Батарейный циклон с циклонными элементами "циклон-фильтр"

Полезная модель относится к технике, предназначенной для сухой очистки газов от пыли, и может быть использована в строительной, пищевой, химической и других отраслях промышленности, а также при очистке вентиляционных выбросов.
Известен батарейный циклон с полуулиточным подводом потока газа к циклонным элементам ЦБ 231У (см., М.И. Биргер, А.Ю. Вальдберг, Б.И. Мягков и др.; Под общ. ред. А.А. Русанова. - 2-е изд., перераб. И доп. - М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 69).
Недостатком является невысокая степень очистки газовых выбросов от пыли вследствие возможности взвихривания и выноса ее мелких фракций с выходящим из циклона очищенным газовым потоком.
Известен фильтр-циклон с конической вставкой для повышения эффективности очистки запыленных газов от пыли (см., Патент на полезную модель 164866 Российская Федерация, МПК В04С 9/00 (2006.01), В04С 5/107 (2006.01). Фильтр-циклон с конической вставкой (Романюк Е.В., Усов А.В., Каргашилов Д.В., Калач А.В., Шуткин А.Н.; заявитель и патентообладатель (ФГБОУ ВО Воронежский институт ГПС МЧС России); заявка 2016103205/05 от 01.02.2016; опубликована 20.09.2016; Бюл. 26), состоящий из цилиндроконического корпуса с тангенциально расположенным под углом к горизонтали входным патрубком и расположенным в центре корпуса соосно цилиндрическим выходным патрубком, конической вставки, установленной внутри корпуса и снабженной щелевыми улавливающими отверстиями, выполненными под углом к образующей конуса, новым является то, что в корпусе устройства на выхлопной трубе установлен фильтровальный элемент - цилиндрический рукавный фильтр, состоящий из армирующей металлической основы и тканевого фильтровального материала.
Недостатком является невысокая степень очистки газовых выбросов от пыли вследствие возможности взвихривания и выноса ее мелких фракций с выходящим из циклона очищенным газовым потоком.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.
Недостатками известных батарейных циклонов является то, что от заноса проходного сечения снижается степень очистки и увеличивается расход энергии на преодоление гидравлического сопротивления батарейного циклона.
Техническим результатом является повышение качества очистки газов за счет установки в циклонных элементах дополнительных фильтров и повышения скорости газового потока и сил инерции, выбрасывающих твердые частицы из газового потока, а также за счет снижения вторичного пылеуноса.
В настоящее время для очистки газов из механических средств, вследствие большой пропускной способности широкое распространение получили батарейные циклоны (мультициклоны). Батарейные циклоны, обладая большой пропускной способностью, могут эффективно осаждать взвешенные частицы среднего (от 10 мкм) и крупного размера, ввиду чего используются для первичной обработки выбросов. На ступени тонкой очистки за ними устанавливают фильтрующие аппараты. В представленной работе рассматривается возможность создания энергоэффективного устройства, совмещающего обе ступени очистки.
Предложен батарейный циклон, включающий корпус с входной, выходной и пылевой камерами и циклонные элементы с полуулиточными завихрителями, которые состоят из: цилиндрического корпуса с тангенциально расположенным под углом к горизонтали входным патрубком и расположенным в центре корпуса соосно цилиндрическим выходным патрубком, фильтровального элемента из ткани лавсан, спиралеобразно расположенного внутри циклона,  сверху жестко закрепленного к крышке или установленного к крышке с зазором и выполненного многовитковым. Постановка спиралеобразной вставки в циклон, выполнение ее многовитковой с одинаковым, увеличивающимся или уменьшающимся шагом спирали по мере уменьшения ее диаметра, выполнение ее конусообразной позволит увеличить скорость газового потока, в результате чего увеличивается сила инерции, отбрасывающая дисперсные частицы на стенку спиралеобразной вставки, что позволит повысить качество очистки газа. Сами циклонные элементы установлены вертикально в горизонтальной трубной доске, разделяющей входную и пылевую камеры корпуса.
Полезная модель иллюстрируется чертежом.
Батарейный циклон включает корпус 1, газораспределительную 2, газосборную 3 и пылесборную 4 камеры, входной 5 и выходной 6 патрубки, циклонные элементы 7 с полуулиточными закручивателями 8 и с вставками фильтровальной ткани 9 и выхлопными трубами 10.
Батарейный циклон работает следующим образом.
Запыленный воздух через входной патрубок 5 и газораспределительную камеру 2 попадает в циклонный элемент, в котором с помощью полуулиточного закручивающего устройства 8 ему сообщается вращательное движение, и запыленный газ, поступающий в фильтр-циклон, движется по спирали по направлению к нижнему концу циклона. Под действием возникающей при этом центробежной силы, частицы пыли, находящиеся в газовом потоке, движутся к стенке корпуса пылеулавливателя. При этом частицы пыли большего размера касаются стенки пылеулавливателя и движутся по ней вниз в коническую часть. Частицы меньшего размера, имеющие меньшую радиальную составляющую скорости, движутся в нисходящем газовом потоке дольше крупных частиц и достигают внутренней поверхности фильтра-вставки 9 и, окончательно очищаясь от мельчайших частиц пыли размером менее 5 мкм, выходит через пылесборную камеру 4. Воздушный поток, очищенный от пыли, совершает поворот на 180° и выходит из циклонного элемента 7 через выхлопную трубу 10 в газосборную камеру 3 и выводится из аппарата через выходной патрубок 6.
Установка фильтровального элемента в спиралеобразной форме позволит удалять дисперсные частицы в бункер в зоне с низкими скоростями пристеночного газового потока, что позволит снизить вторичный пылеунос и уменьшить гидравлическое сопротивление циклона, что тоже способствует повышению качества очистки газов.
Предложенный батарейный циклон с циклонными элементами «циклон-фильтр» позволяет повысить качество очистки воздуха, сэкономить производственные площади, увеличить ресурс работы фильтра без регенерации;
Реализация описанных признаков позволяет достигнуть стабильной степени очистки 96%.