КОМПЛЕКС С ФИЛЬТРОМ ДЛЯ СУХОЙ ОЧИСТКИ ВЗРЫВООПАСНЫХ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ
COMPLEX WITH FILTER FOR DRY CLEANING OF EXPLOSIVE GAS MIXTURES

Изобретение относится к сухой очистке газов и может быть использован при очистке взрывоопасных газовых смесей горючих газов и пыли, а также паров горючих жидкостей в любом сочетании с аварийно подмешанным воздухом, в частности газов сталеплавильных конвертеров с высоким содержанием оксида углерода и водорода, работающих по системе без дожигания, доменного газа, избыточного газа установок сухого тушения кокса, воздуха с горючей пылью и воздуха с парами горючих жидкостей и пылью.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому объекту является выбранный в качестве прототипа комплекс с фильтром для сухой очистки взрывоопасных газовых смесей (патент CN 1896287 A, МПК B01D 29/27, B01D 46/02).
Этот комплекс содержит блок рукавных фильтров для сухой очистки с импульсной регенерацией, корпус каждого из которых рассчитан на давление, развиваемое при взрывах, и снабжен противовзрывным клапаном. Блок рукавных фильтров соединен с входным газоходом, на котором установлен входной отсечной клапан, и соединен с выходным газоходом, на котором установлен дымосос и выходной отсечной клапан. Перед блоком рукавных фильтров установлен охладитель газа до температуры, соответствующей рабочей температуре фильтра, при этом охладитель может быть выполнен в виде водогрейного котла, парового котла или скруббера полного испарения.
У заявляемого объекта и прототипа совпадают такие существенные признаки. Оба устройства содержат фильтр, который соединен с входным газоходом, на котором установлен входной отсечной клапан, и который соединен с выходным газоходом, на котором установлен дымосос и выходной отсечной клапан.
Анализ технических свойств прототипа, обусловленных его признаками, показывает, что получению ожидаемого нового технического результата при использовании прототипа препятствуют такие причины. В случае взрыва газовой смеси распространение взрывной волны осуществляется как в сторону конвертера с выбросом ядовитых газов в рабочую зону, так и в сторону дымососа с возможностью его разрушения. Кроме того, после взрыва необходимо осуществлять замену рукавов фильтра, которые вследствие взрыва и развиваемой при этом температуры непригодны к дальнейшему использованию.
В основу заявляемого объекта поставлена задача создать такой комплекс с фильтром для сухой очистки взрывоопасных газовых смесей, в котором усовершенствования путем введения новых элементов позволят при использовании заявляемого объекта обеспечить достижение технического результата, заключающегося в предотвращении разрушения оборудования фильтра и комплекса при очистке взрывоопасных газовых смесей.
Заявляемый комплекс с фильтром для сухой очистки взрывоопасных газовых смесей содержит фильтр, который соединен с входным газоходом, на котором установлен входной отсечной клапан, и который соединен с выходным газоходом, на котором установлен дымосос и выходной отсечной клапан.
Отличительной особенностью заявляемого объекта является следующее. Комплекс снабжен взрыволокализующей камерой, которая расположена перед фильтром по ходу движения газа и соединена с входным газоходом и с фильтром через нормально открытые самозакрывающиеся при взрыве клапаны. При этом взрыволокализующая камера снабжена запальником, противовзрывным предохранительным клапаном, патрубком с задвижкой для соединения с атмосферой, датчиком-реле давления взрыва, который через систему управления газоочисткой электрически соединен с электроприводами входного отсечного клапана, выходного отсечного клапана и дымососа. Кроме того, корпус фильтра выполнен герметичным, а взрыволокализующая камера и фильтр снабжены герметичными выгрузчиками пыли.
В частных случаях выполнения заявляемый объект отличается тем, что:
- на входном газоходе между входным отсечным клапаном и нормально открытым самозакрывающимся при взрыве клапаном установлен патрубок с отсечным клапаном для соединения с атмосферой, а на выходном газоходе между дымососом и выходным отсечным клапаном установлен патрубок с отсечным клапаном для соединения с атмосферой и отборником проб газа.
При сухой очистке взрывоопасной газовой смеси в заявляемом комплексе может быть использован рукавный или электростатический фильтр.
Если на очистку подается взрывоопасная газовая смесь, температура которой выше допустимой по условиям службы фильтра, то эта газовая смесь должна быть предварительно охлаждена в установленных перед комплексом охлаждающих устройствах известной конструкции, например в скрубберах полного испарения, в котлах, в экономайзерах и т.п.
Если очистка газа проводится периодически, например как в случае очистки конвертерного газа сталеплавильных конвертеров, то запальник может быть установлен один. В случае непрерывной работы комплекса для повышения его надежности устанавливаются два или больше запальников.
В качестве запальника, постоянно работающего в процессе очистки взрывоопасных газовых смесей, может быть установлена газовая горелка небольшой мощности (2-3 кВт) с автоматическим поджогом или электрический запальник со спиралью мощностью 0,5-1 кВт.
Нормально открытые самозакрывающиеся при взрыве клапаны, используемые в комплексе для подсоединения взрыволокализующей камеры, представляют собой, например, обратные клапаны, в которых шарнирно установлена запорная заслонка, которая поворачивается под действием взрывной волны и перекрывает газоход. Выходы этих клапанов ориентированы в сторону взрыволокализующей камеры.
При использовании заявляемого объекта обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в предотвращении разрушения оборудования фильтра и комплекса при очистке взрывоопасных газовых смесей.
Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом существует такая причинно следственная связь. Снабжение комплекса взрыволокализующей камерой, которая расположена перед фильтром по ходу движения газа и соединена с входным газоходом и с фильтром через нормально открытые самозакрывающиеся при взрыве клапаны, при этом взрыволокализующая камера снабжена постоянно горящим запальником, противовзрывным предохранительным клапаном, патрубком с задвижкой для соединения с атмосферой, датчиком-реле давления взрыва, который через систему управления газоочисткой электрически соединен с электроприводами входного отсечного клапана, выходного отсечного клапана и дымососа, выполнение корпуса фильтра герметичным, а также снабжение взрыволокализующей камеры и фильтра герметичными выгрузчиками пыли обеспечивает локализацию взрыва взрывоопасной смеси горючих газов и пыли, а также паров горючих жидкостей в любом сочетании с аварийно подмешанным воздухом во взрыволокализующей камере с горящим запальником и препятствует распространению взрывной волны за пределы этой камеры при одновременном прекращении подачи взрывоопасной газовой смеси в комплекс. Благодаря этому без усложнения конструкции фильтра взрывная волна не разрушает дорогостоящие элементы фильтра и дымососа и не вырывается за пределы комплекса в сторону входного газохода.
Установка на входном газоходе между входным отсечным клапаном и нормально открытым самозакрывающимся при взрыве клапаном патрубка с отсечным клапаном для соединения с атмосферой, а также установка на выходном газоходе между дымососом и выходным отсечным клапаном патрубка с отсечным клапаном для соединения с атмосферой и отборником проб газа обеспечивает продувку элементов комплекса воздухом после взрыва перед началом работы и перед доступом ремонтников во внутрь устройств комплекса при остановке комплекса на ремонт.
Сущность заявляемого объекта поясняется чертежом, на котором схематически изображен общий вид комплекса с фильтром для сухой очистки взрывоопасных газовых смесей.
На представленном чертеже использованы следующие обозначения:
1 - рукавный фильтр;
2 - входной газоход;
3 - входной электроприводной отсечной клапан;
4 - выходной газоход;
5 - дымосос;
6 - выходной электроприводной отсечной клапан;
7 - взрыволокализующая камера;
8 - нормально открытый самозакрывающийся при взрыве клапан;
9 - соединительный газоход;
10 - нормально открытый самозакрывающийся при взрыве клапан;
11 - запальник;
12 - противовзрывной предохранительный клапан;
13 - патрубок;
14 - задвижка;
15 - датчик-реле давления взрыва;
16 - выгрузчик пыли;
17 - выгрузчик пыли;
18 - патрубок;
19 - отсечной клапан;
20 - патрубок;
21 - отсечной клапан;
22 - отборник проб газа.
В конкретном примере выполнения заявляемый комплекс содержит рукавный фильтр 1, который соединен с входным газоходом 2, на котором установлен входной электроприводной отсечной клапан 3, и который соединен с выходным газоходом 4, на котором установлены дымосос 5 и выходной электроприводной отсечной клапан 6.
Комплекс снабжен взрыволокализующей камерой 7, которая расположена перед рукавным фильтром 1 по ходу движения газа и соединена с входным газоходом 2 через нормально открытый самозакрывающийся при взрыве клапан 8. Взрыволокализующая камера 7 соединена с рукавным фильтром 1 соединительным газоходом 9 через нормально открытый самозакрывающийся при взрыве клапан 10. При этом взрыволокализующая камера 7 снабжена электрическим запальником 11 и противовзрывным предохранительным клапаном 12, который установлен на крыше этой камеры.
Взрыволокализующая камера 7 снабжена патрубком 13 с задвижкой 14 для соединения с атмосферой и датчиком-реле давления взрыва 15. Этот датчик через систему управления газоочисткой электрически соединен с электроприводами входного отсечного клапана 3, выходного отсечного клапана 6 и дымососа 5. Кроме того, корпус рукавного фильтра 1 выполнен герметичным, а взрыволокализующая камера 7 и рукавный фильтр 1 снабжены герметичными выгрузчиками пыли 16 и 17 соответственно.
На входном газоходе 2 между входным отсечным клапаном 3 и нормально открытым закрывающимся при взрыве клапаном 8 установлен патрубок 18 с отсечным клапаном 19 для соединения с атмосферой. На выходном газоходе 4 между дымососом 5 и выходным отсечным клапаном 6 установлен патрубок 20 с отсечным клапаном 21 для соединения с атмосферой и с отборником проб газа 22.
В конкретном примере выполнения заявляемый комплекс, например, при использовании для очистки газа от сталеплавильного конвертера, работающего по системе без дожигания с высоким содержанием оксида углерода и водорода, работает следующим образом. При работающем дымососе 5 взрывоопасная газовая смесь от сталеплавильного конвертера, предварительно охлажденная до 130-150°C, попадает во входной газоход 2 и, пройдя входной электроприводной отсечной клапан 3 и нормально открытый самозакрывающийся при взрыве клапан 8, попадает во взрыволокализующую камеру 7 с включенным электрическим запальником 11 мощностью 0,5 кВт. При отсутствии взрывоопасных концентраций горючих составляющих и кислорода газовая смесь через соединительный газоход 9 и нормально открытый самозакрывающийся при взрыве клапан 10 поступает на очистку в рукавный фильтр 1. Очищенный от пыли горючий газ дымососом 5 через выходной газоход 4 и выходной электромагнитный отсечной клапан 6 направляется потребителю. Пыль, накопившаяся в герметичном выгрузчике пыли 16, установленном на взрыволокализующей камере 7, и герметичном выгрузчике пыли 17, установленном на рукавном фильтре 1, периодически удаляется.
При поступлении во взрыволокализующую камеру 7 взрывоопасной смеси горючих газов и пыли с аварийно подмешанным воздухом электрическим запальником 11 эта смесь поджигается и в этой камере происходит взрыв. При этом клапаны 8 и 10 самозакрываются, предотвращая распространение ударной волны за пределы комплекса в сторону входного газохода 2 и в сторону рукавного фильтра 1, а противовзрывной предохранительный клапан 12 открывается, обеспечивая уменьшение давления газа от взрыва внутри взрыволокализующей камеры 7. Одновременно взрыв фиксируется датчиком-реле давления взрыва 15, по сигналу которого закрывается входной электроприводной отсечной клапан 3, выключается дымосос 5 и закрывается выходной электроприводной отсечной клапан 6 - комплекс становится изолированным. После сброса давления взрыва через противовзрывной предохранительный клапан 12 этот клапан закрывается. При этом остаточное давление внутри взрыволокализующей камеры 7 удерживает закрывшиеся при взрыве клапаны 8 и 10, находящиеся в закрытом положении.
После устранения причин образования взрывоопасной смеси входной газоход 2 освобождается от взрывоопасной смеси продувкой инертным газом через патрубок 18 и отсечной клапан 19 при открытом входном электроприводном отсечном клапане 3. Затем через задвижку 14 и патрубок 13 давление во взрыволокализующей камере 7 снижается до рабочего, клапаны 8 и 10 открываются, включается дымосос 5, открывается входной электроприводной отсечной клапан 3 и выходной электроприводной отсечной клапан 6 - комплекс готов к работе.
3
Перед остановкой на ремонт комплекс с фильтром для сухой очистки взрывоопасных газовых смесей продувается воздухом, для чего закрываются входной электроприводной отсечной клапан 3 и выходной электроприводной отсечной клапан 6, открывается отсечной клапан 19 на патрубке 18 на входном газоходе 2 и открывается отсечной клапан 21 на патрубке 20 на выходном газоходе 4. С помощью дымососа 5 комплекс продувается воздухом до тех пор, пока в воздухе, отбираемом через отборник проб газа 22, содержание вредностей будет меньше санитарной нормы (например, для CO - это 20 мг/м).