ДВУХСТУПЕНЧАТАЯ СИСТЕМА ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ С ИНЕРЦИОННЫМ ПЫЛЕОТДЕЛИТЕЛЕМ
TWO-STEP DUST COLLECTOR SYSTEM WITH INERTIAL DUST SEPARATOR

Изобретение относится к технике сухого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является инерционный пылеотделитель по патенту РФ №2279303, содержащий корпус, состоящий из цилиндрической и конических частей и расположенный в его верхней части периферийный ввод газового потока и выходной патрубок очищенного газа.
Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания за счет отсутствия фильтра тонкой очистки, а также отсутствие системы безопасности пылеулавливания.
Технически достижимый результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания.
Это достигается тем, что в двухступенчатой системе пылеулавливания с инерционным пылеотделителем, содержащей корпус, состоящий из цилиндрической и конических частей, ввод запыленного газового потока, бункер для сбора пыли с устройством механического удаления пыли, завесу и выходной патрубок очищенного газа, завеса выполнена в виде пакета цепных и по крайней мере одного сплошного преградительных элементов, укрепленных на пластине, подвешенной на упругих элементах к корпусу, цепные преградительные элементы равномерно распределены по всей площади проходного сечения корпуса и по его длине, а сплошной преградительный элемент расположен с зазором относительно стенок корпуса, на поверхности деталей корпуса нанесен слой мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, причем соотношение между толщиной металла и вибродемпфирующего покрытия находится в оптимальном интервале величин: 1/(2,5…4), при этом устройство пылеулавливания тонкой очистки включает в себя корпус рамной конструкции с ограждениями, опорную часть с бункером для сбора пыли и пылесборной тележкой, установленной на основании, а также входной и выходной короба фильтровальной секции пылеуловителя с фильтрами рукавного типа, соответственно с входным и выходным патрубками, при этом во входном коробе устройства пылеулавливания установлен коллектор с форсунками системы пожаровзрывобезопасности с блоком управления, связанным электронной связью с общим микропроцессором, систему регенерации рукавных фильтров с механизмом импульсной продувки, которая снабжена блоком управления каждого электромагнитного клапана продувочных сопел и соединена с общим блоком управления регенерацией, связанным электронной связью с общим микропроцессором, при этом во входном коробе фильтровальной секции установлен датчик температуры, в бункере для сбора пыли - аварийный датчик уровня пыли, а в выходном коробе фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель, выходы с которых соединены с общим микропроцессором, расположенным в шкафу управления, а каждая из форсунок системы обеспечения пожаровзрывобезопасности работы устройства содержит корпус с камерой завихрения и сопло, корпус выполнен в виде подводящего штуцера с центральным отверстием и жестко соединенной с ним и соосной цилиндрической гильзой с внутренней резьбой и расширительной камерой.
На фиг. 1 изображен общий вид инерционного пылеотделителя, на фиг. 2 - схема фильтра тонкой очистки со встроенной системой взрывопожаробезопасности процесса пылеулавливания, на фиг. 3 представлена схема вихревой форсунки системы взрывопожаробезопасности, на фиг. 4 - вариант выполнения тела вращения 44 форсунки с резонансными выемками.
Двухступенчатая система пылеулавливания с инерционным пылеотделителем содержит инерционный пылеотделитель с колеблющимися элементами, содержит корпус 1, ввод запыленного газового потока 2, бункер 4 для сбора пыли с устройством механического удаления 5 пыли, завесу 9 и выходной патрубок 3 очищенного газа. Завеса выполнена в виде пакета 9 цепных и по крайней мере одного сплошного 8 преградительных элементов, укрепленных на пластине 7, подвешенной на по крайней мере двух упругих элементах 6 и 10 к корпусу.
Цепные преградительные элементы 9 равномерно распределены по всей площади проходного сечения корпуса 1 и по его длине над бункером, а сплошной преградительный элемент 8 расположен с зазором относительно стенок корпуса 1. На поверхности деталей корпуса нанесен слой мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, причем соотношение между толщиной металла и вибродемпфирующего покрытия находится в оптимальном интервале величин: 1/(2,5…4).
Двухступенчатая система пылеулавливания с инерционным пылеотделителем работает следующим образом.
Запыленный газовый поток поступает в корпус 1 через ввод 2 запыленного газового потока и встречает на своем пути завесу, которая выполнена в виде пакета 9 цепных и сплошного 8 преградительного элемента, укрепленных на пластине 7, подвешенной на упругих элементах 6 к корпусу 1. При этом происходит отделение частиц пыли от воздушного потока, которые ссыпаются в бункер 4 и удаляются шнеком 5. Для повышения эффективности служит сплошной преградительный элемент 8, который при соударении в него струи воздуха начинает упруго колебаться на пружинном подвесе с пружинами 6 и 10, усиливая эффект отделения пыли из общего загрязненного потока воздуха в пакете цепных элементов 9.
На поверхности деталей корпуса нанесен слой мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, причем соотношение между толщиной металла и вибродемпфирующего покрытия находится в оптимальном интервале величин: 1/(2,5…4).
Процесс пылеулавливания протекает в оптимальном гидродинамическом режиме, так как гидравлическое сопротивление прохода, образованного элементами 8 и 9 и корпуса 1, на 20% меньше, чем гидравлическое сопротивление выходного патрубка 3 очищенного газа. Для снижения виброакустической активности аппарата и его металлоемкости, а также повышения его надежности в предлагаемом устройстве предусмотрены следующие мероприятия: на поверхности деталей нанесен слой мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, причем соотношение между толщиной металла и вибродемпфирующего покрытия находится в оптимальном интервале величин: 1/(2,5…4).
Двухступенчатая система пылеулавливания включает в себя инерционный пылеотделитель предварительной очистки системы пылеулавливания, который соединен с фильтром тонкой очистки со встроенной системой взрывопожаробезопасности процесса пылеулавливания.
Фильтр тонкой очистки со встроенной системой взрывопожаробезопасности (фиг. 2) включает в себя корпус 12 рамной конструкции с ограждениями, опорную часть 16 с бункером 14 для сбора пыли и пылесборной тележкой 15, установленной на основании 30, а также входной 11 и выходной 13 короба фильтровальной секции пылеуловителя с фильтрами рукавного типа, соответственно с входным 17 и выходным 18 патрубками. Во входном коробе 11 устройства пылеулавливания установлен коллектор 26 с форсунками 27 системы пожаровзрывобезопасности с блоком 28 управления, связанным электронной связью с общим микропроцессором 29. Система 19 регенерации рукавных фильтров с механизмом 20 импульсной продувки снабжена блоком управления 21 каждого электромагнитного клапана продувочных сопел и соединена с общим блоком управления 22 регенерацией, связанным электронной связью с общим микропроцессором 29. Во входном 11 коробе фильтровальной секции также установлен датчик 23 температуры, в бункере 14 для сбора пыли - аварийный датчик 25 уровня пыли, в выходном коробе 13 фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель 24, выходы с которых соединены с общим микропроцессором 29, расположенным в шкафу управления (на чертеже не показан).
Очистку запыленного газового потока осуществляют посредством его подачи через входной 17 патрубок во входной короб 11 фильтровальной секции пылеуловителя с фильтрами рукавного типа. При этом запыленный газовый поток поступает через внешние поверхности рукавных фильтров во внутреннюю их полость, освобождаясь при этом от частиц пыли, и попадает в полость выходного короба 13 фильтровальной секции. Для оптимизации процесса пылеулавливания и его безопасной работы во входном коробе 11 устройства пылеулавливания установлен датчик 23 температуры и коллектор 26 с форсунками 27 системы пожаровзрывобезопасности с блоком 28 управления, связанным электронной связью с общим микропроцессором 29. В бункере для сбора пыли установлен аварийный датчик 25 уровня пыли, а в выходном коробе фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель 24, при этом выходы с датчиков соединяют с общим микропроцессором 29. Во входном коробе 11 фильтровальной секции пылеуловителя устанавливают систему регенерации рукавных фильтров с механизмом 20 импульсной продувки, которая связана с блоком управления 21 каждого электромагнитного клапана продувочных сопел и соединена с общим блоком управления 22 регенерацией, связанным электронной связью с общим микропроцессором 29.
Тепловой датчик-извещатель 24 соединен с системой пожаровзрывобезопасности, которая является выходным звеном в общей системе безопасного пылеулавливания, и способна предотвратить распространение пламени, в случае его возникновения, через выходной 18 патрубок дальше по вентиляционным каналам, что повышает надежность и безопасность всего комплекса системы безопасного пылеулавливания. Работа коллектора 26 с форсунками 27 осуществляется по принципу открытия аварийного электромагнитного клапана подачи воды при подаче на клапан управляющего сигнала от общего микропроцессора 29, обрабатывающего сигнал с теплового датчика-извещателя 24, который в свою очередь реагирует на увеличение температуры в выходном коробе вплоть до самовоспламенения пылевых аэрозолей и фильтрующих материалов.
На фиг. 3 представлена схема вихревой форсунки, на фиг. 4 - вариант выполнения тела вращения 44 с резонансными выемками.
Вихревая форсунка включает в свой состав корпус 31, который выполнен в виде подводящего штуцера с центральным отверстием 33 и жестко соединенной с ним и соосной цилиндрической гильзой 32 с внутренней резьбой 35. В цилиндрической гильзе 32 расположена расширительная камера 34, соосная корпусу. При этом соосно корпусу в его нижней части подсоединено к гильзе 32 посредством резьбы 35 сопло 36, выполненное в виде перевернутого стакана, в днище 37 которого выполнен турбулентный завихритель потока жидкости с по крайней мере двумя наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий 39 и 40, расположенных в торцевой поверхности сопла 36, образованной его днищем 37. В торцевой поверхности сопла 36 также выполнено центральное цилиндрическое дроссельное отверстие 38, соединенное со смесительной камерой 41 сопла, последовательно соединенной с диффузорной выходной камерой 42. Причем эффективные площади проходных сечений наклонных цилиндрических отверстий 39 и 40, взятые в совокупности, и центрального отверстия 38 равны между собой.
В выходной диффузорной камере установлен рассекатель, выполненный в виде по крайней мере трех спиц 43, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры 42 перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - в поверхности тела вращения 44, например шара, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры 42, а само тело вращения 44 расположено в нижней части, за срезом диффузорной выходной камеры.
Возможен вариант, когда поверхность тела вращения 44, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры 42, а само тело вращения 44 расположено в нижней части, за срезом диффузорной выходной камеры, выполнена в виде эллипсоида, малая ось которого осесимметрична оси диффузорной выходной камеры 42 (не показано).
Возможен вариант, когда к торцевой поверхности цилиндрической гильзы 32, соосной с корпусом 31, соосно диффузорной камере 42 прикреплен диффузор 45, поверхность среза которого лежит в плоскости, находящейся ниже поверхности тела вращения 44 рассекателя.
Возможен вариант, когда рассекатель выполнен в виде двух спиц 43, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры 42 перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - на оси 46, на которой с возможностью вращения установлено тело вращения 44, выполненное в виде шара, центр которого лежит на оси диффузорной выходной камеры 42. Возможен вариант, когда поверхность тела вращения 44, выполненного в виде шара, установленного на оси 46 с возможностью вращения, выполнена перфорированной. Возможен вариант, когда к поверхности тела вращения 44, выполненного в виде шара, установленного на оси 46 с возможностью вращения, установлены элементы, осуществляющие его вращение, например, в виде отрезков винтовых лопастей (не показано). Возможен вариант, когда на внутренней поверхности центрального цилиндрического дроссельного отверстия 38, расположенного в торцевой поверхности сопла 36, выполнены винтовые канавки для осуществления дополнительного закручивания потока жидкости (не показано).
Вихревая форсунка работает следующим образом.
Распыляемая жидкость поступает в корпус 31 через центральное отверстие 33, затем в расширительную камеру 34, соосную корпусу 31. После камеры 34 жидкость направляется к соплу 36, где распределяется по нескольким направлениям: первое - по центральному цилиндрическому дроссельному отверстию 38 в смесительную камеру 41, а второе - в турбулентный завихритель потока жидкости с наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий 39 и 40, также соединенных со смесительной камерой 31 сопла, где при взаимодействии этих встречающихся потоков происходит их дробление с образованием турбулентного потока, направляющегося к диффузорной выходной камере 42, где происходит дополнительное дробление капель жидкости при их столкновении друг с другом за счет расширяющегося турбулентного потока жидкости.
В выходной диффузорной камере 42 происходит столкновение выходного вихревого потока с рассекателем, его спицами 43 и поверхностью тела вращения 44, что приводит к дополнительному дроблению капель жидкости, образованию тонкораспыленных струй.
Возможен вариант, когда в теле вращения 44, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры 42, а само тело вращения 44 расположено в нижней части, за срезом диффузорной выходной камеры выполнены резонансные выемки 47 по форме в виде цилиндрической поверхности разного диаметра и длины, выполняющие функции резонаторов Гельмгольца, размеры которых определяются необходимой частотой пульсации потока жидкости (фиг. 4) для увеличения мелкодисперсности распыляемого факела.