Циклон для очистки запыленного газа

 

Изобретение может быть использовано в системах аспирации и газоочистки различных отраслей промышленности . Цель изобретения состоит в повышении эффективности пьшеулав - ливания путем снижения вторичного уноса. Циклон содержит цилиндроконический корпус, входной патрубок для подачи основного патока, выхлопнум трубу, бункер и пылевыпускное отверстие, по оси которого для подачи дополнительного встречного осевого закрученного запьшенного потока установлен осевой патрубок с насадком в форме усеченных однополостных гиперболоидов, установленных относительно друг друга с кольцевым зазором. Отношение высоты h насадка к расстоянию Н между его верхней кромкой и нижним концом осевого патрубка h/H равно 0,21- 0,32. Осевой патрубок и насадок в виде усеченных гиперболоидов вращения позволяют значительно улучшить аэродинамические условия сепарации пыли в нижней части корпуса циклона, в сечении пылевьтускного отверстия и полости бункера. 1 з.п.ф-лы, 6 ил. I (Л со 00 GJ5 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 В 04 С 5/181

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ lg::"

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

- .""Р4 (21) 4144164/23-26 (22) 1 0.11.86 (46),07.04.88. Бюл. 9 13 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт охраны труда ВЦСПС в г.Свердловске, Уральский политехнический институт им.С,М.Кирова и Свердловский горный институт им.В.В,Вахрушева (72) А.М.Платонов, В.В.Дьяков, В.К.Рожнева и В.Б.Попов (53) 621.928.37 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 967582, кл. В 04 С 5/187, 1980.

Авторское свидетельство СССР

1(965526, кл. В 04 С 5/16, 1981.

Платонов А.И. — Экономичные сухие циклоны с комбинированной подачей закрученных запыленных потоков.

Промьпиленная и санитарная очистка газов. M. 1984, У 5, с.2-3. (54) ЦИКЛОН ДЛЯ ОЧИСТКИ ЗАПЫЛЕННОГО

ГАЗА (57) Изобретение может быть использовано в системах аспирации и гаэоочистки различных отраслей промышленности. Цель изобретения состоит в повышении эффективности пылеулавливания путем снижения вторичного уноса. Циклон содержит цилиндроконический корпус, входной патрубок для подачи основного потока, выхлопнув трубу, бункер и пылевыпускное отверстие, по оси которого для подачи дополнительного встречного осевого закрученного запыленного потока установлен осевой патрубок с насадком в форме усеченных однополостных гиперболоидов, установленных относительно друг друга с кольцевым зазором. Отношение высоты h насадка к расстоянию Н между его верхней кромкой и нижним концом осевого патрубка h/Н равно 0,210,32. Осевой патрубок и насадок в виде усеченных гиперболоидов вращения позволяют значительно улучшить аэродинамические условия сепарации пыли в нижней части корпуса циклона, . в сечении пыпевыпускного отверстия и полости бункера. 1 з.п.ф-лы, б ил.

13863!2

30!!эобретение относится к области пылеулавливания и может быть использовано в системах аспирации и газоочистки различных отраслей промыш5 .пенности.

Цель изобретения — повышение эффективности пылеулавливания эа счет снижения вторичного уноса.

На фиг.1 изображен предлагаемый . циклон; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 — картина нисходящих и радиальных течений потока (линии тока = const) в его меридио- !5 нальном сечении; на фиг.5 — зависимость уноса пыли Е (Х) предлагаемого и известного циклонов от условной скорости газа и„„ в их поперечном сечении; на фиг.б — зависимость отно- 20 сительной величины эффективности очистки предлагаемого циклона

$/ P, от отношения высоты h насад- ка к расстоянию Н между верхней кромкой насадка и нижним концом осе- 25 вого патрубка (где, „ „, — текУщее и максимальное значения эффективиости).

Циклон содержит цилиндроконический корпус 1, у становленный в его верхней части входной тангенциальный патрубок 2 для подачи основного запыленного потока, осевую выхлопную трубу 3, бункер 4, располо -. женное в нижней конической части корпуса 1 пылевыпускное отверстие 5, в котором установлен осевой патрубок 6 с кольцевым насадком 7 больmего диаметра, размещенный в конической части корпуса с образованием 40 кольцевого канала 8 между нижним концом насадка 7 и верхним концом патрубка 6. Нижний конец патрубка 6 соединен с улиточным закручивателем

9 дополнительного ввода !О запыленно- 45 го газа. Патрубок 6 и насадок 7 выполнены в форме усеченных однополосных гиперболоидов. Отношение высоты

h насадка 7 к расстоянию Н между верхней кромкой насадка 7 и нижним концом патрубка 6 равно 0,21-0,32.

Циклон работает следующим образом

Основной запыленный газовый . поток вводится в корпус 1 циклона через тангенциальный входной патрубок

2, представляющий собой эакручивающее устройство.

Под действием поля центробежных сил, возникающих при вращении основного запыленного потока в полосами корпуса 1 циклона в его верхней части происходит отделение частиц из потока на стенку. Далее твердые частицы в виде винтообразного пылевого шнура или пылевых струек транспортируются нисходящими вторичными течениями основного потока вдоль стенки корпуса 1 в нижнюю его часть.

В результате вращательного движения основного потока в корпусе 1-" циклона вблизи его оси (на всю высоту корпуса) возникает эона резко пониженного по сравнению с периферией давления — так называемое ядро вихря или вихревая нить, ограниченная пунктирной линией тока (= О.

Ло мере продвижения основного потока вниз под влиянием указанной разности давлений очищенные слои пристенного нисходящего потока постепенно разворачиваются к выхлопной трубе 3, Так как на все они успевают выйти из полости корпуса через выхлопную трубу, то под ней образуется вихревой тор 11 очищенного газа, в котором газ циркулирует, не покидая циклон (на фиг.2 показана только нижняя часть тора).

Уменьшенная таким образом часть нисходящих течений с возрастающей по мере продвижения вниз концентрацией ныли устремляется в нижнюю часть корпуса 1. В области осевого патрубка 6 они вовлекаются в циркуляцию в дополнительном вихревом пылевом торе (в меридиональном сечении — циркуляционное кольцо 12), который отделяется от верхнего вихревого тора 11 "седловиной" Л,, характеризующейся минимальным расходом газа.

При достижении в циркуляционном кольце 12 определенной концентрации пыли, превышающей несущую способность среды, происходит выпадение твердых частиц через кольцевое сечение пылевыпускного отверстия 5 в бункер 4.

В полость бункера 4 проникает лишь весьма незначительная часть

/ нисходящих течений, которая реэкб те. ряет там скорость и изменяет свое направление на обратное. В результате этого происходит осаждение частиц пыли и заканчивается, собственно, процесс пылеулавливания. Освобожденный от пыли воздушный поток движет1386312 ся из бункера 4 в приосевом эакруценном восходящем потоке вдоль наружной поверхности нижней части насадка 7,,попадает в полость корпуса 1 и далее устремляется к выхлопной трубе 3. Так как не весь освобожденный от пыли газ успевает выйти из бункера 4, то в его полости возникает свой вихревой пылевой тор (в меридиональном сечении — циркуляционное кольцо- 13 . При этом между циркуляционными кольцами 12 и !3 образуется дополнительная "седловина S2 с минимальным расходом газа..)5

Полученная (в меридиональном сечении корпуса 1 ) с помощью 3ВМ картина вторичных нисходящих, восходящих и радиальных течений может быть дополнена характерными линиями циклон-. 20 ного потока, а именно линией (р =О, являющейся границей ядра вихря, линией Я = О, разделяющей нисходящие и восходящие течения по всей высоте корпуса 1 циклона и бункера 4, и ли- 25 ниями сз„ = О, разделяющими радиальные течения на направленные к оси (H „ О) и к периферии потока (4) > О). Центры циркуляции потока (области с максимальным расходом газа) и центры "седловин" Й, и

Q (области с минимальным расходом г газа) находятся на пересечении линии и — О и и„— О.

При соединении описанной выше приосевой ((р = О) эоны резко пони35 женного давления в полости корпуса 1 циклона с атмосферным давлением у источника пылеобраэования через осевой патрубок 6, закручиватель 9 и ввод 10 вдоль оси корпуса 1 навстречу основному потоку происходит подсос (подача) дополнительного закрученного запыленного потока. Отделение частиц пыли от дополнительного 45 осевого запыленного потока происходит также под действием собственного поля центробежных си.: в патрубке 6.

По его стенке частицы пыли движутся в виде винтообразного восходя50 щего пылевого шнура или пылевых струек вверх, попадают в полость насадка

7 и, срываясь с его верхней кромки, отделяются на стенку нижней части корпуса 1 циклона. Очищенные газы дополнительного потока, продолжая 55 вращаться, движутся далее вверх и в общем восходящем потоке покидают корпус 1 циклона через выхлопную трубу 3. Частицы пыли, отделенные на стенку нижней части корпуса как из основного, так и Н3 дополнительнбго потоков, вовлекаются в циркуляцию в дополнительном циркуляционном кольце 12 в пространстве между внутренней поверхностью нижней части корпуса 1 и наружными поверхностями осевого патрубка 6 и насадка 7. При этом в предлагаемом циклоне циркуляция такого пылевого тока (кольцо 12), концентрация пыли в котором постепенно возрастает, происходит через кольцевой канал 8 между насадком 7 и осевым патрубком 6 и вокруг стенки насадка 7.

Наличие кольцевого канала 8 усиливает крутку потока в циркуляционном кольце 12, а также дает возможность более свободного разворота, освобождения от пылевых частиц и выхода нисходящих течений иэ стестенной области между стенками корпуса 1, осевым патрубком 6 и насадком 7, что уменьшает количество газа, попадаю— щего с нисходящими течениями в бункер, а значит и величину вторичного ,уноса пыли из его полости с обратными восходящими течениями. При этом дополнительное циркуляционное кольцо 12, получившее эа счет кольцевого канала 8 большую свободу действий, не только не стесняет и не нарушает движение нисходящих и восходящих течений, но наоборот способствует их активизации в пространстве между кольцами 12 и 13. Подкрутка циркуляционного кольца 12 восходящим дополнительным потоком увеличивает концентрацию в нем пыли и усиливает его центробежный эффект в меридиональной плоскости, ведущий к ускоренному осаждению частиц в бункер 4.

В свою очередь, восходящие из бункера 4 течения очищенного газа движутся в организованном потоке через кольцевой канал 8 и вновь вовлекаются в циркуляционное движение дополнительного кольца 12. Это пре.— пятствует. вторичному уносу частиц, захваченных восходящим потоком из бункера.4.

Полученное таким образом улучшение аэродинамических условий сепарации пыли в нижней части корпуса 1 циклона в сечении пылевыпускного отверстия 5 и полости бункера 4 обеспечи1386312 вает максимально возможную эффективность очистки газа в циклонах.

Теоретические исследовання течения газа в полости циклона с бункером и осевым патрубком для подачи

5 дополнительного запыленного потока были проведены с помощью .3ВМ БЭСМ-6 ло модели винтового потока с осевой диафрагмой и подачей вдоль оси дополнительного потока. Они показали, что картина вторичных нисходящих, восходящих и радиальных течений общего потока (линии тока P = const)

Форма ядра вихря (линия ч = О и характерные линии потока (u = О, Q„ = О) перестраиваются наиболее оптимальным образом, а форма усеченного однополостного гиперболоида вращения патрубка 6 и насадка 7 соответ- 20 ствует форме линий (д = О в нижней части корпуса и полости бункера.

В этом случае независимо от уровня заполнения бункера пылью благодаря возникновению и усилению циркуляции в циркуляционном кольце 12 происходит ускорение процесса осаждения пыли в бункер, снижение вторичного уноса частиц пыли из бункера и нижней части корпуса и повышение эффективности пылеулавливания.

Аэродинамические исследования вторичных нисходящих, восходящих и радиальных течений в полости корпуса предлагаемого циклона, проведенные с помощью шарового зонда, подтвердили результаты теоретических исследований об улучшении аэродинамических условий сепарации пыли. Сквозные промеры составляющих скорости осевого дополнительного и основного потока показали наличие второго максимума относительной величины осевой составляющей скорости Й = ы j „„, (где са„„вЂ” условная скорость в поперечном сечении

45 циклона) в кольцевом канале 8.

Сравнительные пылевые испытания (по уносу пыли из циклона Е, предлагаемого циклона у1300 мм с осевым патрубком, образованным из двух соосных усеченных однополостных гиперболоидов вращения н известного циклона 1 300 мм с осевым патрубком цилиндрической формы, показали, что предлагаемая форма патрубка 6 и насадка 7 обеспечивает при тех же потерях давления дополнительное снижение выбросов пыли на 35-40% (фиг.6).

При этом наибольший эффект достигается при соотношении высоты h насадка 7 и расстояния Н между верхней кромкой насадка 7 и нижним концом патрубка 6, равном h/Н = (0,210,32) .. формула изобретения

1. Циклон для очистки запыленного газа, содержащий корпус, установленные в его верхней части осевой выхлопной патрубок и тангенциальный входной патрубок, пылевыпускное отверстие, расположенное в нижней конической части корпуса, бункер, осевой патрубок,установленный в пылевыпускном отверстии, соединенный нижним концом с закручивателем дополнительного ввода запыленного газа, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения эффективности пылеулавливания за счет снижения вторичного уноса, осевой патрубок снабжен кольцевым насадком большего диаметра, размещен— ным в конической части корпуса с образованием кольцевого канала между нижним концом насадка и верхним концом патрубка, причем насадок и патрубок выполнены в форме усеченных однополостных гиперболоидов.

2. Циклон по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что отношение высоты насадка к расстоянию между верхней кромкой насадка и нижним концом патрубка равно 0,21-0,32.

13863! 2

Т-иг.2 иг.

13863 12 и з3 ss

ФО 45 Х

ОЮЗА. Х

g 01 02 05 04 05 ОБ Ю7 08 0g 70 (ЮГЕ

Составитель Н.Кекикева

Редактор Е.Папп Техред А.Кравчук Корректор В.Бутяга

Заказ 1449/13 Тираж 523 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., ц. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4