RU195513U1

RU195513U1 - "Dust Collector Classifier"

Info

Publication number: RU195513U1
Application number: RU2019118139U
Authority: RU
Inventors: Георгий Андреевич Дубов; Ксения Михайловна Муратова; Александр Александрович Махнин; Ярослав Владимирович Чистяков; Виктория Витальевна Иванова; Владимир Анатольевич Чистяков
Original assignee: ООО "Домен"
Priority date: 2019-06-11
Filing date: 2019-06-11
Publication date: 2020-01-30

Abstract

Полезная модель относится к области очистки и классификации газопылевых потоков от пыли. Предлагаемый пылеуловитель может быть использован в горной, горноперерабатывающей, химической, фармацевтической, пищевой, строительной и других отраслях промышленности.Поставленная задача решается тем, что в пылеуловителе, включающем корпус, осевой патрубок входа газопылевого потока в завихрительное устройство, патрубок выхода очищенного газа, экран в виде цилиндра, расположенный под завихрительным устройством, приемные бункеры для сбора пыли, подача газопылевого потока производится сверху пылеуловителя через завихрительное устройство, в котором расположены регулируемые закручивающие лопатки, способствующие закручиванию газопылевого потока и позволяющие обеспечить предсказуемое влияние на соотношение между линейной и угловой вращательной скоростями газопылевого потока. Закрепленные на верхнем и нижнем диске завихрительного устройства вогнутые закручивающие лопатки выполнены подвижными с возможностью поворота вокруг неподвижно установленной оси и имеющие возможность фиксировано поворачиваться на необходимый угол φ, не превышающий 45, а в пространстве между корпусом и экраном после выхода газопылевой смеси из завихрительного устройства и перед патрубком вывода первой мелкодисперсной фракции пыли на входе в приёмный бункер выполнено плавное кольцевое сужение/расширение на 10 %, выполненное любым известным способом; при этом происходит дополнительное перераспределение между нисходящими газопылевыми потоками за счет увеличения (или уменьшения) диаметра корпуса в районе патрубка вывода одной из фракции мелкодисперсной или крупнодисперсной пыли).Эффективность работы подтверждается расчетами на программном продукте «Gas2-Separator» и опытными экспериментами на центробежно-инерционном пылеуловителе.The utility model relates to the field of cleaning and classification of dust and gas streams from dust. The proposed dust collector can be used in mining, mining, chemical, pharmaceutical, food, construction and other industries. The problem is solved in that the dust collector includes a housing, an axial nozzle for the input of the dust and gas stream into the swirl device, a nozzle for the outlet of the purified gas, a screen in in the form of a cylinder located under the swirl device, receiving bins for dust collection, the supply of gas and dust flow is made on top of the dust collector through the swirl device GUSTs, wherein the swirl vanes are arranged adjustable to facilitate twisting of dust and gas flow and allowing to provide a predictable effect on the relationship between the linear and angular velocities of the rotational flow of gas and dust. The concave twisting blades fixed on the upper and lower disks of the swirl device are movable with the possibility of rotation around a fixed axis and having the ability to be fixedly rotated by the required angle φ not exceeding 45, and in the space between the housing and the screen after the gas and dust mixture leaves the swirl device and before the outlet pipe of the first finely divided dust fraction at the inlet to the receiving hopper is made smooth annular narrowing / expansion of 10%, performed by any tnym method; in this case, an additional redistribution between the downward gas-dust flows occurs due to an increase (or decrease) in the diameter of the casing in the area of the outlet pipe of one of the finely dispersed or coarse dust fractions). The work efficiency is confirmed by calculations on the Gas2-Separator software product and by experiments on centrifugal-inertial dust collector.

Description

Полезная модель относится к области очистки и классификации газопылевых потоков от пыли. Предлагаемый пылеуловитель может быть использован в горной, горноперерабатывающей, химической, фармацевтической, пищевой, строительной и других отраслях промышленности.The utility model relates to the field of cleaning and classification of dust and gas streams from dust. The proposed dust collector can be used in mining, mining, chemical, pharmaceutical, food, construction and other industries.

Из уровня техники известен пылеуловитель, включающий корпус, входной патрубок, завихрительное устройство, экран в виде цилиндра, расположенный под завихрительным устройством, патрубок очищенного газа, приемный бункер для сбора пыли. Подача газопылевого потока производится сверху пылеуловителя через завихритель с неподвижно закрепленными лопатками, при этом обеспечивается постоянное соотношение между скоростями вращательного и поступательного движений (См. Муратова К.М. и др., «Пылеулавливание и классификация в центробежно-инерционных аппаратах», Известия ТулГУ, Науки о Земле, 2014, вып.4, с.47-57, /1/ Чистяков Я.В. и др., «Повышение эффективности отделения мелкодисперсной пыли в центробежно-инерционных аппаратах пылеулавливания», Известия ТулГУ, Науки о Земле, 2015, вып.3, с.42-51, /2/ или Чистяков Я.В. и др., «Основы сепарации мелкодисперсной пыли в центробежно-инерционном пылеуловителе», Экология и промышленность России, 2016, Т. 20, № 8, с.20-27, /3/).A dust collector is known from the prior art, including a housing, an inlet pipe, a swirl device, a screen in the form of a cylinder located under the swirl device, a purified gas pipe, and a dust collecting hopper. The gas and dust flow is supplied from the top of the dust collector through a swirl with fixed blades, while ensuring a constant relationship between rotational and translational speeds (See Muratova K.M. et al., “Dust Collection and Classification in Centrifugal-Inertial Apparatus”, Izvestiya TulGU, Earth Sciences, 2014, issue 4, pp. 47-57, / 1 / Chistyakov Y. V. et al., “Improving the efficiency of the separation of fine dust in centrifugal inertial dust collecting devices”, Izvestiya TulGU, Earth Sciences, 2015 , issue 3, p. 42- 51, / 2 / or Chistyakov Y. V. et al., “Basics of fine dust separation in a centrifugal-inertial dust collector”, Ecology and Industry of Russia, 2016, V. 20, No. 8, p.20-27, / 3 / )

Указанные аппараты обладают рядом недостатков: высокие энергозатраты на преодоление гидравлического сопротивления, сложность конструкции и управления процессом пылеулавливания и, как следствие, невысокая степень надежности работы аппарата, особенно для улавливания мелкодисперсной пыли.These devices have several disadvantages: high energy consumption for overcoming hydraulic resistance, the complexity of the design and control of the dust collection process and, as a result, a low degree of reliability of the device, especially for trapping fine dust.

Наиболее близким к заявленному изобретению является патент на полезную модель № 176513 «Пылеуловитель-классификатор» (Муратова К.М., Чистяков Я.В., Махнин А.А., Дубов Г.А.), включающий корпус с размещенным в нем осевым патрубком ввода газопылевого потока сверху пылеуловителя, на конце которого установлено неподвижное завихрительное устройство оригинальной конструкции, выполненное в виде полого диска с закрепленными в нем подвижными профилированными лопатками, осевой патрубок вывода очищенного газа, при этом пылеуловитель снабжен экраном в виде цилиндра, расположенным под завихрителем и верхним основанием, укрепленным по наружному нижнему краю диска; наиболее крупные частицы газопылевого потока после выхода из завихрителя за счет центробежных сил со скоростью 15-20 м/с прижимаются к корпусу пылеуловителя и за счет линейных и центробежных сил, а также сил тяжести опускаются в один из приемных бункеров.Closest to the claimed invention is a patent for utility model No. 176513 “Dust collector-classifier” (Muratova K.M., Chistyakov Y. V., Makhnin A.A., Dubov G.A.), including a housing with an axial housing a nozzle for introducing a dust and gas stream on top of the dust collector, at the end of which a stationary swirl device of the original design is installed, made in the form of a hollow disk with movable profiled blades fixed in it, an axial nozzle for removing purified gas, the dust collector is provided with a screen in the form of a cylinder located under the swirl and the upper base, mounted on the outer lower edge of the disk; the largest particles of the gas and dust flow after exiting the swirl due to centrifugal forces at a speed of 15-20 m / s are pressed to the dust collector body and, due to linear and centrifugal forces, as well as gravity, are lowered into one of the receiving bins.

Недостатком известного пылеуловителя-классификатора является то, что для обеспечения общей высокой эффективности сепарации пыли из-за отсутствия адекватной программы расчета сепарации и возможности визуализации процесса сепарации мелкодисперсной пыли в центробежно-инерционных пылеуловителях не было возможности прогнозировать поведение не только очищаемых нисходящих газопылевых потоков, но и предсказывать влияние технологических параметров очистки на производительность и эффективность пылеуловителя при постоянной технологической нагрузке. Частично эти недостатки были устранены разработкой математического комплекса «Gas2-Separator» (Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2017663432) и в патенте на полезную модель «Пылеуловитель-классификатор» № 176513 (Муратова К.М., Чистяков Я.В., Махнин А.А., Дубов Г.А.). Однако сравнительно малая линейная скорость инерционной составляющей сепарации в месте разворота газопылевого потока на 180° и наличие внутренних турбулентных циркуляционных потоков в основном объеме пылеуловителя после разворота газопылевого потока на 180° и вовлечение в эти вихри мелкодисперсной пыли, приводит к снижению общей эффективности сепарации и классификации пыли, особенно при постоянных технологических нагрузках. A disadvantage of the known dust collector-classifier is that in order to ensure the overall high efficiency of dust separation due to the lack of an adequate separation calculation program and the possibility of visualizing the separation process of fine dust in centrifugal inertial dust collectors, it was not possible to predict the behavior of not only cleaned downstream dust and dust streams, but also to predict the influence of technological parameters of cleaning on the performance and efficiency of the dust collector with constant technological Coy load. These shortcomings were partially eliminated by the development of the Gas2-Separator mathematical complex (Certificate on state registration of computer programs No. 2017663432) and in the utility model patent “Dust collector-classifier” No. 176513 (Muratova K.M., Chistyakov Y. V., Makhnin A.A., Dubov G.A.). However, the comparatively low linear velocity of the inertial separation component at the place of the gas-dust flow reversal by 180 ° and the presence of internal turbulent circulation flows in the main volume of the dust collector after the rotation of the gas-dust flow by 180 ° and the involvement of fine dust in these vortices leads to a decrease in the overall efficiency of dust separation and classification , especially at constant process loads.

Задача предлагаемой полезной модели - создание пылеуловителя-классификатора, позволяющего проводить процесс сепарации и классификации пыли из газопылевого потока за счет прогнозируемого перераспределения соотношения между линейной и угловой вращательной скоростями и возможности снижения внутренних циркуляционных турбулентных потоков в зоне действия инерционных сил после разворота газопылевого потока на 180°, изменяя некоторые внутренние конструктивные элементы аппарата, что в целом должно привести к повышению общей эффективности сепарации газопылевого потока за счет снижения вторичного уноса мелкодисперсной пыли.The objective of the proposed utility model is the creation of a dust collector-classifier that allows the process of separation and classification of dust from a gas-dust stream to be performed due to the predicted redistribution of the relationship between linear and angular rotational velocities and the possibility of reducing internal circulating turbulent flows in the inertial forces after a gas-dust stream is rotated by 180 ° , changing some internal structural elements of the apparatus, which as a whole should lead to an increase in overall efficiency separation of the gas and dust stream by reducing the secondary entrainment of fine dust.

Поставленная задача решается тем, что в пылеуловителе, включающем корпус, осевой патрубок входа газопылевого потока в завихрительное устройство, патрубок выхода очищенного газа, экран в виде цилиндра, расположенный под завихрительным устройством, приемные бункеры для сбора пыли, подача газопылевого потока производится сверху пылеуловителя через завихрительное устройство, в котором расположены регулируемые закручивающие лопатки, способствующие закручиванию газопылевого потока и позволяющие обеспечить предсказуемое расчетом влияние на соотношение между линейной и угловой вращательной скоростями газопылевого потока. Закрепленные на верхнем и нижнем диске завихрительного устройства вогнутые закручивающие лопатки выполнены подвижными с возможностью поворота вокруг неподвижно установленной оси и имеющие возможность фиксировано поворачиваться на необходимый угол ϕ, не превышающий 45°, а в пространстве между корпусом и экраном после выхода газопылевой смеси из завихрительного устройства и перед патрубком вывода первой мелкодисперсной фракции пыли на входе в приёмный бункер выполнено кольцевое расширение корпуса; при этом происходит дополнительное перераспределение между нисходящими газопылевыми потоками за счет увеличения диаметра корпуса перед патрубком вывода фракции мелкодисперсной пыли.The problem is solved in that in the dust collector including the housing, the axial nozzle of the inlet of the dust and gas stream into the swirl device, the outlet of the purified gas outlet, a screen in the form of a cylinder located under the swirl device, receiving hoppers for collecting dust, the flow of dust and gas flow is made from the top of the dust collector through the swirl a device in which adjustable twisting blades are located, contributing to the swirling of the dust and gas flow and allowing to provide predictable effects e on the relationship between linear and angular rotational velocities of the dust and gas stream. The concave twisting blades fixed on the upper and lower disk of the swirl device are movable with the possibility of rotation around a fixed axis and having the ability to be fixedly rotated by the required angle ϕ not exceeding 45 °, and in the space between the housing and the screen after the exit of the gas-dust mixture from the swirl device and in front of the outlet pipe of the first finely divided dust fraction at the entrance to the receiving hopper, an annular expansion of the housing is made; in this case, an additional redistribution between the downward gas-dust flows occurs due to an increase in the diameter of the casing in front of the outlet pipe for the fine dust fraction.

Эффективность работы подтверждается расчетами на программном продукте «Gas2-Separator» и опытными экспериментами на центробежно-инерционном пылеуловителе.Efficiency is confirmed by calculations on the Gas2-Separator software product and by experimental experiments on a centrifugal inertial dust collector.

Фиг. 1 - ПрототипFIG. 1 - Prototype

На фиг. 2 изображено устройство пылеуловителя-классификатора. Пылеуловитель-классификатор состоит из корпуса 1, входного патрубка 2, завихрительного устройства 3 с кольцевым расширением корпуса 8, экрана 4, патрубка вывода очищенного газа 5, бункеров для сбора пыли 6,7. Конструктивно уменьшение линейной скорости, направленной между корпусом и экраном сверху вниз, и скорости углового вращательного движения газопылевого потока между корпусом и экраном в районе патрубка вывода первой фракции пыли, обеспечиваемой закручивающим устройством и дополнительно расширением корпуса, позволит изменить дисперсность выводимой газопылевой фазы в сторону мелкодисперсной составляющей пыли. In FIG. 2 shows a dust collector-classifier device. The dust collector-classifier consists of a housing 1, an inlet pipe 2, a swirl device 3 with an annular extension of the housing 8, a screen 4, a purified gas outlet pipe 5, and dust collecting bins 6.7. Structurally, a decrease in the linear velocity directed between the casing and the screen from top to bottom and the speed of the angular rotational motion of the dust flow between the casing and the screen in the vicinity of the outlet pipe of the first dust fraction provided by a twisting device and additionally by expanding the casing will allow the dispersion of the output gas-dust phase to be changed towards the finely dispersed component dust.

Предлагаемый пылеуловитель-классификатор работает следующим образом.The proposed dust collector-classifier works as follows.

Газопылевой поток вводится в верхнюю часть аппарата через входной патрубок 2 и завихрительное устройство 3 с вогнутыми подвижными лопатками. Газопылевой поток, опускаясь по спирали вниз, после выхода из пространства между корпусом и экраном поворачивается на 180° и по внутренней спирали меньшего радиуса (между экраном и верхней частью патрубка вывода газа) попадает под завихрительное устройство, а затем, снова изменив свое направление на 180°, уже очищенный газ поступает в патрубок вывода очищенного газа 5. Первая фракция выводимой мелкодисперсной пыли попадает в бункер 6, а другая часть под действием сил тяжести попадает в приемный бункер 7. Таким образом для увеличения доли мелкодисперсной пыли в первом бункере 6 перед ним выполнено кольцевое расширения корпуса (фиг. 2).The gas and dust flow is introduced into the upper part of the apparatus through the inlet pipe 2 and the swirl device 3 with concave movable blades. The gas and dust flow, falling in a spiral downward, after leaving the space between the case and the screen rotates 180 ° and, through an inner spiral of a smaller radius (between the screen and the upper part of the gas outlet pipe), falls under the swirl device, and then, again changing its direction by 180 °, the already purified gas enters the outlet of the purified gas 5. The first fraction of the finely dispersed dust discharges into the hopper 6, and the other part, under the action of gravity, enters the receiving hopper 7. Thus, to increase the proportion of finely dispersed dust in the first hopper 6 in front of it is made annular expansion of the housing (Fig. 2).

В случае технологической необходимости для оперативной корректировки соотношения в размерах выводимых уловленных частиц газопылевых фракциях (бункер 6 и 7) могут быть использованы подвижные лопатки, позволяющие перераспределять соотношение между линейной и угловой вращательной скоростями соответственно и изменить дисперсность улавливаемых продуктов в бункерах.In case of technological need, for quick adjustment of the ratio in the sizes of the captured particles of dust and gas fractions (hopper 6 and 7), moving blades can be used to redistribute the relationship between linear and angular rotational speeds, respectively, and change the dispersion of the captured products in the hoppers.

Возможность увеличения общей эффективности процесса сепарации и классификации пыли за счет предлагаемых мероприятий подтверждена как на математической модели, так и экспериментами на опытной установке.The possibility of increasing the overall efficiency of the process of separation and classification of dust due to the proposed measures is confirmed both on a mathematical model and by experiments on a pilot plant.

Claims

A dust collector-classifier, characterized in that it includes a housing, an axial nozzle for the input of the dust and gas stream into the swirl device, with the possibility of supplying the dust and gas flow on top of the dust collector, a screen in the form of a cylinder located under the swirl device, in which are adjustable, concave swirling movable blades mounted on the upper and lower disk of the swirl device, made with the possibility of rotation around a fixed axis and having the possibility of a fixed rotation to reach a predetermined angle ϕ not exceeding 45 °, receiving hoppers for dust collection and a purified gas outlet pipe, while in the space between the housing and the screen, after the gas-dust mixture leaves the swirl device and before the pipe outlet for the first finely divided dust fraction at the entrance to the receiving hopper, an annular expansion of the dust collector-classifier housing is made.