ЦИКЛОН КОМБИНИРОВАННЫЙ
COMBINATION CYCLONE

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 циклон по патенту RU №2256510, В04С 9/00 от 15.06.04, содержащий корпус, периферийный ввод газового потока, выполненный в виде входного патрубка, винтообразную крышку, бункер и выходной патрубок для выхода очищенного газа, причем ось входного патрубка направлена под углом к оси корпуса и по касательной к поверхности выходного патрубка, а на конце выходного патрубка очищенного газа закреплен фильтрующий элемент, материал которого обладает повышенными звукопоглощающими свойствами (прототип).
Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания за счет недостаточно развитой поверхности распыления жидкости.
Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания путем увеличения степени распыла жидкости форсунками.
Это достигается тем, что в циклоне комбинированном, содержащем корпус, периферийный ввод газового потока, выполненный в виде входного тангенциального патрубка, бункер, соединенный с нижней конической частью циклона, и выходную трубу, в нижней части которой выполнены отверстия, а в верхней части установлен блок форсунок, содержащий по крайней мере одну форсунку, образующую факел тонкого распыла, каждая из форсунок коллектора оросителя содержит полый корпус с соплом и центральным сердечником, корпус выполнен с каналом для подвода жидкости и содержит соосную, жестко связанную с ним втулку, с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки, верхняя цилиндрическая ступень которой соединена посредством резьбового соединения с соосным с ней центральным сердечником, имеющим центральное отверстие, и установленным с кольцевым зазором относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки, при этом кольцевой зазор соединен по крайней мере с тремя радиальными каналами, выполненными в двухступенчатой втулке, соединяющими его с кольцевой полостью, образованной внутренней поверхностью втулки и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени, причем кольцевая полость связана с каналом корпуса для подвода жидкости, к центральному сердечнику, в его нижней части, жестко прикреплен распылитель, выполненный в виде усеченного конуса, соосного центральному отверстию сердечника и прикрепленного своим верхним основанием к основанию цилиндра центрального сердечника, а к нижнему основанию усеченного конуса, посредством по крайней мере трех спиц, прикреплен рассекатель, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора, а на внешней боковой поверхности усеченного конуса имеются винтовые канавки, причем в рассекателе, который прикреплен к нижнему основанию усеченного конуса, посредством по крайней мере трех спиц, и выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора, осесимметрично центральному отверстию центрального сердечника выполнено дроссельное отверстие, при этом к втулке, жестко связанной с корпусом, в ее нижней части, соосно прикреплен внешний диффузор, а к нижнему основанию усеченного конуса распылителя, жестко прикрепленного к центральному сердечнику, в его нижней части, при этом на внешней боковой поверхности усеченного конуса имеются винтовые канавки, соосно прикреплен внутренний перфорированный диффузор таким образом, что выходные сечения внешнего и внутреннего диффузоров, лежат в одной плоскости.
На фиг. 1 изображен общий вид циклона комбинированного, на фиг. 2 - схема форсунки 7 коллектора 10.
Циклон комбинированный содержит корпус 5, периферийный ввод газового потока, выполненный в виде входного тангенциального патрубка 1, бункер 8 в нижней конической части 3 циклона и выходную трубу 6 для выхода очищенного газа, выполненную с расширением 9 в нижней части, имеющим отверстия 2. В верхней части трубы 6 установлен коллектор 10 оросителя с форсунками 7, содержащий по крайней мере одну форсунку, образующую факел тонкого распыла. К нижнему торцу расширения 9 присоединена под углом 30…60 градусов труба 4 для удаления шлама.
Каждая из форсунок 7 (фиг. 2) содержит цилиндрический полый корпус 11 с каналом 13 для подвода жидкости и соосную, жестко связанную с корпусом втулку 12 с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки 14, верхняя цилиндрическая ступень 16 которой соединена посредством резьбового соединения с соосным с ней центральным сердечником 17, имеющим центральное отверстие 29 и установленным с кольцевым зазором 20 относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки 14.
Кольцевой зазор 20 соединен по крайней мере с тремя радиальными каналами 15, выполненными в двухступенчатой втулке 14, соединяющими его с кольцевой полостью 18, образованной внутренней поверхностью втулки 12 и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени 16, причем кольцевая полость 18 связана с каналом 13 корпуса 11 для подвода жидкости.
К центральному сердечнику 17, в его нижней части, жестко прикреплен распылитель, выполненный в виде усеченного конуса 21, соосного центральному отверстию 19 сердечника и прикрепленного своим верхним основанием к основанию цилиндра центрального сердечника 17, а к нижнему основанию усеченного конуса 21, посредством по крайней мере трех спиц 23, прикреплен рассекатель 22, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора 20.
На внешней боковой поверхности усеченного конуса 21 имеются винтовые канавки (на чертеже не показано), которые способствуют более интенсивному распыливанию жидкости.
В рассекателе 22, который прикреплен к нижнему основанию усеченного конуса 21, посредством по крайней мере трех спиц 23, и выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора 20, осесимметрично центральному отверстию 19 центрального сердечника 17 выполнено дроссельное отверстие 24.
Возможен вариант, когда к втулке 12, жестко связанной с корпусом 11, в ее нижней части соосно прикреплен внешний диффузор 25, а к нижнему основанию усеченного конуса 21 распылителя, жестко прикрепленного к центральному сердечнику 17, в его нижней части, при этом на внешней боковой поверхности усеченного конуса 21 имеются винтовые канавки, соосно прикреплен внутренний перфорированный диффузор 26 таким образом, что выходные сечения внешнего 25 и внутреннего 26 диффузоров лежат в одной плоскости.
Работа форсунки осуществляется следующим образом.
Жидкость под давлением подается в полость корпуса форсунки 11 и затем поступает по двум направлениям: первое - в кольцевую полость 18 через радиальные каналы 15, затем в кольцевой зазор 20 между соплом и центральным сердечником 17. При давлениях на входе более 0,2 МПа жидкость разгоняется с образованием пленки жидкости, которая не отрывается от его внешней поверхности и приобретает вращательное движение на винтовой внешней поверхности усеченного конуса 21.
Второе направление, по которому поступает жидкость - через канал 13 для подвода жидкости в полость центрального отверстия 19 центрального сердечника 17, а затем через полость усеченного конуса 21 поступает на рассекатель 22, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора 20, при этом происходит многократное дробление капельных потоков жидкости, истекающих по этим направлениям.
Наличие газовых включений в жидкости дополнительно возмущает ее поверхность, что приводит к волнообразованию и объемному дроблению жидкостной пленки. Потери механической энергии при внешнем разгоне (по внешней конической поверхности) уменьшаются по сравнению с таким же разгоном в закрытом канале.
Циклон комбинированный работает следующим образом.
Запыленный воздух входит в циклон через тангенциальный патрубок 1. Внутри корпуса 5 воздух закручивается и по нисходящей спирали опускается вниз к нижнему торцу выхлопной трубы 6. При этом более крупные фракции пыли центробежной силой прижимаются к внутренней поверхности и сползают в нижнюю коническую часть циклона 3, из которой выпадают в бункер циклона. Освободившись от крупных фракций, воздух через отверстия 2 в нижней части выхлопной трубы попадает в нее, движется вверх навстречу водяным факелам, образуемым форсунками 7. Очищенный воздух удаляется в атмосферу. Орошение воздуха в выхлопной трубе приводит к дополнительной его очистке от мелких фракций пыли. Вода вместе со шламом удаляется по трубе 4.
Циклон с двухступенчатой очисткой имеет более высокую степень пылеулавливания (до 90…92%) и более высокое аэродинамическое сопротивление (на 20…30%).