RU199050U1

RU199050U1 - Cyclone filter

Info

Publication number: RU199050U1
Application number: RU2019134772U
Authority: RU
Inventors: Гульназ Ильхамовна Беляева; Альбина Таврисовна Замалиева; Малик Гарифович Зиганшин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Казань"
Priority date: 2019-10-29
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2020-08-11

Abstract

Полезная модель относится к технике пылеулавливания и может быть использована для сухой очистки газодисперсных потоков от мелкодисперсной производственной пыли.Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности очистки газов от мелкодисперсных частиц классов РМ, РМс минимальными энергетическими и материальными затратами при условии предотвращения абразивного износа внутренних поверхностей аппарата.Технический результат достигается за счет разработки циклона, содержащего цилиндрический корпус с коническим днищем, штуцер тангенциального ввода запыленного газового потока, выхлопную трубу, которая выполняет функции штуцера для отвода очищенного газа по спирали, вокруг которой устанавливается фильтровальный материал (например, лавсан) на металлическом каркасе, согласно заявляемой полезной модели это вторая ступень очистки. Улучшение качества очистки не требует дополнительных затрат энергии, что является одним из преимуществ перед аналогами: в существующих конструкциях циклонов уменьшение диаметра отсекания на 0,1 мкм после 1 мкм требует не менее чем 15%-го увеличения затрат энергии. В заявляемом техническом решении затраты энергии, связанные с увеличением оптимальной скорости обработки потока с 2-5 м/с до 20 м/с, обеспечивают рост производительности единицы оборудования. При этом практически устраняется проблема абразивного износа корпуса. 4 з.п. ф-лы, 1 фиг.The utility model relates to dust collection technology and can be used for dry cleaning of gas-dispersed streams from fine industrial dust. The technical task of the proposed utility model is to increase the efficiency of gas cleaning from fine particles of PM and PM classes with minimal energy and material costs, provided that abrasive wear of the internal surfaces of the apparatus is prevented The technical result is achieved through the development of a cyclone containing a cylindrical body with a conical bottom, a tangential inlet of a dusty gas flow, an exhaust pipe, which acts as a nozzle for removing purified gas in a spiral, around which a filter material (for example, lavsan) is installed on a metal frame , according to the claimed utility model, this is the second stage of cleaning. Improving the quality of cleaning does not require additional energy consumption, which is one of the advantages over analogues: in existing cyclone designs, a decrease in the cut-off diameter by 0.1 μm after 1 μm requires at least 15% increase in energy consumption. In the claimed technical solution, energy costs associated with an increase in the optimal flow processing speed from 2-5 m / s to 20 m / s provide an increase in the productivity of a unit of equipment. This practically eliminates the problem of abrasive wear of the housing. 4 p.p. f-crystals, 1 fig.

Description

Полезная модель относится к технике пылеулавливания и может быть использована для сухой очистки газодисперсных потоков от мелкодисперсной производственной пыли. Задача полезной модели - повышение эффективности очистки газов от мелкодисперсных взвесей. Поставленная задача решается разработкой циклонного фильтра с тангенциальным подводом воздуха, который совмещает две ступени очистки. Циклонный фильтр обеспечивает высокую энергетическую и экологическую эффективность очистки выбросов, содержащих частицы классов РМ₁₀ и РМ_2,5, при приемлемых энергозатратах и невысоком абразивном износе в реальных производственных условиях. Для эффективного осаждения мелкодисперсных частиц с минимальными энергетическими и материальными затратами циклон имеет дополнительное устройство - вставку из тканого фильтра.The utility model relates to dust collection technology and can be used for dry cleaning of gas-dispersed streams from fine-dispersed industrial dust. The task of the utility model is to increase the efficiency of gas cleaning from finely dispersed suspensions. The task is solved by the development of a cyclone filter with tangential air supply, which combines two stages of cleaning. The cyclone filter provides high energy and environmental efficiency of purification of emissions containing particles of PM ₁₀ and PM _2.5 classes, with acceptable energy consumption and low abrasive wear in real production conditions. For effective sedimentation of fine particles with minimal energy and material costs, the cyclone has an additional device - a woven filter insert.

Из существующего уровня техники обеспыливания известен циклон НИИОГАЗ ЦН-11-200, содержащий корпус с коническим днищем, входным и пылеотводящим патрубками и крышку с выхлопной трубой. Принцип действия циклона ЦН-11-200 следующий: поток запыленного газа вводится в циклон через входной патрубок тангенциально в верхней части. В аппарате формируется вращающийся поток газа, направленный вниз, к конической части аппарата. Вследствие силы инерции частицы пыли выносятся из потока и оседают на стенках аппарата, затем захватываются вторичным потоком и попадают в нижнюю часть через выпускное отверстие в бункер для сбора пыли. Очищенный от пыли газовый поток двигается снизу вверх и выводится из циклона через соосную выхлопную трубу. Недостатком указанного циклона является низкая эффективность очистки, обусловленная интенсивным уносом из аппарата газовым потоком через выхлопную трубу мелкодисперсных взвесей.From the existing prior art dedusting known cyclone NIIOGAZ TsN-11-200, containing a housing with a conical bottom, inlet and dust removal pipes and a cover with an exhaust pipe. The principle of operation of the cyclone TsN-11-200 is as follows: the flow of dusty gas is introduced into the cyclone through the inlet pipe tangentially in the upper part. A rotating gas flow is formed in the apparatus, directed downward towards the conical part of the apparatus. Due to the inertial force, dust particles are carried out of the stream and settle on the walls of the apparatus, then are captured by the secondary stream and enter the lower part through the outlet into the dust collection bin. The gas stream, cleaned from dust, moves from the bottom up and is removed from the cyclone through a coaxial exhaust pipe. The disadvantage of this cyclone is the low cleaning efficiency due to the intense entrainment from the apparatus by the gas flow through the exhaust pipe of finely dispersed suspensions.

Известен циклон Кочетова, содержащий корпус, периферийный ввод газового потока, выполненный в виде входного патрубка, винтообразную крышку, бункер и выходной патрубок для выхода очищенного газа, фильтрующий элемент, установленный вне циклона на общем с ним постаменте, в котором закреплен бункер. Фильтрующий элемент представляет собой фильтрпатрон, выполненный в виде цилиндрического проволочного или стержневого каркаса с верхним глухим и нижним открытым фланцами, на котором закреплен фильтровальный материал (см. патент РФ №2306984, МПК В04С 9/00, дата приоритета 20.01.2006, опубл. 27.09.2007 Бюл. №27).Known cyclone Kochetov, containing a housing, a peripheral gas flow inlet, made in the form of an inlet pipe, a screw-shaped cover, a hopper and an outlet pipe for the outlet of purified gas, a filter element installed outside the cyclone on a common pedestal with it, in which the hopper is fixed. The filter element is a filter cartridge made in the form of a cylindrical wire or rod frame with an upper blind and lower open flanges, on which the filter material is fixed (see RF patent No. 2306984, IPC В04С 9/00, priority date 20.01.2006, publ. 27.09 .2007 Bul. No. 27).

Однако известная конструкция не предохраняет циклон от износа при необходимости интенсифицировать обработку путем увеличения скорости потока. Кроме этого, выносной фильтрующий элемент на выходе увеличивает габариты и представляет неудобство при размещении очистной системы.However, the known design does not protect the cyclone from wear if it is necessary to intensify the treatment by increasing the flow rate. In addition, the external filtering element at the outlet increases the dimensions and presents an inconvenience when placing the treatment system.

Известен фильтр-циклон двухступенчатый, включающий циклон, фильтр, содержащий зернистый фильтрующий материал, пылевыгрузочное устройство, патрубки подвода запыленного и отвода очищенного воздуха (см. патент РФ №2177820, МПК B01D 36/00, B01D 50/00, В04С 9/00, дата приоритета 04.12.2000, опубл. 10.01.2002 Бюл. №1).Known is a two-stage cyclone filter, including a cyclone, a filter containing granular filter material, a dust-unloading device, pipes for supplying dust and removing purified air (see RF patent No. 2177820, IPC B01D 36/00, B01D 50/00, B04C 9/00, priority date 12/04/2000, publ. 01/10/2002 Bulletin No. 1).

Недостатками устройства являются высокое гидравлическое сопротивление газовоздушной смеси в циклоне, повышенный износ при работе с абразивной пылью, что приводит к быстрому износу циклонной части и снижению срока службы, а также вторичный унос уловленной циклоном пыли в фильтр, что снижает эффективность улавливания частиц в циклоне и увеличивает время формирования зернистого слоя фильтрующей части на начальном этапе его формирования.The disadvantages of the device are the high hydraulic resistance of the gas-air mixture in the cyclone, increased wear when working with abrasive dust, which leads to rapid wear of the cyclone part and reduced service life, as well as the secondary entrainment of dust caught by the cyclone into the filter, which reduces the efficiency of collecting particles in the cyclone and increases the time of formation of the granular layer of the filtering part at the initial stage of its formation.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности очистки газов от мелкодисперсных частиц классов РМ₁₀, РМ_2,5 с минимальными энергетическими и материальными затратами при условии предотвращения абразивного износа внутренних поверхностей аппарата.The technical task of the proposed utility model is to increase the efficiency of gas cleaning from fine particles of the PM ₁₀ , PM _2.5 classes with minimum energy and material costs, provided that abrasive wear of the internal surfaces of the apparatus is prevented.

Технический результат достигается за счет разработки циклона, содержащего цилиндрический корпус с коническим днищем, штуцер тангенциального ввода запыленного газового потока, выхлопную трубу, которая выполняет функции штуцера для отвода очищенного газа, по спирали вокруг которой устанавливается фильтровальный материал (например, лавсан) на металлическом каркасе, согласно заявляемой полезной модели это вторая ступень очистки. Улучшение качества очистки не требует дополнительных затрат энергии, что является одним из преимуществ перед аналогами: в существующих конструкциях циклонов уменьшение диаметра отсекания на 0,1 мкм после 1 мкм требует не менее чем 15%-го увеличения затрат энергии. В заявляемом техническом решении затраты энергии, связанные с увеличением оптимальной скорости обработки потока с 2-5 м/с до 20 м/с, обеспечивают рост производительности единицы оборудования. При этом практически устраняется проблема абразивного износа корпуса.The technical result is achieved by developing a cyclone containing a cylindrical body with a conical bottom, a tangential inlet nozzle of a dusty gas flow, an exhaust pipe that acts as a nozzle for removing purified gas, around which a filter material (for example, lavsan) is spirally installed on a metal frame, according to the claimed utility model, this is the second stage of cleaning. Improving the quality of cleaning does not require additional energy consumption, which is one of the advantages over analogues: in existing cyclone designs, a decrease in the cut-off diameter by 0.1 μm after 1 μm requires at least 15% increase in energy consumption. In the claimed technical solution, energy costs associated with an increase in the optimal flow processing speed from 2-5 m / s to 20 m / s provide an increase in the productivity of a unit of equipment. This practically eliminates the problem of abrasive wear of the housing.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется схемой конструкции циклона-фильтра, представленной на фиг. 1.The essence of the claimed utility model is illustrated by the design diagram of the cyclone filter shown in FIG. 1.

Циклон-фильтр содержит штуцер для ввода запыленного газового потока 1, установленный тангенциально на цилиндрическом корпусе 2, имеющем коническое днище 3 с затвором 9, расположенную соосно с цилиндрическим корпусом выхлопную трубу 4, по спирали вокруг которой внутри корпуса циклона установлена фильтровальная вставка 5, (например, материал лавсан), зафиксированная на металлическом каркасе 6, который закреплен к торцу 8 циклона. Снаружи, радиально цилиндрического корпуса 2, установлены продувочные штуцера 7 для присоединения системы периодической обратной продувки фильтровального материала, также имеются детали крепежа 10 цилиндрического корпуса к коническому днищу, необходимые в случае замены каркаса с фильтром. На входе потока в циклон между основной фильтровальной вставкой и выхлопной трубой установлен поперечный фильтр 11. По диаметру от выхлопной трубы в нижней его части до фильтровальной вставки 5 установлен горизонтальный фильтр, одна часть которого состоит из ткани 12, а другая металлическая 13. Данная вставка закреплена с одной стороны на пластине с пружиной 14, с другой стороны на кольцах к стержню 15. Металлическая часть горизонтального фильтра закреплена на складывающемся фильтре 16.The cyclone filter contains a nozzle for introducing a dusty gas stream 1 mounted tangentially on a cylindrical body 2 having a conical bottom 3 with a shutter 9, an exhaust pipe 4 located coaxially with the cylindrical body, around which a filter insert 5 is installed in a spiral around the cyclone body, (for example , material lavsan), fixed on a metal frame 6, which is fixed to the end of the cyclone 8. Outside, the radially cylindrical body 2, there are purge nozzles 7 for connecting a system of periodic backflush of the filter material; there are also parts for fastening the cylindrical body 10 to the conical bottom, which are necessary in case of replacing the frame with the filter. A transverse filter 11 is installed at the flow inlet to the cyclone between the main filter insert and the exhaust pipe 11. A horizontal filter is installed along the diameter from the exhaust pipe in its lower part to the filter insert 5, one part of which consists of cloth 12, and the other is metal 13. This insert is fixed on the one hand on a plate with a spring 14, on the other hand on rings to the rod 15. The metal part of the horizontal filter is fixed on the folding filter 16.

Циклон-фильтр работает следующим образом. Дисперсный поток попадает в штуцер тангенциального ввода потока 1 со скоростью, значительно превышающей оптимальную для обычного циклона такого же типа и соответствующей инерционному осаждению более чем на 50% частиц размером 1 мкм и выше, и направляется в циклон. Затем поток проходит вдоль фильтра 5, установленного на каркасе 6 в кольцевой части циклонного элемента, где происходит касательное и инерционное осаждение пыли. На входе потока в циклон между основной фильтровальной вставкой и выхлопной трубой установлен поперечный фильтр 11 для избежания проскока частиц. По диаметру от выхлопной трубы в нижней его части до фильтровальной вставки 5 установлен горизонтальный фильтр, одна часть которого состоит из ткани 12, а другая металлическая 13, предназначенная для заключительного улавливания мелкодисперсных частиц. Данная вставка закреплена на пластине с пружиной 14. При регенерации масса скопившейся пыли на металлической части давит на пружину, пластина опускается и фильтр, закрепленный с другой стороны на кольцах к стержню 15 также опускается и накопленная пыль сбрасывается в бункер. Чтобы пыль не подсасывалась в выхлопную трубу при регенерации, ее необходимо закрепить на складывающемся фильтре 16, а тканая часть - фиксированная. Пыль удаляется через коническое днище 3 и затвор 9. В ситуации, когда необходим ремонт внутренней части аппарата, освобождают крепежные элементы 10 (например, болты и гайки), отодвигают коническую часть циклона 3.The cyclone filter works as follows. The dispersed flow enters the tangential inlet nozzle of flow 1 at a speed that is significantly higher than the optimal one for a conventional cyclone of the same type and corresponding to inertial sedimentation by more than 50% of particles with a size of 1 μm and above, and is directed to the cyclone. Then the flow passes along the filter 5 installed on the frame 6 in the annular part of the cyclone element, where tangential and inertial dust settling occurs. A transverse filter 11 is installed at the flow inlet to the cyclone between the main filter insert and the exhaust pipe to avoid particle slip. A horizontal filter is installed along the diameter from the exhaust pipe in its lower part to the filter insert 5, one part of which consists of fabric 12, and the other metal 13, intended for the final collection of fine particles. This insert is fixed on a plate with a spring 14. During regeneration, the mass of accumulated dust on the metal part presses on the spring, the plate is lowered and the filter fixed on the other side on the rings to the rod 15 is also lowered and the accumulated dust is dumped into the hopper. To prevent the dust from being sucked into the exhaust pipe during regeneration, it must be fixed on the folding filter 16, and the woven part is fixed. Dust is removed through the conical bottom 3 and the shutter 9. In a situation where the interior of the apparatus needs to be repaired, the fasteners 10 (for example, bolts and nuts) are released, and the conical part of the cyclone 3 is pushed back.

Согласно расчетам при переоборудовании серийного циклона ЦН-11-200 в соответствии с заявляемой полезной моделью и увеличении скорости потока с оптимального для этого типа циклона значения 4,5 м/с (М.И. Биргер, А.Ю. Вальдберг, Б.И. Мягков и др. Справочник по пыле- и золоулавливанию / Под общ. ред. А.А. Русанова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1983, - табл. 2.8, с. 64) до 18 м/с диаметр частиц, улавливаемых на 50%, уменьшается с 10,0 мкм до 0,4 мкм, что соответствует максимальному проникающему диаметру частиц через тканые фильтры. При этом практически устраняется проблема абразивного износа корпуса. Улучшение качества очистки не требует дополнительных затрат энергии, что является одним из преимуществ перед аналогами (В.В. Белоусов. Теоретические основы процессов газоочистки. - М.: Металлургия, 1988, - с. 228).According to calculations, when re-equipping a serial cyclone TsN-11-200 in accordance with the claimed utility model and increasing the flow rate from an optimal value for this type of cyclone 4.5 m / s (M.I.Birger, A.Yu. Valdberg, B.I. Myagkov et al. Handbook of dust and ash collection / Under the general editorship of AA Rusanov. - 2nd ed., Revised and supplemented - M .: Energoatomizdat, 1983, - table 2.8, p. 64) to 18 m / s, the diameter of particles captured by 50% decreases from 10.0 μm to 0.4 μm, which corresponds to the maximum penetrating diameter of particles through woven filters. This practically eliminates the problem of abrasive wear of the housing. Improving the quality of cleaning does not require additional energy consumption, which is one of the advantages over analogues (VV Belousov. Theoretical foundations of gas cleaning processes. - M .: Metallurgiya, 1988, - p. 228).

Claims

1. A cyclone filter containing a cylindrical body with a conical bottom, a tangential inlet of a dusty gas flow, an exhaust pipe located coaxially with the cylindrical body, characterized in that a filter material is installed in a spiral around the exhaust pipe inside the cyclone body, which is fixed on a metal frame fixed to the end of the cyclone.

2. A cyclone filter according to claim 1, characterized in that a horizontal filter is installed along the diameter from the exhaust pipe in its lower part to the filter insert, one part of which consists of fabric, and the other is metal, intended for final collection of fine particles.

3. A cyclone filter according to claim 1, characterized in that a transverse filter is installed at the flow inlet to the cyclone between the main filter insert and the exhaust pipe to avoid particle slip.

4. The cyclone filter according to claim 1, characterized in that outside the radially cylindrical body there are purge connections for connecting a system of periodic backflush of the filter material.

5. The cyclone filter according to claim 1, characterized in that there are fastening parts of the cylindrical body to the conical bottom, which are necessary for repairing the inside of the apparatus.