Циклон с входным патрубком-сепаратором и обводными трубами для отвода мелких частиц

Изобретение предназначено для сбора частиц, содержащихся в отработанных газах доменных печей. Циклон содержит корпус с цилиндрической частью, входной патрубок-сепаратор, осуществляющий, по меньшей мере, частичное разделение частиц по размеру, отводной канал, по меньшей мере, одну обводную трубу, выполненную с возможностью отвода более мелких частиц, отделенных во входном патрубке-сепараторе, в отводной канал. Способ обработки отработанных газов от доменной печи, содержащих частицы различного размера, содержит следующие этапы: подачу газа к входу в циклон через патрубок, при этом патрубок осуществляет, по меньшей мере, частичное разделение частиц в соответствии с их размерами по зонам патрубка; отвод газа из зоны патрубка, имеющей преобладание более мелких частиц, в отводной канал циклона; подачу циклоном отделенных от газа частиц обратно в доменную печь. Технический результат: эффективный сбор пыли. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники

Традиционно первым этапом сбора пыли из отработанных газов доменных печей является пылеуловитель, представляющий собой не что иное, как огромную емкость, в которой газ движется с низкой скоростью и обеспечивается оседание крупных частиц пыли. Второй этап - это мокрый скруббер, где удаляются мелкие частицы. Пыль, собираемая пылеуловителем, благодаря своему составу может снова отправляться на переработку в доменную печь. Оседающая во влажной системе пыль должна удаляться иным путем, поскольку она содержит материалы типа цинка, который не поддается вторичной переработке.

Разумеется, пылеуловители не дают идеального разделения частиц, и большая часть могущего подвергаться переработке материала попадет в систему влажной обработки вместе с загрязняющими веществами. Более высокоэффективная система удаления пыли требует максимально возможного использования полезных материалов при движении загрязнителей к системе влажной очистки.

Уровень техники

Стандартным пылеуловителем сухой пыли является циклон. К сожалению, с практической точки зрения циклон собирает слишком большое количество материала, содержащего цинк.

Проектирование циклона, накапливающего меньше материала с цинком, - задача непростая. Часто условия у патрубка, куда подается загрязненный газ, точно неизвестны или меняются в процессе работы. Необходимая эффективность может оказаться неопределенной, она, вероятно, варьируется в зависимости от распределения частиц пыли по размеру. Во время испытаний определили, что изменение геометрии циклона не всегда дает ожидаемую эффективность сбора пыли. Эффективность циклона можно изменить на стадии проектирования за счет уменьшения скорости на входе, но такой подход увеличивает размер циклона, что влечет за собой повышение затрат. В результате циклон обладает характеристиками, которые зависят от состояния поступающего газа, концентрации пыли и гранулометрического состава.

Загрязненный газ от доменной печи обычно отправляется на очистную установку первого этапа по каналу, известному как труба с нисходящим потоком, устанавливаемая под острым углом, примерно 40-55° в зависимости от плана общего расположения завода. Канал подвода к циклону реализуется в горизонтальной плоскости и имеет прямоугольное сечение. Чтобы повернуть поток газа в горизонтальной плоскости, конструктор может применить внутренние направляющие лопатки, как правило, прямоугольного сечения, для улучшения распределения потока, поступающего в циклон. В настоящем изобретении данный вариант не рассматривался.

В патенте GB 2136326 описывается сепаратор циклона, предназначенный для использования в системах сжигания твердого топлива. Загрязненный газ поступает в корпус циклона через наклонный входной патрубок, обработанный газ покидает циклон через осевой выходной патрубок. Часть выходящего газа, прошедшего обработку в циклоне, путем отсасывания отводится от выходного патрубка для фильтрации частиц, оставшихся в газе.

Сущность изобретения

По изобретению циклон обладает чертами, описанными в п.1 формулы изобретения. В настоящем изобретении предлагается циклон с входным патрубком-сепаратором и обводными трубами для отвода мелких частиц, что позволяет регулировать эффективность работы циклона при остановке печи или во время работ по оптимизации захватывания подлежащего вторичному использованию материала при прохождении загрязняющих веществ к системе влажной очистки.

Термин «входной патрубок-сепаратор» означает входной патрубок, где происходит распределение частиц в соответствии с их размером. Обычно более крупные частицы будут концентрироваться в нижней части патрубка.

В первом варианте осуществления настоящего изобретения используется патрубок с изогнутым участком без лопаток, который входит в циклон тангенциально и действует как сепаратор первичного разделения, обеспечивающий аккумулирование более крупных частиц в нижней части входного патрубка.

Во втором варианте осуществления настоящего изобретения патрубок с нисходящим потоком непосредственно входит в циклон, обычно под прямым углом к радиусу цилиндрической части корпуса без изогнутого участка. Разделение частиц осуществляется в верхней части корпуса циклона, откуда более мелкие частицы отводятся через обводные трубы.

В третьем варианте осуществления настоящего изобретения разделение частиц потока загрязненного газа реализуется в горизонтальном канале. Эффективность разделения частиц не такая высокая, как при подводе с изогнутым участком или под углом, но процесс может реализовываться аналогичным образом посредством монтажа обводных труб в верхней части корпуса циклона, как описано выше.

Во всех вариантах осуществления изобретения циклон имеет длинный отводной канал, проходящий во внутреннюю часть корпуса циклона. Устойчивость подобной конструкции обеспечивается увеличенной площадью нижней пластины входного канала.

В настоящее время в верхней части доменной печи используют давление до 3 бар. Расчетное давление для верхней части доменной печи считается расчетным давлением для циклона. Для таких величин давления лучше использовать резервуары с конической или тарельчатой верхней частью, а не плоской, хотя обычно она является таковой. Испытания показывают, что верхнюю часть циклона, при желании, можно сделать конической или другой формы, пригодной для резервуара высокого давления. Можно также оставить плоскую верхнюю часть, но экономичнее сконструировать плоскую пластину внутри резервуаром давления. При таком варианте осуществления предполагается выполнение отверстий для выравнивания давления между замкнутым объемом и выходным каналом циклона.

Для обеспечения доступа при обслуживании и ремонте циклон в любом из предлагаемых вариантов осуществления снабжается продувными воздушными магистралями и отверстиями для удаления из циклона газов от доменной печи. В варианте осуществления с замкнутым объемом между плоской пластиной и резервуаром давления монтируется продувная воздушная магистраль или магистрали, а отверстия для выравнивания давления работают как воздушные каналы.

Варианты осуществления изобретения

Варианты осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылками на фиг.1-3.

Циклон по первому варианту осуществления изобретения имеет в основном цилиндрический корпус 10 и дополнительно содержит входной патрубок 2 с наклонным участком 3 и участком 4, соединяющимся с корпусом тангенциально с помощью изогнутого участка 5 (фиг.1).

Изогнутый участок предназначен для замедления движения частиц вниз так, что более крупные частицы перемещаются к дну 6 входного патрубка, а более мелкие частицы в основном остаются равномерно распределенными в патрубке, поскольку изогнутый участок влияет на них в меньшей степени. Более крупные частицы пыли собираются циклоном стандартным способом. Часть более мелких частиц в верхней части входного патрубка, где скапливается большое количество загрязняющих веществ, через обводные трубы 8 отводится из верхней части корпуса 10 циклона в отводной канал 9 циклона. Число и размер обводных труб 8 зависят от объема отводимого потока газа.

Во втором варианте осуществления изобретения входной патрубок 2 изогнут и входит в циклон 1 в основном под прямым углом к радиусу циклона (фиг.2). И снова, эффект разделения частиц означает, что более мелкие частицы предпочтительно отводятся через обводные трубы 8 (для ясности обозначена только одна).

В варианте осуществления, показанном на фиг.3, входной патрубок 2 располагается горизонтально. Но даже при таком простом расположении эффект разделения частиц означает, что более мелкие частицы предпочтительно отводятся через обводные трубы 8 в отводной канал 9.

В каждом показанном варианте осуществления отводные трубы снабжены средствами для обособленного отсечения (не показаны), размещаемыми так, чтобы к ним обеспечивался доступ. В качестве средства отсечения может применяться клапан, например клапан с подвижной пластиной, или запирающая пластина. Подходящий клапан используется при необходимости. Запирающая пластина может вставляться или удаляться во время остановки печи. Решение об открытии-закрытии обводной трубы принимается на основании замеров по содержанию цинка в собранной циклоном пыли.

Конструкция циклона и его верхней части выполняются так, чтобы поддерживать нижний конец входного патрубка 2 и избежать необходимости применения дополнительных опорных элементов.

1. Циклон, содержащий:
корпус с цилиндрической частью 10;
входной патрубок-сепаратор 2, осуществляющий, по меньшей мере, частичное разделение частиц по размеру;
отводной канал 9,
отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна обводная труба 8 выполнена с возможностью отвода более мелких частиц, отделенных во входном патрубке-сепараторе, в отводной канал.

2. Циклон по п.1, в котором входной патрубок 2 содержит наклонный участок 3, изогнутый участок 5 и участок 4, тангенциально соединяющийся с цилиндрической частью корпуса.

3. Циклон по п.1, в котором входной патрубок является наклонным и входит в циклон, по существу, под прямым углом к радиусу цилиндрической части.

4. Циклон по п.1, в котором входной патрубок входит в корпус горизонтально.

5. Циклон по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащий средства для отсечения каждой из обводных труб.

6. Циклон по п.1, предназначенный для приема отработанных газов от доменной печи через входной патрубок-сепаратор.

7. Способ обработки отработанных газов от доменной печи, содержащих частицы различного размера, отличающийся тем, что содержит следующие этапы:
подачу газа к входу в циклон через патрубок 2, при этом патрубок осуществляет, по меньшей мере, частичное разделение частиц в соответствии с их размерами по зонам патрубка;
отвод газа из зоны патрубка, имеющей преобладание более мелких частиц, в отводной канал 9 циклона;
подачу циклоном отделенных от газа частиц обратно в доменную печь.

8. Способ по п.7, в котором подача газа к входу в циклон осуществляется через патрубок с изогнутым участком 5, который способствует разделению частиц в соответствии с их размерами по зонам патрубка.