RU2057574C1

RU2057574C1 - Apparatus for solid particles and gas separation

Info

Publication number: RU2057574C1
Authority: RU
Inventors: Борис Вениаминович Штехман; Владимир Владимирович Лялин
Original assignee: Борис Вениаминович Штехман
Priority date: 1992-01-31
Filing date: 1992-01-31
Publication date: 1996-04-10

Abstract

FIELD: solid particles separation from gas. SUBSTANCE: apparatus has chamber with bottom, mixed stream feeding branch pipe with dynamic concentrator made in the form of converging tube, central branch pipe for solid particles outlet with collectors, system of solid particles discharge intensification. header of which, mounted in upper part of collector, is linked by pipeline with header, that is mounted in upper part of branch pipe in zone of converging tube. Each of headers is linked by pipeline with header, that is mounted at chamber inlet. EFFECT: improved design. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для отделения твердых веществ от газа и может быть использовано в теплоэнергетике, металлургической, строительной, химической и других отраслях промышленности. The invention relates to a device for separating solids from gas and can be used in the power industry, metallurgical, construction, chemical and other industries.

Известен сепаратор для разделения твердых частиц и газа, содержащий камеру для удаления твердых частиц от газа, а также выход для газа и выход для твердых частиц, при этом вход расположен нормально по отношению к направлению потока, выход для твердых частиц расположен внизу камеры, а выход для газа под углом 180^о к направлению потока.Known separator for separating solid particles and gas, containing a chamber for removing solid particles from the gas, as well as an outlet for gas and an outlet for solid particles, the inlet is located normal to the direction of flow, the outlet for solid particles is located at the bottom of the chamber, and the outlet gas at an angle ^of 180 to the direction of flow.

Известному устройству присуще недостаточно эффективное отделение частиц от газа. The known device is inherently inefficient separation of particles from gas.

Наиболее близким по технической сущности является сепаратор для разделения твердых частиц и газа, содержащий камеру для отделения твердых частиц от газа, выполненную с входом для смешанного потока, выходом для газа и выходом для твердых частиц, причем выход для газа расположен под углом 180^о к направлению потока, а выход твердых частиц внизу в противоположной стороне камеры относительно входа для смешанного потока [2]
Недостатком устройства является низкая эффективность очистки газа, связанная с уносом твердых частиц, расположенных вблизи внутренней стенки патрубка входа смешанного потока при его первом повороте на 90^о. Кроме того, накопленный на днище камеры слой твердых частиц, защищая от эрозии дно камеры, одновременно с этим является источником постоянного вторичного загрязнения потока твердыми частицами, при воздействии периферийных скоростей газа, в результате дробления крупнодисперсной фракции, а также при последующем повороте еще на 90^о увеличенное содержание мелкодисперсной фракции плохо сепарируется.The closest in technical essence is a separator for separating solid particles and gas, containing a chamber for separating solid particles from gas, made with an inlet for a mixed stream, an outlet for gas and an outlet for solid particles, and the outlet for gas is located at an angle of 180 ^about to the direction flow, and the output of solids below in the opposite side of the chamber relative to the inlet for the mixed flow [2]
A disadvantage of the device is the low efficiency of purification of gas associated with entrainment of solid particles located near the inner wall of the input pipe of the mixed stream when it is first rotated through 90 ^o. Moreover, accumulated on the bottom of the chamber a bed of solid particles, protecting against erosion chamber bottom, at the same time is a constant source of secondary pollution stream solid particles when exposed peripheral velocities of the gas, resulting in crushing of the coarse fraction, and the subsequent rotation for another ⁹⁰ the increased content of fine fraction is poorly separated.

Задача изобретения повысить эффективность отделения от газа твердых частиц с распределением их по фракционному составу и улучшить надежность работы устройства. The objective of the invention is to increase the efficiency of separation of solid particles from gas with their distribution in fractional composition and to improve the reliability of the device.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для разделения твердых частиц и газа, содержащем камеру с патрубком входа смешанного потока, патрубком выхода газа, расположенным под углом 180^о к направлению потока, патрубком выхода твердых частиц, расположенным в противоположной стороне относительно входа смешанного потока, и сборника, камера выполнена с двумя или более патрубками выхода газа и твердых частиц со сборниками, между которыми по оси симметрии расположен патрубок входа смешанного потока с динамическим концентратором, выполненным в виде конфузора с горловиной, встроенной внутрь патрубка смешанного потока, напротив которого днище камеры снабжено центральным патрубком выхода твердых частиц со сборником, кроме того, устройство снабжено системой интенсификации отвода твердых частиц, которая выполнена в виде коллекторов отвода газа, каждый из которых установлен в верхней части сборника, вверху патрубка входа в зоне конфузора и внизу на входе в камеру, соединенных трубопроводами, причем коллектор сборника центрального патрубка выхода твердых частиц соединен трубопроводом с коллектором, установленным вверху патрубка входа в зоне конфузора, а каждый из коллекторов, установленный в верхней части сборника с коллектором, установленным внизу на входе в камеру.The essence of the invention lies in the fact that in the device for separating solid particles and gas containing a chamber with a nozzle of the inlet of the mixed stream, a nozzle of the gas outlet located at an angle of 180 ^about the direction of flow, a nozzle of the exit of solid particles located in the opposite side relative to the inlet of the mixed stream , and the collector, the chamber is made with two or more nozzles for the exit of gas and solid particles with collectors, between which along the axis of symmetry there is a nozzle for the input of the mixed flow with a dynamic concentrator m, made in the form of a confuser with a neck built into the mixed flow pipe, opposite which the bottom of the chamber is equipped with a central pipe for output of solid particles with a collector, in addition, the device is equipped with a system for intensifying the removal of solid particles, which is made in the form of gas exhaust manifolds, each of which installed in the upper part of the collector, at the top of the inlet pipe in the confuser zone and at the bottom at the camera inlet, connected by pipelines, and the collector of the collector of the central pipe for the exit of solid particles with a single pipeline with a collector installed at the top of the inlet pipe in the confuser zone, and each of the collectors installed in the upper part of the collector with a collector installed at the bottom of the chamber inlet.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 то же, вид сверху, вариант схемы с двумя патрубками выхода газа и твердых частиц со сборниками; на фиг. 3 то же, вариант схемы с четырьмя патрубками. In FIG. 1 shows a diagram of a device; in FIG. 2 is the same top view, a variant of the circuit with two nozzles for the exit of gas and solid particles with collectors; in FIG. 3 the same, a variant of the scheme with four nozzles.

Устройство содержит камеру 1 с днищем 2, патрубком 3 входа смешанного потока, снабженного динамическим концентратором, выполненным в виде конфузора 4 с горловиной 5, встроенной внутрь патрубка 3, центральным патрубком 6 выхода твердых частиц со сборником 7, расположенных внизу напротив горловины 5 под днищем 2 камеры 1, двумя или более патрубками 8 выхода газа, расположенными под углом 180^о к направлению потока в патрубке 3, двумя или более патрубками 9 выхода твердых частиц, расположенными в противоположной стороне относительно входа смешанного потока со сборниками 10, системой интенсификации отвода твердых частиц, которая выполнена в виде коллекторов отвода газа, соединенных соответствующими трубопроводами. Коллектор 11, установленный на верху сборника 7 центрального патрубка 6 выхода твердых частиц, соединен трубопроводом 12 с коллектором 13, установленным наверху патрубка 3 в зоне конфузора 4, а каждый из коллекторов 14, установленный наверху сборника 10, соединен трубопроводом 15 с коллектором 16, установленным на входе в камеру 1.The device comprises a chamber 1 with a bottom 2, a mixed-flow inlet pipe 3 provided with a dynamic concentrator made in the form of a confuser 4 with a neck 5 integrated inside the pipe 3, a central particle outlet 6 with a collector 7 located below opposite the neck 5 under the bottom 2 chamber 1, two or more nozzles 8 of the gas outlet, located at an angle of 180 ^about the direction of flow in the nozzle 3, two or more nozzles 9 of the exit of solid particles located in the opposite direction relative to the inlet of the mixed flow with collectors 10, a system for intensifying the removal of solid particles, which is made in the form of collectors for the removal of gas connected by appropriate pipelines. The collector 11, mounted on top of the collector 7 of the central nozzle 6 of the exit of solid particles, is connected by a pipe 12 to the collector 13, mounted on top of the pipe 3 in the zone of the confuser 4, and each of the collectors 14, mounted on top of the collector 10, is connected by a pipe 15 to the collector 16 installed at the entrance to the chamber 1.

В зависимости от поставленной задачи, выбирая скоростные характеристики потоков, а значит и связанные с ними геометрические размеры элементов устройства, можно обеспечить разную степень улавливания твердых частиц и их распределению по фракциям. Depending on the task, choosing the speed characteristics of the flows, and therefore the geometric dimensions of the device elements associated with them, it is possible to provide a different degree of capture of solid particles and their distribution over fractions.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Смешанный поток газа, направляемый на очистку, поступает в динамический концентратор, где, сжимаясь в конфузоре 4, через горловину 5 узкой струей вводится в осевую зону патрубка 3. При движении струи газа в полости патрубка 3 происходит расширение газа с деформацией струи, а твердые частицы под действием динамических сил и сил тяжести, в зависимости от дисперсности, движутся прямолинейно вдоль оси или частично отклоняясь. Мелкодисперсные частицы, увлекаясь потоком газа, измеряют свою траекторию движения, отклоняются от оси. При входе в камеру 1 поток в вертикальном направлении затормаживается, меняя свое направление на 90^о, разделяется на два или более потока, причем в осевой зоне камеры скорость газа равна или близка к нулю, а входящие в эту зону по инерции крупнодисперсные частицы оседают через центральный патрубок 6 в осадитель 7. При повороте на 90^о под действием сил гравитации и центробежных сил твердые частицы перемещаются к дну 2 в камере 1 и при последующем повороте на 90^о отделяются через патрубки 9 в сборники 10, а очищенный газ выходит через патрубки 8. Наряду с этим при входе концентрированной газовой струи в патрубок 3 в зоне, примыкающей к отверстию входа, образуется зона пониженного давления, а внизу камеры 3 по оси симметрии из-за резкого торможения потока образуется зона повышенного давления газа. Используя возникший перепад давлений, через коллектор 11, трубопровод 12, коллектор 13 часть газа отсасывается в патрубок 3. Это позволяет интенсифицировать процесс отвода твердых частиц через центральный патрубок 6 в сборник 7, снизить вторичный унос сконцентрированной пыли на самой ранней стадии развития струи и снизить величину ее деформации. Таким образом уже на первой ступени повышается эффективность улавливания твердых частиц. Такое техническое решение позволяет уменьшить отклонение частиц от оси, увеличить их радиус дрейфа, что повышает эффективность улавливания твердых частиц. Такое техническое решение позволяет уменьшить отклонение частиц от оси, увеличить их радиус дрейфа, что повышает эффективность улавливания частиц при повороте на 180^о.The mixed gas flow directed to the purification enters the dynamic concentrator, where, compressing in the confuser 4, it is introduced into the axial zone of the nozzle 3 through the neck 5 with a narrow jet. When the gas jet moves in the cavity of the nozzle 3, the gas expands with deformation of the jet, and solid particles under the action of dynamic and gravity forces, depending on the dispersion, they move rectilinearly along the axis or partially deviate. Fine particles, carried away by the gas flow, measure their trajectory of movement, deviate from the axis. When entering the chamber 1, the flow in the vertical direction is inhibited, changing its direction by 90 ^° , is divided into two or more streams, and in the axial zone of the chamber the gas velocity is equal to or close to zero, and the coarse particles entering this zone by inertia settle through the central nozzle 6 into precipitator 7. When turning 90 ^° under the influence of gravity and centrifugal forces, solid particles move to the bottom 2 in chamber 1 and, after a subsequent rotation of 90 °, ^they are separated through nozzles 9 into collectors 10, and the purified gas leaves through nozzles 8. Nar along with this, when the concentrated gas stream enters the nozzle 3 in the zone adjacent to the inlet opening, a zone of reduced pressure is formed, and a zone of increased gas pressure is formed at the bottom of the chamber 3 along the axis of symmetry due to sharp braking of the flow. Using the resulting pressure drop, part of the gas is sucked into the nozzle 3 through the collector 11, pipe 12, collector 13. This allows you to intensify the process of removal of solid particles through the central pipe 6 to the collector 7, to reduce the secondary ablation of concentrated dust at the earliest stage of jet development and to reduce the value its deformation. Thus, already at the first stage, the efficiency of capture of solid particles is increased. This technical solution allows to reduce the deviation of the particles from the axis, to increase their radius of drift, which increases the efficiency of capture of solid particles. Such a technical solution allows to reduce the deviation of the particles from the axis, to increase their drift radius, which increases the efficiency of particle capture during rotation by 180 ^about .

Аналогично этому процессу в зоне входа потока в камеру 3 при повороте на 90^о происходит отрыв потока с образованием полости пониженного давления, а при повороте на последующие 90^о происходит торможение потока с ростом давления газа в зоне патрубков 9 и сборников 10.Similarly to the process flow in the zone of the chamber 3 by turning on input 90 ^of flow separation takes place to form a cavity of reduced pressure, and when rotated ^about 90 occurs subsequent deceleration of the flow with increasing gas pressure in the nozzle zone 9 and 10 collections.

Используя возникший перепад давлений, через коллекторы 14, трубопроводы 15, коллектор 16, часть газа отсасывается во входную часть камеры 3. Это позволяет снизить вихреобразование, а вместе с этим и приблизить твердые частицы к поверхности их осаждения, а снижение давления в зоне патрубков 9 и сборников 10 позволяет интенсировать процесс отвода твердых частиц, что повышает эффективность улавливания. Using the pressure drop that has arisen, through the collectors 14, pipelines 15, the collector 16, part of the gas is sucked into the inlet of the chamber 3. This reduces vortex formation and, at the same time, brings solid particles closer to their deposition surface, and reduces the pressure in the area of the nozzles 9 and collectors 10 allows you to intensify the process of removal of solid particles, which increases the efficiency of capture.

Отвод крупнодисперсной фракции пыли на первой стадии улавливания, как одного из активных компонентов абразивного износа, позволяет повысить надежность работы всей установки в целом и разделить твердые частицы по фракциям. The removal of coarse dust fractions at the first stage of capture, as one of the active components of abrasive wear, improves the reliability of the entire installation and to separate solid particles into fractions.

Claims

1. DEVICE FOR SEPARATION OF SOLID PARTICLES AND GAS, containing a chamber with a mixed flow inlet nozzle, a gas outlet nozzle located at an angle of 180 ^° to the flow direction, a solid particle outlet nozzle located on the opposite side with respect to the mixed flow inlet nozzle, and a solid particle collector, characterized in that it is equipped with one or more additional nozzles for the exit of gas and solid particles and collectors, and all nozzles for the exit of gas and additional nozzles for the exit of solid particles on the periphery of the chamber, symmetrically with respect to the inlet nozzle, which is placed along the axis of symmetry of the device, and one of the solids outlet nozzles with the collector is located opposite the mixed flow inlet nozzle, coaxially with it, the device is equipped with a dynamic mixed flow concentrator located along the axis of the inlet nozzle, and a system for intensifying the removal of solid particles.

2. The device according to claim 1, characterized in that the dynamic concentrator is made in the form of a confuser with a neck integrated inside the nozzle of the mixed flow inlet.

3. The device according to claim 1, characterized in that the system for intensifying the removal of solid particles is made in the form of gas exhaust manifolds, each of which is installed in the upper part of the collector, at the top of the inlet pipe in the confuser zone and at the bottom at the camera inlet, connected by collectors.

4. The device according to claim 3, characterized in that the collector of the central particle outlet pipe is connected by a pipe to a collector installed at the top of the inlet pipe in the confuser zone, and each of the collectors installed in the upper part of the collector with a collector installed at the bottom of the input into the camera.