ДВУХСТУПЕНЧАТАЯ УСТАНОВКА ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ
TWO-STEP INSTALLATION OF DUST-COLLECTOR

Изобретение относится к технике 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 установка по патенту РФ №2257959, содержащая корпус, состоящий из цилиндрической и конических частей и расположенный в его верхней части периферийный ввод газового потока и выходной патрубок очищенного газа (прототип).
Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания за счет отсутствия фильтра тонкой очистки и системы взрывопожаробезопасности.
Технически достижимый результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания путем обеспечения установки системой взрывопожаробезопасности.
Это достигается тем, что в двухступенчатой установке пылеулавливания, включающей в себя циклон предварительной очистки системы пылеулавливания, который содержит корпус, состоящий из цилиндрической и конической частей, периферийный ввод газового потока, выполненный в виде входного патрубка и выхлопное устройство, содержащее выхлопную трубу для выхода очищенного газа, верхний и нижний корпус с размещенным в них внутренним стаканом с водосборником и сливной трубкой, причем в выхлопной трубе размещен рассекатель, в выхлопной трубе размещен фильтрующий элемент, состоящий из частей, которые образованы выхлопной трубой и рассекателем, фильтр тонкой очистки со встроенной системой взрывопожаробезопасности, каждая из форсунок системы обеспечения пожаровзрывобезопасности работы устройства содержит цилиндрический корпус со штуцером, жестко связанным с корпусом и соосно расположенным в верхней части корпуса и, имеющим цилиндрическое отверстие для подвода жидкости, соединенное с диффузором, осесимметричным корпусу и штуцеру, в нижней части цилиндрического отверстия закреплен полый конический завихритель, коническая обечайка которого фиксируется посредством, по крайней мере, трех спиц, закрепленных одним концом на конической обечайке завихрителя, в ее верхней части, а другим концом - в кольцевой канавке, выполненной на внутренней поверхности цилиндрического отверстия, при этом на внешней поверхности полого конического завихрителя выполнена сквозная винтовая нарезка, а к корпусу, в его нижней части, посредством, по крайней мере, трех спиц подсоединен распылитель, расположенный перпендикулярно оси корпуса, и выполненный в виде сплошного диска, при этом диск распылителя образован двумя поверхностями, одна из которых, обращенная в сторону диффузора, криволинейная поверхность, причем в качестве линии, образующей эту поверхность является кривая линия n-го порядка, а вторая - плоскость, или диск распылителя образован двумя конгруэнтными и эквидистантными поверхностями n-го порядка, а спицы, посредством которых диск распылителя крепится к корпусу, по форме выполнены прямыми или изогнутыми.
На фиг. 1-3 изображен общий вид циклона установки пылеулавливания, на фиг. 4 - схема фильтра тонкой очистки со встроенной системой взрывопожаробезопасности процесса пылеулавливания, на фиг. 5 представлена схема форсунки системы взрывопожаробезопасности.
Двухступенчатая установка пылеулавливания включает в себя циклон предварительной очистки системы пылеулавливания, который содержит корпус, состоящий из цилиндрической 7 и конической 8 частей, периферийный ввод газового потока, выполненный в виде входного патрубка и выхлопное устройство, содержащее выхлопную трубу 4 для выхода очищенного газа, верхний 3 и нижний 2 корпус с размещенным в них внутренним стаканом 9 с водосборником 5 и сливной трубкой 6, причем в выхлопной трубе размещен рассекатель 1 и фильтрующий элемент 10, состоящий из частей, которые образованы выхлопной трубой и рассекателем.
Циклон двухступенчаой установки пылеулавливания работает следующим образом.
2
1
1
2
2
3
Запыленный газовый поток поступает в циклон через входной патрубок, закручивается за счет тангенциального периферийного ввода и движется далее по нисходящей винтовой линии вдоль стенок корпуса 7 и 8 аппарата. В результате чего частицы пыли под действием центробежной силы движутся от центра аппарата к периферии, и, достигая стенок аппарата, транспортируются вниз в коническую часть корпуса 8, а затем в бункер для сбора уловленной пыли. Очищенный воздух выводится из циклона через внутренний стакан 9 и выхлопную трубу 4. Водосборник 5 служит для сбора конденсата, который выводится через сливную трубку 6. При этом легкие, мелкодисперсные частицы пыли, не уловленные в бункере, задерживаются на фильтрующем элементе 10, при этом происходит снижение виброакустической энергии, так как фильтрующий элемент 10 одновременно является аэродинамическим глушителем шума активного (сорбционного) типа. Процесс пылеулавливания протекает в оптимальном гидродинамическом режиме при следующих соотношениях основных конструктивных параметров предлагаемого устройства: отношение диаметра цилиндрической части корпуса к диаметру внутреннего стакана, находится в оптимальном интервале величин: D/D=1,6…1,9: отношение диаметра цилиндрической части корпуса к меньшему диаметру усеченного конуса конической части корпуса находится в оптимальном интервале величин: D/D=4,9…7,2; отношение высоты конической части корпуса циклона к высоте его цилиндрической части, находится в оптимальном интервале величин: h/h=1,6…1,8; отношение высоты цилиндрической части корпуса циклона к расстоянию между корпусом циклона и корпусом выхлопного устройства, находится в оптимальном интервале величин: h/h=3,8…6,4.
Фильтрующий элемент 10 имеет поверхность, конгруэнтную соответствующим частям выхлопного устройства. Гидравлическое сопротивление фильтрующего элемента составляет 15…25% от гидравлического сопротивления всего аппарата, а материал фильтрующего элемента обладает повышенными звукопоглощающими свойствами.
Для снижения виброакустической активности аппарата и его металлоемкости, а также повышения его надежности в предлагаемом устройстве предусмотрены следующие мероприятия: детали циклона выполнены из конструкционных композиционных или полимерных материалов, например полиэтилена, капрона, полиуретана с помощью литья, штамповки, формования; винтообразные элементы деталей циклона изготовлены способами пластической деформации, например выдавливания или накатки на оборудовании, имеющем винтообразное формообразующее движение; на винтообразные элементы деталей циклона и поверхности, контактирующие с запыленным газовым потоком нанесен износостойкий слой, например способами напыления или с применением гальванического оборудования; 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); детали циклона выполнены армированными или слоистыми, причем поверхности слоев, соприкасаемые с движущимся газовым потоком выполнены из материалов, обладающих повышенной износостойкостью и антифрикционными свойствами, а свойства материала арматуры подобраны из условия снижения виброакустической активности аппаратов; детали винтообразных поверхностей циклона выполнены армированными путем формования или заливки винтообразных износостойких элементов в корпусные детали или крышки.
Двухступенчатая установка пылеулавливания включает в себя фильтр тонкой очистки со встроенной системой взрывопожаробезопасности процесса пылеулавливания, который последовательно соединен с циклоном.
Фильтр тонкой очистки со встроенной системой взрывопожаробезопасности (фиг. 4) 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, связанного 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, расположенном 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, связанного 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, связанного 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 подачи 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. 5 представлена схема форсунки с распылительным диском, содержащей цилиндрический корпус 31 со штуцером 32, жестко связанным с корпусом и соосно расположенным в верхней части корпуса и, имеющим цилиндрическое отверстие 33 для подвода жидкости, соединенное с диффузором 34, осесимметричным корпусу и штуцеру. В нижней части цилиндрического отверстия 33 для подвода жидкости закреплен полый конический завихритель 37, коническая обечайка которого фиксируется посредством, по крайней мере, трех спиц 38, закрепленных одним концом на конической обечайке завихрителя, в ее верхней части, а другим концом - в кольцевой канавке цилиндрического отверстия 33 (на чертеже не показана), выполненной на его внутренней поверхности. На внешней поверхности полого конического завихрителя 37 выполнена сквозная винтовая нарезка 39.
К корпусу 31, в его нижней части, посредством, по крайней мере, трех спиц 36 подсоединен распылитель 35, расположенный перпендикулярно оси корпуса, и выполненный в виде сплошного диска. Диск распылителя 35 образован двумя поверхностями, одна из которых, обращенная в сторону диффузора 34, криволинейная поверхность, причем в качестве линии, образующей эту поверхность является кривая линия n-го порядка, например эллиптическая, параболическая и др., а вторая - плоскость.
Спицы 36, посредством которых диск распылителя крепится к корпусу, расположены радиально по отношению к оси корпуса, и по форме могут быть выполнены прямыми и изогнутыми (на чертеже не показано), причем к корпусу они крепятся посредством винтов, а к диску - либо с помощью разъемного соединения, например резьбового, либо неразъемного, например контактной сваркой.
Диск распылителя может быть образован двумя конгруэнтными и эквидистантными поверхностями n-го порядка, при этом распылитель форсунки может быть выполнен из твердых материалов, например карбида вольфрама.
Форсунка с распылительным диском работает следующим образом.
Жидкость под давлением подается в полость цилиндрического отверстия 33 для подвода жидкости корпуса 31 форсунки, а затем в нижнюю часть отверстия 33, и через конический завихритель 37, выходит наружу, в распылитель 35, при этом происходит дополнительное дробление капель жидкости за счет турбулизации потока на выходе, и мелкодисперсный поток выходит из форсунки с широким факелом распыляющейся жидкости (раствора).
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.