УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ

Полезная модель относится к оборудованию для очистки газов от средне- и крупнодисперсных механических примесей и может быть использована в различных отраслях промышленности, например, для очистки метаносодержащих вентиляционных выбросов угольных шахт.
Из уровня техники известно, что для сухой очистки газов от пыли и механических примесей широко применяются инерционные методы очистки, для реализации которых разработана широкая гамма оборудования - пылеуловители, динамические фильтры и пр.
Так, например, известен инерционный пылеуловитель, содержащий расположенное под углом к горизонтальной оси щелевое сопло подачи газового потока, ориентированное вниз тангенциально к выпуклой криволинейной поверхности, расположенной с прилеганием к верхней части сопла, камеру осаждения, стенка которой размещена вертикально напротив выходного сечения сопла с возможностью образования разделительной линии тока в потоке, и направляющий щиток, расположенный ниже разделительной линии тока с образованием щели по отношению к нижней кромке стенки и под углом к последней.
В процессе работы пылеуловителя запыленный поток газа поступает в приемное устройство и истекает из сопла. Поток газа контактирует с выпуклой криволинейной поверхностью и распространяется по ней в окружном направлении. Под действием центробежных сил частицы пыли вылетают из струи и попадают в камеру осаждения. Очищенный газ с низкой концентрацией пыли, расположенный выше линии тока, поступает в устройство для отвода очищенного газа. Поток с высокой концентрацией пыли растекается вниз от разделительной линии по поверхности вертикальной стенки, и через щель из него удаляется часть пыли. Для создания циркуляционной зоны течения и устранения прорыва этого потока в камеру осаждения на стенке установлен направляющий щиток, стекая с которого запыленный газ сталкивается с периферийной частью основной струи. При этом образуется вторичная низкоимпульсная струя, с которой направляется часть загрязненного потока в камеру осаждения и выносится значительное количество пыли.
(см. патент РФ №2102115, кл. B01D 45/06, 1998 г.).
В результате анализа выполнения данного пылеуловителя установлено, что основным недостатком его конструкции является невысокая степень очистки газа от пыли и механических примесей, а также осаждение пыли на щитке, ее постепенное накапливание и последующее прекращение сепарации через прилегающую щель.
Известен динамический фильтр, состоящий из пакета установленных с зазором один над другим неподвижных дисков, зажатых между крышкой и днищем. В зазорах между неподвижными дисками размещены вращающие диски, установленные на полом приводном валу. Диски выполнены конусообразными. На крышке фильтра имеется патрубок для загрузки сырья, а на днище - патрубок для выгрузки осадка. На полом валу в зоне днища закреплены лопасти.
В процессе работы фильтра предварительно подготовленное в виде суспензии сырье загружают под давлением через загрузочный патрубок крышки и включают привод вращения вала. Перемещаясь между дисками, суспензия постепенно за счет центробежных сил стекает к периферии вращающихся дисков и слетает с них, поступая в приемник, а осадок постепенно перемещается сверху вниз в область днища, где он захватывается лопастями вала и удаляется через патрубок для выгрузки осадка.
(см. авторское свидетельство СССР №952288, кл. B01D 33/26, 1982 г.).
В результате анализа известного фильтра необходимо отметить, что он характеризуется очень низкой производительностью, а область его применения ограничена текучими массами (суспензиями).
Известен струйно-инерционный пылеуловитель, содержащий корпус, в котором размещен обтекатель, имеющий конусообразную поверхность. Конусообразная поверхность обтекателя, боковая и верхняя стенки корпуса образуют пылеосадительную камеру. К верхней части корпуса пристыкованы расположенный соосно корпусу газоход подачи запыленного воздуха в камеру корпуса, аэроканал для отвода очищенного воздуха из камеры, снабженный выпускным патрубком, а также дополнительный аэроканал, сообщающийся с камерой. Газоход подачи запыленного воздуха в камеру корпуса в нижней части имеет раструб, образующий с конусообразной поверхностью обтекателя входное сопло. Аэроканал отвода очищенного воздуха из камеры связан с камерой посредством выходного сопла. Сопла сообщаются с камерой в верхней ее части. По периферии обтекателя выполнены отверстия, предназначенные для отвода отфильтрованных примесей в пылеосадительный бункер, пристыкованный к нижней части корпуса и оснащенный отводным патрубком.
При работе пылеуловителя поток запыленного воздуха, двигаясь через газоход, поступает через входное сопло в камеру, где пересекается с потоком атмосферного воздуха, поступающим по дополнительному аэроканалу, в результате чего происходит торможение взвешенных частиц и их выпадение из запыленного потока, за счет действия гравитационных сил. Через отверстия, выполненные в основании конусообразного обтекателя, взвешенные частицы попадают в пылеосадительный бункер с выпускным патрубком, вследствие разности давления в камере и пылеосадительном бункере (давление в бункере меньше давления в камере). Из камеры очищенный воздух поступает в аэроканал для очищенного воздуха и отводится через его патрубок.
(см. патент РФ на полезную модель №104087, кл. B01D 45/02, 2011 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа выполнения данного пылеуловителя, необходимо отметить, что отсутствие возможности регулирования размера входного сопла, через которое загрязненный воздух поступает в камеру, обуславливает его невысокие технологические возможности, так как не позволяет регулировать производительность пылеуловителя, что является одним из основных условий для обеспечения возможности встраивания его в различные системы очистки газов от механических примесей, а также не позволяет установить оптимальную величину зазора при встраивании в конкретную систему очистки, что приводит либо к его недогрузке, при которой из камеры уносится с отводящими газами значительная часть механических примесей, либо к перегрузке, что делает необходимой периодическую остановку работы фильтра для прочистки его сопла, вследствие его забивания механическими примесями газов, что также снижает эффективность и производительность очистки.
Техническим результатом заявленной полезной модели является расширение технологических возможностей устройства очистки газов за счет обеспечения регулирования размера его входного сопла, что позволяет встраивать его в широкий спектр газоочистных систем.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в устройстве для очистки газов, содержащем полый корпус, к верхней части которого пристыкованы входной и выходной газоходы, установленный в полости корпуса обтекатель, имеющий обращенную к входному газоходу конусообразную поверхность, образующую с поверхностью входного газохода выходное сопло, образованную в корпусе его верхней и боковой стенками, а также конусообразной поверхностью обтекателя пылеосадительную камеру, сообщенную с входным газоходом посредством выходного сопла, а также сообщенную с выходным газоходом посредством входного сопла, причем в обтекателе имеются отверстия, предназначенные для отвода отфильтрованных примесей в бункер, пристыкованный к нижней части корпуса, новым является то, что обтекатель оснащен хвостовиком в нижней своей части и установлен в корпусе с возможностью вертикального настроечного перемещения для регулирования размера выходного сопла, и оснащен механизмом настроечного перемещения, выполненным в виде вала, установленного в закрепленной в корпусе гильзе с возможностью вращения, на валу закреплена шестерня, находящаяся в зацеплении с зубчатой нарезкой, выполненной на хвостовике обтекателя.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
- на фиг. 1 - устройство для очистки газов, вид сбоку, частичный вертикальный разрез;
- на фиг. 2 - вид Б по фиг. 1.
Устройство для очистки газов содержит полый корпус 1, предпочтительно, цилиндрической формы, к верхней части которого пристыкованы подводной газоход 2, выполненный в виде трубы для подвода подлежащего очистке газа, и отводной газоход 3, выполненный в виде трубы и предназначенный для отвода очищенного от механических примесей газа. Газоход 3 оснащен отводным патрубком 4. К нижнему торцу корпуса 1 пристыкован бункер 5, предназначенный для осаждения выделенных из газа механических примесей.
В полости корпуса 1 размещен обтекатель 6, имеющий конусообразную поверхность, обращенную к выходу подводного газохода 2.
Газоходы 2 и 3 выполнены в виде единого узла по принципу «труба в трубе», то есть труба 2 расположена в полости трубы 3 соосно с ней. При монтаже на корпусе 1 газоходы 2 и 3 располагают соосно с обтекателем 6. Нижняя часть газохода 2 имеет конический раструб, образующий с конусообразной поверхностью обтекателя выходное сопло 7. Отводной газоход 3 имеет входное сопло 8.
В полости корпуса 1 конусообразной поверхностью обтекателя 6, а также боковой и верхней стенками корпуса образована пылеосадительная камера 9, сообщенная с соплами 7 и 8, расположенными в верхней ее части. Для обеспечения возможности осаждения взвешенных частиц запыленного воздуха в бункер 5 обтекатель 6 по периферии имеет отверстия 10, сообщающие пылеосадительную камеру 9 с бункером 5, снабженным выпускным патрубком 11.
Обтекатель 6 смонтирован в корпусе 1 с возможностью осевого настроечного перемещения для настройки размера выходного сопла 7. Для этого обтекатель в нижней части имеет хвостовик 12, установленный с зазором в направляющих (позициями не обозначены) корпуса 1. Механизм настроечного перемещения обтекателя выполнен в виде вала 13, установленного в гильзе 14 корпуса 1 с возможностью вращения. На одном конце вала выполнено место 15 под ключ или под рукоятку для вращения вала, а на другом его конце закреплена шестерня 16, находящаяся в постоянном контакте с зубчатой нарезкой 17, выполненной на хвостовике 12 обтекателя 6.
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 2 состыковывают с магистралью подвода загрязненного газа, а патрубок 4 газохода 3 – с магистралью отвода очищенного газа.
Далее производят регулировку размера выходного сопла 7. Это позволяет согласовать пропускную способность устройства с производительностью системы отвода газов. Для настройки размера сопла вращают вал 13, в результате чего вращающаяся шестерня 16, контактируя с зубчатой нарезкой 17 хвостовика 12, перемещает обтекатель 6 в вертикальном направлении, регулируя расстояние между конусообразной поверхностью обтекателя и раструбом газохода 2 (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 2, контактирует с конусообразной поверхностью обтекателя 6 и через выходное сопло 7 поступает в пылеосадительную камеру 9, в которой происходит торможение взвешенных частиц и их выпадение из запыленного потока, за счет гравитационных сил.
Через отверстия 10, выполненные в обтекателе 6, взвешенные частицы из камеры 9 попадают в бункер 5, откуда по мере накопления удаляются через выпускной патрубок 11 бункера. Очищенный от механических примесей поток газа из камеры 9 через входное сопло 8 поступает в отводной газоход 3 и отводится из фильтра через патрубок 4.
Конструкция данного устройства позволяет за счет возможности регулирования размера его выходного сопла встраивать его практически во все газоотводящие системы для обеспечения очистки отводимых газов от механических примесей с высокой производительностью.