, по всей длине которой равномерно установлены вертикальные патрубки 6 для подачи пара внутрь корпуса, а на нижнем конце трубки установлена заглушка, вертикальные патрубки для подачи пара внутрь корпуса снабжены нагревательными элементами 7, тангенциальный патрубок для подвода очищаемого газа снабжен патрубком для подачи известковой пыли 8.
Циклон работает следующим образом. Дымовые газы или горячий воздух подают по тангенциальному входному патрубку 2, к которому по патрубку 8 подмешивается газовый поток, содержащий известковую пыль, в верхнюю часть цилиндроконического корпуса 1. Одновременно с ними по патрубку в винтообразную трубку и по патрубку в рубашку теплообменника 3 подают жидкость и жидкий хладагент, обычно воду. Жидкий хладагент в рубашке теплообменника, двигаясь снизу вверх к патрубку отвода, нагревается, охлаждая дымовые газы или горячий воздух, движущиеся внутри корпуса. Объем жидкости (воды), подаваемой по патрубку в винтообразную трубку, значительно меньше объема жидкого хладагента, подаваемого в рубашку теплообменника. Стенки винтообразной трубки 5 за счет контакта с дымовыми газами или горячим воздухом разогреваются до температуры, большей температуры кипения жидкости, а образующийся пар выходит через вертикальные патрубки и смешивается с потоком дымовых газов или горячего воздуха. В случаи недостаточной температуры дымовых газов для нагрева жидкости большей температуры кипения жидкости, жидкость нагревается от нагревательных элементов 7, установленных в вертикальных патрубках 6. Из дымовых газов или горячего воздуха, охлажденных в конической нижней части корпуса до температуры, меньшей температуры точки росы, выделяются капельки жидкости, которые конденсируются на частицах дисперсной фазы, увлажняя и утяжеляя их, и способствуют тем самым увеличению скорости центробежного осаждения и степени их улавливания. Заглушка препятствует вытеканию части жидкости в корпус, которая не успевает превращаться в пар в винтообразной трубке, что предотвращает перерасход жидкости и чрезмерное увлажнение ею шлама, накапливающегося над патрубком. Очищенный дымовой газ или горячий воздух выходит вверх по осевой выхлопной трубе 4, а уловленные частицы накапливаются в нижней части цилиндрического корпуса.
Циклон позволяет удалять из пылегазового потока частицы крупного, среднего и мелкого дисперсного состава, а также вредные компоненты выброса.