БЛОК ГАЗООЧИСТКИ
GAS PURIFICATION UNIT

Изобретение предназначено для удаления - сепарации из газового потока жидких и твердых включений и может быть применено в пищевой, газовой, химической, цементной и других отраслях промышленности.
Наиболее простой способ сепарации - применение расширительных осадительных камер, в которых газовый поток замедляется до такой степени, чтобы частицы успели осесть: считается, что для большинства материалов скорость ниже уноса составляет 3 [м/сек]. Исходная скорость потока в среднем равна 15-35 [м/сек] [Lapple C.E., in Perry, J.H.(Ed)Chemical Eng. Hb. p.1021, 3rd ed., Mc Graw-Hill, New York, 1950].
Размеры камер для подобного снижения скорости значительны - способ непригоден для крупномасштабных производств с высокоскоростными потоками. Менее громоздки инерционные пылеуловители с ускорением частиц и разделением фракций при отклонении потока от прямолинейного однонаправленного движения [Alden J.L., Design of Jnd. Exhaust Syst., 3rd. ed., The Jnd. Press, New York, 1959].
Примером многократного ускорения потока и изменения направления движения являются циклоны. Сочетание расширительной камеры и циклона представлено в работе Howden'a [Howden, James & Co, Ltd., 1957, Scotland St., Glasgow, C.5].
Однако переход потока из большого объема осадительной камеры в ограниченный объем впуска циклона вызывает большую потерю напора, что недопустимо для большинства объектов газоочистки, особенно для дымовых труб. Более приемлема в плане низкой потери напора и возможности модернизации другая работа упомянутого автора, представленная кроме процитированного источника, также в книге В.Страуса /В.Страус "Промышленная очистка газов", М., "Химия", 1981, стр.283, рис.VI-27-a/. Блок газоочистки включает корпус, совмещенный с впускной газовой /дымовой/ трубой, камеру для разделения потока, выходные газовый и шламовый патрубки. В основании корпуса размещен завихритель, а совмещение корпуса с впускной газовой трубой выполнено при помощи фланцевого разъема. Эта конструкция принята за прототип. Осадительная камера в прототипе пустотелая. Однако можно предположить заполнение камеры "начинкой" из известных решений, которая повысит эффективность сепарации. Так, эффективна работа камеры, в которой газы при своем движении сталкиваются со стенкой, при этом пыль задерживается, а газы проходят дальше. Оригинальна стенка, набранная из ромбовидных газоходов, выполненных в виде сопел Вентури с входными щелями в большем сечении ромба, или экранный инерционный пылеуловитель с V-образными элементами, или с щелевыми жалюзями. (В.Страус «Промышленная очистка газов», М., «Химия», 1961, стр.234, рис.V-8, V-9, V-10/. Однако описанные «стенки» крайне сложны и имеют высокое сопротивление, особенно V-образные элементы и жалюзи.
Задачей настоящего изобретения является создание простого в изготовлении блока газоочистки с высокой эффективностью сепарации, с низкой потерей напора и с высокой производительностью. Задача достигается тем, что в блоке газоочистки, включающем корпус, сообщающийся с выпускной газовой трубой, выходные газовый и шламовый патрубки, корпус выполнен в виде вертикального цилиндра с боковыми окнами и верхней конической заглушкой, при этом снаружи корпуса размещена охватывающая камера, выполненная в виде кольцевого цилиндра с концентричными корпусу вертикальными цилиндрами с тангенциальными прорезями или в виде прямоугольных кассет, прилегающих к корпусу и заполненных вертикальными пластинами с тангенциальными прорезями. Прямоугольные кассеты стыкуются друг с другом вкладышами с полыми боками и задней стенкой, причем и кассеты и вкладыши заполнены вертикальными пластинами с тангенциальными прорезями. Тангенциальные прорези в вертикальных цилиндрах и пластинах могут быть направлены от центра к периферии снизу вверх или сверху вниз. Тангенциальные прорези во внутреннем вертикальном цилиндре и внутренних пластинах могут быть направлены от центра к периферии сверху вниз, а в наружном цилиндре и пластинах - снизу вверх. Тангенциальные прорези в вертикальных цилиндрах могут быть направлены от центра к периферии по касательной к горизонтальным образующим вертикальных цилиндров. Тангенциальные прорези во внутренних вертикальных цилиндрах и пластинах могут быть направлены по часовой стрелке, а в наружных цилиндрах и пластинах - против часовой стрелки, или наоборот. Тангенциальные прорези могут быть выполнены просечно-вытяжными. Тангенциальные прорези могут быть образованы горизонтальными или вертикальными наклонными лопатками.
На фиг.1 представлен в продольном разрезе блок газоочистки с минимальной потерей напора, на фиг.2 - сечение А-А фиг.1. На фиг.3 - продольный разрез блока газоочистки с увеличенной потерей напора, на фиг.4 - сечение Б-Б фиг.3, на фиг.5 - сечение В-В фиг.4.
Блок газоочистки по фиг.1, 2, 3, 4 включает корпус 1, сообщающийся с впускной газовой трубой 2, выходные газовый 5 и шламовый 6 патрубки. Корпус 1 выполнен в виде вертикального цилиндра с боковыми окнами 7 и верхней конической заглушкой 8. Снаружи корпуса размещена охватывающая камера, выполненная в виде кольцевого цилиндра 3 с концентричными корпусу вертикальными цилиндрами 9, 32, 26, 28 с тангенциальными прорезями или в виде прямоугольных кассет 4, прилегающих к корпусу 1 и заполненных вертикальными пластинами 11, 24, 30, 31, 17 с тангенциальными прорезями. Прямоугольные кассеты по фиг.3 и 4 стыкуются друг с другом вкладышами 14 с полыми боками и задней стенкой 15, причем и кассеты и вкладыши заполнены вертикальными пластинами 17 (смотри фиг.5) с тангенциальными прорезями. Тангенциальные прорези в вертикальных цилиндрах и пластинах по фиг.1, 2 направлены от центра к периферии снизу вверх - поз.10, или сверху вниз - поз.25. Тангенциальные прорези во внутреннем вертикальном цилиндре 32 и в пластине 24 могут быть направлены от центра к периферии сверху вниз 25, а в наружном 9 и 11 - снизу вверх 10. По фиг.3 и 4 - тангенциальные прорези в вертикальных цилиндрах могут быть направлены от центра к периферии по касательной к горизонтальным образующим вертикальных цилиндров. Тангенциальные прорези во внутренних вертикальных цилиндрах 26 и пластинах 30, 17 могут быть направлены по часовой стрелке 27, а в наружных цилиндрах 28 и пластинах 31 - против часовой стрелки 29, а также наоборот- против и по часовой стрелке. Тангенциальные прорези 10, 25, 27, 29 могут быть выполнены в виде просечно-вытяжного профиля /перформ-профиль/.
Тангенциальные прорези могут быть образованы горизонтальными наклонными лопатками 16 или 20 с щелями 19 для блока низкого давления - фиг.1 и 2. Для блока высокого давления - фиг.3, 4 тангенциальные прорези могут быть образованы вертикальными наклонными лопатками 21 и 23 с щелями 22.
В основании корпуса 1 размещен завихритель 12, а совмещение корпуса 1 с впускной газовой трубой 2 выполнено при помощи фланцевого разъема 13.
Блок газоочистки по фиг.1, 2 работает следующим образом. Газожидкостный или газопылевой поток вводится в блок через газовую трубу 2. При наличии напора устанавливается завихритель 12. Через окна 7 корпуса 1 поток входит в кольцевые камеры 3 или в кассеты 4, ударяется о вертикальные цилиндры 9 или пластины 11 и отклоняется вверх на тангенциальных перформ-прорезях 10 или на тангенциальных щелях 19, образованных горизонтальными наклонными кольцевыми лопатками 18, или прямолинейными лопатками 20.
Разделяющие поток факторы - центробежная сила при вращении, трение и удар о перфорированные решетки 9, 11 или о лопатки 18, 20, а также изменение направления движения при повороте в прорезях 10 и щелях 19 снизу вверх. Потеря напора при этом минимальная. Очищенный газ уходит из блока через газовые патрубки 5, а шлам в виде пыли или жидкости - через патрубки 6. Лопатки 18 и 20 более приемлемы, чем перформ-сита при опасении забивки или сильном абразивном износе. Кассеты 4 предпочтительней кольцевых камер 3 при больших размерах блока газоочистки и сложности изготовления и монтажа. Если напор в трубе 2 превышает минимальный, можно увеличить эффективность разделения, направив поток вниз через внутренние цилиндры 32 или пластины 24 с прорезями 25 и только затем вверх - через наружные цилиндры 9 и пластины 11 с прорезями 10. Поток совершает дополнительный поворот на 180°, а из камеры между внутренними 32, 24 и наружными 9, 11 цилиндрами и пластинами интенсивно удаляется шлам, хотя потеря напора при этом увеличивается. В блоке газоочистки по фиг.3, 4, 5 тангенциальные прорези 27 и щели 22 между вертикальными наклонными лопатками 21 ориентированы не горизонтально, а вертикально, что заставляет поток вращаться между вертикальными цилиндрами 26 за счет касательной составляющей центробежной силы и одновременно перемещаться от внутренних обечаек 26 к периферийным 22 за счет осевой составляющей центробежной силы. При больших размерах блока газоочистки камеры выполнены в виде компактных прямоугольных кассет 4, а для обеспечения вращательного движения промежутки между кассетами 4 заполнены коническими вкладышами 15. Кассеты 4 и вкладыши 14 заполнены вертикальными пластинами 30 и 17 с тангенциальными прорезями 27.
Под напором газового потока вращение совмещается с перемещением снизу вверх с разделением на очищенный газ, удаляемый через патрубки 5, и на шлам, удаляемый через патрубки 6.
По сравнению с блоком по фиг.1, 2, многократно увеличивается длина пути потока, поверхность удара и трения о "терки" 26, 21, 23, а также эффективность разделения фаз. Увеличивается, также, потеря напора. При возможности увеличить потерю напора и повысить эффективность разделения, поток "тормозят" на наружных вертикальных цилиндрах 28 или пластинах 31, имеющих обратно направленные тангенциальные прорези 29 по отношению к прорезям 27 на внутренних цилиндрах 26 или пластинах 30. Поток, вращавшийся на внутренних цилиндрах, например, по часовой стрелке, меняет направление на противоположное на наружных цилиндрах. При этом из потока интенсивно удаляется шлам, хотя и ценой увеличения потери напора. Внедрение предлагаемых блоков газоочистки позволяет:
- упростить конструкцию и повысить эффективность разделения особенно для крупномасштабных производств с высокоскоростными потоками,
- обеспечить возможность выбора эффективных конструкций и зависимости от имеющегося напора потока,
- обеспечить возможность работы с абразивными и легко забивающимися твердыми фазами,
- снизить стоимость изготовления за счет применения освоенных промышленностью штампованных просечно-вытяжных перформ-профилей.