ЦИКЛОН

Полезная модель предназначена для очистки газов от вредных компонентов выброса под действием плазмы и пыли в поле действия центробежных сил и сил электрического взаимодействия, может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, топливно-энергетической и других отраслях промышленности.
Проблема, существующая в очистке дымовых газов от дисперсных частиц пыли, заключается в охране окружающей среды от загрязнения пылевыми частицами и вредными компонентами выброса. Известные циклоны, решающие эту проблему позволяют очищать дымовые газы от крупных и средних дисперсных частиц, но не улавливают частицы мелкой дисперсной фазы и вредные компоненты выброса.
Известен циклон ЦН-15 [Касаткин А.Г. «Основные процессы и аппараты химической технологии». Изд-е 8, перер., М.: Химия, 1971, 241 с].
Циклон содержит цилиндрический корпус с тангенциальным входным патрубком и коническим днищем, осевую выхлопную трубу, бункер для удаления пыли.
Циклон работает следующим образом: пылегазовый поток по патрубку, установленному тангенциально к корпусу циклона, попадает внутрь. 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 выпадение взвешенных частиц. Очищенные газы движутся по восходящей спирали к выхлопной трубе, через которую выводятся из циклона. Удаление уловленных частиц происходит через штуцер.
Известный циклон позволяет удалять из запыленного газового потока крупные и средние дисперсные частицы.
Недостатком известного циклона является низкая его эффективность при очистке запыленного газового потока от частиц мелкой дисперсной фазы, из-за недостаточной их массы. Циклон не позволяет удалять из пылегазового потока вредные компоненты выброса.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению является циклон [патент РФ №2331481, В04С 9/00, опубл. 20.08.2008].
Циклон состоит из вертикального цилиндроконического корпуса с крышкой, входного патрубка, установленного тангенциально в верхней части корпуса, выхлопной трубы, установленной осесимметрично с цилиндроконическим корпусом, патрубка для отвода уловленной пыли в нижней части корпуса, электрофильтра, состоящего из осадительного электрода являющегося продолжением выхлопной трубы закрепленного на кольце из диэлектрического материала, установленного с возможностью свободного вертикального перемещения, присоединенного к механизму встряхивания, и коронирующего электрода установленного осесимметрично с трубчатым осадительным электродом.
Циклон работает следующим образом. На трубчатый осадительный и коронирующий электрод подают высокое напряжение, образующие коронный разряд в зазоре между этими электродами.
Во входной патрубок попадают очищаемый или дымовой газ. Так как входной патрубок установлен тангенциально в верхней части вертикального корпуса, то очищаемый воздух закручивается в зазоре между вертикальным цилиндроконическим корпусом и внешней стенкой выхлопной трубы. Под действием центробежной силы крупные и средние частицы и капли дисперсных фракций отбрасываются к стенке вертикального цилиндроконического корпуса и опускаются вниз к патрубку для отвода уловленной пыли.
Очищаемый таким образом воздух или дымовой газ с частицами или каплями мелкой дисперсной фракции поднимаются вверх между стенкой трубчатого осадительного электрода и коронирующего электрода. Электроны и ионы газового потока, образующиеся в коронном разряде, сталкиваются с частицами и капельками мелкой дисперсной фракции, заряжают их и заставляют под действием электрического поля оседать на трубчатом осадительном электроде.
После накопления уловленных частиц и капель мелкой дисперсной фракции на трубчатом осадителльном электроде и крупных и средних частиц и капель дисперсной фракции в коническом днище корпуса подачу очищаемого воздуха или дымового газа во входной патрубок прекращают, открывают крышку патрубка для отвода уловленной пыли и удаляют частицы крупных и средних фракции, уловленных в цилиндроконическом корпусе в отдельную емкость. Затем включают механизм встряхивания, который передает колебания по штанге на трубчатый осадительный электрод. Под действием этих колебаний уловленные частицы и капли мелкой дисперсной фракции сбрасываются со стенки трубчатого осадительного электрода в коническое днище корпуса к патрубку для отвода уловленной пыли и все уловленные частицы и капли мелкой дисперсной фракции удаляют из конического днища в другую емкость.
Циклон позволяет удалять из запыленного газового потока крупные, средние и мелкие дисперсные частицы.
Недостатком циклона является то что, при накоплении пыли в циклоне для его очистки необходимо прекращение подачи в него пылегазового потока, что приводит к прерыванию процесса очистки. В результате для обеспечения непрерывности очистки требуется установка дополнительного аппарата, что приводит к повышению стоимости очистки газа. Циклон не позволяет удалять из пылегазового потока вредные компоненты выброса.
Задачей полезной модели является создание циклона, повышающего степень очистки за счет удаления из газового потока вредных компонентов выброса, частиц крупной, средней и мелкой дисперсной фракции без прерывания процесса очистки.
Для решения поставленной задачи в циклоне, содержащем вертикальный цилиндроконический корпус, снабженным патрубком для удаления пыли, патрубок для подачи запыленного газового потока, расположенный тангенциально к корпусу, крышку, выхлопную трубу, внутри выхлопной трубы установлен плазмотрон и раскручиватель газового потока, расположенный над плазмотроном, а верхняя ее часть выполнена с расширением в виде цилиндрического корпуса снабженного патрубком для удаления очищенного газа и круговым бункером с патрубком для удаления пыли.
Признаками, отличающими заявляемый циклон от известного, выбранного в качестве прототипа является установка в выхлопной трубе плазмотрона и раскручивателя газового потока, выполнение ее верхней части с расширением в виде цилиндрического корпуса снабженного патрубком для удаления очищенного газа и круговым бункером снабженным патрубком для удаления пыли.
Наличие существенных отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности «новизна».
Благодаря отличительным признакам предлагаемый циклон имеет высокую степень очистки от вредных компонентов выброса, частиц крупного, среднего и мелкого дисперсного состава и не требует отключения для регенерации. Это обусловлено тем, что пылегазовый поток, предварительно очищенный в цилиндроконическом корпусе циклонного аппарата, проходит через плазмотрон. В плазмотроне между электродами периодически происходят электрические разряды, вызывающие разложение вредных компонентов газового потока на простые составляющие, которые имеют заряд - плазму. Под действием образовавшейся плазмы происходит разрушение вредных компонентов выброса и заряд частиц мелкой дисперсной фазы. Частицы пыли, имеющие электрический заряд, слипаются, увеличивают свою массу и проходя через раскручиватель попадают в цилиндрический корпус, где под действием центробежных сил частицы пыли отбрасываются к стенкам цилиндрического корпуса, оседают на них и стекают в круговой бункер для удаления пыли.
Предлагаемый циклон иллюстрируется чертежом, на котором показан вертикальный разрез циклона.
Циклон содержит вертикальный цилиндроконический корпус 1, снабженный патрубком 2 для удаления пыли, патрубок 3 для подачи в аппарат запыленного газового потока, расположенный тангенциально к корпусу, крышку 4, выхлопную трубу 5, внутри которой установлен плазмотрон 6 и раскручиватель газового потока 7, верхняя часть выхлопной трубы выполненной с расширением в виде цилиндрического корпуса 8 с патрубком для удаления очищенного газа 9, и круговым бункером 10 снабженным патрубком для удаления пыли 11.
Циклон работает следующим образом.
Пылегазовый поток по патрубку 3 попадает внутрь цилиндроконического корпуса 1, 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 поток теряет скорость и меняет свое направление, вследствие чего происходит отделение крупных и средних взвешенных частиц, и удаление их через патрубок для удаления пыли 2. Очищенные от крупной и средней дисперсной пыли газы движутся по восходящей спирали и поступают в выхлопную трубу 5. Газовый поток поднимается по выхлопной трубе 5 и проходит через плазмотрон 6. В плазмотроне 6 между электродами периодически происходят электрические разряды, вызывающие разложение вредных компонентов газового потока на простые составляющие, которые имеют заряд. Под действием образовавшейся плазмы происходит разрушение сложных компонентов выброса и заряд частиц мелкой дисперсной фазы. Частицы пыли, имеющие электрический заряд, слипаются, увеличивают свою массу. Далее газ через раскручиватель газового потока 7 поступает в расширенную часть выхлопной трубы выполненную в виде цилиндрического корпуса 8, где при вращении газового потока происходит отделение от него частиц мелкой дисперсной фазы под действием центробежных сил и сил гравитации. Очищенный газовый поток удаляется через патрубок для удаления очищенного газа 9, а пыль под действием сил гравитации по стенкам цилиндрического корпуса стекает в круговой бункер для пыли 10, откуда удаляется через патрубок для удаления пыли 11.