СПОСОБ ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ СО ВСТРОЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СИСТЕМОЙ
METHOD OF COLLECTING DUST WITH BUILT-IN FIRE-FIGHTING SYSTEM

Изобретение относится к технике пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов, и предназначено для центральных систем аспирации.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является способ пылеулавливания, реализованный в установке пылеулавливания, содержащей циклон и фильтр, связанные между собой воздуховодом таким образом, что выход циклона соединен со входом фильтра, причем циклон включает корпус, состоящий из цилиндрической и конической частей, входной и выходной патрубки, выхлопную трубу, а фильтр содержит корпус с крышкой, фильтровальную секцию, бункер, входной и выходной патрубки, систему регенерации, блок управления регенерацией и систему пожаровзрывобезопасности (патент РФ №2308318 - прототип).
Недостатком прототипа является сравнительно невысокая надежность процесса пылеулавливания за счет сравнительно невысокой эффективности системы обеспечения пожаровзрывобезопасности работы устройства.
Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания, а также снижение металлоемкости и виброакустической активности аппарата в целом.
Это достигается тем, что в способе пылеулавливания со встроенной противопожарной системой, заключающимся в том, что корпус устройства пылеулавливания выполняют с бункером для сбора пыли, входным и выходным коробами фильтровальной секции с фильтрами рукавного типа, механизмом регенерации фильтра, при этом во входном коробе фильтровальной секции устанавливают газораспределительное устройство, которое выполняют в виде створчатой пластины с механизмом изменения ее ширины и блоком управления, систему регенерации рукавных фильтров выполняют с механизмом импульсной продувки, в корпусе фильтровальной секции устанавливают датчик температуры, а в бункере для сбора пыли - аварийный датчик уровня пыли, в выходном коробе фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель, выходы с которых соединяют с общим микропроцессором, расположенном в шкафу управления, а в выходном коробе фильтровальной секции устанавливают коллектор с форсунками системы пожаробезопасности с блоком управления, связанного электронной связью с общим микропроцессором, форсунки системы пожаробезопасности выполняют вихревыми, со встречно направленными коническими завихрителями, которые содержат цилиндрический полый корпус с каналом для подвода жидкости, в котором закреплен распылитель, состоящий из трех дросселирующих элементов, при этом распылитель выполнен в виде, оппозитно расположенных вершинами, и осесимметричных полых конических завихрителей: верхнего и нижнего, при этом коническая обечайка нижнего завихрителя фиксируется посредством, по крайней мере, трех спиц, закрепленных одним концом на конической обечайке нижнего завихрителя, в ее верхней части, а другим концом - в кольцевой канавке канала форсунки, выполненной на его внутренней поверхности, а вершина конической поверхности конической обечайки верхнего завихрителя крепится на круглой перфорированной пластине, установленной в кольцевой канавке канала форсунки, и опирающейся на вершину нижнего завихрителя, закрепленного в канале форсунки посредством спиц, при этом на внешних поверхностях полых конических завихрителей выполнены сквозные винтовые нарезки, а дросселирующий эффект распылителя в целом определяется суммарной пропускной способностью составляющих его элементов, причем для получения мелкодисперсного распыла суммарную пропускную способность верхнего завихрителя и перфорированной пластины выполняют большей, чем у нижнего завихрителя, а к нижней торцевой поверхности цилиндрического полого корпуса закреплен диффузор, с установленной на его срезе круглой перфорированной пластины.
На фиг. 1 изображен общий вид устройства пылеулавливания для реализации способа, на фиг. 2 - функциональная схема обеспечения пожаровзрывобезопасности работы устройства, на фиг. 3, 4 - варианты схем форсунки системы пожаровзрывобезопасности.
Устройство пылеулавливания со встроенной противопожарной системой содержит корпус 2 рамной конструкции с ограждениями 4, опорную часть 1 с бункером 13 для сбора пыли и пылесборной тележкой 14 или шлюзовой перегрузчик (на чертеже не показан), а также входной 6 и выходной 7 короба фильтровальной секции 3 пылеуловителя с фильтрами 5 рукавного типа, соответственно с входным и выходным патрубками, и с соплами 15, соединенными с механизм регенерации 19 фильтра. Во входном коробе 6 фильтровальной секции 3 установлено газораспределительное устройство 8, выполненное в виде створчатой пластины с механизмом изменения ее ширины (на чертеже не показан) и блоком управления 9. Створчатая пластина состоит из двух створок (на чертеже не показано), плотно прилегающих друг к другу таким образом, что они образуют именно створчатую пластину (единую, практически без зазоров), выполняющую функции инерционного пылеотделительного элемента. При этом ширина створчатой пластины зависит от концентрации пыли, поступающей во входной короб 6 фильтровальной секции 3, которая автоматически настраивается механизмом изменения ее ширины. В корпусе фильтровальной секции 3 установлен датчик 11 температуры, в бункере 13 для сбора пыли -аварийный датчик 12 уровня пыли, в выходном коробе фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель 24, выходы с которых соединены с общим микропроцессором 10, расположенном в шкафу управления 25 (фиг. 2), В выходном коробе 7 фильтровальной секции 3 установлены: коллектор 21 с форсунками 23 системы пожаротушения с блоком 20 управления, связанного электронной связью с общим микропроцессором 10. Система 16 регенерации рукавных фильтров с механизмом импульсной продувки снабжена блоком управления 18 каждого электромагнитного клапана сопел 22 и соединена с общим блоком управления 19 регенерацией, связанного электронной связью с общим микропроцессором 10.
Устройство пылеулавливания со встроенной противопожарной системой работает следующим образом.
Очистку запыленного газового потока осуществляют посредством его подачи во входной короб 6 фильтровальной секции 3 пылеуловителя с фильтрами 5 рукавного типа, содержащего корпус 2, опорную часть 1 с бункером 13 для сбора пыли и пылесборной тележкой 14. При этом газовый поток подается через входной короб 6, где установлено газораспределительное устройство 8, выполненное в виде створчатой пластины, выполняющей функцию инерционного пылеотделительного элемента. При этом ширина створчатой пластины зависит от концентрации пыли, поступающей во входной короб 6 фильтровальной секции 3, которая автоматически настраивается механизмом изменения ее ширины. Это позволяет равномерно распределить входной поток по всей площади рукавных фильтров 5, предварительно его очистив инерционным осаждением при минимальном гидравлическом сопротивлении для пылевого потока с заданной концентрацией пыли в нем. Затем через внешние поверхности рукавных фильтров 5 газ поступает во внутреннюю полость рукавных фильтров, освобождаясь при этом от частиц пыли и попадает через выходные сопла 15 рукавных фильтров 5 в полость выходного короба 7 фильтровальной секции 3. Инерционный пылеотделительный элемент 8 содержит механизм 9 для изменения его ширины и блок управления, который соединяют электронной связью с общим микропроцессором 10. Изменение ширины пластины 8 осуществляют в зависимости от запыленности и скорости входного газового потока. Для оптимизации процесса пылеулавливания и для его безопасной работы в корпусе фильтровальной секции устанавливают датчик 11 температуры, в бункере для сбора пыли - аварийный датчик 12 уровня пыли, в выходном коробе фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель 24, выходы с которых соединяют также с общим микропроцессором 10. В выходном коробе 7 фильтровальной секции пылеуловителя устанавливают коллектор с форсунками для подключения к системе пожаротушения, блок управления которым соединяют с общим микропроцессором, и устанавливают также систему регенерации рукавных фильтров с механизмом импульсной продувки, блок управления которым также связывают электронной связью с общим микропроцессором.
Тепловой датчик-извещатель 24 и коллектор 21 с форсунками 23 системы пожаротушения установлены в выходном коробе 7 фильтровальной секции потому, что она является выходным звеном в предлагаемом устройстве, и чтобы предотвратить распространение пламя в случае возгорания дальше по вентиляционным каналам, эти системы устанавливаем именно здесь, что повысит надежность и безопасность всего комплекса, содержащего данное устройство.
Работа коллектора 21 с форсунками 23 осуществляется по принципу открытия аварийного электромагнитного клапана подачи воды, при подачи на клапан управляющего сигнала от общего микропроцессора 10, 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.
Работа системы порошкового пожаротушения происходит в дублирующем варианте, в случае, если на первой ступени выйдет из строя, например электромагнитный клапан подачи воды, или будет отключена система водоснабжения, тогда сработает система порошкового пожаротушения, причем управление работой этих систем осуществляется от микропроцессора 10, который может быть размещен стационарно (например, в шкафу 25 управления) или быть встроенным в выносной пульт (на чертеже не показано), чтобы можно было в случае аварии управлять процессом пожаротушения, останавливая при этом распространение огня, что в целом повысит безопасность всей системы очистки воздуха от пыли.
Вихревая форсунка (фиг. 3) системы пожаровзрывобезопасности содержит цилиндрический полый корпус 29 с каналом 27 для подвода жидкости, резьбовым участком 26 и пояском 28 со срезами под ключ.
В канале 27 для подвода жидкости закреплен распылитель, состоящий из трех дросселирующих элементов, и выполненный в виде, оппозитно расположенных вершинами, и осесим-метричных полых конических завихрителей: верхнего 31 и нижнего 32. Коническая обечайка нижнего 32 завихрителя фиксируется посредством, по крайней мере, трех спиц 33, закрепленных одним концом на конической обечайке нижнего завихрителя, в ее верхней части, а другим концом - в кольцевой канавке канала 27 форсунки (на чертеже не показана), выполненной на его внутренней поверхности.
Вершина конической поверхности конической обечайки верхнего 31 завихрителя крепится на круглой перфорированной пластине 30, установленной в кольцевой канавке канала 27 форсунки, и опирающейся на вершину нижнего 32 завихрителя, закрепленного в канале 27 форсунки посредством спиц 33.
На внешних поверхностях полых конических завихрителей 31 и 32 выполнены сквозные винтовые нарезки. При этом дросселирующий эффект распылителя в целом определяется суммарной пропускной способностью составляющих его элементов. Для получения мелкодисперсного распыла суммарную пропускную способность верхнего 31 завихрителя и перфорированной пластины 30 выполняют большей, чем у нижнего 32 завихрителя.
Работа форсунки со встречно направленными коническими завихрителями осуществляется следующим образом.
Жидкость под давлением подается в полость канала 27 для подвода жидкости корпуса 29 форсунки, а затем поступает в распылитель, и выходит наружу, образуя мелкодисперсный поток жидкости.
Использование форсунки описанной конструкции позволяет получить равномерный по объему поток капель мелкодисперсного распыла в диапазоне диаметров капель от 30 до 150 мкм при давлении подачи воды не более 1 МПа.
Возможен вариант, когда к нижней торцевой поверхности цилиндрического полого корпуса 29 закреплен диффузор 34, с установленной на его срезе круглой перфорированной пластины 35. Возможен вариант, когда на внешних поверхностях полых конических завихрителей 31 и 32 выполнена перфорация.
Гидравлическое сопротивление фильтровальной секции составляет 15…25% от гидравлического сопротивления всего устройства, что обусловлено установкой во входном коробе 6 створчатой пластины 8 с механизмом изменения ее ширины, которая выполняет функции инерционного пылеотделительного элемента первой ступени очистки газа от пыли. Материал фильтров рукавного типа обладает повышенными звукопоглощающими свойствами, а корпусные детали и ограждения устройства выполнены из конструкционных композиционных или полимерных материалов, например полиэтилена, капрона, полиуретана с помощью литья, штамповки, формования, причем на их поверхности нанесен слой мягкого вибродемпфирующего материала, например типа мастики «ВД-17», «Герлен-Д», причем соотношение между толщиной материала и вибродемпфирующего покрытия находится в оптимальном интервале величин: 1/(2,5…4), а поверх этого слоя закрепляется слой звукопоглощающего материала, например типа «винипор», «акмигран» с защитной акустически прозрачной пленкой типа «повиден».
и
Система регенерации рукавных фильтров с длиной рукавов порядка L=2,5…3,5 м с механизмом импульсной продувки обеспечивает: автоматизированное управление электромагнитными клапанами сжатого воздуха при избыточном давлении порядка Р=0,4…0,8 Па; длительность импульса τ=0,1…0,2 с; одновременную продувку числа рукавов без остановки процесса фильтрования m=5…10%, причем при продувке рукавов с обеих сторон их длина составляет порядка L=5…6 м.
Бункер для сбора пыли выполнен конической или пирамидальной формы с углом наклона стенок, превышающим угол естественного откоса улавливаемой пыли.
В фильтровальной секции пылеуловителя фильтрующие элементы рукавного типа располагаются прямыми рядами или в шахматном порядке, причем отношение длины рукава L к его диаметру D находится в оптимальном интервале величин: L/D=15…40, а в качестве материала фильтрующих рукавных элементов используются как тканые материалы со способами переплетения: полотняные, саржевые, сатиновые; с видами волокон в нити: штапельные, филаментные, текстурированные; с обработкой поверхности: гладкие и ворсованные, так и нетканые со способами закрепления волокон: иглопробивные, холстопрошивные и клееные, полученные вышеперечисленными способами из:
3
- естественных волокон животного и растительного происхождения (шерстяные, льняные, хлопчатобумажные, шелковые) со следующими диапазонами свойств: плотность ρ=1320…1520 кг/м; термостойкость λ=65…120°С; прочность разрыва σ=130…530 Па; разрывное удлинение φ=7…40%; влагоемкость w при температуре t=20°С и влажности ϕ=65% составляет w=7…15%; при влажности ϕ=90…95% составляет w=21,9…27%.
3
- искусственных органических волокон (лавсан, нитрон, капрон, хлорин, оксалон, полипропилен, поливинилхлорид, фторопласт, тефлон и др. ) со следующими диапазонами свойств: плотность ρ=920…2300 кг/м; термостойкость λ=65…270°С; прочность разрыва σ=180…860 Па; разрывное удлинение φ=14…50%; влагоемкость w при температуре t=20°С и влажности ϕ=65% составляет w=0…4,5%; при влажности ϕ=90…95% составляет w=0…8,5%.
3
- искусственных неорганических волокон (например, стеклянное волокно) со следующими диапазонами свойств: плотность ρ=2000…2540 кг/м; термостойкость λ=240…315°С; прочность разрыва σ=1600…3000 Па; разрывное удлинение φ=3…4%; влагоемкость w при температуре t=20°С и влажности ϕ=65% составляет w=0…0,3%; при влажности ϕ=90…95% составляет w=0…0,5%.
В аппарате происходит снижение виброакустической энергии, так как фильтрующие элементы одновременно является аэродинамическим глушителем шума активного (сорбционного) типа.
Способ пылеулавливания со встроенной противопожарной системой осуществляют следующим образом.
Корпус устройства пылеулавливания выполняют с бункером для сбора пыли, входным и выходным коробами фильтровальной секции с фильтрами рукавного типа, механизмом регенерации фильтра. Во входном коробе фильтровальной секции устанавливают газораспределительное устройство, которое выполняют в виде створчатой пластины с механизмом изменения ее ширины и блоком управления, систему регенерации рукавных фильтров выполняют с механизмом импульсной продувки, в корпусе фильтровальной секции устанавливают датчик температуры, а в бункере для сбора пыли - аварийный датчик уровня пыли, в выходном коробе фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель, выходы с которых соединяют с общим микропроцессором, расположенном в шкафу управления, а в выходном коробе фильтровальной секции устанавливают коллектор с форсунками системы пожаробезопасности с блоком управления, связанного электронной связью с общим микропроцессором.
Форсунки системы пожаробезопасности выполняют вихревыми, со встречно направленными коническими завихрителями, которые содержат цилиндрический полый корпус с каналом для подвода жидкости, в котором закреплен распылитель, состоящий из трех дросселирующих элементов, при этом распылитель выполнен в виде, оппозитно расположенных вершинами, и осесимметричных полых конических завихрителей: верхнего и нижнего, при этом коническая обечайка нижнего завихрителя фиксируется посредством, по крайней мере, трех спиц, закрепленных одним концом на конической обечайке нижнего завихрителя, в ее верхней части, а другим концом - в кольцевой канавке канала форсунки, выполненной на его внутренней поверхности, а вершина конической поверхности конической обечайки верхнего завихрителя крепится на круглой перфорированной пластине, установленной в кольцевой канавке канала форсунки, и опирающейся на вершину нижнего завихрителя, закрепленного в канале форсунки посредством спиц, при этом на внешних поверхностях полых конических завихрителей выполнены сквозные винтовые нарезки, а дросселирующий эффект распылителя в целом определяется суммарной пропускной способностью составляющих его элементов, причем для получения мелкодисперсного распыла суммарную пропускную способность верхнего завихрителя и перфорированной пластины выполняют большей, чем у нижнего завихрителя, а к нижней торцевой поверхности цилиндрического полого корпуса закреплен диффузор, с установленной на его срезе круглой перфорированной пластины.
Возможен вариант выполнения форсунки (фиг. 4), содержащей цилиндрический полый корпус 24 с каналом 22 для подвода жидкости, резьбовым участком 21 и пояском 23 со срезами под ключ. В нижней части канала 22 для подвода жидкости закреплен полый конический завихритель 25, коническая обечайка 27 которого фиксируется посредством, по крайней мере, трех спиц 26, закрепленных одним концом на конической обечайке завихрителя, в ее верхней части, а другим концом - в кольцевой канавке канала 22 (на чертеже не показано), выполненной на его внутренней поверхности. На внешней поверхности полого конического завихрителя 25 выполнена сквозная винтовая нарезка.
Работа форсунки осуществляется следующим образом.
Жидкость под давлением подается в полость канала 22 для подвода жидкости корпуса 24 форсунки, а затем в нижнюю часть канала 22, и через конический завихритель 25, выходит наружу, образуя мелкодисперсный поток жидкости.
Использование форсунки описанной конструкции позволяет получить равномерный по объему поток капель мелкодисперсного распыла в диапазоне диаметров капель от 30 до 150 мкм при давлении подачи воды не более 1 МПа.