САМОРЕГЕНЕРИРУЮЩИЙСЯ ФИЛЬТР-ЦИКЛОН ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ ПЫЛИ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
CONTINUOUS SELF-REGENERATING CYCLONE FILTER FOR CLEANING OF GASES FROM DUST

Изобретение относится к технике, предназначенной для сухой очистки газов от пыли, и может быть использовано в химический, пищевой, строительной, фармацевтической, металлургической и других областях промышленности, а также в экологических процессах очистки дымовых газов и вентиляционных выбросов.
7
Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для очистки газов от пыли, включающее вращающийся фильтр цилиндрической или звездообразной формы из пористого материала со связанной структурой, цилиндрический корпус, коническое днище, ввод запыленного и вывод очищенного газа [Пат. 2220784 РФ, МПК В04С 9/00, В01D 36/00, 50/00, Опубл. 10.01.04, Бюл. № 15. Саморегенерирующийся фильтр-циклон для очистки газов от пыли].
Недостатком устройства является его недостаточно высокие эффективность очистки и производительность, изменяющееся высокое гидравлическое сопротивление, необходимость обеспечения высокой скорости вращения фильтровального элемента (цилиндрической или звездообразной формы из пористого материала со связанной структурой) и образования на его поверхности слоя осадка значительной толщины для создания условий его саморегенерации.
Техническая задача предлагаемого изобретения - разработка саморегенерирующегося фильтра-циклона для очистки газов от пыли непрерывного действия, позволяющего повысить эффективность пылеулавливания, качество очистки и производительность фильтра-циклона за счет саморегенерации фильтровальных элементов, обеспечивающей непрерывное удаление с поверхности образующегося слоя осадка.
Техническая задача изобретения достигается тем, что в саморегенерирующемся фильтре-циклоне для очистки газов от пыли непрерывного действия, включающем цилиндрический корпус с крышкой, с коническим днищем, тангенциально расположенным штуцером для ввода запыленного и штуцером вывода очищенного газа, новым является то, что корпус разделен перегородкой на камеры запыленного и очищенного газа, а камера запыленного газа снабжена расположенным в центре приводным звездообразным фильтровальным элементом из пористого материала со связанной структурой, закрепленным на расположенном в подшипниковых узлах перфорированном полом валу, способном совершать от внешнего источника прерывистые возвратно-поступательные движения вдоль своей оси вращения и изменять частоту вращения в зависимости от степени запыленности очищаемого газа и структуры осадка, образуемого на его поверхности и на поверхности других звездообразных фильтровальных элементов из пористого материала со связанной структурой, находящихся с ним в зацеплении, количество которых может быть два и больше, и вращающихся вокруг консольных полых перфорированных осей, верхние концы которых закреплены в подшипниковых узлах, приводной фильтровальный элемент дополнительно снабжен щетинообразной поверхностью, выполненной в форме эвольвенты и обеспечивающей безотрывное соприкосновение с фильтровальной поверхностью других элементов, являющихся эволютами по отношению к эвольвенте в период их взаимодействия при осуществлении вращения, при этом в начальный момент времени вращения обеспечивает острый угол щетин с очищаемой поверхностью этих элементов, входной штуцер расположен в нижней части цилиндрического корпуса камеры запыленного газа, коническое днище выполнено в виде кольцевого канала из двух обратнорасположенных усеченных конусов, образующие боковых поверхностей которых составляют с вертикалью угол, меньший угла естественного откоса улавливаемой пыли.
Технический результат заключается в осуществлении высокой эффективности пылеулавливания, возможности тонкой очистки, обеспечении непрерывной работы фильтра за счет саморегенерации его поверхности без остановки работы фильтра-циклона, снижении сопротивления процессу фильтрования, а следовательно, повышении производительности аппарата и снижении энергозатрат на проведение процесса, увеличении площади поверхности фильтрования, повышении качества очистки и надежности работы, сохранении компактности аппарата и простоты в эксплуатации и изготовлении, оптимизировании процесса саморегенерации фильтра изменением частоты вращения вала приводного звездообразного элемента.
На фиг.1 представлен общий вид саморегенерирующегося фильтра-циклона, на фиг.2 - звездообразные фильтровальные элементы и приводящий их во вращение звездообразный элемент с щетинообразными поверхностями (разрез по А-А); на фиг.3 - коническое днище, выполненное в виде сужающегося кольцевого канала из двух обратнорасположенных усеченных конусов (разрез по В-В); фиг.4 - перфорированная ось вращающихся фильтровальных элементов из пористого материала со связанной структурой (разрез Б-Б); фиг.5 - щетинообразная поверхность по эвольвенте приводного звездообразного фильтровального элемента (вид Г на фиг.2).
Саморегенерирующийся фильтр-циклон для очистки газов от пыли непрерывного действия состоит из цилиндрического корпуса 1 с крышкой 2, разделенного перегородкой 3 на камеры запыленного 4 и очищенного 5 газа, в нижней части цилиндрического корпуса которого расположен штуцер 6 для ввода в аппарат запыленного газа, а на крышке - штуцер очищенного газа 7, звездообразные фильтровальные элементы из пористого материала со связанной структурой 8, вращающиеся на консольных перфорированных полых осях 9, верхние концы которых закреплены в подшипниковых узлах, приводной звездообразный элемент с щетинообразной поверхностью 10, закрепленный на расположенном в подшипниковых узлах перфорированном полом валу 11, конического днища 12, выполненного в виде сужающегося кольцевого канала из двух обратнорасположенных усеченных конусов и выполняющего роль циклона и пылевыгрузочного устройства с кольцевым штуцером 13. Количество фильтровальных элементов зависит от требуемой степени очистки и области применения.
Саморегенерирующийся фильтр-циклон для очистки газов от пыли непрерывного действия работает следующим образом.
-1
Пылегазовый поток по штуцеру 6, установленному тангенциально к цилиндрическому корпусу 1 фильтра-циклона, поступает в фильтр-циклон и вращается в нем с некоторой окружной скоростью, что приводит к возникновению центробежной силы, действующей на частицы пыли. Частицы пыли, вращаясь вместе с пылегазовым потоком, под действием центробежной силы и радиальной составляющей скорости двигаются одновременно к стенке корпуса и, достигая ее, спиралеобразно за счет сил трения о стенку опускаются вниз по внешней боковой поверхности сужающегося кольцевого канала 12 к кольцевым штуцерам 13. Под действием избыточного давления на наружной поверхности по отношению к внутренней полости фильтра газовый поток, освобожденный от основной массы твердых частиц пыли в циклоне, проходит через пористую боковую поверхность звездообразного фильтра 8 и одновременно освобождается от мельчайших частиц пыли, размер которых определяется структурой пористого материала фильтра. Частицы пыли осаждаются на поверхности фильтра и образуют слой осадка, а очищенный газовый поток из внутренней полости фильтра через перфорированную ось 9 поступает в камеру очищенного газа 5 и через штуцер 7 выводится из аппарата. Звездообразные фильтровальные элементы из пористого материала со связанной структурой 8 медленно вращаются (n=1 мин) вокруг консольных перфорированных полых осей 9, верхние концы которых закреплены в подшипниковых узлах. Их вращение осуществляется от находящегося с ними в зацеплении звездообразного элемента с щетинообразными поверхностями 10, закрепленного на полом валу 11, расположенного в центре многоэлементного фильтра-циклона и имеющего возможность изменять частоту своего вращения в зависимости от степени запыленности очищаемого газа и структуры осадка, образуемого на поверхности фильтровальных элементов звездообразной формы из пористого материала со связанной структурой, а также совершать прерывистые возвратно-поступательные движения вдоль своей оси вращения от внешнего источника. С увеличением степени запыленности очищаемого газа частота вращения вала 11 и закрепленного на нем звездообразного элемента с щетинообразными поверхностями 10, а следовательно, и находящихся с ним в зацеплении фильтровальных элементов из пористого материала со связанной структурой 8 увеличивается, а с уменьшением степени запыленности - уменьшается. Это приводит к выравниванию толщины слоя осадка из пыли, образующегося на поверхности фильтровальных элементов и непрерывно удаляемого с нее при соприкосновении с щетиноообразной поверхностью вращающегося и совершающего прерывистые возвратно-поступательные движения вдоль оси вращения звездообразного элемента 10. Для обеспечения безотрывного соприкосновения щетинообразной поверхности с фильтровальной поверхностью в период их взаимодействия при осуществлении вращения образующая щетинообразной поверхности звездообразного элемента 10 имеет форму эвольвенты 14, а щетины 15 на ней в начальный момент периода взаимодействия при осуществлении вращения образуют острый угол β с поверхностью фильтровальных элементов 8, образующая которой является эволютой 16 по отношению к эвольвенте 14. Это обеспечивает снятие (удаление) образовавшегося осадка пыли с поверхности фильтровальных элементов из пористого материала со связанной структурой, а следовательно, понижение их гидравлического сопротивления и повышение производительности фильтра-циклона. Таким образом, осуществляется непрерывная саморегенерация фильтровальных элементов. Пыль, удаляемая с поверхности фильтровальных элементов 8 щетинообразной поверхностью звездообразного элемента 10 при их соприкосновении, при вращении и совершении прерывистых возвратно-поступательных движений звездообразного элемента 10, ссыпается вниз и по внутренней боковой поверхности сужающегося кольцевого канала 12 из двух обратнорасположенных конусов, образующие боковых поверхностей которых составляют с вертикалью угол, меньший угла естественного откоса улавливаемой пыли, сползает к кольцевому штуцеру 13 и через него удаляется из аппарата.
Использование предлагаемого саморегенерирующегося фильтра-циклона для очистки газов от пыли непрерывного действия позволяет:
- обеспечить высокую эффективность выделения из пылегазового потока твердых частиц как крупной, так и мелкой фракций;
- увеличить исходную концентрацию пыли;
- обеспечить непрерывную работу фильтра за счет саморегенерации его поверхности без остановки работы фильтра-циклона;
- снизить сопротивление процессу фильтрования, а следовательно, повысить производительность аппарата и снизить энергозатраты на проведение процесса;
- увеличить площадь поверхности фильтрования;
- повысить качество очистки и надежность работы, сохранить компактность аппарата и простоту в эксплуатации и изготовлении;
- оптимизировать процесс саморегенерации фильтра изменением частоты вращения вала приводного звездообразного элемента или его прерывистых возвратно-поступательных движений.