Саморегенерирующийся фильтр-циклон для очистки газов от пыли непрерывного действия

Изобретение предназначено для сухой очистки газов от пыли. Фильтр-циклон включает цилиндрический корпус с крышкой, коническим днищем, тангенциально расположенным штуцером для ввода запыленного и штуцером вывода очищенного газа, вращающийся звездообразный фильтровальный элемент из пористого материала со связанной структурой, два или больше дополнительных звездообразных фильтровальных элемента из пористого материала со связанной структурой, находящихся в зацеплении с вращающимся фильтровальным элементом, установленных с возможностью вращения вокруг консольных полых перфорированных осей. Корпус разделен перегородкой на камеры запыленного и очищенного газа. Вращающийся фильтровальный элемент расположен в центре камеры запыленного газа, установлен с возможностью обеспечения прерывистого возвратно-поступательного движения вдоль оси вращения и изменения частоты вращения в зависимости от степени запыленности очищаемого газа, снабжен щетинообразной поверхностью, выполненной в форме эвольвенты, обеспечивающей безотрывное соприкосновение с поверхностями дополнительных фильтровальных элементов в период их взаимодействия при осуществлении вращения. Штуцер для ввода запыленного газа расположен в нижней части камеры запыленного газа. Технический результат: повышение эффективности пылеулавливания, качества очистки и производительности. 5 ил.

 

Изобретение относится к технике, предназначенной для сухой очистки газов от пыли, и может быть использовано в химический, пищевой, строительной, фармацевтической, металлургической и других областях промышленности, а также в экологических процессах очистки дымовых газов и вентиляционных выбросов.

Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для очистки газов от пыли, включающее вращающийся фильтр цилиндрической или звездообразной формы из пористого материала со связанной структурой, цилиндрический корпус, коническое днище, ввод запыленного и вывод очищенного газа [Пат. 2220784 РФ, МПК⁷ В04С 9/00, В01D 36/00, 50/00, Опубл. 10.01.04, Бюл. № 15. Саморегенерирующийся фильтр-циклон для очистки газов от пыли].

Недостатком устройства является его недостаточно высокие эффективность очистки и производительность, изменяющееся высокое гидравлическое сопротивление, необходимость обеспечения высокой скорости вращения фильтровального элемента (цилиндрической или звездообразной формы из пористого материала со связанной структурой) и образования на его поверхности слоя осадка значительной толщины для создания условий его саморегенерации.

Техническая задача предлагаемого изобретения - разработка саморегенерирующегося фильтра-циклона для очистки газов от пыли непрерывного действия, позволяющего повысить эффективность пылеулавливания, качество очистки и производительность фильтра-циклона за счет саморегенерации фильтровальных элементов, обеспечивающей непрерывное удаление с поверхности образующегося слоя осадка.

Техническая задача изобретения достигается тем, что в саморегенерирующемся фильтре-циклоне для очистки газов от пыли непрерывного действия, включающем цилиндрический корпус с крышкой, с коническим днищем, тангенциально расположенным штуцером для ввода запыленного и штуцером вывода очищенного газа, новым является то, что корпус разделен перегородкой на камеры запыленного и очищенного газа, а камера запыленного газа снабжена расположенным в центре приводным звездообразным фильтровальным элементом из пористого материала со связанной структурой, закрепленным на расположенном в подшипниковых узлах перфорированном полом валу, способном совершать от внешнего источника прерывистые возвратно-поступательные движения вдоль своей оси вращения и изменять частоту вращения в зависимости от степени запыленности очищаемого газа и структуры осадка, образуемого на его поверхности и на поверхности других звездообразных фильтровальных элементов из пористого материала со связанной структурой, находящихся с ним в зацеплении, количество которых может быть два и больше, и вращающихся вокруг консольных полых перфорированных осей, верхние концы которых закреплены в подшипниковых узлах, приводной фильтровальный элемент дополнительно снабжен щетинообразной поверхностью, выполненной в форме эвольвенты и обеспечивающей безотрывное соприкосновение с фильтровальной поверхностью других элементов, являющихся эволютами по отношению к эвольвенте в период их взаимодействия при осуществлении вращения, при этом в начальный момент времени вращения обеспечивает острый угол щетин с очищаемой поверхностью этих элементов, входной штуцер расположен в нижней части цилиндрического корпуса камеры запыленного газа, коническое днище выполнено в виде кольцевого канала из двух обратнорасположенных усеченных конусов, образующие боковых поверхностей которых составляют с вертикалью угол, меньший угла естественного откоса улавливаемой пыли.

Технический результат заключается в осуществлении высокой эффективности пылеулавливания, возможности тонкой очистки, обеспечении непрерывной работы фильтра за счет саморегенерации его поверхности без остановки работы фильтра-циклона, снижении сопротивления процессу фильтрования, а следовательно, повышении производительности аппарата и снижении энергозатрат на проведение процесса, увеличении площади поверхности фильтрования, повышении качества очистки и надежности работы, сохранении компактности аппарата и простоты в эксплуатации и изготовлении, оптимизировании процесса саморегенерации фильтра изменением частоты вращения вала приводного звездообразного элемента.

На фиг.1 представлен общий вид саморегенерирующегося фильтра-циклона, на фиг.2 - звездообразные фильтровальные элементы и приводящий их во вращение звездообразный элемент с щетинообразными поверхностями (разрез по А-А); на фиг.3 - коническое днище, выполненное в виде сужающегося кольцевого канала из двух обратнорасположенных усеченных конусов (разрез по В-В); фиг.4 - перфорированная ось вращающихся фильтровальных элементов из пористого материала со связанной структурой (разрез Б-Б); фиг.5 - щетинообразная поверхность по эвольвенте приводного звездообразного фильтровального элемента (вид Г на фиг.2).

Саморегенерирующийся фильтр-циклон для очистки газов от пыли непрерывного действия состоит из цилиндрического корпуса 1 с крышкой 2, разделенного перегородкой 3 на камеры запыленного 4 и очищенного 5 газа, в нижней части цилиндрического корпуса которого расположен штуцер 6 для ввода в аппарат запыленного газа, а на крышке - штуцер очищенного газа 7, звездообразные фильтровальные элементы из пористого материала со связанной структурой 8, вращающиеся на консольных перфорированных полых осях 9, верхние концы которых закреплены в подшипниковых узлах, приводной звездообразный элемент с щетинообразной поверхностью 10, закрепленный на расположенном в подшипниковых узлах перфорированном полом валу 11, конического днища 12, выполненного в виде сужающегося кольцевого канала из двух обратнорасположенных усеченных конусов и выполняющего роль циклона и пылевыгрузочного устройства с кольцевым штуцером 13. Количество фильтровальных элементов зависит от требуемой степени очистки и области применения.

Саморегенерирующийся фильтр-циклон для очистки газов от пыли непрерывного действия работает следующим образом.

Пылегазовый поток по штуцеру 6, установленному тангенциально к цилиндрическому корпусу 1 фильтра-циклона, поступает в фильтр-циклон и вращается в нем с некоторой окружной скоростью, что приводит к возникновению центробежной силы, действующей на частицы пыли. Частицы пыли, вращаясь вместе с пылегазовым потоком, под действием центробежной силы и радиальной составляющей скорости двигаются одновременно к стенке корпуса и, достигая ее, спиралеобразно за счет сил трения о стенку опускаются вниз по внешней боковой поверхности сужающегося кольцевого канала 12 к кольцевым штуцерам 13. Под действием избыточного давления на наружной поверхности по отношению к внутренней полости фильтра газовый поток, освобожденный от основной массы твердых частиц пыли в циклоне, проходит через пористую боковую поверхность звездообразного фильтра 8 и одновременно освобождается от мельчайших частиц пыли, размер которых определяется структурой пористого материала фильтра. Частицы пыли осаждаются на поверхности фильтра и образуют слой осадка, а очищенный газовый поток из внутренней полости фильтра через перфорированную ось 9 поступает в камеру очищенного газа 5 и через штуцер 7 выводится из аппарата. Звездообразные фильтровальные элементы из пористого материала со связанной структурой 8 медленно вращаются (n=1 мин^-1) вокруг консольных перфорированных полых осей 9, верхние концы которых закреплены в подшипниковых узлах. Их вращение осуществляется от находящегося с ними в зацеплении звездообразного элемента с щетинообразными поверхностями 10, закрепленного на полом валу 11, расположенного в центре многоэлементного фильтра-циклона и имеющего возможность изменять частоту своего вращения в зависимости от степени запыленности очищаемого газа и структуры осадка, образуемого на поверхности фильтровальных элементов звездообразной формы из пористого материала со связанной структурой, а также совершать прерывистые возвратно-поступательные движения вдоль своей оси вращения от внешнего источника. С увеличением степени запыленности очищаемого газа частота вращения вала 11 и закрепленного на нем звездообразного элемента с щетинообразными поверхностями 10, а следовательно, и находящихся с ним в зацеплении фильтровальных элементов из пористого материала со связанной структурой 8 увеличивается, а с уменьшением степени запыленности - уменьшается. Это приводит к выравниванию толщины слоя осадка из пыли, образующегося на поверхности фильтровальных элементов и непрерывно удаляемого с нее при соприкосновении с щетиноообразной поверхностью вращающегося и совершающего прерывистые возвратно-поступательные движения вдоль оси вращения звездообразного элемента 10. Для обеспечения безотрывного соприкосновения щетинообразной поверхности с фильтровальной поверхностью в период их взаимодействия при осуществлении вращения образующая щетинообразной поверхности звездообразного элемента 10 имеет форму эвольвенты 14, а щетины 15 на ней в начальный момент периода взаимодействия при осуществлении вращения образуют острый угол β с поверхностью фильтровальных элементов 8, образующая которой является эволютой 16 по отношению к эвольвенте 14. Это обеспечивает снятие (удаление) образовавшегося осадка пыли с поверхности фильтровальных элементов из пористого материала со связанной структурой, а следовательно, понижение их гидравлического сопротивления и повышение производительности фильтра-циклона. Таким образом, осуществляется непрерывная саморегенерация фильтровальных элементов. Пыль, удаляемая с поверхности фильтровальных элементов 8 щетинообразной поверхностью звездообразного элемента 10 при их соприкосновении, при вращении и совершении прерывистых возвратно-поступательных движений звездообразного элемента 10, ссыпается вниз и по внутренней боковой поверхности сужающегося кольцевого канала 12 из двух обратнорасположенных конусов, образующие боковых поверхностей которых составляют с вертикалью угол, меньший угла естественного откоса улавливаемой пыли, сползает к кольцевому штуцеру 13 и через него удаляется из аппарата.

Использование предлагаемого саморегенерирующегося фильтра-циклона для очистки газов от пыли непрерывного действия позволяет:

- обеспечить высокую эффективность выделения из пылегазового потока твердых частиц как крупной, так и мелкой фракций;

- увеличить исходную концентрацию пыли;

- обеспечить непрерывную работу фильтра за счет саморегенерации его поверхности без остановки работы фильтра-циклона;

- снизить сопротивление процессу фильтрования, а следовательно, повысить производительность аппарата и снизить энергозатраты на проведение процесса;

- увеличить площадь поверхности фильтрования;

- повысить качество очистки и надежность работы, сохранить компактность аппарата и простоту в эксплуатации и изготовлении;

- оптимизировать процесс саморегенерации фильтра изменением частоты вращения вала приводного звездообразного элемента или его прерывистых возвратно-поступательных движений.

Саморегенерирующийся фильтр-циклон для очистки газов от пыли непрерывного действия, включающий цилиндрический корпус с крышкой, коническим днищем, тангенциально расположенным штуцером для ввода запыленного газа и штуцером вывода очищенного газа, вращающийся звездообразный фильтровальный элемент из пористого материала со связанной структурой, отличающийся тем, что он снабжен двумя или больше дополнительными звездообразными фильтровальными элементами из пористого материала со связанной структурой, находящимися в зацеплении с вращающимся звездообразным фильтровальным элементом, установленными с возможностью вращения вокруг консольных полых перфорированных осей, верхние концы которых закреплены в подшипниковых узлах, при этом корпус разделен перегородкой на камеры запыленного и очищенного газа, причем вращающийся звездообразный фильтровальный элемент расположен в центре камеры запыленного газа, установлен с возможностью обеспечения прерывистого возвратно-поступательного движения вдоль оси вращения и изменения частоты вращения в зависимости от степени запыленности очищаемого газа и снабжен щетинообразной поверхностью, выполненной в форме эвольвенты, обеспечивающей безотрывное соприкосновение с поверхностями дополнительных звездообразных фильтровальных элементов в период их взаимодействия при осуществлении вращения, при этом штуцер для ввода запыленного газа расположен в нижней части камеры запыленного газа, а образующая боковой поверхности конического днища составляет с вертикалью угол, меньше угла естественного откоса улавливаемой пыли.