Центробежный пылеуловитель

Полезная модель относится к области очистки газа от примесей, в частности к сухой инерционной очистке газопылевых смесей от полидисперсных частиц с применением центробежной силы, и может быть использована в различных отраслях промышленности при аспирации технологических процессов и оборудования, в системах пневмотранспорта различных сыпучих тонкодисперсных, среднедисперсных и крупнодисперсных материалов.
Известен центробежный пылеуловитель, содержащий конусообразный корпус, входной тангенциальный патрубок, выхлопную трубу, охватывающий выхлопную трубу винтовой центробежный канал в виде винтовой вставки с конической внешней стенкой, выполненной с выводными окнами, герметичное выводное устройство, связанное с корпусом, причем соотношение площади сечения входного канала к площади сечения выходного канала неизменно и находится в пропорции 2:1, шаг спирали винтового центробежного канала имеет постоянное значение, винтовая секция конической винтовой вставки имеет четыре витка, выхлопная труба выполнена в виде конфузора (см. патент на полезную модель №196083 по МПК B01D 45/12, опубл. 14.02.2020).
Недостатком известного центробежного пылеуловителя является сложность обеспечения сопряжения винтовой вставки с конической внешней стенкой, что отрицательно влияет на герметичность соединения деталей образующих винтовой центробежный канал при изготовлении и эксплуатации устройств, приводя к возникновению межвиткового перетока газопылевых смесей, и как следствие к снижению эффективности очистки технологического воздуха (газа) и трудоемкости изготовления конструкции.
Наиболее близким по технической сущности является центробежный пылеуловитель, содержащий конусообразный корпус, входной тангенциальный патрубок, выхлопную трубу, охватывающий выхлопную трубу закручиватель газопылевого потока в виде винтового центробежного канала прямоугольного сечения с внешней стенкой, выполненной с выводными окнами, выводной накопительный пылесборник и герметичное выводное устройство, причем выводные окна выполнены с тангенциальным выходным каналом, состоящим из направляющей пластины с боковыми стенками, расположенной от выводного окна по касательной от внешней стенки (см. патент на полезную модель №205032 по МПК B01D 45/12, опубл. 24.06.2021).
Недостатком известного центробежного пылеуловителя является достаточно высока вероятность забивания выводных окон винтового центробежного канала в процессе очистки газопылевых смесей при высокой концентрации пыли с включениями крупных частиц, что влияет на надежность работы и степень (качество) очистки газопылевых смесей.
Техническим результатом является повышение эксплуатационной надежности с одновременной повышенной эффективностью очистки газопылевых смесей, имеющих высокую концентрацию пыли с включениями крупных частиц, а также расширение арсенала технических средств, предназначенных для очистки газопылевых смесей.
Технический результат достигается тем, что в центробежном пылеуловителе, содержащем конусообразный корпус, входной тангенциальный патрубок, выхлопную трубу, охватывающий выхлопную трубу закручиватель газопылевого потока в виде винтового центробежного канала прямоугольного сечения с внешней стенкой, выводной накопительный пылесборник и герметичное выводное устройство, согласно полезной модели винтовой центробежный канал выполнен со сплошной внешней стенкой, выхлопная труба выполнена с расположенным с зазором в нижней части корпуса расширителем с конусообразным верхом, входное окно которого выполнено с проходным коническим сегментом. Герметичное выводное устройство представляет собой шлюзовый затвор. Выводной накопительный пылесборник выполнен конусообразной формы с верхней плоскостью перекрытия с центральным выводным окном.
Сущность полезной модели поясняется изображением общего вида центробежного пылеуловителя в аксонометрии с разрезом.
Центробежный пылеуловитель содержит конусообразный корпус 1, входной тангенциальный патрубок 2, выхлопную трубу 3, охватывающий выхлопную трубу 3 закручиватель газопылевого потока в виде винтового центробежного канала 4 прямоугольного сечения с внешней стенкой 5, выводной накопительный пылесборник 6 и герметичное выводное устройство в виде шлюзового затвора 7. Выхлопная труба 3 выполнена с расположенным с зазором 8 в нижней части корпуса 1 расширителем 9 с конусообразным верхом 10. Входное окно расширителя 9 выполнено с проходным коническим сегментом 11. Выводной накопительный пылесборник 6 выполнен конусообразной формы с верхней плоскостью перекрытия 12 с центральным выводным окном 13. Частицы пыли, вращаясь в закрученном потоке пыли, после выхода из зазора 8 прижимаются к стенкам конусообразного корпуса 1 и выводного накопительного пылесборника 6, а вдоль вертикальной оси при этом образуется вихревой шнур 14 (восходящий вращающийся вихрь).
Работа центробежного пылеуловителя поясняется на примере очистки газопылевой смеси от полидисперсных частиц.
Газопылевая смесь входит с определенной скоростью во входной тангенциальный патрубок 2. При прохождении газопылевой смеси через винтовой центробежный канал 4 возникает центробежная сила, отбрасывающая к внешней стенке 5 полидисперсные частицы, которые выводятся в верхнее проходное пространство конусообразного корпуса 1.
При дальнейшем движении газопылевая смесь попадает в кольцевое пространство, образованного расположением с зазором 8 конусообразного корпуса 1 и расширителя 9.
Подбор величины зазора 8 позволяет добиться наилучшей эффективности очистки в зависимости от характеристик пыли. При поступлении смеси с большей площадью поперечного сечения верхнего проходного пространства в меньшее кольцевое пространство зазора 8 скорость движения потока газопылевой смеси увеличивается, увеличивая тем самым центробежную силу, действующую на полидисперсные частицы, прижимая их к внутренней поверхности конусообразного корпуса 1.
Очищенный воздух разворачивается и через проходной конический сегмент 11, внутренние полости расширителя 9 и конусообразный верх 10 выводится через выхлопную трубу 4 в магистральный трубопровод для потребителя, а прижатые к внутренней поверхности конусообразного корпуса 1 полидисперсные частицы по нисходящим потокам опускаются в выводной накопительный пылесборник 6 к шлюзовому затвору 7.
При переходе с внутренней поверхности конусообразного корпуса 1 прижатые полидисперсные частицы, попадая в больший объем накопительного пылесборника 6, по инерции за счет центробежной силы прижимаются к внутренней стенке накопительного пылесборника 6, отводя при этом частицы от вихревого шнура 14, и по нисходящей сужающейся спирали опускаются к шлюзовому затвору 7. Благодаря применению выводного накопительного пылесборника 6 увеличивается расстояние от шлюзового затвора 7 до проходного конического сегмента 11, что позволяет более эффективно выводить частицы из центрального вихревого шнура, образующегося у герметичного выводного устройства, которые он втягивает снизу пылесборника.
За счет применения закручивателя газопылевого потока в виде винтового центробежного канала 4 с расширителем 9 площадь трения потока газопылевой смеси о стенки центробежного пылеуловителя уменьшается, достигая тем самым более рациональное использование
энергии потока газа, снижение аэродинамического сопротивления и, как следствие, снижение энергозатрат, упрощение конструкции изделия с высокой степенью очистки газопылевого потока.
В качестве герметичного выводного устройства могут использоваться как шлюзовый затвор, так и другие различные механизмы, обеспечивающие герметичность при выводе частиц пыли.
Предлагаемый центробежный пылеуловитель обеспечивает надежную работу с высокой эффективностью очистки на протяжении всего срока службы без проведения ремонтных работ и дорогостоящего технического обслуживания, что значительно снижает эксплуатационные издержки.
Были проведены испытания центробежного пылеуловителя с целью установить эффективность при очистке воздуха от сульфита натрия на химическом предприятии при производстве сульфитных солей. Эффективность очистки составила в среднем 98,3%.
Также были проведены испытания в системах аспирации при очистке воздуха от диоксида титана с дисперсностью частиц не более 11 мкм. Эффективность очистки составила 61,3 %.
В процессе испытания в системе пневмотранспорта отрубей на мукомольном предприятии эффективность очистки составила 99,5%.
В процессе испытания в системе пневмотранспорта пластификатора при производстве сухих строительных смесей эффективность очистки составила 99,3%.
Испытания подтвердили достижение технического результата.