Циклон-фильтр

10
2,5
Полезная модель относится к технике пылеулавливания и может быть использована для сухой очистки газодисперсных потоков от мелкодисперсной производственной пыли. Задача полезной модели - повышение эффективности очистки газов от мелкодисперсных взвесей. Поставленная задача решается разработкой циклонного фильтра с тангенциальным подводом воздуха, который совмещает две ступени очистки. Циклонный фильтр обеспечивает высокую энергетическую и экологическую эффективность очистки выбросов, содержащих частицы классов РМ и РМ, при приемлемых энергозатратах и невысоком абразивном износе в реальных производственных условиях. Для эффективного осаждения мелкодисперсных частиц с минимальными энергетическими и материальными затратами циклон имеет дополнительное устройство - вставку из тканого фильтра.
Из существующего уровня техники обеспыливания известен циклон НИИОГАЗ ЦН-11-200, содержащий корпус с коническим днищем, входным и пылеотводящим патрубками и крышку с выхлопной трубой. Принцип действия циклона ЦН-11-200 следующий: поток запыленного газа вводится в циклон через входной патрубок тангенциально в верхней части. В аппарате формируется вращающийся поток газа, направленный вниз, к конической части аппарата. Вследствие силы инерции частицы пыли выносятся из потока и оседают на стенках аппарата, затем захватываются вторичным потоком и попадают в нижнюю часть через выпускное отверстие в бункер для сбора пыли. Очищенный от пыли газовый поток двигается снизу вверх и выводится из циклона через соосную выхлопную трубу. Недостатком указанного циклона является низкая эффективность очистки, обусловленная интенсивным уносом из аппарата газовым потоком через выхлопную трубу мелкодисперсных взвесей.
Известен циклон Кочетова, содержащий корпус, периферийный ввод газового потока, выполненный в виде входного патрубка, винтообразную крышку, бункер и выходной патрубок для выхода очищенного газа, фильтрующий элемент, установленный вне циклона на общем с ним постаменте, в котором закреплен бункер. Фильтрующий элемент представляет собой фильтрпатрон, выполненный в виде цилиндрического проволочного или стержневого каркаса с верхним глухим и нижним открытым фланцами, на котором закреплен фильтровальный материал (см. патент РФ №2306984, МПК В04С 9/00, дата приоритета 20.01.2006, опубл. 27.09.2007 Бюл. №27).
Однако известная конструкция не предохраняет циклон от износа при необходимости интенсифицировать обработку путем увеличения скорости потока. Кроме этого, выносной фильтрующий элемент на выходе увеличивает габариты и представляет неудобство при размещении очистной системы.
Известен фильтр-циклон двухступенчатый, включающий циклон, фильтр, содержащий зернистый фильтрующий материал, пылевыгрузочное устройство, патрубки подвода запыленного и отвода очищенного воздуха (см. патент РФ №2177820, МПК B01D 36/00, B01D 50/00, В04С 9/00, дата приоритета 04.12.2000, опубл. 10.01.2002 Бюл. №1).
Недостатками устройства являются высокое гидравлическое сопротивление газовоздушной смеси в циклоне, повышенный износ при работе с абразивной пылью, что приводит к быстрому износу циклонной части и снижению срока службы, а также вторичный унос уловленной циклоном пыли в фильтр, что снижает эффективность улавливания частиц в циклоне и увеличивает время формирования зернистого слоя фильтрующей части на начальном этапе его формирования.
10
2,5
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности очистки газов от мелкодисперсных частиц классов РМ, РМ с минимальными энергетическими и материальными затратами при условии предотвращения абразивного износа внутренних поверхностей аппарата.
Технический результат достигается за счет разработки циклона, содержащего цилиндрический корпус с коническим днищем, штуцер тангенциального ввода запыленного газового потока, выхлопную трубу, которая выполняет функции штуцера для отвода очищенного газа, по спирали вокруг которой устанавливается фильтровальный материал (например, лавсан) на металлическом каркасе, согласно заявляемой полезной модели это вторая ступень очистки. Улучшение качества очистки не требует дополнительных затрат энергии, что является одним из преимуществ перед аналогами: в существующих конструкциях циклонов уменьшение диаметра отсекания на 0,1 мкм после 1 мкм требует не менее чем 15%-го увеличения затрат энергии. В заявляемом техническом решении затраты энергии, связанные с увеличением оптимальной скорости обработки потока с 2-5 м/с до 20 м/с, обеспечивают рост производительности единицы оборудования. При этом практически устраняется проблема абразивного износа корпуса.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется схемой конструкции циклона-фильтра, представленной на фиг. 1.
Циклон-фильтр содержит штуцер для ввода запыленного газового потока 1, установленный тангенциально на цилиндрическом корпусе 2, имеющем коническое днище 3 с затвором 9, расположенную соосно с цилиндрическим корпусом выхлопную трубу 4, по спирали вокруг которой внутри корпуса циклона установлена фильтровальная вставка 5, (например, материал лавсан), зафиксированная на металлическом каркасе 6, который закреплен к торцу 8 циклона. Снаружи, радиально цилиндрического корпуса 2, установлены продувочные штуцера 7 для присоединения системы периодической обратной продувки фильтровального материала, также имеются детали крепежа 10 цилиндрического корпуса к коническому днищу, необходимые в случае замены каркаса с фильтром. На входе потока в циклон между основной фильтровальной вставкой и выхлопной трубой установлен поперечный фильтр 11. По диаметру от выхлопной трубы в нижней его части до фильтровальной вставки 5 установлен горизонтальный фильтр, одна часть которого состоит из ткани 12, а другая металлическая 13. Данная вставка закреплена с одной стороны на пластине с пружиной 14, с другой стороны на кольцах к стержню 15. Металлическая часть горизонтального фильтра закреплена на складывающемся фильтре 16.
Циклон-фильтр работает следующим образом. Дисперсный поток попадает в штуцер тангенциального ввода потока 1 со скоростью, значительно превышающей оптимальную для обычного циклона такого же типа и соответствующей инерционному осаждению более чем на 50% частиц размером 1 мкм и выше, и направляется в циклон. Затем поток проходит вдоль фильтра 5, установленного на каркасе 6 в кольцевой части циклонного элемента, где происходит касательное и инерционное осаждение пыли. На входе потока в циклон между основной фильтровальной вставкой и выхлопной трубой установлен поперечный фильтр 11 для избежания проскока частиц. По диаметру от выхлопной трубы в нижней его части до фильтровальной вставки 5 установлен горизонтальный фильтр, одна часть которого состоит из ткани 12, а другая металлическая 13, предназначенная для заключительного улавливания мелкодисперсных частиц. Данная вставка закреплена на пластине с пружиной 14. При регенерации масса скопившейся пыли на металлической части давит на пружину, пластина опускается и фильтр, закрепленный с другой стороны на кольцах к стержню 15 также опускается и накопленная пыль сбрасывается в бункер. Чтобы пыль не подсасывалась в выхлопную трубу при регенерации, ее необходимо закрепить на складывающемся фильтре 16, а тканая часть - фиксированная. Пыль удаляется через коническое днище 3 и затвор 9. В ситуации, когда необходим ремонт внутренней части аппарата, освобождают крепежные элементы 10 (например, болты и гайки), отодвигают коническую часть циклона 3.
Согласно расчетам при переоборудовании серийного циклона ЦН-11-200 в соответствии с заявляемой полезной моделью и увеличении скорости потока с оптимального для этого типа циклона значения 4,5 м/с (М.И. Биргер, А.Ю. Вальдберг, Б.И. Мягков и др. Справочник по пыле- и золоулавливанию / Под общ. ред. А.А. Русанова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1983, - табл. 2.8, с. 64) до 18 м/с диаметр частиц, улавливаемых на 50%, уменьшается с 10,0 мкм до 0,4 мкм, что соответствует максимальному проникающему диаметру частиц через тканые фильтры. При этом практически устраняется проблема абразивного износа корпуса. Улучшение качества очистки не требует дополнительных затрат энергии, что является одним из преимуществ перед аналогами (В.В. Белоусов. Теоретические основы процессов газоочистки. - М.: Металлургия, 1988, - с. 228).