CS276001B6

CS276001B6 - cyclone separating stage

Info

Publication number: CS276001B6
Application number: CS146688A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Ing Csc Krucek; Josef Ing Kvapil; Zdenek Prom Fyz Odstrcilik; Josef Ing Plsek
Original assignee: Krucek Zdenek; Josef Ing Kvapil; Odstrcilik Zdenek; Plsek Josef
Priority date: 1988-03-07
Filing date: 1988-03-07
Publication date: 1992-03-18
Also published as: CS8801466A1

Abstract

-Zařízení sestává z válcové části (1), kůže-' lové výsypky (2), víka (3), odtahového potrubí (4) a vstupního potrubí (5). Nízké tlakové ztráty je dosaženo tím, že v části víka (3) přilehlé k vnitřní stěně (6) vstupního potrubí (5) je vytvořen klínový prostor (7), usměrňující proud tekutiny a pevných částic do tvaru šroubovice klesající do kuželové výsypky (2), čímž je vyloučeno střetávání proudů tekutiny v místě zaústění vstupního potrubí (5) do válcové části (1).-The device consists of a cylindrical part (1), leather- ' dump hopper (2), lid (3), exhaust duct (4) and inlet pipe (5). Low Pressure loss is achieved by taking in the part a lid (3) adjacent the inner wall (6) of the inlet the wedge space is formed by the pipe (5) (7) directing fluid and solid flow of particles into a helix descending into a conical hoppers (2), thereby avoiding collisions fluid flows at the point of exit the inlet pipe (5) into the cylindrical part (1).

Description

Vynález se týká cyklonového odlučovacího stupně pro separaci tekutiny od pevných částic, které jsou v ní rozptýleny, jako například plynů od prachových nebo jemně zrnitých částic, kapaliny od zrnitých materiálů a podobně. .The present invention relates to a cyclone separation step for separating a liquid from solid particles dispersed therein, such as gases from dust or fine-grained particles, liquid from granular materials and the like. .

Doposud známé cyklonové odlučovací stupně sestávají z válcové části opatřené tangenciálním, spirálovým nebo smíšeným vstupním potrubím, tvarovaným víkem, centricky nebo excentricky umístěným svislým nebo šikmým odtahovým potrubím a kuželovou výsypkou pevných částic.Hitherto known cyclone separation stages consist of a cylindrical part provided with a tangential, spiral or mixed inlet pipe, a shaped lid, a centrically or eccentrically arranged vertical or oblique exhaust pipe and a conical hopper of solid particles.

U cyklónových odlučovacích stupňů, používaných pro účely vysokého stupně odprášení, je válcová část, popřípadě i odtahové potrubí oválného nebo eliptického průřezu nebo je válcová část a kuželová výsypka opatřena drážkou ve tvaru šroubovice pro nucené vedení odprašků.In the case of cyclone separation stages used for the purpose of a high degree of dedusting, the cylindrical part and possibly also the exhaust pipe have an oval or elliptical cross-section or the cylindrical part and the conical hopper are provided with a helical groove for forced conduction of dust.

Jiná řešení využívají přisávací štěrbiny okolního vzduchu, umístěné mezi stěnou vstupního a výstupního potrubí nebo různých lopatek v odtahovém potrubí pro odvod neodloučených prachových částic zpět do válcové části.Other solutions use ambient air suction slots located between the wall of the inlet and outlet ducts or various vanes in the exhaust duct to discharge the undeposited dust particles back to the cylindrical part.

Tyto cyklonové odlučovací stupně mají sice značný odlučovací účinek, avšak současně mají vysokou tlakovou ztrátu, což vyžaduje zvýšenou spotřebu energie při průchodu tekutiny zařízením. Příčinou této velké tlakové ztráty je vysoká turbulence, vznikající v místě zaústění vstupního potrubí do válcové části cyklónu v důsledku srážky proudu vstupující tekutiny s proudem tekutiny postupujícím podél válcové stěny cyklonového odlučovacího stupně.Although these cyclone separation stages have a considerable separation effect, they also have a high pressure drop, which requires increased energy consumption as the fluid passes through the device. The cause of this large pressure drop is the high turbulence which occurs at the mouth of the inlet pipe into the cylindrical part of the cyclone due to the collision of the incoming fluid stream with the fluid stream proceeding along the cylindrical wall of the cyclone separation stage.

Další tlakové a energetické ztráty vznikají urychlováním a zpomalováním proudu tekutiny podél oválných stěn, zvýšenou turbulencí v oblasti při sávání vzduchu a při proudění kolem šroubovicové drážky.Additional pressure and energy losses are caused by the acceleration and deceleration of the fluid flow along the oval walls, increased turbulence in the area during air intake and flow around the helical groove.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje cyklónový odlučovací stupeň, sestávající z tangenciálně nebo spirálně zaústěného vstupního potrubí do válcové části zakončené ve spodní části kuželovou výsypkou pevných částic a v horní části víkem opatřeným centricky nebo excentricky umístěným odtahovým potrubím, podle vynálezu, jehož podstatou je, že v části stropu víka přilehlé stěně vstupního potrubí je vytvořen klínový prostor, vyčnívající dovnitř válcové části, jehož tangenciální stěna přiléhlá k ústí vstupního potrubí navazuje plynule na vnitřní stěnu vstupního potrubí nebo její část a je zdola ohraničena separační stěnou, protínající nebo plynule navazující na strop víka v kterémkoliv ze čtyř kruhových kvadrantů proti směru zaústění vstupního potrubí do válcové části, přičemž průsečnice vnitřní stěny a průsečnice přilehlé části odtahového potrubí s víkem tvoří štěrbinu nebo vzájemně společnou průsečnici.The above-mentioned drawbacks are eliminated by a cyclone separation stage consisting of a tangentially or spirally opening inlet pipe to a cylindrical part terminated at the bottom by a conical solids hopper and at the top by a lid provided with a centrally or eccentrically located exhaust pipe, according to the invention. a wedge space protruding into the cylindrical part is formed by the lid ceiling adjacent to the inlet pipe wall, the tangential wall adjacent to the inlet pipe mouth adjoining the inner wall of the inlet pipe or a part thereof and bounded from below by a separating wall intersecting or continuously adjoining the lid ceiling in any of four circular quadrants against the direction of the mouth of the inlet pipe into the cylindrical part, the intersection of the inner wall and the intersection of the adjacent part of the exhaust pipe with the lid forming a slit or a common intersection with each other.

Podle dalšího znaku vynálezu je vnitřní stěna a separační stěna vytvořena jako jedna společná plocha.According to a further feature of the invention, the inner wall and the partition wall are formed as one common surface.

Je výhodné, když na tangenciální stěnu klínového prostoru plynule navazuje ve spodní části dělicí plocha_z zasahující až ke spodní úrovni zaústění vstupního potrubí nebo až do kuželové výsypky.It is advantageous when tangential wall of the wedge area smoothly connects the lower part _{of the} separating surface extending up to the bottom level of the junction of the inlet pipe or to a conical hopper.

Dalším výhodným provedením je, když je separační plocha vedena od stropu víka až po nejnižší úroveň dělicí plochy.Another advantageous embodiment is when the separating surface is guided from the lid ceiling to the lowest level of the separating surface.

Odtahové potrubí se nad úrovni víka může symetricky nebo nesymetricky zužovat nebo může přejít na menší průřez.The exhaust pipe may taper symmetrically or asymmetrically above the lid level or may change to a smaller cross-section.

A konečně výhodné provedení je takové, když konec odtahového potrubí zaústěný dovnitř válcové části je opatřen nejméně jednou přímou nebo zahnutou lopatkou, zasahující proti směru rotace tekutiny do prostoru tvořeného válcovou částí a odtahovým potrubím zaústěným dovnitř válcové části, přičemž výška lopatky je menší nebo rovna délce zapuštěné části odtahového potrubí do válcové části. .Finally, a preferred embodiment is such that the end of the exhaust pipe opening into the cylindrical part is provided with at least one straight or curved vane extending against the direction of rotation of the fluid into the space formed by the cylindrical part and the exhaust pipe opening into the cylindrical part, the blade height being less than or equal to the recessed part of the exhaust pipe into the cylindrical part. .

CS 276001 6 6' 2CS 276001 6 6 '2

Vytvořením klínového prostoru ve stropu víka v místě zaústění vstupního potrubí do válcové části je tekutina proudící koleni vnitřní stěny válcové části usměrněna do tvaru šroubovice klesající do kuželové výsypky, čímž se vyloučí vzájemné střetávání proudů tekutiny v místě zaústění vstupního potrubí do válcové části a podstatné se tak sníží tlakové ztráty cyklónového odlučovacího stupně podle vynálezu.By creating a wedge space in the lid ceiling at the mouth of the inlet pipe to the cylindrical part, the fluid flowing to the elbow of the inner wall of the cylindrical part is directed into a helical shape descending into a conical hopper, thus eliminating reduce the pressure losses of the cyclone separation stage according to the invention.

Uspořádáním podle vynálezu se zamezí vzniku turbulence v místě vstupu tekutiny do válcové části a dosáhne se snížení tlakově ztráty. Vhodným tvarováním klínového prostoru lze dosáhnout snížení tlakové ztráty až o 20 % při zachování vysokého stupně odlučivosti. Další snižování tlakové ztráty potom vede k mírnému poklesu odlučivosti. V technické praxi se však v řadě případů dává přednost nízké tlakové ztrátě před vysokým stupněm odlučivosti. V těchto případech lze protažením klínového prostoru směrem ke kuželové výsypce nebo jeho doplněním o dělicí plochu ve spodní klínové části dosáhnout až poloviční tlakové ztráty ve srovnání s běžným cyklónovým odlučovacím stupněm. ·The arrangement according to the invention prevents the formation of turbulence at the point of entry of the fluid into the cylindrical part and reduces the pressure loss. By suitable shaping of the wedge space, a reduction of the pressure loss by up to 20% can be achieved while maintaining a high degree of separation. Further reduction of the pressure loss then leads to a slight decrease in the separation. In technical practice, however, in many cases a low pressure drop is preferred to a high degree of separation. In these cases, by extending the wedge space towards the conical hopper or by adding a dividing surface in the lower wedge part, up to half the pressure loss can be achieved in comparison with a conventional cyclone separation stage. ·

Vynález je blíže objasněn pomocí připojených výkresů, kde na obr. 1 je základní provedení cyklónového odlučovacího stupně, na obr. 2 je alternativní provedení se společnou plochou místo vnitřní a separační stěny, na obr. 3 a 4 je nárys a bokorys provedení s dělicí plochou navazující na tangenciální stěnu, na obr. 5 a 6 je nárys a půdorys alternativního provedení s dělicí stěnou, na obr. 7 a 8 je nárys a půdorys provedení se šikmo seříznutým odtahovým potrubím a na obr. 9 a 10 je nárys a půdorys provedení s lopatkou na konci odtahového potrubí.The invention is further elucidated by means of the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a basic embodiment of a cyclone separation stage, Fig. 2 is an alternative embodiment with a common surface instead of an inner and a separating wall, Figs. 3 and 4 are a front view and a side view adjoining the tangential wall, Figs. 5 and 6 are a front view and a plan view of an alternative embodiment with a partition wall, Figs. 7 and 8 are a front view and a plan view of an embodiment with an obliquely cut exhaust pipe, and Figs. 9 and 10 are a front view and a plan view of an embodiment with with a spatula at the end of the exhaust pipe.

Na obr. 1 je uvedeno řešení cyklónového odlučovacího stupně podle vynálezu, sestávajícího z válcové části 2> na jejíž spodní část je napojena kuželová výsypka 2 pevných částic. Válcová část 1_ je shora uzavřena víkem 2> do kterého je zapuštěno odtahové potrubí 2 libovblnéhb průřezu. Do horní válcové části 2 j® zaústěno tangenciálně vstupní potrubí 2 tekutiny a pevných částic. V části stropu víka 2 přilehlé k vnitřní stěně £ vstupního potrubí 5 je vytvořen klínový prostor 1_, vyčnívající dovnitř válcové části 2> kde je ohraničen tangenciální stěnou 2> plynule navazující na vnitřní stěnu 2 vstupního potrubí 2> vnitřní stěnou 2 ³ separační stěnou 10. Proud tekutiny a pevných částic vstupuje do válcové části 2 vstupním potrubím 2> pbstupuje podél vnitřní stěny válcové části 2> přičemž převážná jeho část je na konci prvé otáčky usměrněna separační stěnou 10 tak, že klesá ve šroubovici ke kuželové výsypce 2, odkud se vrací nahoru zbaven pevných částic v důsledku působení odstředivé síly a je odváděn odtahovým potrubím 2· Menší část proudu tekutiny prochází prostorem vymezeným vnitřní stěnou 9 a zapuštěnou částí odtahového potrubí 4 a po jedné otáčce se tangenciálně přimyká k proudu tekutiny a pevných částic, přiváděných vstupním potrubím 5 do válcové části 2· ’Fig. 1 shows a solution of a cyclone separation stage according to the invention, consisting of a cylindrical part 2, to the lower part of which a conical hopper 2 of solid particles is connected. The cylindrical part 7 is closed from above by a lid 2 into which an exhaust pipe 2 of any cross-section is embedded. The inlet pipe 2 of the liquid and solid particles opens tangentially into the upper cylindrical part 2. In the part of the ceiling of the lid 2 adjacent to the inner wall 6 of the inlet pipe 5, a wedge space 7 is formed, projecting inside the cylindrical part 2, where it is bounded by a tangential wall 2 continuously adjoining the inner wall 2 of the inlet pipe 2 by the inner wall 2 ^{3 by a} separating wall 10. The flow of fluid and solid particles enters the cylindrical part 2 through an inlet pipe 2> extends along the inner wall of the cylindrical part 2, most of which is directed at the end of the first revolution by the separation wall 10 so as to descend in a helix to the conical hopper 2, from where it returns upwards. freed of solid particles due to centrifugal force and is discharged through the exhaust pipe 2. A smaller part of the fluid flow passes through the space defined by the inner wall 9 and the recessed part of the exhaust pipe 4 and after one revolution tangentially adjusts to the fluid and solid particles supplied through the inlet pipe cylindrical parts 2 · '

Na obr. 2 je znázorněn cyklónový odlučovací stupeň podle vynálezu, lišící se od uspořádání na obr. 1 tím, že klínový prostor 7 je tvořen pouze tangenciální stěnou _8 a společnou plochou 11, nahrazující vnitřní stěnu 2 ^a separační stěnu^r 10. Odtahové potrubí 2 j® v tomto uspořádání čtvercového průřezu, s ohledem na navazující zařízení. Proudění tekutiny a pevných částic u tohoto provedení je šikmou stěnou 11 usměrněno tak, že postupuje ke kuželové výsypce po šroubovici, jejíž tvořící přímka je šikmo skloněna k ose válcové části 2- _Fig. 2 shows a cyclone separation stage according to the invention, differing from the arrangement in Fig. 1 in that the wedge space 7 is formed only by a tangential wall 8 and a common surface 11 replacing the inner wall 2 ^{and the} separation wall ^r 10. Exhaust pipe 2 j® in this arrangement of square cross-section, with respect to the connected device. The flow of fluid and solid particles in this embodiment is directed through the inclined wall 11 so as to proceed to a conical hopper along a helix, the forming line of which is inclined obliquely to the axis of the cylindrical part 2-.

Na obr. 3 a 4 je znázorněn nárys a bokorysný řez cyklónového odlučovacího stupně podle vynálezu, který se liší od uspořádání na obr. 1 tím, že na tangenciální stěnu 2 plynule navazuje dělicí plocha 12 se šířkou odpovídající šířce tangenciální stěny 2> zasahující pod spodní úroveň zaústění vstupního potrubí 2 do válcové části 2· Vnitřní zapuštěná část odtahového potrubí 2 j^e lomené seříznutá tak, že delší část řezu je natočena k zaústění vstupního potrubí 2· Proudění tekutiny a pevných částic je u tohoto uspořádání strměji usměrňováno ke kuželové výsypce 2. Tím je dosaženo extrémního snížení tlakové ztráty, současně však dochází k částečnému snížení účinnosti odlučování.Figures 3 and 4 show a front view and a side section of a cyclone separation stage according to the invention, which differs from the arrangement of Figure 1 in that the tangential wall 2 is continuously connected to a dividing surface 12 with a width corresponding to the width of the tangential wall 2 extending below the lower wall. the level of the junction of the inlet pipe 2 into the cylindrical portion 2 · inner recessed portion exhaust pipe 2 j ^e refracted right angles so that the longer partial section is turned towards the junction of the inlet pipe 2 · flow of fluid and solid particles, in this arrangement more sharply directed toward the conical hopper second This achieves an extreme reduction in pressure loss, but at the same time partially reduces the separation efficiency.

. CS 276001 B 6. CS 276001 B 6

Na obr. 5 a 6 je znázorněn nárys a půdorys cyklónového stupně podle vynálezu, který se liší od uspořádání na obr. 1 tím, že tangenciální stěna £ je prodloužena o dělicí plochu 12, ohraničenou ve spodní části průsečnicí se separační stěnou £0, která navazuje na strop víka £ ve II. kvadrantu. U odtahového potrubí £ je rozšířen excentricky jeho průřez v části zapuštěné pod úrovní stropu víka £ válcové části £, který nad víkem 2 přechází v kruhový průřez. Proudění tekutiny a pevných částic je u tohoto provedení pozvolněji usměrňováno do větší hloubky během jediné otáčky. Do zvětšeného průřezu zapuštěné části odtahového potrubí £ vstupuje tekutina zbavená pevných částic s nižší rychlostí, která se postupně zvyšuje při přechodu do kruhového průřezu odtahového potrubí £. Použití tohoto cyklónového odlučovacího stupně je výhodné zejména u takových zařízení, kde vyžadujeme extrémně nízkou tlakovou ztrátu bez vysokých nároků na odlučivost.Figures 5 and 6 show a front view and a plan view of a cyclone stage according to the invention, which differs from the arrangement in Figure 1 in that the tangential wall 6 is extended by a dividing surface 12 bounded at the bottom by an intersection with a separation wall £ 0 which connects to the lid ceiling £ in II. quadrant. In the case of the exhaust pipe £, its cross section is widened eccentrically in a part recessed below the level of the ceiling of the lid £ of the cylindrical part £, which, above the lid 2, turns into a circular cross section. In this embodiment, the flow of fluid and solids is more slowly directed to a greater depth in a single revolution. Into the enlarged cross-section of the recessed part of the exhaust pipe 6, a fluid free of solid particles enters at a lower velocity, which gradually increases as it passes into the circular cross-section of the exhaust pipe £. The use of this cyclone separation stage is particularly advantageous in such plants, where we require an extremely low pressure drop without high separation requirements.

Na obr. 7 a 8 je znázorněn nárys a půdorys cyklonovétío odlučovacího stupně podle vynálezu, který se liší od uspořádání na obr. 5 a 6 tím, že vnitřní zapuštěná část šikmoseříznutého odtahového potrubí £, která je přivrácená 'ke klínovému prostoru £, tvoří jeho vnitřní stěnu 9. Veškerý proud tekutiny a pevných částic je u tohoto provedení odkloněn ve směru šroubovice, klesající ke kuželové výsypce £.Figures 7 and 8 show a front view and a plan view of a cyclone separation stage according to the invention, which differs from the arrangement in Figures 5 and 6 in that the inner recessed part of the obliquely cut exhaust pipe 6, which faces the wedge space 6, forms its inner wall 9. All the flow of fluid and solid particles in this embodiment is diverted in the direction of the helix, descending to the conical hopper 6.

Na obr. 9 a 10 je znázorněn nárysný a půdorysný řez cykloňovým odlučovacím stupněm podle vynálezu, který se liší od provedení na obr. 3 a 4 tím, že vnitřní zapuštěná část odtahového potrubí £ je zakončena kolmým řezem a je ve spodní části opatřena lopatkou 13, zasahující proti směru rotace tekutiny do prostoru, tvořeného válcovou částí £ a do ní zapuštěné části odtahového potrubí £. Proudění tekutiny a pevných částic je obdobné jako u cyklonového odlučovacího stupně podle obr. 3 a 4, liší se pouze tím, že část tekutiny rotující ve válcové části £ je lopatkou 13 zaváděna již v horní válcové části £ do odtahového potrubí £. Tím se zmenší množství tekutiny proudící do nižších poloh válcové části £ a kuželové výsypky 2, čímž se dále sníží tlaková ztráta.Figs. 9 and 10 show a front and plan section of a cyclone separation stage according to the invention, which differs from the embodiment of Figs. , extending against the direction of rotation of the fluid into the space formed by the cylindrical part 6 and the recessed part of the exhaust pipe 6. The flow of the liquid and solid particles is similar to that of the cyclone separation stage according to FIGS. This reduces the amount of fluid flowing to the lower positions of the cylindrical portion 6 and the conical hopper 2, thereby further reducing the pressure drop.

Claims

A cyclone separation stage for separating solid dust or granular particles from a fluid stream, consisting of a tangentially or spirally inlet inlet into a cylindrical part, terminated at the bottom by a conical solids hopper and at the top by a lid provided with a centrally or eccentrically located exhaust pipe, , opening at the level of the ceiling of the lid, or inside the cylindrical part and terminated by a perpendicular angled, curved or oblique cut, characterized in that a wedge space ( 7) projecting into the cylindrical part (1), the tangential wall (8) of which, adjacent to the mouth of the inlet pipe (5), connects seamlessly to the inner wall (6) of the inlet pipe (5), or a part thereof and is bounded from below by a separation wall (10), intersecting or continuously adjoining the ceiling of the lid (3) in any of the four circular quadrants against the direction of the mouth of the inlet pipe (5) into the cylindrical part (1), the intersection in the inner walls (9) and the intersection of the adjacent part of the exhaust pipe (4) with the lid (3) form a slit or an intersection common to each other.

2. A cyclone separation stage according to claim 1, characterized in that the inner wall (9) and the separation wall (10) are formed by one common surface (11).

3. Cyclone separation stage according to items 1 and 2, characterized in that a dividing surface (12) is continuously connected in the lower part to the tangential wall (8) of the wedge space (7), extending to the lower level of the inlet pipe opening (5) or up to the conical hopper (2).

- CS 276001 B 6 4

4. A cyclone separation stage according to claim 3, characterized in that the separation surface (10) is guided from the ceiling of the lid (3) to the lowest level of the dividing surface (12).

5. Cyclone separation stage according to items 1 to 4, characterized in that the exhaust pipe (4) tapers symmetrically or asymmetrically above the level of the lid (3) or changes to a smaller cross section.

6. A cyclone separation stage according to items 1 to 5, characterized in that the end of the exhaust pipe (4) opening into the cylindrical part (1) is provided with at least one straight or curved vane (13) extending against the fluid rotation into the cylindrical space. part (1) and an exhaust pipe (4) opening into the cylindrical part (1), the height of the vane (13) being less than or equal to the length of the recessed part of the exhaust pipe (4) into the cylindrical part (1).

5 drawings