RU2231396C2

RU2231396C2 - Apparatus for purifying gaseous media from suspended particles

Info

Publication number: RU2231396C2
Application number: RU2002122946/15A
Authority: RU
Inventors: И.Г. Шеин (RU); И.Г. Шеин; О.Ф. Бризицкий (RU); О.Ф. Бризицкий; С.В. Мишанин (RU); С.В. Мишанин; нчук Т.В. Лукь (RU); Т.В. Лукьянчук
Original assignee: Министерство Российской Федерации по атомной энергии
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2004-06-27
Also published as: RU2002122946A

Abstract

FIELD: chemical industry, metallurgy and other branches of industry.

SUBSTANCE: apparatus has cylindrical casing, connecting pipe tangentially arranged in upper part of casing and adapted for introducing of dust-laden gaseous medium, axial discharge branch pipe with outlet connecting pipe for discharging purified gaseous medium, and detachable hopper for collecting suspended particles. Axial discharge branch pipe is equipped with detachable cover and helical swirler mounted for vertical displacement on cover. Swirler blades are arranged at differentiated pitch reducing in the course of flowing of dust-laden medium in discharge branch pipe and at an angle exceeding angle of rest of caught contaminants to provide for guiding of swirling motion of gaseous flow inside discharge branch pipe in accordance with shape of casing. Discharge connecting pipe is arranged tangentially to discharge branch pipe. Displacement of swirler in vertical plane is provided by threaded connection with detachable cover of discharge branch pipe.

EFFECT: wider range of operating modes and increased efficiency in purifying of gaseous medium.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для очистки газообразных сред от взвешенных частиц и может найти применение в химической, металлургической и других отраслях промышленности.The invention relates to a device for cleaning gaseous media from suspended particles and may find application in chemical, metallurgical and other industries.

Известно устройство для очистки газообразных сред от взвешенных частиц - п. РФ №2092229, В 01 D 45/08, опубл. 10.10.97, БИ №28, выполненное в виде прямоточного циклона, содержащее разъемный корпус с входным и выходным штуцерами на нижней и верхней крышках соответственно, жалюзийные элементы в виде конусных насадок, поверхности которых расположены под углом к оси устройства, кольцевые перегородки, бункер для сбора взвешенных частиц с выпускным штуцером, завихритель потока в виде стержня с многовитковой направляющей спиралью, установленный по оси устройства внутри конусных насадок.A device for cleaning gaseous media from suspended particles - p. RF No. 2092229, 01 D 45/08, publ. 10.10.97, BI No. 28, made in the form of a straight-through cyclone, containing a detachable housing with inlet and outlet fittings on the lower and upper covers, respectively, louvres in the form of cone nozzles, the surfaces of which are angled to the axis of the device, annular partitions, a hopper for collection of suspended particles with an outlet fitting, a flow swirl in the form of a rod with a multi-turn guide spiral mounted along the axis of the device inside the conical nozzles.

Работа устройства основана на использовании центробежных сил, возникающих при вращении газопылевого потока и отбрасывающих взвешенные частицы пыли в зазоры между конусными насадками, откуда они под действием сил гравитации устремляются к периферии насадок, “проваливаются” вниз через отверстия в кольцевых перегородках, заполняя бункер. Очищенная таким образом газообразная среда выводится через выходной штуцер.The device’s operation is based on the use of centrifugal forces arising from the rotation of the gas and dust flow and dropping suspended dust particles into the gaps between the cone nozzles, from where they rush to the periphery of the nozzles under the influence of gravitational forces, “fall through” through holes in the annular partitions, filling the hopper. The gaseous medium thus purified is discharged through the outlet fitting.

Недостатком такого аппарата является сложность конструкции и невысокая степень очистки газообразных сред при наличии взвешенных частиц различного размера (особенно мелкодисперсных частиц при малых скоростях движения газопылевого потока), требующих различных режимов эксплуатации, что наряду с необходимостью проведения точных расчетов, соблюдения высокой точности изготовления и сборки не позволяет использовать его эффективно в широком диапазоне расходов пылегазового потока.The disadvantage of this apparatus is the design complexity and the low degree of purification of gaseous media in the presence of suspended particles of various sizes (especially finely dispersed particles at low speeds of the dust and gas flow), which require different operating modes, which, along with the need for accurate calculations, high manufacturing and assembly accuracy is not allows you to use it effectively in a wide range of dust and gas flow rates.

Наиболее близким по конструкции и технической сущности к предлагаемому устройству является возвратно-проточный циклон, служащий для очистки газообразных сред от взвешенных частиц - а.с. СССР №1722604, В 04 С 5/08, опубл. 30.03.92, БИ №12, содержащий цилиндрический корпус с размещенным в его верхней части тангенциальным патрубком ввода запыленной газовой среды, вставку, выполненную в виде усеченного конуса с расположением вершины ее конической поверхности на уровне верхнего края бункера для сбора пыли, присоединенного к нижней части корпуса, осевую выхлопную трубу для отвода очищенного газа.The closest in design and technical nature to the proposed device is a reciprocating cyclone, which serves to clean gaseous media from suspended particles - and.with. USSR No. 1722604, B 04 C 5/08, publ. 03/30/92, BI No. 12, containing a cylindrical body with a tangential nozzle for entering a dusty gas medium located in its upper part, an insert made in the form of a truncated cone with the top of its conical surface at the level of the upper edge of the dust collection bin attached to the lower part body, axial exhaust pipe for the removal of purified gas.

Работа циклона основана на использовании центробежных сил, возникающих при вращении газопылевого потока внутри корпуса циклона, в результате чего взвешенные в потоке частицы пыли отбрасываются к стенкам корпуса и, выпадая из потока, осыпаются в бункер. Очищенный газообразный поток разворачивается на 180° и отводится из циклона через осевую выхлопную трубу. Но в корпусе вследствие наличия конической вставки и вращательного движения потока давление в поперечном сечении неодинаково, что способствует образованию в центре зоны разрежения. Поэтому одновременно с движением газового потока по спирали вдоль стенки в нижней части (в месте разворота потока от цилиндрического корпуса к выхлопной трубе) поток движется от периферии к центру по спирали Архимеда, захватывая тонкодисперсные твердые частицы и частицы меньшей плотности. Там они концентрируется в виде закручивающегося жгута и увлекаются вместе с отходящим очищенным газовым потоком, снижая тем самым эффективность очистки. Кроме того, недостатком устройства является то, что для предотвращения возможности вторичного уноса осажденного материала требуется высокая точность сборки устройства, обеспечивающая позиционирование вершины конической вставки на уровне верхней границы бункера.The operation of the cyclone is based on the use of centrifugal forces arising from the rotation of the gas and dust flow inside the cyclone body, as a result of which the dust particles suspended in the stream are thrown to the walls of the body and, falling out of the stream, are scattered into the hopper. The purified gaseous stream is rotated 180 ° and is discharged from the cyclone through an axial exhaust pipe. But in the case, due to the presence of a conical insert and rotational flow, the pressure in the cross section is not the same, which contributes to the formation of a rarefaction zone in the center. Therefore, simultaneously with the movement of the gas flow in a spiral along the wall in the lower part (at the place of the flow reversal from the cylindrical body to the exhaust pipe), the flow moves from the periphery to the center along the Archimedes spiral, capturing finely divided solid particles and particles of lower density. There, they are concentrated in the form of a twisted tow and are carried along with the exhaust gas stream, thereby reducing the cleaning efficiency. In addition, the disadvantage of this device is that to prevent the possibility of secondary entrainment of the deposited material, high assembly accuracy of the device is required, ensuring the positioning of the top of the conical insert at the level of the upper boundary of the hopper.

Задача изобретения - расширение диапазона режимов эксплуатации и повышение эффективности очистки газа за счет улучшения выделения из пылегазовой среды мелкодисперсных частиц и предотвращения вторичного уноса уже отсепарированных частиц.The objective of the invention is to expand the range of operating modes and increase the efficiency of gas purification by improving the allocation of fine particles from the dust and gas medium and preventing secondary entrainment of already separated particles.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом устройстве для очистки газообразных сред от взвешенных частиц, содержащем цилиндрический корпус с размещенным тангенциально в его верхней части штуцером ввода запыленной газообразной среды, осевой отводящий патрубок с выходным штуцером для вывода очищенной газообразной среды, съемный бункер для сбора взвешенных частиц, осевой отводящий патрубок снабжен съемной крышкой, на ней смонтирован винтовой завихритель, обладающий возможностью вертикального перемещения. Лопасти завихрителя размещены с дифференцированным шагом, уменьшающимся по ходу движения пылегазовой среды в отводящем патрубке, и под углом, превышающим угол естественного откоса улавливаемого загрязнения, обеспечивая при этом спутное с корпусом направление закрутки газового потока внутри отводящего патрубка. Выходной штуцер расположен тангенциально к отводящему патрубку. Возможность вертикального перемещения завихрителя обеспечена его резьбовым соединением со съемной крышкой отводящего патрубка.The problem is solved in that in the proposed device for cleaning gaseous media from suspended particles, containing a cylindrical housing with a tangentially placed inlet upper fitting for entering a dusty gaseous medium, an axial outlet pipe with an outlet fitting for outputting a purified gaseous medium, a removable hopper for collecting suspended particles, the axial outlet pipe is equipped with a removable cover, a screw swirl is mounted on it, with the possibility of vertical movement. The blades of the swirl are placed with a differentiated pitch, decreasing along the direction of the dust and gas medium in the outlet pipe, and at an angle exceeding the angle of repose of the captured pollution, while providing a direction of swirling the gas stream, which is satellite with the housing, inside the outlet pipe. The outlet fitting is located tangentially to the outlet pipe. The possibility of vertical movement of the swirl is provided by its threaded connection with a removable cover of the outlet pipe.

Существенность отличительных признаков заявленного устройства заключается в применении двухстадийной очистки, реализованной организацией вращательно-поступательного движения газопылевой среды в корпусе и отводящем патрубке, вследствие наличия тангенциального ввода в корпусе и винтового завихрителя в отводящем патрубке. Это позволяет на первой стадии выделить из газопылевого потока наиболее крупные частицы, а на второй стадии осуществить сепарацию мелкодисперсной пыли и предотвратить возможность вторичного уноса частиц, увлекаемых из бункера с отходящим газовым потоком. Благодаря предложенной геометрии лопастей винтового завихрителя поток продолжает спутную крутку с меньшим радиусом, претерпевая увеличение центробежной силы, отбрасывающей мелкодисперсные частицы пыли к стенке отводящего патрубка, откуда они устремляются в бункер через имеющийся зазор между стенкой и лопастями. Спутное направление движения потока препятствует образованию застойных зон и излишнему торможению потока при развороте, снижая тем самым гидросопротивление устройства.The essentiality of the distinguishing features of the claimed device is the use of two-stage cleaning, implemented by the organization of the rotational-translational motion of the gas and dust medium in the housing and the discharge pipe, due to the presence of a tangential input in the housing and a screw swirl in the discharge pipe. This allows the largest particles to be separated from the gas and dust stream in the first stage, and in the second stage to separate fine dust and prevent the possibility of secondary entrainment of particles entrained from the hopper with the exhaust gas stream. Due to the proposed geometry of the blades of the screw swirl, the flow continues to twist with a smaller radius, undergoing an increase in centrifugal force, dropping fine dust particles to the wall of the outlet pipe, from where they rush into the hopper through the existing gap between the wall and the blades. The satellite flow direction prevents the formation of stagnant zones and excessive inhibition of flow during a turn, thereby reducing the hydraulic resistance of the device.

Следует заметить, что в случае изменения расхода и состава газопылевой среды для сохранения высокой эффективности пылеулавливания предусмотрена возможность регулировки положения завихрителя, позволяющая регулировать время пребывания частиц в зоне сепарации отводящего патрубка. Заданная геометрия лопастей завихрителя и размещение их с дифференцированным шагом, уменьшающимся по ходу движения пылегазовой среды в отводящем патрубке устройства, позволяет оптимизировать интенсивность крутки потока, сконцентрированного в центральной части корпуса, что способствует снижению гидросопротивления устройства, повышает эффективность улавливания мелкодисперсных частиц пылегазовой среды и предотвращает возможность вторичного уноса отсепарированных частиц. Для удобства эксплуатации устройства и осуществления замены завихрителя предусмотрена разъемная конструкция крышки отводящего патрубка.It should be noted that in the event of a change in the flow rate and composition of the gas and dust medium in order to maintain high dust collection efficiency, it is possible to adjust the position of the swirler, which allows to control the residence time of particles in the separation zone of the outlet pipe. The specified geometry of the blades of the swirl and their placement with a differentiated pitch, decreasing along the direction of the dust and gas medium in the outlet pipe of the device, allows you to optimize the intensity of the twist of the stream concentrated in the Central part of the housing, which helps to reduce the resistance of the device, increases the efficiency of capture of fine particles of dust and gas environment and prevents the possibility of secondary entrainment of the separated particles. For ease of use of the device and the replacement of the swirl, a detachable design of the cover of the outlet pipe is provided.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг.2 - то же, вид сверху.Figure 1 shows the proposed device, a longitudinal section; figure 2 is the same, a top view.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1 с размещенным тангенциально в его верхней части штуцером ввода 2 запыленной газообразной среды, осевой отводящий патрубок 3 с расположенным тангенциально штуцером вывода 4 очищенной газообразной среды и осевым винтовым завихрителем 5, обладающим возможностью вертикального перемещения за счет резьбового соединения со съемной крышкой 6, установленной на отводящий патрубок 3, присоединенный к нижней части корпуса съемный бункер для сбора взвешенных частиц 7. Лопасти 8 винтового завихрителя 5 размещены с дифференцированным шагом, уменьшающимся по ходу движения пылегазовой среды в отводящем патрубке устройства, и наклонены относительно вертикальной оси устройства под углом α, превышающим угол естественного откоса взвешенных частиц.The device comprises a cylindrical body 1 with a dusty gaseous medium inlet 2 tangentially placed in its upper part, an axial outlet pipe 3 with a purified gaseous medium outlet 4 tangentially located and an axial screw swirl 5 with vertical movement due to a threaded connection with a removable cover 6 mounted on the outlet pipe 3, a removable hopper attached to the lower part of the housing for collecting suspended particles 7. Blades 8 of a screw swirler 5 sizes scheny with a graded pitch which decreases in the course of movement of dust-gas outlet pipes in the medium device and inclined relative to the vertical axis of the device at an angle α, greater than the angle of repose of particulate material.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Пылегазовая среда подается в цилиндрический корпус 1 через размещенный тангенциально в его верхней части штуцер ввода 2. Под действием центробежных сил, возникающих при вращательно-поступательном движении газопылевого потока, частицы пыли или золы отбрасываются к стенке корпуса 1 и, выпадая из потока, оседают в бункере для сбора взвешенных частиц 7. Очищенный газообразный поток разворачивается на 180° и отводится из аппарата через штуцер вывода 4 осевого отводящего патрубка 3. Но в корпусе вследствие вращательного движения потока давление в поперечном сечении неодинаково, что способствует образованию в центре устройства зоны разрежения. Поэтому одновременно с движением газового потока по спирали вдоль стенки в месте разворота потока от цилиндрического корпуса 1 к отводящему патрубку 3 он движется от периферии к центру по спирали Архимеда, захватывая тонкодисперсные твердые частицы и частицы меньшей плотности, где они концентрируется в виде закручивающегося жгута и увлекаются вместе с очищенным газовым потоком в отводящий патрубок 3. Для предотвращения уноса этих частиц и частиц, увлекаемых отходящим потоком из бункера, установлен винтовой завихритель 5, который крепится на съемной крышке 6 и имеет возможность вертикального перемещения, что позволяет регулировать время пребывания загрязняющих частиц в зоне сепарации отводящего патрубка 3, снизить гидросопротивление аппарата и повысить эффективность очистки. Лопасти 8 винтового завихрителя 5 имеют спутное направление закрутки с направлением движущегося в зоне корпуса 1 пылегазового потока, что препятствует образованию застойных зон и излишнему торможению потока при развороте, снижая тем самым гидросопротивление устройства. При этом поток, продолжая спутную крутку, но с меньшим радиусом, претерпевает увеличение центробежной силы, отбрасывающей частицы пыли к стенке отводящего патрубка 3. Повышенная скорость движения газового потока в зоне завихрителя 5 способствует более эффективной сепарации мелкодисперсных частиц пыли вследствие их слипания и концентрации в пристеночной зоне. Благодаря имеющемуся зазору между стенкой отводящего патрубка 3 и лопастями 8 отсепарированные частицы устремляются в бункер 7. Размещение лопастей 8 с дифференцированным шагом, уменьшающимся по ходу движения пылегазовой среды в зоне отводящего патрубка 3, позволяет регулировать интенсивность крутки пылегазовой среды, время пребывания частиц в зоне сепарации, гидросопротивление устройства, что положительно сказывается на эффективности работы аппарата. Если отдельные отсепарированные частицы осядут на лопастях 8, то благодаря расположению последних под углом, превышающим угол естественного откоса этих частиц, они скатятся в зазор и также попадут в бункер 7. По мере заполнения бункер 7 очищается, для чего предусмотрена возможность его отсоединения от корпуса 1. При изменении расхода и состава пылегазовой среды для сохранения высокой эффективности улавливания пыли имеется возможность замены завихрителя 5, для чего предусмотрена разъемная конструкция крышки 6 отводящего патрубка 3.The proposed device operates as follows. The dust-gas medium is fed into the cylindrical housing 1 through the inlet fitting 2 located tangentially in its upper part. Under the action of centrifugal forces arising from the rotational-translational motion of the gas-dust flow, dust or ash particles are thrown to the wall of the housing 1 and, falling out of the flow, settle in the hopper to collect suspended particles 7. The purified gaseous stream is rotated 180 ° and is discharged from the apparatus through the outlet fitting 4 of the axial outlet pipe 3. But in the housing due to the rotational movement of the flow, the pressure cross-section unevenly, which contributes to the formation of underpressure in the center zone of the device. Therefore, simultaneously with the gas flow in a spiral along the wall at the point of the flow reversal from the cylindrical body 1 to the outlet pipe 3, it moves from the periphery to the center along the Archimedes spiral, capturing fine particles and particles of lower density, where they are concentrated in the form of a twisted bundle and are carried away together with the cleaned gas stream in the discharge pipe 3. To prevent the entrainment of these particles and particles entrained by the exhaust stream from the hopper, a screw swirler 5 is installed, which is attached I am on a removable cover 6 and have the ability to move vertically, which allows you to adjust the residence time of the polluting particles in the separation zone of the discharge pipe 3, reduce the hydraulic resistance of the apparatus and increase the cleaning efficiency. The blades 8 of the screw swirler 5 have a spiral swirl direction with the direction of the dust and gas flow moving in the area of the housing 1, which prevents the formation of stagnant zones and excessive braking of the flow during a turn, thereby reducing the hydraulic resistance of the device. At the same time, the stream, continuing the twist, but with a smaller radius, undergoes an increase in the centrifugal force, dropping dust particles to the wall of the outlet pipe 3. The increased gas flow in the swirl zone 5 contributes to a more efficient separation of fine dust particles due to their adhesion and concentration in the wall zone. Due to the existing gap between the wall of the outlet pipe 3 and the blades 8, the separated particles rush into the hopper 7. The placement of the blades 8 with a differentiated step, decreasing along the direction of the dust and gas medium in the area of the outlet pipe 3, allows you to adjust the twist intensity of the dust and gas medium, the residence time of particles in the separation zone , the hydraulic resistance of the device, which positively affects the efficiency of the device. If individual separated particles settle on the blades 8, then due to the location of the latter at an angle exceeding the angle of repose of these particles, they will slide into the gap and also fall into the hopper 7. As the hopper 7 is filled, it is cleaned, for which it is possible to disconnect it from the housing 1 When changing the flow rate and composition of the dust and gas environment to maintain high dust collection efficiency, it is possible to replace the swirler 5, for which a detachable design of the cover 6 of the discharge pipe 3 is provided.

Преимущество предложенного устройства по сравнению с прототипом заключается в том, что благодаря организации дополнительного вращательного движения газопылевого потока в зоне отводящего патрубка удается предотвратить вторичный унос отсепарированных частиц и добиться выделения из потока мелкодисперсных частиц, увлекаемых отходящими газами из центральной зоны устройства, что способствует расширению диапазона режимов эксплуатации и повышению эффективности очистки.The advantage of the proposed device in comparison with the prototype is that, thanks to the organization of the additional rotational movement of the gas and dust flow in the area of the outlet pipe, it is possible to prevent the secondary entrainment of the separated particles and to achieve the separation of fine particles entrained by the exhaust gases from the central zone of the device, which helps to expand the range of modes operation and increase cleaning efficiency.

Claims

1. A device for cleaning gaseous media from suspended particles, comprising a cylindrical body with a tangential inlet fitting in the upper part, an axial outlet pipe of the purified gas with an outlet fitting and a hopper for collecting suspended particles connected to the lower part of the housing, characterized in that the outlet pipe is provided with a removable a cover on which a screw swirl is mounted, with the possibility of vertical movement, and the swirl blades are placed with a differentiated pitch, decreasing along Vision dust-gas medium, and inclined relative to the vertical axis at an angle greater than the angle of repose of particulate material, providing a cocurrent direction with the housing of the gas stream swirling within the transfer tube, wherein the discharge nozzle is located tangentially to a discharge nozzle.

2. The device according to claim 1, characterized in that the possibility of vertical movement of the screw swirl due to its threaded connection with a removable cover of the outlet pipe.