ПРЯМОТОЧНЫЙ ЦИКЛОН

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для очистки газов от твердых примесей в производствах, связанных, например, с эксплуатацией котельного оборудования или приготовлением строительных материалов.
Известен прямоточный циклон с промежуточным отбором [1], в котором эффективность пылеулавливания обеспечивается снижением вторичного уноса за счет расположения промежуточного пылеотводного канала, выполненного в стенке корпуса в виде окон со скошенными по направлению потока краями, на расстоянии (1,7-2,3) диаметра циклона от выходных концов закручивающих лопастей, а устройство для сбора пыли содержит промежуточную и основную пылесборные камеры. Известному техническому решению отвечают расчетные формулы, определяющие соотношение его геометрических размеров, обеспечивающих максимальную эффективность пылеулавливания.
Однако, масштабирование конструкции, выполняемой по известному техническому решению, с увеличением, например, диаметра циклона, приводит к существенному снижению эффективности пылеулавливания, причиной чего является возрастание противодавления в камере основного отбора пыли. Экспериментальные данные свидетельствуют, что при диаметре циклона 120 мм максимальная эффективность пылеулавливания составляла 94-94,99% [1], а при увеличении диаметра до 258 мм эффективность снизилась до 87%. Это снижение обусловлено следующим основным недостатком прототипа [1]: возможность вторичного уноса отсепарированной пыли из пылесборных камер, вследствие невысокой эффективности сепарации мелкодисперсной фракции при наличии раздельных камер отбора пыли.
Предлагаемое изменение конструкции циклона решает задачу расширения диапазона геометрических размеров циклона (а именно, его диаметра) при сохранении высокой эффективности пылеулавливания.
Эта задача решается тем, что в прямоточном циклоне, содержащем цилиндрический корпус с установленным на его оси обтекателем-вытеснителем, закручивающие наклонные лопасти, выхлопной осевой патрубок, устройства для отбора пыли, отличием является то, что головка патрубка очищенного газа снабжена изолирующей юбкой, с возможностью предотвращения попадания в патрубок очищенного газа пыли из основного пылегазового потока, движущегося вдоль стенки корпуса циклона, и из камеры отбора пыли; при этом в корпусе головки патрубка очищенного газа выполнены отверстия или между этой головкой и изолирующей юбкой выполнены кольцевые зазоры, с возможностью эжекции газа, предотвращающей возрастание противодавления в камере отбора пыли.
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется схемами на фиг.1 (схема циклона), фиг.2 (варианты исполнения головки патрубка очищенного газа).
Прямоточный циклон содержит составной цилиндрический корпус 1, 2, установленный по его оси обтекатель-вытеснитель центрального вихря 3, выполненный с сужением на уровне окон промежуточного отбора пыли 4, снабженных радиальными ребрами 5, раскручивающие пылегазовый поток в камере отбора пыли 11. На обтекателе 3 укреплены закручивающие наклонные лопасти 6. Головка 8 патрубка очищенного газа 7 снабжена изолирующей юбкой 9, отделяющей пылегазовый поток и камеру отбора пыли 11 от головки 8. В стенке головки 8 патрубка очищенного газа 7 выполнены отверстия 12 или между головкой 8 и изолирующей юбкой 9 выполнены кольцевые зазоры 13 и 14 для эжекции газа из камеры отбора пыли 11. Патрубок очищенного газа 7 дополнительно снабжен раскручивающим устройством 10, предназначенным для снижения гидравлического сопротивления циклона.
Прямоточный циклон работает следующим образом: запыленный газ, поступающий в него, посредством закручивающих лопастей 6 приводится во вращательное движение. Частицы пыли под действием центробежной силы
перемещаются радиально к стенкам корпуса 1 и 2 и, двигаясь по нисходящей спирали вдоль поверхности стенок, удаляются через окно промежуточного отбора 4 и кольцевой канал между стенкой корпуса 2 и изолирующей юбкой 9 в камеру отбора пыли 11. При прохождении окна промежуточного отбора 4 скорость потока уменьшается за счет его расширения, причем радиальные ребра 5 гасят вращательное движение газопылевого потока относительно оси циклона. Очищенный от пыли газ отводится через патрубок 7. Газ, попавший в камеру отбора пыли 11, эжектируется из пылегазового потока через отверстия 12 или кольцевые зазоры 13 и 14 головки 8 патрубка 7. Изолирующая юбка 9 предотвращает захват частиц пыли отсасываемым газом, снижая тем самым вторичный унос отсепарированных частиц.
3
Получены результаты испытаний циклона, выполненного по схеме на рис.1, 2 со следующими конструктивными характеристиками: диаметр сепарационной камеры 258 мм, диаметр выхлопного патрубка 127 мм, угол наклона закручивающих лопастей к радиальной плоскости 30°. Для запыления использовалась пыль ваграночных газов с медианным диаметром 85 мкм, насыпная плотность пыли 1008 кг/м.
3
Запыленность потока варьировалась в пределах от 2 до 11 г/м, колебания температуры входного потока составляли от 60 до 180°С. Как показали испытания, эффективность пылеулавливания составила 89,3÷93,6%. Для прототипа [1] диаметром 258 мм в идентичных условиях эффективность сепарации изменялась в пределах 80÷87,1%.
Технический результат предложенного решения состоит в том, что конструкция головки патрубка очищенного газа обеспечивает скорость газа в камере отбора пыли, меньшую по сравнению со скоростью газа в сепарационной зоне в 85-100 раз, благодаря чему предотвращается вторичный унос пыли из камеры ее отбора. Модернизирована, по сравнению с прототипом, работа камеры отбора пыли, чем обеспечено снижение затрат на изготовление и эксплуатацию циклона.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ:
1. Шерстюк А.Н., Асламова B.C., Карбачинский М.М. и др. Авторское свидетельство. «Прямоточный циклон» N 1386309, "Открытия и изобретения", 1988, N13.