СИСТЕМА ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ ДВУХСТУПЕНЧАТЫХ ПЫЛЕУЛАВЛИВАЮЩИХ УСТРОЙСТВ С ЦИКЛОНОМ В ПЕРВОЙ СТУПЕНИ
FIRE AND EXPLOSION PROTECTION SYSTEM FOR TWO-STAGE DUST COLLECTION DEVICES WITH CYCLONE IN FIRST STAGE

Изобретение относится к технике пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов, и предназначено для центральных систем аспирации.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является установка пылеулавливания с системой пожаровзрывобезопасности по патенту РФ №2308318, содержащая корпус, опорную часть с бункером для сбора пыли, входной и выходной короба фильтровальной секции пылеуловителя с фильтрами рукавного типа, механизм регенерации фильтра, в корпусе фильтровальной секции установлен датчик температуры, в бункере для сбора пыли - аварийный датчик уровня пыли, в выходном коробе фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель, выходы с которых соединены с общим микропроцессором, расположенном в шкафу управления, а в выходном коробе фильтровальной секции установлены коллектор с форсунками системы пожаротушения с блоком управления, связанного электронной связью с общим микропроцессором, и система регенерации рукавных фильтров с механизмом импульсной продувки, которая снабжена блоком управления каждого электромагнитного клапана сопел и соединена с общим блоком управления регенерацией, связанного электронной связью с общим микропроцессором, (прототип).
Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность пожаровзрывобезопасности работы устройства за счет сравнительно невысокой степени распыла форсунками огнетушащего вещества.
Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания.
Это достигается тем, что в системе пожаровзрывобезопасности для двухступенчатых пылеулавливающих устройств с циклоном в первой ступени, содержащей устройство первой ступени пылеулавливания, которое устанавливается перед устройством пылеулавливания тонкой очистки запыленного газового потока и выполнено в виде циклона, содержащего корпус с пылеотводящим патрубком, раскручиватель с винтообразной крышкой, входной и выходной патрубки, причем на выходном патрубке закреплен фильтрующий элемент, а 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, каждая из форсунок системы обеспечения пожаровзрывобезопасности работы устройства содержит корпус с камерой завихрения и сопло, корпус выполнен в виде подводящего штуцера с центральным отверстием, и жестко соединенной с ним и соосной цилиндрической гильзой с внутренней резьбой и расширительной камерой, соосной корпусу, при этом соосно корпусу, в его нижней части подсоединено к гильзе посредством резьбы сопло, выполненное в виде перевернутого стакана, в днище которого выполнен турбулентный завихритель потока жидкости с, по крайней мере двумя, наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий, расположенных в торцевой поверхности сопла, где также выполнено центральное цилиндрическое дроссельное отверстие, соединенное со смесительной камерой сопла, последовательно соединенной с диффузорной выходной камерой, в диффузорной выходной камере установлен рассекатель, выполненный в виде, по крайней мере, трех спиц, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры, перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - в поверхности тела вращения, например шара, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры, а само тело вращения расположено в нижней части за срезом диффузорной выходной камеры, к торцевой поверхности цилиндрической гильзы, соосной с корпусом, соосно диффузорной камере, прикреплен диффузор, поверхность среза которого лежит в плоскости, находящейся ниже поверхности тела вращения рассекателя, а рассекатель выполнен в виде двух спиц, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры, перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - на оси, на которой, с возможностью вращения, установлено тело вращения, выполненное в виде шара, центр которого лежит на оси диффузорной выходной камеры, при этом поверхность тела вращения, выполненного в виде шара, установленного на оси, с возможностью вращения, выполнена перфорированной, а к поверхности тела вращения, выполненного в виде шара, установленного на оси, с возможностью вращения, установлены элементы, осуществляющие его вращение, например в виде отрезков винтовых лопастей.
На фиг. 1 изображена функциональная схема системы обеспечения пожаровзрывобезопасности работы устройства пылеулавливания тонкой очистки запыленного газового потока, на фиг. 2, 3 - общий вид устройства первой ступени пылеулавливания, на фиг. 4, 5 - схема форсунки системы обеспечения пожаровзрывобезопасности.
Система пожаровзрывобезопасности для двухступенчатых пылеулавливающих устройств с циклоном в первой ступени содержит устройство пылеулавливания тонкой очистки запыленного газового потока, включающее в себя корпус 2 рамной конструкции с ограждениями, опорную часть 6 с бункером 4 для сбора пыли и пылесборной тележкой 5, установленной на основании 20, а также входной 1 и выходной 3 короба фильтровальной секции пылеуловителя с фильтрами рукавного типа, соответственно с входным 7 и выходным 8 патрубками.
Во входном коробе 1 устройства пылеулавливания установлен коллектор 16 с форсунками 17 системы пожаровзрывобезопасности с блоком 18 управления, связанным электронной связью с общим микропроцессором 19. Система 9 регенерации рукавных фильтров с механизмом 10 импульсной продувки снабжена блоком управления 11 каждого электромагнитного клапана продувочных сопел и соединена с общим блоком управления 12 регенерацией, связанного электронной связью с общим микропроцессором 19. Во входном 1 коробе фильтровальной секции также установлен датчик 13 температуры, в бункере 4 для сбора пыли - аварийный датчик 15 уровня пыли, в выходном коробе 3 фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель 14, выходы с которых соединены с общим микропроцессором 19, расположенном в шкафу управления (на чертеже не показан).
Устройство первой ступени (фиг. 2, 3) пылеулавливания выполнено в виде циклона, содержащего корпус 23 с пылеотводящим патрубком, раскручиватель 21 с винтообразной крышкой, входной 22 и выходной 24 патрубки, причем на выходном патрубке закреплен фильтрующий элемент 25.
Циклон работает следующим образом.
1
1
1
1
2
Запыленный газовый поток поступает в циклон через входной патрубок 22, закручивается за счет раскручивателя 21 и винтообразной крышки и движется далее по нисходящей винтовой линии вдоль стенок корпуса 23 аппарата. В результате чего частицы пыли под действием центробежной силы движутся от центра аппарата к периферии, и, достигая стенок аппарата, транспортируются вниз в коническую часть корпуса, а затем в пылеотводящий патрубок для сбора уловленной пыли. Очищенный воздух выводится из циклона через выходной патрубок 24. При этом легкие, мелкодисперсные частицы пыли задерживаются на фильтрующем элементе 25, при этом происходит снижение виброакустической энергии, так как фильтрующий элемент 25 одновременно является аэродинамическим глушителем шума активного (сорбционного) типа. Процесс пылеулавливания протекает в оптимальном гидродинамическом режиме при следующих соотношениях основных конструктивных параметров предлагаемого устройства: отношение диаметра корпуса к диаметру пылеотводящего патрубка, находится в оптимальном интервале величин: D/d=9,8…10,0; отношение диаметра входного патрубка к диаметру пылеотводящего патрубка, находится в оптимальном интервале величин: d/d=2,4…2,6; отношение высоты, измеряемой от оси входного патрубка до плоскости основания пылеотводящего патрубка, к межосевому расстоянию между входным и выходным патрубками, находится в оптимальном интервале величин: h/h=5,7…5,9; отношение высоты, измеряемой от оси входного патрубка до плоскости основания пылеотводящего патрубка, к диаметру корпуса, находится в оптимальном интервале величин: h/D=1,9…2,1; отношение расстояния, измеряемого от оси входного патрубка до оси корпуса, к расстоянию, измеряемому от оси выходного патрубка до оси корпуса, находится в оптимальном интервале величин: a/а=1,9…2,0.
Фильтрующий элемент 25 может быть выполнен в виде тела вращения, ось которого совпадает с осью выходного патрубка очищенного газа, например цилиндра, конуса, усеченного конуса, полушария или в виде поверхности, образованной вращением вокруг оси, совпадающей с осью выходного патрубка очищенного газа, например П-образного профиля или полуокружности (т.е. в виде полусферы), что увеличивает его площадь фильтрации и звукопоглощения..
Система пожаровзрывобезопасности для двухступенчатых пылеулавливающих устройств с циклоном в первой ступени работает следующим образом.
Очистку запыленного газового потока осуществляют посредством его подачи через входной 7 патрубок во входной короб 1 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 3 фильтровальной секции. Для оптимизации процесса пылеулавливания и его безопасной работы во входном коробе 1 устройства пылеулавливания установлен датчик 13 температуры и коллектор 16 с форсунками 17 системы пожаровзрывобезопасности с блоком 18 управления, связанного электронной связью с общим микропроцессором 19. В бункере для сбора пыли установлен аварийный датчик 15 уровня пыли, а в выходном коробе фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель 14, при этом выходы с датчиков соединяют с общим микропроцессором 19. Во входном коробе 1 фильтровальной секции пылеуловителя устанавливают систему регенерации рукавных фильтров с механизмом 10 импульсной продувки, которая связана с блоком управления 11 каждого электромагнитного клапана продувочных сопел и соединена с общим блоком управления 12 регенерацией, связанного электронной связью с общим микропроцессором 19.
Тепловой датчик-извещатель 14 соединен с системой пожаровзрывобезопасности, которая является выходным звеном в общей системе безопасного пылеулавливания, и способна предотвратить распространение пламени, в случае его возникновения, через выходной 8 патрубок дальше по вентиляционным каналам, что повышает надежность и безопасность всего комплекса системы безопасного пылеулавливания. Работа коллектора 16 с форсунками 17 осуществляется по принципу открытия аварийного электромагнитного клапана подачи воды, при подачи на клапан управляющего сигнала от общего микропроцессора 19, обрабатывающего сигнал с теплового датчика-извещателя 14, который в свою очередь реагирует на увеличение температуры в выходном коробе, вплоть до самовоспламенения пылевых аэрозолей и фильтрующих материалов.
Вихревая форсунка (фиг. 4, 5) включает в свой состав корпус 26, который выполнен в виде подводящего штуцера с центральным отверстием 28, и жестко соединенной с ним и соосной цилиндрической гильзой 27 с внутренней резьбой 30. В цилиндрической гильзе 27 расположена расширительная камера 29, соосная корпусу. При этом соосно корпусу, в его нижней части подсоединено к гильзе 27 посредством резьбы 30 сопло 31, выполненное в виде перевернутого стакана, в днище 32 которого выполнен турбулентный завихритель потока жидкости с, по крайней мере двумя, наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий 34 и 35, расположенных в торцевой поверхности сопла 31, образованной его днищем 32. В торцевой поверхности сопла 31 также выполнено центральное цилиндрическое дроссельное отверстие 33, соединенное со смесительной камерой 36 сопла, последовательно соединенной с диффузорной выходной камерой 37. Причем эффективные площади проходных сечений наклонных цилиндрических отверстий 34 и 35, взятые в совокупности, и центрального отверстия 33 равны между собой.
В выходной диффузорной камере установлен рассекатель, выполненный в виде, по крайней мере, трех спиц 38, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры 37, перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - в поверхности тела вращения 39, например шара, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры 37, а само тело вращения 39 расположено в нижней части, за срезом диффузорной выходной камеры.
Возможен вариант, когда поверхность тела вращения 39, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры 37 а само тело вращения 39 расположено в нижней части, за срезом диффузорной выходной камеры, выполнена в виде эллипсоида, малая ось которого осесимметрична оси диффузорной выходной камеры 37 (на чертеже не показано).
Возможен вариант, когда к торцевой поверхности цилиндрической гильзы 27, соосной с корпусом 26, соосно диффузорной камере 37, прикреплен диффузор 40, поверхность среза которого лежит в плоскости, находящейся ниже поверхности тела вращения 39 рассекателя.
Возможен вариант, когда рассекатель выполнен в виде двух спиц 38, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры 37, перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - на оси 41, на которой, с возможностью вращения, установлено тело вращения 39, выполненное в виде шара, центр которого лежит на оси диффузорной выходной камеры 37. Возможен вариант, когда поверхность тела вращения 39, выполненного в виде шара, установленного на оси 41, с возможностью вращения, выполнена перфорированной. Возможен вариант, когда к поверхности тела вращения 39, выполненного в виде шара, установленного на оси 41, с возможностью вращения, установлены элементы, осуществляющие его вращение, например в виде отрезков винтовых лопастей (на чертеже не показано). Возможен вариант, когда на внутренней поверхности центрального цилиндрического дроссельного отверстия 33, расположенного в торцевой поверхности сопла 31, выполнены винтовые канавки для осуществления дополнительного закручивания потока жидкости (на чертеже не показано).
Вихревая форсунка работает следующим образом.
Распыляемая жидкость поступает в корпус 26 через центральное отверстие 28, затем в расширительную камеру 29, соосную корпусу 26. После камеры 29 жидкость направляется к соплу 31, где распределяется по нескольким направлениям: первое - по центральному цилиндрическому дроссельному отверстию 33 в смесительную камеру 36, а второе - в турбулентный завихритель потока жидкости с наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий 34 и 35, также соединенных со смесительной камерой 36 сопла, где при взаимодействии этих встречающихся потоков происходит их дробление с образованием турбулентного потока, направляющегося к диффузорной выходной камере 37, где происходит дополнительное дробление капель жидкости при их столкновении друг с другом за счет расширяющегося турбулентного потока жидкости. В выходной диффузорной камере 37 происходит столкновение выходного вихревого потока с рассекателем, его спицами 38, и поверхностью тела вращения 39, что приводит к дополнительному дроблению капель жидкости, образованию тонкораспыленных струй. Возможен вариант, когда в теле вращения 39, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры 37, а само тело вращения 39 расположено в нижней части, за срезом диффузорной выходной камеры, выполнены резонансные выемки 42 по форме в виде цилиндрической поверхности разного диаметра и длины, выполняющие функции резонаторов Гельмгольца, размеры которых определяются необходимой частотой пульсации потока жидкости (фиг. 5) для увеличения мелкодисперсности распыляемого факела.