ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЬ

Полезная модель относится к области очистки газов от мелкодисперсной пыли. Предлагаемый пылеуловитель может быть использован в горной, горноперерабатывающей, химической, фармацевтической, пищевой, строительной и других отраслях промышленности.
Известны пылеуловители, представляющие собой аппараты разных типов: патент РФ №82427, 2009 г., МПК B01D 6/02; патент РФ №2353436, 2009 г., МПК В04С 5/08; В04С 5/02; патент РФ №2333785, 2008 г., МПК B01D 46/02; В04С 9/00; патент РФ №2271136, 2006 г., МПК A47L 49/16; патент РФ №22061, 2002 г., МПК В07В 9/00; патент РФ №117103, 2011 г., МПК В07В 7/08.
Из уровня техники известен пылеуловитель, включающий корпус, входной патрубок, завихрительное устройство, экран в виде цилиндра, расположенный под завихрительным устройством, патрубок очищенного воздуха, приемный бункер для сбора пыли. Подача запыленного воздуха производится сверху пылеуловителя через завихритель с неподвижно закрепленными лопатками, при этом обеспечивается постоянное соотношение между скоростями вращательного и поступательного движений (см. Муратова К.М. и др., «Пылеулавливание и классификация в центробежно-инерционных аппаратах», Известия ТулГУ, Наука о Земле, 2014, вып. 4, с. 47-57, /1/ или Чистяков Я.В. и др., «Повышение эффективности отделения мелкодисперсной пыли в центробежно-инерционных аппаратах пылеулавливания», Известия ТулГУ, Наука о Земле, 2015, вып. 3, с. 42-51, /2/ или Чистяков Я.В. и др., «Основы сепарации мелкодисперсной пыли в центробежно-инерционном пылеуловителе», Экология и промышленность в России, 2016, Т. 20, № 8, с. 20-27, /3/).
Указанные аппараты обладают рядом недостатков: высокие энергозатраты на преодоление гидравлического сопротивления, сложность конструкции и управления процессом пылеулавливания и, как следствие, невысокая степень надежности работы аппарата, особенно для улавливания мелкодисперсной пыли.
Наиболее близким к заявленному изобретению является пылеуловитель (см. Муратова К.М. «Защита биосферы и человека от мелкодисперсной пыли», Вестник РГАТУ имени Соловьева П.А., 2016, вып. 1(36), с. 130-136, /4/), включающий корпус с размещенным в нем осевым патрубком ввода запыленного воздуха сверху пылеуловителя, на конце которого установлено неподвижное завихрительное устройство оригинальной конструкции, выполненное в виде полого диска с жестко закрепленными в нем профилированными лопатками, осевой патрубок вывода очищенного воздуха, при этом пылеуловитель снабжен экраном в виде цилиндра, расположенным под завихрителем и верхним основанием, укрепленным по наружному нижнему краю диска; наиболее крупные частицы в запыленном воздухепосле выхода из завихрителя за счет центробежных сил со скоростью 15-20 м/с прижимаются к корпусу пылеуловителя и за счет сил тяжести опускаются в приемный бункер.
Недостатками известного пылеуловителя-классификатора являются то, что за счет очень высокой скорости вращающейся между корпусом и экраном газопылевой смеси, сравнительно малой скорости инерционной составляющей сепарации в месте разворота газопылевой смеси на 180° и наличия внутренних турбулентных циркуляционных потоков в основном объеме пылеуловителя после разворота газопылевой смеси на 180° и вовлечении в эти вихри мелкодисперсной пыли, приводит к увеличению вторичного уноса и снижению эффективности пылеулавливания.
Задача предлагаемой полезной модели - создание пылеуловителя, позволяющего проводить процесс сепарации пыли из запыленного воздуха при резком снижении внутренних циркуляционных турбулентных потоков в зоне действия инерционных сил после разворота пылегазового потока на 180°, что приводит к снижению вертикальной скорости, направленной к патрубку вывода газопылевого потока и снижению вторичного уноса мелкодисперсной пыли.
Поставленная задача решается тем, что в пылеуловителе, включающем корпус, осевой патрубок входа пылегазовой смеси в завихрительное устройство, патрубок выхода очищенного газа, экран в виде цилиндра, расположенный под завихрительным устройством, приемный бункер для сбора пыли, подача пылегазовой смеси производится сверху пылеуловителя через завихрительное устройство, в котором расположены неподвижные закручивающие лопатки, способствующие закручиванию пылегазового потока и обеспечивающее постоянное соотношение между линейной и вращательной скоростями пылегазового потока. Патрубок вывода очищенного газа выполнен ступенчатым, причем высота верхней его части, имеющей максимальный диаметр (определяемый расчетом), не должна превышать 70% длины экрана, а диаметр оставшейся части патрубка до выхода его из пылеуловителя имеет диаметр по сечению как минимум в 2 раза меньше верхней его части.
Конструкция пылеуловителя.
На фиг. 1 изображено устройство пылеуловителя. Пылеуловитель состоит из корпуса 1, входного патрубка 2, завихрительного устройства 3 с неподвижными лопатками, экрана 4, патрубка вывода очищенного газа 5, бункер для сбора пыли 6. Завихрительное устройство состоит из двух металлических дисков: верхним кольцевым и нижним сплошным, соединенных между собой неподвижными закручивающими лопатками, обеспечивающими необходимое соотношение между линейной, направленной между корпусом и экраном сверху вниз, скоростью и скоростью вращательного движения пылегазового потока между корпусом и экраном.
Работа пылеуловителя.
Пылегазовый поток вводится в верхнюю часть аппарата через входной патрубок 2 и завихрительное устройство 3. Вихревой поток, опускаясь по спирали вниз, после выхода из пространства между корпусом и экраном поворачивает на 180° и по внутренней спирали меньшего радиуса (между экраном и верхней частью патрубка вывода газа) попадает под завихрительное устройство, а затем, снова изменив свое направление на 180°, уже очищенный воздух поступает в патрубок вывода очищенного газа 5. При этом отделившаяся пыль под действием сил тяжести попадает в приемный бункер 6. Установка патрубка предложенной геометрии позволяет повысить эффективность пылеулавливания за счет снижения внутренних турбулентных потоков из-за увеличения свободного внутреннего объема пылеуловителя и снижения общей вертикальной скорости газового потока в направлении к патрубку вывода очищенного газа, т.е. установления лучшей аэродинамики потока в верхней части аппарата и снижения вторичного уноса мелкодисперсной пыли, что приводит к повышению общей эффективности сепарации пыли (или пылеулавливания).
3
3
3
На разработанном пылеуловителе были проведены эксперименты по пылеулавливанию мелкодисперсной пыли оксида трехвалентного хрома с медианным размером частиц 12,1 мкм. Скорость пылегазового потока на входе в аппарат была от 8,9 м/с до 11,8 м/с. Производительность установки находилась в пределах от 1900 м/ч до 2700 м/ч. Концентрация пыли в пылегазовом потоке составляла от 2,1 до 5,5 г/м. Эффективность пылеулавливания с помощью разработанной конструкции пылеуловителя составляла от 95,6 до 97,3%.