Устройство для очистки запыленных газов

Изобретение относится к технике очистки газа от пыли и может быть использовано в цементной, химической, металлургической, горнодобывающей, строительной и других отраслях промышленности. Устройство содержит корпус, внутри которого установлен на валу с возможностью вращения пакет дисков, входной и выходной патрубки, пылесборник. Пакет дисков установлен между торцевыми фланцами, плавно переходящими в конические обечайки с возможностью синхронного вращения с дисками и образующими между внешней и внутренней обечайками канал разделения запыленного потока газа, выход из которого завершается зазором, направляющим очищенный поток газа в выходной патрубок, а отсепарированные частицы пыли - в пылесборник. Конические обечайки механически не связаны с выходным патрубком и пылесборником. В зависимости от физических свойств отделяемых материалов внутренняя и внешняя конические обечайки имеют одинаковый угол наклона к оси вращения, который находится в пределах 0<α<90°, либо внутренняя и внешняя конические обечайки имеют различные углы наклона к оси вращения, но в пределах 0<α<90°. Технический результат: повышение эффективности и степени очистки запыленного газа. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к технике очистки газа от пыли и может быть использовано в цементной, химической, металлургической, горнодобывающей, строительной и других отраслях промышленности.

Известно устройство жидкостной очистки воздуха по патенту РФ №2236284 (опубл. 2004.09.20), состоящее из вращающихся элементов, в котором вращение необходимо для работы центробежного отсасывающего колеса и для создания на внутренней поверхности 31 жидкостной пленки 53, которая является единственным фильтрующим элементом. Выступающие радиальные ребра 43 на элементе 33 служат для создания серии узких кольцевых каналов, прилегающих к жидкостной пленке. Жидкость в очистительную секцию заливается в начале процесса и выливается при его окончании. Газ протекает над поверхностью жидкостной пленки за счет перепада давления, которое создается лопастным колесом 23. Устройство может иметь одну или несколько очистных секций.

Недостатком описываемого устройства является то, что содержащиеся в газе частицы соприкасаясь с жидкостной пленкой, задерживаются в ней и, двигаясь далее под действием центробежных сил, прилипают к внутренней поверхности 33, образуя вязкий грязевой уплотненный слой, который невозможно удалить простым сливом жидкости. С наростом грязевого слоя постоянно уменьшается зазор между радиальными выступами элемента 33 и жидкостной пленки, что приводит к росту сопротивления газовому потоку и как следствие к уменьшению производительности по газу. Из этих соображений видно, что устройство будет малоэффективно при сильно запыленных потоках с большими производительностями по газовому потоку. Уменьшение зазора между жидкостной пленкой и радиальными выступами ведет к увеличению скорости газа в кольцевых щелях и как следствие приведет к возникновению отрывных вихрей на выходной кромке радиальных выступов 43. Это ведет к дополнительному росту сопротивления потоку. Образуется так называемое лабиринтное уплотнение с вихревыми образованиями в газе. В эти вихри увлекаются частицы, которые отодвигаются от жидкостной фильтрующей пленки, являющейся по существу единственным фильтрующим элементом.

Из вышеуказанных соображений устройство малопригодно для сильнозапыленных потоков, обладает малой производительностью за счет большого сопротивления потоку, которое не может быть уменьшено за счет увеличения зазора между жидкостной пленкой 53 и радиальными ребрами 43. Устройство малоэффективно для отделения мелкодисперсных частиц. После каждого цикла работы устройство должно разбираться для механической очистки от налипших частиц поверхности 31. Скорее всего, устройство эффективно для очистки от газовых загрязненных потоков, которые в результате реакций не дают твердых компонентов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство влажной очистки газов по патенту РФ №2131292 (опубл. 10.06.99). Это устройство для очистки запыленных газов содержит корпус, в котором на валу установлен с возможностью вращения пакет тонколистовых гофрированных дисков, образующих осевую полость и закрепленных на несущем диске с зазором между кольцами. Для ввода жидкости имеются сопла в осевой полости пакета, связанной с входным патрубком запыленных газов, и посредством межкольцевых зазоров с выходным патрубком.

Устройство работает только при впрыске определенного количества жидкости, связывающей частицы. При недостаточном впрыске может образоваться налипание увлажненных частиц на жалюзийный экран, а при избытке жидкости при вихревом срыве с внешних концов жалюзи мелкие увлажненные частицы могут уноситься газом. Данное устройство не обеспечивает высокую эффективность пылеулавливания.

Изобретением решается задача повышения эффективности и степени очистки запыленных газов.

Для достижения названного технического результата предлагается устройство для очистки запыленных газов, которое, как и наиболее близкое к нему известное по патенту РФ №2131292, содержит корпус, внутри которого установлен на валу с возможностью вращения пакет дисков, входной и выходной патрубки, а также пылесборник. В отличие от известного предлагаемое устройство характеризуется тем, что пакет дисков установлен между торцевыми фланцами, плавно переходящими в конические обечайки с возможностью синхронного вращения с дисками и образующими между внешней и внутренней обечайками канал разделения запыленного потока газа, выход из которого завершается зазором, направляющим очищенный поток газа в выходной патрубок, а отсепарированные частицы пыли - в пылесборник. При этом конические обечайки механически не связаны с выходным патрубком и пылесборником.

В зависимости от физических свойств отделяемых материалов внутренняя и внешняя конические обечайки имеют одинаковый угол наклона к оси вращения, который находится в пределах 0<α<90°, либо внутренняя и внешняя конические обечайки имеют различные углы наклона к оси вращения, но в пределах 0<α<90°.

В случае удаления легкой органической пыли во входном патрубке установлено устройство подачи жидкости.

Указанные признаки не выявлены в других технических решениях при изучении уровня данной области техники и, следовательно, решение является новым и имеет изобретательский уровень.

Для пояснения предлагаемого изобретения на чертеже приведен общий вид устройства очистки запыленных газов.

Предлагаемое устройство предназначено как для сухой, так и для мокрой очистки газов с любой степенью запыленности газа частицами, имеющими размер от нескольких микрон до долей миллиметров в диапазоне температур от минусовых до плюсовых в несколько сотен градусов. При этом данное устройство не требует дополнительного вентилятора для прокачки очищенного газа.

Устройство состоит из входного патрубка 1, устройства подвода жидкости 2, набора плоских, кольцевых дисков 3 с центральными отверстиями, дистанционирующих шайб 4, стяжных болтов 5, верхнего 6 и нижнего 7 фланцев с внешними и внутренними коническими обечайками 8, 9. Фланцы с коническими обечайками 8, 9, дисками 3 и стяжными болтами 5 установлены на валу 10 привода 11.

Ниже срезов конических обечаек 8, 9 установлено неподвижное кольцо 12, разделяющее чистый газ от газа с частицами и образующее с внешней конической обечайкой 8 кольцевой зазор для отвода отсепарированных частиц. Очищенный поток газа через улитку и выходной патрубок 13 выбрасывается наружу, а отсепарированные частицы поступают в канал пылесборника 14 и далее в съемные контейнеры 15. Снаружи вращающиеся детали закрыты неподвижным защитным кожухом 16.

Работа устройства без впрыска жидкости.

Запыленный поток газа через входной патрубок 1 попадает в каналы между дисками 3, увлекается ими за счет вязкого трения во вращательное движение и ускоряется за счет центробежных сил в направлении по радиусу дисков к коническим обечайкам 8, 9. В пространстве канала между коническими обечайками 8, 9 запыленный поток газа вращается с угловой скоростью конических обечаек 8, 9 и движется поступательно вдоль этого канала, поэтому на частицы запыления, движущиеся вместе с газом по каналу между вращающимися обечайками, действуют центробежные силы, отбрасывающие их на внутреннюю поверхность конической обечайки 8. В результате у поверхности внешней конической обечайки 8 скапливаются все частицы, достигшие ее при движении вдоль этого канала. Образуется относительно тонкий слой газа с большой плотностью частиц. Далее этот слой через кольцевой зазор между внешней конической обечайкой 8 и кольцом 12 выводится через канал пылесборника 14 в съемные контейнеры 15 пылесборника.

Задавая относительный угол раскрытия конических обечаек 8, 9 (тем самым уменьшая составляющую скорости вдоль обечайки) устанавливается необходимое количество оборотов, которые газ совершит во вращательном движении. Это необходимо для того, чтобы все частицы, включая и мелкие с размером в единицы микрон, успели достичь внутренней поверхности внешней конической обечайки 8. Для достижения этого выбирают необходимую длину канала между обечайками 8 и 9.

В канале между коническими обечайками 8, 9 на частицы действует центробежная сила, прижимающая их к внутренней поверхности внешней конической обечайки 8, и сила, стремящаяся сдвинуть их вместе с потоком газа к краю внешней конической обечайки 8 по образующей. В зависимости от физических свойств частиц выбирают угол наклона образующей конических обечаек 8, 9. По экспериментальным данным для большинства неорганических материалов этот угол составляет ≅ 30°.

В случае удаления легкой пыли или мелких частиц может возникнуть необходимость увлажнения потока. Для этого во входном патрубке 1 установлено устройство подачи жидкости 2. В этом случае на внутренней поверхности внешней конической обечайки 8 образуется влажная, однородная масса и для обеспечения ее движения по обечайке угол раскрытия последней может быть увеличен.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить эффективность и степень очистки запыленного газа и довести ее практически до 100%, что подтверждается результатами проведенных экспериментальных исследований. Для проверки работоспособности предлагаемого технического решения был изготовлен и испытан макет очистительной установки, который имел следующие характеристики:

- число оборотов - 3000 об/мин

- диаметр дисков - 300 мм

- расход очищаемого воздуха - 160 м³/час

Испытания показали, что воздух, запыленный частицами цемента марки 400, очищается на 99-99.5%.

1. Устройство для очистки запыленных газов, содержащее корпус, внутри которого на валу установлен с возможностью вращения пакет дисков, входной и выходной патрубки, а также пылесборник, отличающееся тем, что пакет дисков установлен между торцевыми фланцами, плавно переходящими в конические обечайки с возможностью синхронного вращения с дисками и образующими между внешней и внутренней обечайками канал разделения запыленного потока газа, выход из которого завершается зазором, направляющим очищенный поток газа в выходной патрубок, а отсепарированные частицы пыли в пылесборник, при этом конические обечайки механически не связаны с выходным патрубком и пылесборником.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренняя и внешняя конические обечайки имеют одинаковый угол наклона к оси вращения, который находится в пределах 0<α<90°.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренняя и внешняя конические обечайки имеют различные углы наклона к оси вращения, но в пределах 0<α<90°.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что во входном патрубке установлено устройство подачи жидкости.