ЦИКЛОН-ЭЛЕКТРОФИЛЬТР

Полезная модель предназначена для очистки газов от пыли в поле действия центробежных сил и сил электрического взаимодействия, может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, топливно-энергетической и других отраслях промышленности.
Известно устройство для очистки газов (Патент №169232, МПК B01D 45/02. Устройство для очистки газов / Моисеев В.А., Андриенко В.Г., Липецкий В.Г., Донченко В.А., Митрофанов Н.И., Ченцов А.В., (РФ), заявка 2016135241, заявлено 30.08.2016, опубл. 13.03.2017, бюл. №8).
Устройство для очистки газов содержит полый корпус, предпочтительно, цилиндрической формы, к верхней части которого пристыкованы подводной газоход, выполненный в виде трубы для подвода, подлежащего очистке газа, и отводной газоход, выполненный в виде трубы и предназначенный для отвода, очищенного от механических примесей газа. Газоход оснащен отводным патрубком. К нижнему торцу корпуса пристыкован бункер, предназначенный для осаждения выделенных из газа механических примесей.
Газоходы выполнены в виде единого узла по принципу «труба в трубе», то есть труба расположена в полости трубы соосно с ней. При монтаже на корпусе газоходы располагают соосно с обтекателем. Нижняя часть газохода имеет конический раструб, образующий с конусообразной поверхностью обтекателя выходное сопло. Отводной газоход имеет входное сопло.
В полости корпуса конусообразной поверхностью обтекателя, а также боковой и верхней стенками корпуса образована пылеосадительная камера, сообщенная с соплами, расположенными в верхней ее части. Для обеспечения возможности осаждения взвешенных частиц запыленного воздуха в бункер обтекатель по периферии имеет отверстия, сообщающие пылеосадительную камеру с бункером, снабженным выпускным патрубком.
Обтекатель смонтирован в корпусе с возможностью осевого настроечного перемещения для настройки размера выходного сопла. Для этого обтекатель в нижней части имеет хвостовик, установленный с зазором в направляющих (позициями не обозначены) корпуса. Механизм настроечного перемещения обтекателя выполнен в виде вала, установленного в гильзе корпуса с возможностью вращения. На одном конце вала выполнено место под ключ или под рукоятку для вращения вала, а на другом его конце закреплена шестерня, находящаяся в постоянном контакте с зубчатой нарезкой, выполненной на хвостовике обтекателя.
Устройство для очистки газов работает следующим образом.
Работу устройства рассмотрим на примере его использования для очистки от механических примесей метаносодержащих газовых выбросов угольных шахт.
Для работы устройство встраивают в систему отвода газов угольной шахты. Нагнетание и отвод газов осуществляется за счет штатных шахтных вентиляторных установок. При монтаже устройства газоход состыковывают с магистралью подвода загрязненного газа, а патрубок газохода - с магистралью отвода очищенного газа.
Далее производят регулировку размера выходного сопла. Это позволяет согласовать пропускную способность устройства с производительностью системы отвода газов. Для настройки размера сопла вращают вал, в результате чего вращающаяся шестерня, контактируя с зубчатой нарезкой хвостовика, перемещает обтекатель в вертикальном направлении, регулируя расстояние между конусообразной поверхностью обтекателя и раструбом газохода (то есть зазор между ними, который является соплом). Размер сопла контролируется известным образом, например, шаблоном, через окно (не показано) корпуса. Устройство настроено и готово к работе.
При работе устройства поток запыленного воздуха, двигаясь через подводной газоход, контактирует с конусообразной поверхностью обтекателя и через выходное сопло поступает в пылеосадительную камеру, в которой происходит торможение взвешенных частиц и их выпадение из запыленного потока, за счет гравитационных сил.
Через отверстия, выполненные в обтекателе, взвешенные частицы из камеры попадают в бункер, откуда по мере накопления удаляются через выпускной патрубок бункера. Очищенный от механических примесей поток газа из камеры через входное сопло поступает в отводной газоход и отводится из фильтра через патрубок.
Недостатком известного устройства для очистки газов является неспособность очистки мелкодисперсных механических примесей.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению является циклон-электрофильтр, позволяющий удалять крупную, среднюю и мелкую дисперсную фазу частиц из газового потока без прерывания процесса очистки (Патент №102202, МПК В04С 5/04. Циклон-электрофильтр / Долгов Р.В. (РФ) - №2010131742/05; Заявлено 28.07.2010, опубл. 20.02.2011, бюл. №5).
Циклон-электрофильтр содержит вертикальный цилиндроконический корпус, снабженный патрубком для удаления пыли, патрубки, для подачи в аппарат запыленного газового потока, расположенные тангенциально к корпусу, крышку, выхлопную трубу, токоподводящие пластины, установленные внутри входных патрубков и соединенные посредством проводников с контактами источника тока.
Циклон-электрофильтр работает следующим образом.
Вначале токопроводящие пластины соединяются с источником тока при помощи проводников и заряжаются. Токопроводящая пластина приобретает отрицательный заряд, а другая пластина - положительный. Затем в патрубки подается пылегазовый поток. Пылегазовый поток, проходя по патрубкам, соударяется с токопроводящими пластинами, в результате чего пылевые частицы приобретают положительный или отрицательный заряд соответственно. Далее пылегазовые потоки попадает внутрь цилиндроконического корпуса. В цилиндрической части корпуса газовый поток, насыщенный разноименно заряженными частицами, смешивается. Под действием сил электрического взаимодействия частицы пыли слипаются, теряя электрический заряд и увеличивая свою массу. 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 отделение средних и мелких взвешенных частиц, и удаление их через патрубок. Очищенные от крупной, средней и мелкой дисперсной пыли газы движутся по восходящей спирали и поступают в выхлопную трубу, откуда удаляются из циклона.
Недостатком известного фильтра-электроциклона является низкая степень электризации поступающего пылегазового потока, ввиду частичного (по касательной) контакта дисперсной фазы с токопроводящими пластинами, вследствие чего не вся мелкая дисперсная фракция приобретает положительный и отрицательные заряды, тем самым в меньшей степени происходит слипание положительно и отрицательно заряженных частиц с последующим осаждением.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение экологической эффективности циклона-электрофильтра за счет снижения выбросов мелкой дисперсной фракции.
Для решения поставленной задачи в известном устройстве, содержащем вертикальный цилиндроконический корпус, снабженный патрубком для удаления пыли, патрубки для подачи запыленного газового потока, расположенные тангенциально к корпусу, выхлопную трубу, токоподводящие пластины, установленные внутри патрубков для подачи запыленного газового потока с возможностью соединения проводниками с источником тока, расположены лабиринтообразно, образуя лабиринтообразные коридоры.
Признаком, отличающим заявленное техническое решение от прототипа, согласно полезной модели является лабиринтообразное расположение токоподводящих пластин. Благодаря этому отличительному признаку, поступающий пылегазовый поток, проходя через лабиринтообразный коридор, образуемый токоподводящими пластинами, ввиду периодической смены вектора движения, многократно сталкивается с токоподводящими пластинами под воздействием инерционных сил, тем самым обеспечивается более полная степень приобретения пылевыми частицами положительного или отрицательного заряда соответственно.
Предлагаемый циклон-электрофильтр иллюстрируется чертежом.
Циклон-электрофильтр содержит вертикальный цилиндроконический корпус 1, снабженный патрубком для удаления пыли 2, патрубки для подачи запыленного газового потока 3, 4, расположенные тангенциально к корпусу, выхлопную трубу 5, лабиринтообразные токоподводящие пластины 6, 7, установленные внутри патрубков для подачи запыленного газового потока и соединенные посредством проводников 8, 9 с контактами источника тока 10.
Устройство работает следующим образом.
Вначале лабиринтообразные токоподводящие пластины 6 и 7 соединяются с источником тока 10 при помощи проводников 8, 9 и заряжаются. Токоподводящая пластина 6 приобретает отрицательный заряд, а токоподводящая пластина 7 - положительный. Затем в патрубки для подачи запыленного газового потока 3 и 4 подается пылегазовый поток. Пылегазовый поток, проходя по патрубкам для подачи запыленного газового потока 3, 4, многократно соударяется с токоподводящими пластинами 6, 7, в результате чего пылевые частицы приобретают положительный или отрицательный заряд соответственно. Далее пылегазовые потоки попадают внутрь цилиндроконического корпуса 1. В цилиндрической части корпуса 1 газовый поток, насыщенный разноименно заряженными частицами, смешивается. Под действием сил электрического взаимодействия частицы пыли слипаются, теряя электрический заряд и увеличивая свою массу. Запыленный газовый поток проходит по окружности вокруг выхлопной трубы 5 и движется спирально вниз, обеспечивая отделение крупных частиц дисперсной фазы от дисперсионной среды (газа). В нижней части корпуса 1 поток теряет скорость и меняет свое направление, вследствие чего происходит отделение средних и мелких взвешенных частиц, и удаление их через патрубок для удаления пыли 2. Очищенные от крупной, средней и мелкой дисперсной пыли газы движутся по восходящей спирали и поступают в выхлопную трубу 5, откуда удаляются из циклона.
Предлагаемый циклон-электрофильтр позволяет очищать пылегазовый поток не только от крупной и средней дисперсной фазы пыли, но и мелкодисперсных частиц, тем самым, повышая степень очистки газа.