RU2394629C1

RU2394629C1 - Multistage centrifugal dust separator

Info

Publication number: RU2394629C1
Application number: RU2009109654/15A
Authority: RU
Inventors: Николай Николаевич Гаркуша (RU); Николай Николаевич Гаркуша; Владимир Петрович Тарасов (RU); Владимир Петрович Тарасов
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2010-07-20

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention is intended for cleaning of gases from solid particles. Dust separator primary separation chamber has separation curvilinear channel formed by spiral surface and having rectangular cross section. Said chamber consists of three consecutively jointed deposition sections running along the arc of curvilinear channel through 180°, 90° and 90° and formed between crosswise slip-like gaps. Diffuser branch pipe that forms circular between primary and secondary separation chambers is built in primary separation chamber and fairs smoothly with cylindrical shell ring of afterpurification chamber. The latter has separate isolated dust collection bins and is arranged between secondary separation chamber and cleaned gas discharge branch pipe, its length making five diametres of shell ring. Inner surface of the latter accommodates three lengthwise horizontal slots with edges bent towards flow. Dust separator has four-vanes flow swirler mounted inside afterpurification chamber, at cylindrical shell chamber inlet, shaped spinner arranged at the shell ring outlet to move along horizontal axis. Cleaned gas discharge branch pipe features scroll-type shape with diffuser inlet. The latter is built inside shell ring.

EFFECT: higher efficiency of cleaning, entrapping finest dust fractions.

4 dwg

Description

Изобретение относится к области разделения двухфазных потоков, состоящих из газа и твердых частиц, а именно к многоступенчатым пылеуловителям, в которых используется эффект центробежного осаждения пыли, и может быть применено в теплоэнергетике, пищевой, химической, строительной и других отраслях промышленности для очистки газов от твердых частиц.The invention relates to the field of separation of two-phase flows consisting of gas and solid particles, namely to multi-stage dust collectors that use the effect of centrifugal dust deposition, and can be applied in the power industry, food, chemical, construction and other industries for cleaning gases from solid particles.

Известен пылеотделитель, содержащий корпус с тангенциальным входным патрубком, вихревую камеру сепарации, образованную криволинейными поверхностями осаждения, разделяющимися щелевыми выводами, аксиально расположенный патрубок вывода очищенного газа, заглубленный внутрь корпуса и сообщающийся с тангенциальным входным патрубком посредством указанных щелевых выводов, пылесборный бункер, установленный в нижней части корпуса. В стенке вихревой камеры сепарации имеется окно, сообщающееся с входным патрубком. Щелевые выводы и окно снабжены регулируемыми шиберами, а углы между радиусами, проходящими через центры окна и щелевых выводов, составляют 100-140°. На торцовой стенке вихревой камеры противоположно патрубку вывода очищенного газа и соосно ему размещена обечайка с диаметром, большим диаметра этого патрубка и шириной 0,15-0,25 ширины камеры (авторское свидетельство SU 1337121, МПК⁴ B01D 45/12).Known dust separator containing a housing with a tangential inlet pipe, a vortex separation chamber formed by curved deposition surfaces separated by slotted terminals, an axially located purified gas outlet pipe, recessed into the housing and communicating with the tangential inlet pipe through the specified slotted terminals, a dust collecting bin mounted in the lower hopper body parts. In the wall of the vortex separation chamber there is a window communicating with the inlet pipe. The slotted terminals and the window are equipped with adjustable gates, and the angles between the radii passing through the centers of the window and the slotted terminals are 100-140 °. On the end wall of the vortex chamber, opposite to the outlet of the purified gas outlet and coaxially placed a shell with a diameter larger than the diameter of this nozzle and a width of 0.15-0.25 width of the chamber (copyright certificate SU 1337121, IPC ⁴ B01D 45/12).

Основным недостатком описанного пылеотделителя является невысокая эффективность улавливания тонкодисперсных фракций пыли, вызванная интенсивной турбулизацией потока в местах щелевых выводов и, как следствие, размыванием сконцентрированного пылевого слоя, а также прорывом частиц пыли в ядро потока между обечайкой и патрубок вывода очищенного газа.The main disadvantage of the described dust separator is the low capture efficiency of fine dust fractions caused by intensive turbulence of the flow in the places of the slotted outlets and, as a consequence, the erosion of the concentrated dust layer, as well as the breakthrough of dust particles into the flow core between the shell and the outlet of the purified gas outlet.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному изобретению является пылеотделитель, содержащий горизонтально расположенный цилиндрический корпус с тангенциальным входным патрубком, образующие в корпусе камеру первичной сепарации с сепарационным криволинейным каналом уменьшающегося поперечного сечения, образованным спиральной поверхностью, и примыкающую к ее боковой стенке, являющейся поперечной перегородкой, камеру вторичной сепарации, снабженные пылесборными бункерами. Сепарационный криволинейный канал уменьшающегося по ходу газа поперечного сечения образован жалюзийной решеткой, установленной по периферии камеры первичной сепарации, и спиральной перегородкой. Входной патрубок расположен между стенкой корпуса и спиральной перегородкой по всей длине камеры первичной сепарации. В отверстии поперечной перегородки укреплен завихритель потока. В камере вторичной сепарации соосно установлены сепарационный патрубок и сообщающийся с ним диффузорный патрубок, образующий между камерами первичной и вторичной сепарации кольцевой канал и являющийся одновременно патрубком вывода очищенного газа (авторское свидетельство SU 912224, МПК³B01D 45/12).The closest analogue in technical essence and the achieved effect to the proposed invention is a dust separator containing a horizontally arranged cylindrical body with a tangential inlet pipe forming a primary separation chamber in the body with a separation curvilinear channel of decreasing cross section formed by a spiral surface and adjacent to its side wall, being a transverse baffle, a secondary separation chamber equipped with dust collecting bins. The separation curvilinear channel of the cross-section decreasing along the gas is formed by a louvre grate installed on the periphery of the primary separation chamber and a spiral partition. The inlet pipe is located between the wall of the housing and the spiral partition along the entire length of the primary separation chamber. A swirl of flow is fixed in the hole of the transverse partition. In the secondary separation chamber, a separation pipe and a diffuser pipe connected with it are arranged coaxially, forming an annular channel between the primary and secondary separation chambers and being simultaneously a outlet for purified gas (copyright certificate SU 912224, IPC ³ B01D 45/12).

Основным недостатком вышеописанного пылеотделителя является пониженная эффективность улавливания наиболее тонких фракций пыли, так как при его использовании эффективно улавливаются в основном крупные и среднедисперсные частицы, а наиболее тонкая фракция пыли выдавливается радиальным стоком и вторичными течениями к оси вращающегося потока и беспрепятственно уносится осевым течением из пылеотделителя через патрубок вывода очищенного газа.The main disadvantage of the above dust separator is the reduced capture efficiency of the finest dust fractions, since when it is used, mainly large and medium-sized particles are effectively captured, and the finest dust fraction is squeezed out by radial drain and secondary flows to the axis of the rotating stream and is freely carried away by the axial flow from the dust separator purified gas outlet pipe.

Задачей изобретения является повышение эффективности улавливания наиболее тонких фракций пыли путем снижения перемешивания слоев потока, подавления вторичных течений и трехступенчатого отвода пыли в сепарационном канале камеры первичной сепарации, а также увеличения общего времени пребывания твердых частиц в центробежном поле посредством введенной в устройство камеры доочистки.The objective of the invention is to increase the efficiency of collecting the finest dust fractions by reducing the mixing of the flow layers, suppressing secondary flows and a three-stage dust removal in the separation channel of the primary separation chamber, as well as increasing the total residence time of solid particles in a centrifugal field by means of a post-treatment chamber.

Поставленная задача решается тем, что в многоступенчатом центробежном пылеуловителе, содержащем корпус с тангенциальным входным патрубком, камеру первичной сепарации с сепарационным криволинейным каналом уменьшающегося поперечного сечения, образованным спиральной поверхностью, и примыкающую к ее боковой стенке камеру вторичной сепарации, снабженные пылесборными бункерами, диффузорный патрубок, образующий между этими камерами кольцевой канал, патрубок вывода очищенного газа, согласно изобретению камера первичной сепарации с сепарационным криволинейным каналом плавно убывающего радиуса кривизны, имеющим прямоугольное поперечное сечение с отношением высоты к ширине канала, составляющим 1:5, выполнена из трех последовательно соединенных участков осаждения, протяженностью по дуге криволинейного канала 180°, 90° и 90°, образованных между поперечными щелевыми зазорами размером 0,1 высоты сепарационного канала за счет смещения участков в радиальном направлении. Первые два участка осаждения имеют индивидуальные изолированные бункера. Диффузорный патрубок, образующий между камерами первичной и вторичной сепарации кольцевой канал, встроен внутрь камеры первичной сепарации на 0,2-0,3 ее ширины и плавно сопряжен с цилиндрической обечайкой камеры доочистки, также имеющей индивидуальные изолированные пылесборные бункера и расположенной между камерой вторичной сепарации и патрубком вывода очищенного газа, протяженностью пять диаметров обечайки, на внутренней поверхности которой с интервалом 120° расположены три продольные горизонтальные щели с фронтальными кромками, отогнутыми навстречу потоку под углом 80°. При этом пылеуловитель снабжен четырехлопастным закручивателем потока, установленным в камере доочистки на входе в цилиндрическую обечайку, профилированным обтекателем, размещенным на выходе из обечайки с возможностью перемещения вдоль горизонтальной оси и выполненным в виде двух прямых круговых конусов, совмещенных основаниями. Патрубок вывода очищенного газа выполнен улиточной формы с диффузорным входом. Диффузорный вход патрубка вывода очищенного газа встроен внутрь обечайки на глубину 0,1 ее диаметра с образованием постоянного кольцевого зазора с внутренней поверхностью обечайки и регулируемого кольцевого зазора с тыльной поверхностью профилированного обтекателя, обращенного в сторону патрубка вывода очищенного газа. Полость между внутренней поверхностью камеры доочистки и наружной поверхностью цилиндрической обечайки разделена вертикальными перегородками, образующими с индивидуальными изолированными бункерами изолированные осадительные камеры.The problem is solved in that in a multistage centrifugal dust collector containing a housing with a tangential inlet pipe, a primary separation chamber with a separation curvilinear channel of decreasing cross section formed by a spiral surface, and a secondary separation chamber adjacent to its side wall, equipped with dust collecting bins, a diffuser nozzle forming an annular channel between these chambers, a pipe for removing purified gas, according to the invention, a primary separation chamber with sep with a curvilinear channel of smoothly decreasing radius of curvature, having a rectangular cross section with a height to channel width ratio of 1: 5, made of three series-connected deposition sections with a length along the arc of the curvilinear channel 180 °, 90 ° and 90 ° formed between the transverse slotted gaps of 0.1 height of the separation channel due to the displacement of the sections in the radial direction. The first two deposition sites have individual isolated silos. The diffuser nozzle, which forms an annular channel between the primary and secondary separation chambers, is built into the primary separation chamber by 0.2-0.3 of its width and is smoothly interfaced with the cylindrical shell of the aftertreatment chamber, also having individual isolated dust collecting bins and located between the secondary separation chamber and the outlet pipe of the purified gas, with a length of five diameters of the shell, on the inner surface of which with an interval of 120 ° there are three longitudinal horizontal slots with front edges, bent towards the flow at an angle of 80 °. In this case, the dust collector is equipped with a four-blade flow swirl installed in the after-treatment chamber at the entrance to the cylindrical shell, a profiled cowling located at the outlet of the shell with the possibility of movement along the horizontal axis and made in the form of two straight circular cones, combined with bases. The outlet pipe of the purified gas is made snail with a diffuser inlet. The diffuser inlet of the purified gas outlet pipe is built into the shell to a depth of 0.1 of its diameter with the formation of a constant annular gap with the inner surface of the shell and an adjustable annular gap with the rear surface of the profiled cowling facing the purified gas outlet pipe. The cavity between the inner surface of the aftertreatment chamber and the outer surface of the cylindrical shell is divided by vertical partitions, forming isolated precipitation chambers with individual isolated bins.

Таким образом, предложенный многоступенчатый центробежный пылеуловитель позволяет достичь высокой эффективности улавливания наиболее тонких фракций пыли из-за того, что осаждение пыли происходит при безотрывном движении пылегазового потока с нарастающей скоростью по плавно убывающему радиусу кривизны сепарационного криволинейного канала уменьшающегося поперечного сечения, что способствует глубокому расслоению пылегазовой смеси в центробежном поле камеры первичной сепарации, в которой осаждается основная часть твердых частиц, до 98% от содержащихся во входящем пылегазовом потоке; сконцентрированный у поверхности осаждения пылевой слой поэтапно удаляется через поперечные щелевые зазоры между последовательно соединенными участками осаждения, то есть ступенями осаждения, камеры первичной сепарации в индивидуальные изолированные бункера, что препятствует вторичному уносу пыли и перетокам газа; не уловленные в камере первичной сепарации наиболее мелкие твердые частицы пыли, попадающие в течение потока, уходящего через диффузорный патрубок, встречают на своем пути четырехлопастной закручиватель потока и профилированный обтекатель, установленные в цилиндрической обечайке по оси движения потока, в результате чего они отклоняют траекторию своего движения в направлении продольных горизонтальных щелей, где, наталкиваясь на отогнутые под углом 80° фронтальные кромки, отбрасываются в изолированные осадительные камеры, что способствует более полному улавливанию тонкодисперсных частиц.Thus, the proposed multistage centrifugal dust collector allows one to achieve high capture efficiency of the finest dust fractions due to the fact that dust deposition occurs during the continuous motion of the dust and gas stream at an increasing speed along the smoothly decreasing curvature radius of the separation curvilinear channel of decreasing cross-section, which contributes to the deep separation of the dust and gas mixtures in a centrifugal field of the primary separation chamber, in which the bulk of solid particles are deposited, d 98% of the powder-gas contained in the incoming flow; the dust layer concentrated at the deposition surface is gradually removed through transverse slit gaps between the successively connected deposition sections, that is, the steps of deposition, of the primary separation chamber into individual isolated bins, which prevents secondary dust entrainment and gas overflows; the smallest solid dust particles not caught in the primary separation chamber that fall during the stream leaving the diffuser nozzle meet a four-blade flow swirl and a profiled fairing installed in a cylindrical shell along the axis of the flow, as a result of which they deflect their movement path in the direction of longitudinal horizontal slots, where, encountering the front edges bent at an angle of 80 °, they are thrown into isolated sedimentation chambers, which It requires a more complete capture of fine particles.

Выполнение камеры первичной сепарации с сепарационным криволинейным каналом уменьшающегося поперечного сечения с плавно убывающим радиусом кривизны обеспечивает безотрывное ускорение двухфазного пылегазового потока и соответственно усиление центробежного расслоения пылевоздушной смеси, что способствует повышению эффективности улавливания наиболее тонких фракций пыли. Разделение внутренней спиральной поверхностью пылегазового потока, входящего в камеру первичной сепарации, от уходящего из камеры очищенного потока, а также последовательный трехступенчатый вывод из зоны сепарации сконцентрированного пылевого слоя в индивидуальные изолированные пылесборные бункера, вызывает снижение градиента концентрации твердых частиц у последовательно соединенных участков осаждения сепарационного криволинейного канала уменьшающегося поперечного сечения с плавно убывающим радиусом кривизны и препятствует возникновению вторичного уноса уже выделенных из потока твердых частиц.The implementation of the primary separation chamber with a separation curvilinear channel of decreasing cross-section with a smoothly decreasing radius of curvature provides a continuous acceleration of the two-phase dust and gas flow and, accordingly, enhances the centrifugal separation of the dust-air mixture, which improves the capture efficiency of the finest dust fractions. Separation of the dust and gas stream entering the primary separation chamber from the cleaned stream leaving the chamber by the internal spiral surface, as well as the sequential three-stage withdrawal of the concentrated dust layer from the separation zone into individual isolated dust collecting bins, causes a decrease in the concentration gradient of solid particles in the successively connected deposition sections of the separation curvilinear channel of decreasing cross section with a smoothly decreasing radius of curvature and prevents zniknoveniyu re-entrainment of already separated from the solids stream.

Введение камеры доочистки позволяет увеличить время пребывания твердых частиц в центробежном поле, повышая вероятность их улавливания, а размещение четырехлопастного закручивателя потока и профилированного обтекателя в камере доочистки способствует усилению крутки потока и соответственно большему отклонению траекторий твердых частиц в направлении продольных горизонтальных щелей на внутренней поверхности цилиндрической обечайки, а также снижает негативное влияние вихревого ядра потока, что в совокупности способствует улавливанию тонких фракций пыли.The introduction of a tertiary treatment chamber allows to increase the residence time of solid particles in a centrifugal field, increasing the probability of their capture, and the placement of a four-blade flow swirl and a profiled fairing in the tertiary treatment chamber enhances the flow twist and, accordingly, the greater the deviation of solid particle trajectories in the direction of longitudinal horizontal slots on the inner surface of the cylindrical shell , and also reduces the negative effect of the vortex core of the flow, which together contributes to capture fine dust fractions.

Экспериментальным путем установлено следующее:The following was established experimentally:

- выполнение прямоугольного поперечного сечения сепарационного криволинейного канала по плавно убывающему радиусу кривизны с отношением высоты к ширине канала, составляющим 1:5, является оптимальным, так как при таком отношении высоты к ширине канала подавляется развитие вторичных течений, вызывающих перемешивание пылегазового потока в этом канале; выполнение прямоугольного поперечного сечения сепарационного криволинейного канала по плавно убывающему радиусу кривизны с отношением высоты к ширине канала, составляющим менее, чем 1:5, существенно изменяет структуру течения и распределение твердых частиц по сечению канала, что ухудшает условия сепарации, а выполнение прямоугольного поперечного сечения сепарационного криволинейного канала по плавно убывающему радиусу кривизны с отношением высоты к ширине канала, составляющим менее, чем 1:5, способствует появлению вторичных течений и может вызвать отрыв потока от внешней стенки канала;- the execution of a rectangular cross section of the separation curvilinear channel along a smoothly decreasing radius of curvature with a height to channel width ratio of 1: 5 is optimal, since the development of secondary flows that cause the dust and gas flow in this channel to be mixed is suppressed with this ratio of height to channel width; the execution of a rectangular cross section of the separation curvilinear channel along a smoothly decreasing radius of curvature with a height to channel width ratio of less than 1: 5 significantly changes the flow structure and the distribution of solid particles over the channel cross section, which worsens the separation conditions, and the execution of the rectangular cross section of the separation a curved channel along a gradually decreasing radius of curvature with a height to channel width ratio of less than 1: 5 contributes to the appearance of secondary flows and may cause separation of the flow from the outer wall of the channel;

- выполнение камеры первичной сепарации из трех последовательно соединенных участков осаждения, протяженностью по дуге криволинейного канала 180°, 90° и 90° является оптимальным, так как позволяет снизить концентрацию твердых частиц в пристенном слое у поверхности осаждения, стимулируя таким образом дальнейшее расслоение пылегазового потока в центробежном поле. Протяженность участков осаждения, по дуге криволинейного канала, равная 180°, 90° и 90°, обусловлена тем, что более половины твердых частиц, вошедших в сепарационный канал через входной патрубок, достигают поверхности осаждения через первые 180° поворота, на следующих 90° поворота сепарационного канала осаждается около 25% от проходящей через него пыли, а большая часть оставшихся в потоке твердых частиц отделяется также через 90°;- the implementation of the primary separation chamber from three sequentially connected deposition sections with a length along the arc of the curved channel 180 °, 90 ° and 90 ° is optimal, since it allows to reduce the concentration of solid particles in the near-wall layer near the deposition surface, thus stimulating further separation of the dust and gas stream in centrifugal field. The length of the deposition sites along the arc of a curved channel equal to 180 °, 90 ° and 90 ° is due to the fact that more than half of the solid particles entering the separation channel through the inlet pipe reach the deposition surface through the first 180 ° of rotation, at the next 90 ° of rotation about 25% of the dust passing through it is deposited in the separation channel, and most of the remaining solid particles are also separated through 90 °;

- образование поперечных щелевых зазоров между участками осаждения камеры первичной сепарации размером 0,1 высоты сепарационного канала является оптимальным, так как соответствует максимальной толщине сконцентрированного пылевого слоя, возникающего в поперечном сечении сепарационного канала; образование поперечных щелевых зазоров между участками осаждения камеры первичной сепарации размером менее 0,1 высоты сепарационного канала нецелесообразно, так как это уменьшит количество удаляемой в бункер пыли, что снизит эффективность улавливания ступеней разделения, а образование поперечных щелевых зазоров между участками осаждения камеры первичной сепарации размером более 0,1 высоты сепарационного канала увеличит объем отводимого в бункер потока воздуха, что ухудшит условия осаждения пыли;- the formation of transverse slit gaps between the deposition areas of the primary separation chamber with a size of 0.1 height of the separation channel is optimal, since it corresponds to the maximum thickness of the concentrated dust layer that occurs in the cross section of the separation channel; the formation of transverse slit gaps between the deposition sections of the primary separation chamber with a size of less than 0.1 of the height of the separation channel is impractical, as this will reduce the amount of dust removed into the hopper, which will reduce the efficiency of collecting separation steps, and the formation of transverse slit gaps between the deposition sections of the primary separation chamber larger than 0.1 height of the separation channel will increase the volume of air flow discharged into the hopper, which will worsen the conditions of dust deposition;

- установка диффузорного патрубка внутри камеры первичной сепарации на 0,2-0,3 ее ширины является оптимальной, так как препятствует уносу твердых частиц, попавших в течение Тэйлора-Гертлера; установка диффузорного патрубка внутри камеры первичной сепарации встроенным на расстояние, меньшее, чем 0,2 ее ширины, недостаточно защищает уходящий поток от попадания в него твердых частиц, а установка диффузорного патрубка внутри камеры первичной сепарации встроенным на расстояние большее, чем на 0,3 ее ширины, увеличивает гидравлическое сопротивление перехода пылевоздушного потока в камеру доочистки;- the installation of a diffuser nozzle inside the primary separation chamber at 0.2-0.3 of its width is optimal, since it prevents the entrainment of solid particles that have fallen during the Taylor-Gertler; the installation of the diffuser nozzle inside the primary separation chamber built-in to a distance less than 0.2 of its width does not sufficiently protect the outgoing stream from the ingress of solid particles, and the installation of the diffuser nozzle inside the primary separation chamber built-in to a distance greater than 0.3 of it width, increases the hydraulic resistance of the transition of the dusty air flow into the after-treatment chamber;

- протяженность камеры доочистки, составляющая пять диаметров цилиндрической обечайки, является оптимальной, поскольку позволяет рационально использовать энергию вихревого движения после камеры первичной сепарации для отделения из потока тонкодисперсных частиц; протяженность камеры доочистки, составляющая менее пяти диаметров цилиндрической обечайки, является недостаточной для максимального улавливания тонкодисперсных частиц, а протяженность камеры доочистки, составляющая более пяти диаметров цилиндрической обечайки, нецелесообразна по причине снижения уровня тангенциальных скоростей в сечении и резкого падения эффективности улавливания тонкодисперсных частиц;- the length of the aftertreatment chamber, comprising five diameters of the cylindrical shell, is optimal, since it allows rational use of the energy of the vortex movement after the primary separation chamber to separate fine particles from the stream; the length of the aftertreatment chamber, which is less than five diameters of the cylindrical shell, is insufficient for the maximum capture of fine particles, and the length of the aftertreatment chamber, which is more than five diameters of the cylindrical shell, is impractical due to a decrease in the level of tangential velocities in the cross section and a sharp drop in the efficiency of capture of fine particles;

- размещение на внутренней поверхности цилиндрической обечайки с интервалом 120° трех продольных горизонтальных щелей с фронтальными кромками, отогнутыми навстречу пылегазовому потоку под углом 80°, является оптимальным, так как способствует эффективному удалению частиц пыли из потока, вращающегося по внутренней поверхности цилиндрической обечайки, в индивидуальные изолированные бункера камеры доочистки; размещение на внутренней поверхности цилиндрической обечайки с интервалом 120° трех продольных горизонтальных щелей с фронтальными кромками, отогнутыми навстречу пылегазовому потоку под углом менее 80°, нецелесообразно, так как снижает вероятность захвата частиц, движущихся по поверхности обечайки, а размещение на внутренней поверхности цилиндрической обечайки с интервалом 120° трех продольных горизонтальных щелей с фронтальными кромками, отогнутыми навстречу пылегазовому потоку под углом более 80°, нецелесообразно, так как вызывает прилипание тонкодисперсных частиц на фронтальной поверхности кромки и турбулизацию потока за тыльной поверхностью кромки, что, в свою очередь, может вызвать нарушение режима осаждения;- the placement on the inner surface of the cylindrical shell with an interval of 120 ° of three longitudinal horizontal slots with front edges bent towards the dust and gas stream at an angle of 80 ° is optimal, as it contributes to the effective removal of dust particles from the stream rotating along the inner surface of the cylindrical shell, into individual insulated bunkers of a chamber of purification; placement on the inner surface of the cylindrical shell with an interval of 120 ° of three longitudinal horizontal slots with front edges bent towards the dust and gas flow at an angle of less than 80 ° is impractical, since it reduces the likelihood of trapping particles moving along the surface of the shell, and placement on the inner surface of the cylindrical shell with an interval of 120 ° of three longitudinal horizontal slots with frontal edges bent towards the dust and gas flow at an angle of more than 80 °, is impractical, since it causes uptake of fine particles on the front surface of the edge and turbulence of the flow behind the back surface of the edge, which, in turn, can cause a violation of the deposition mode;

- заглубление диффузорного входа патрубка вывода очищенного газа внутрь обечайки на глубину 0,1 ее диаметра является оптимальным, так как обеспечивает плавный переход очищенного потока в патрубок вывода очищенного газа улиточной формы и предохраняет его от присоса твердых частиц из бункера камеры доочистки; заглубление диффузорного входа патрубка вывода очищенного газа внутрь обечайки на глубину менее 0,1 ее диаметра будет способствовать уносу частиц из индивидуального осадительного бункера камеры доочистки, а заглубление диффузорного входа патрубка вывода очищенного газа внутрь обечайки на глубину более 0,1 ее диаметра нецелесообразно, так как это уменьшает протяженность зоны сепарации в цилиндрической обечайке.- deepening the diffuser inlet of the purified gas outlet pipe inside the shell to a depth of 0.1 of its diameter is optimal, as it provides a smooth transition of the cleaned stream to the snail-shaped purified gas outlet pipe and protects it from suction of solid particles from the after-treatment chamber hopper; deepening the diffuser inlet of the purified gas outlet pipe inside the shell to a depth of less than 0.1 of its diameter will contribute to the entrainment of particles from the individual precipitation hopper of the after-treatment chamber, and deepening the diffuser inlet of the purified gas outlet pipe into the shell to a depth of more than 0.1 of its diameter is impractical, since this reduces the length of the separation zone in the cylindrical shell.

Предложенное изобретение проясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид многоступенчатого центробежного пылеуловителя, на фиг.2 - поперечный разрез камеры первичной сепарации, на фиг.3 - продольный разрез многоступенчатого центробежного пылеуловителя, на фиг.4 - поперечный разрез камеры доочистки.The proposed invention is clarified by the drawings, in which Fig. 1 shows a general view of a multistage centrifugal dust collector, Fig. 2 is a cross-sectional view of a multistage centrifugal dust collector, Fig. 3 is a cross-sectional view of a post-treatment chamber.

Кроме этого на чертеже дополнительно обозначено следующее:In addition, the drawing further indicates the following:

- вертикальной линией со стрелкой, обращенной снизу вверх, показано направление подачи пылегазового потока во входной патрубок;- a vertical line with an arrow pointing from bottom to top shows the direction of supply of the dust and gas stream to the inlet pipe;

- раздвоенной линией со стрелками, направленными сверху вниз вертикально и по криволинейной траектории, показано направление движения прилегающей к стенке камеры первичной сепарации части концентрированного пылевого слоя в первой ступени разделения;- a bifurcated line with arrows pointing vertically from top to bottom and along a curved path shows the direction of motion of the part of the concentrated dust layer adjacent to the wall of the primary separation chamber in the first separation stage;

- раздвоенной линией со стрелками, направленными горизонтально и по криволинейной траектории, показано направление движения твердых частиц во второй ступени разделения;- a bifurcated line with arrows pointing horizontally and along a curved path shows the direction of movement of solid particles in the second separation stage;

- раздвоенной линией со стрелками, обращенными снизу вверх вертикально и по криволинейной траектории, показано направление очищенного внутреннего слоя пылегазового потока в третьей ступени разделения;- a bifurcated line with arrows pointing vertically upward and along a curved path shows the direction of the cleaned inner layer of the dust and gas stream in the third separation stage;

- двумя горизонтальными зигзагообразными линиями со стрелками, обращенными вверх и вниз, показано направление движения твердых частиц пылегазового потока из камеры первичной сепарации через кольцевой канал в камеру вторичной сепарации;- two horizontal zigzag lines with arrows pointing up and down show the direction of movement of the solid particles of the dust and gas stream from the primary separation chamber through the annular channel into the secondary separation chamber;

- спиральной линией со стрелками показана траектория движения пылегазового потока в камере доочистки;- the spiral line with arrows shows the trajectory of the dust and gas flow in the after-treatment chamber;

- изогнутыми линиями со стрелками, направленными сверху вниз от спиральной линии, показано направление вывода уловленных твердых частиц пылегазового потока;- curved lines with arrows pointing downward from the spiral line, shows the direction of output of the captured solid particles of the dust and gas stream;

- вертикальной линией со стрелкой, направленной сверху вниз, показано направление вывода пыли из камеры доочистки;- a vertical line with an arrow pointing from top to bottom shows the direction of dust output from the after-treatment chamber;

- круговой линией со стрелкой показано направление движения пылегазового потока;- a circular line with an arrow shows the direction of movement of the dust and gas stream;

- дугообразной линией со стрелками и надписью 120° показан интервал размещения горизонтальных щелей цилиндрической обечайки;- the arcuate line with arrows and the inscription 120 ° shows the interval of placement of horizontal slots of the cylindrical shell;

- дугообразной линией со стрелками и надписью 80° показан угол, на который отогнуты кромки горизонтальных щелей цилиндрической обечайки.- an arcuate line with arrows and the inscription 80 ° shows the angle at which the edges of the horizontal slots of the cylindrical shell are bent.

Многоступенчатый центробежный пылеуловитель содержит корпус 1 с тангенциальным входным патрубком 2, переходящим в камеру 3 первичной сепарации, образованную сепарационным криволинейным каналом плавно убывающего радиуса кривизны по наружной поверхности канала и внутренней спиральной поверхностью 4, имеющим уменьшающееся прямоугольное поперечное сечение с отношением высоты к ширине канала, равным 1:5 (фиг.1). Камера 3 первичной сепарации выполнена из трех последовательно соединенных участков 5, 6, 7 осаждения, протяженностью по дуге криволинейного канала 180°, 90° и 90° соответственно, образованных между поперечными щелевыми зазорами 8, 9, 10 размером 0,1 высоты сепарационного канала. Первые два участка 5 и 6 осаждения сообщены с индивидуальными изолированными пылесборными бункерами 11 и 12 соответственно (фиг.2).The multistage centrifugal dust collector contains a housing 1 with a tangential inlet pipe 2 passing into the primary separation chamber 3, formed by a separation curvilinear channel of a smoothly decreasing radius of curvature along the channel’s outer surface and internal spiral surface 4 having a decreasing rectangular cross-section with a height to channel width equal to 1: 5 (Fig. 1). The primary separation chamber 3 is made of three series-connected deposition sections 5, 6, 7, 180 °, 90 °, and 90 ° along the arc of the curved channel, formed between transverse slit gaps 8, 9, 10 with a size of 0.1 of the height of the separation channel. The first two deposition sections 5 and 6 are in communication with individual insulated dust collecting bins 11 and 12, respectively (FIG. 2).

Последовательно соединенные участки 5, 6, 7 осаждения представляют собой поверхность осаждения. Таким образом, камера 3 первичной сепарации имеет разрывы поверхности осаждения 8, 9, 10, образующие три ступени разделения протяженностью по дуге криволинейного канала 180°, 90° и 90°, за счет заранее заданной величины 13 радиального смещения этих участков относительно друг друга. Камера 14 вторичной сепарации расположена соосно с камерой 3 первичной сепарации, примыкающей к ее боковой стенке (фиг.3).Serially connected deposition sections 5, 6, 7 represent the deposition surface. Thus, the primary separation chamber 3 has discontinuities in the deposition surface 8, 9, 10, forming three stages of separation along the arc of the curved channel 180 °, 90 ° and 90 °, due to a predetermined value 13 of the radial displacement of these sections relative to each other. The secondary separation chamber 14 is aligned with the primary separation chamber 3 adjacent to its side wall (FIG. 3).

Проходящий через боковую стенку корпуса 1 диффузорный патрубок 15, образующий своей наружной поверхностью в отверстии боковой стенки корпуса 1 между камерой 3 первичной сепарации и камерой 14 вторичной сепарации кольцевой канал 16, встроен внутрь камеры 3 первичной сепарации на 0,2-0,3 ее ширины и плавно сопряжен внутренней частью с цилиндрической обечайкой 17, установленной в камере 18 доочистки и образующей внутреннюю полость последней. Кольцевой канал 16 предназначен для сообщения внутренней части камеры 3 первичной сепарации с камерой вторичной сепарации 14, оснащенной индивидуальным изолированным пылесборным бункером 19.A diffuser pipe 15 passing through the side wall of the housing 1, forming an annular channel 16 between its primary separation chamber 3 and the secondary separation chamber 14 and forming an outer surface in the opening of the side wall of the housing 1, is built into the primary separation chamber 3 by 0.2-0.3 of its width and smoothly interfaced with the inner part of the cylindrical shell 17 mounted in the chamber 18 of the aftertreatment and forming the inner cavity of the latter. The annular channel 16 is designed to communicate the inner part of the primary separation chamber 3 with the secondary separation chamber 14, equipped with an individual insulated dust hopper 19.

Камера 18 доочистки также снабжена индивидуальными изолированными пылесборными бункерами 20 и расположена между камерой 14 вторичной сепарации и патрубком 21 вывода очищенного газа. Протяженность камеры 18 доочистки составляет пять диаметров обечайки 17, на внутренней поверхности которой с интервалом 120° расположены три продольные горизонтальные щели 22.The after-treatment chamber 18 is also equipped with individual insulated dust collecting bins 20 and is located between the secondary separation chamber 14 and the cleaned gas outlet pipe 21. The length of the chamber 18 aftertreatment is five diameters of the shell 17, on the inner surface of which with an interval of 120 ° there are three longitudinal horizontal slots 22.

В камере 18 доочистки на входе в цилиндрическую обечайку 17 установлен четырехлопастной закручиватель 23 потока. На выходе из цилиндрической обечайки 17 установлен профилированный обтекатель 24, выполненный в виде двух прямых круговых конусов, совмещенных основаниями.In the chamber 18 of the purification at the entrance to the cylindrical shell 17 is installed four-blade flow swirl 23. At the exit of the cylindrical shell 17, a profiled fairing 24 is installed, made in the form of two straight circular cones combined with bases.

Патрубок 21 вывода очищенного газа, расположенный соосно с камерой 18 доочистки, выполнен улиточной формы с диффузорным входом 25. Диффузорный вход 25 патрубка 21 вывода очищенного газа встроен внутрь цилиндрической обечайки 17 на глубину 0,1 ее диаметра с образованием постоянного кольцевого зазора 26 с внутренней поверхностью обечайки 17 и регулируемого кольцевого зазора 27 с тыльной поверхностью профилированного обтекателя 24.The purified gas outlet pipe 21, located coaxially with the after-treatment chamber 18, is designed in a snapshot with a diffuser inlet 25. The diffused inlet 25 of the purified gas outlet pipe 21 is built into the cylindrical shell 17 to a depth of 0.1 of its diameter to form a constant annular gap 26 with an inner surface shell 17 and an adjustable annular gap 27 with the back surface of the profiled fairing 24.

Торцевая поверхность патрубка 21 вывода очищенного газа закрыта съемной крышкой с направляющей втулкой 28. На противоположном торце пылеуловителя, а именно на камере 3 первичной сепарации соосно с камерой 18 доочистки расположен технологический люк 29 (фиг.1). Внешняя полость камеры 18 доочистки, между ее внутренней поверхностью и наружной поверхностью цилиндрической обечайки 17, разделена вертикальными перегородками 30, образующими с индивидуальными изолированными пылесборными бункерами 20 изолированные осадительные камеры 31 (фиг.3).The end surface of the cleaned gas outlet pipe 21 is closed by a removable cover with a guide sleeve 28. A technological hatch 29 is located coaxially with the after-treatment chamber 18 at the opposite end of the dust collector, namely the primary separation chamber 3 (Fig. 1). The external cavity of the tertiary treatment chamber 18, between its inner surface and the outer surface of the cylindrical shell 17, is divided by vertical partitions 30, forming isolated precipitation chambers 31 with individual insulated dust collecting bins 20 (Fig. 3).

Фронтальные кромки 32 трех продольных горизонтальных щелей 22 цилиндрической обечайки 15 отогнуты навстречу пылегазовому потоку под углом 80° (фиг.4).The front edges 32 of the three longitudinal horizontal slots 22 of the cylindrical shell 15 are bent towards the dust and gas flow at an angle of 80 ° (Fig. 4).

Профилированный обтекатель 24 установлен в пылеуловителе с возможностью перемещения вдоль горизонтальной оси 33 камеры 18 доочистки. Направляющая втулка 28 является опорой для горизонтальной оси 33, обеспечивающей соосность четырехлопастного закручивателя 23 потока, профилированного обтекателя 24 и диффузорного входа 25 патрубка 21 вывода очищенного газа относительно цилиндрической обечайки 17. Величина регулируемого кольцевого зазора 27 устанавливается посредством осевого перемещения профилированного обтекателя 24 по оси 33.The profiled fairing 24 is installed in the dust collector with the ability to move along the horizontal axis 33 of the after-treatment chamber 18. The guide sleeve 28 is a support for the horizontal axis 33, ensuring the coaxiality of the four-blade flow swirl 23, the profiled fairing 24 and the diffuser inlet 25 of the purified gas outlet pipe 21 relative to the cylindrical shell 17. The size of the adjustable annular gap 27 is established by axial movement of the profiled fairing 24 along the axis 33.

Многоступенчатый центробежный пылеуловитель работает следующим образом.A multistage centrifugal dust collector operates as follows.

Пылегазовый поток через тангенциальный входной патрубок 2 поступает в камеру 3 первичной сепарации, где в результате движения по криволинейной траектории под действием центробежных сил происходит его расслоение на концентрированный периферийный слой и очищенный внутренний слой потока. Пройдя участок 5 осаждения протяженностью по дуге криволинейного канала 180°, то есть первую ступень разделения, часть сконцентрированного пылевого слоя, прилегающая к стенке камеры 3 первичной сепарации, через щелевой зазор 8 выводится в бункер 11 и удаляется из пылеуловителя. Не уловленная в первой ступени разделения средняя часть пылегазового потока, ускоряясь по криволинейной поверхности сепарационного канала камеры 3 первичной сепарации и пройдя участок 4 осаждения протяженностью по дуге криволинейного канала 90°, то есть вторую ступень разделения, попадает в щелевой зазор 9 и далее в бункер 12. Пылевые частицы, траектории которых прошли мимо щелевого зазора 9, продолжают ускоряться, двигаясь по участку 7 осаждения протяженностью по дуге криволинейного канала 90° убывающего радиуса, то есть по третьей ступени разделения, с нарастающей скоростью сбрасываются через щелевой зазор 10 на вход камеры 3 первичной сепарации, оттесняя твердые частицы, входящие вдоль внутренней стенки входного патрубка 2 в сепарационный канал, к внешней стенке участка 5 осаждения, то есть в первую ступень разделения. Центральная часть потока в камере 3 первичной сепарации, вращаясь по спиральной траектории, приобретает осевую скорость и поступает в диффузорный патрубок 14, а твердые частицы, движущиеся по спиральной поверхности 4, попадают в течение Тэйлора-Гертлера и через кольцевой канал 16 выводятся в камеру 14 вторичной сепарации, где окончательно улавливаются в изолированном пылесборном бункере 19. Во вращающемся в центре камеры 3 первичной сепарации пылегазовом потоке, на торцевой крышке технологического люка 29, образуется донное течение, увлекающее наиболее мелкие твердые частицы к оси вращения, что способствует их попаданию в осевой поток и уносу из камеры 3 первичной сепарации.The dust and gas stream through the tangential inlet pipe 2 enters the primary separation chamber 3, where as a result of movement along a curved path under the action of centrifugal forces, it separates into a concentrated peripheral layer and a cleaned inner layer of the stream. Having passed the deposition section 5 with a length of 180 ° along the arc of the curved channel, that is, the first separation stage, the part of the concentrated dust layer adjacent to the wall of the primary separation chamber 3, through the slotted gap 8 is discharged into the hopper 11 and removed from the dust collector. The middle part of the dust and gas stream not caught in the first separation stage, accelerating along the curved surface of the separation channel of the primary separation chamber 3 and passing the deposition section 4 with a length of 90 ° along the arc of the curved channel, that is, the second separation stage, falls into the slot gap 9 and then into the hopper 12 . Dust particles, the trajectories of which passed the slot 9, continue to accelerate, moving along the deposition section 7 with a length along the arc of a curved channel of 90 ° of decreasing radius, that is, along the third stage separation, with increasing speed are discharged through the gap 10 to the entrance of the primary separation chamber 3, forcing solid particles entering along the inner wall of the inlet pipe 2 into the separation channel, to the outer wall of the deposition section 5, that is, to the first separation stage. The central part of the flow in the primary separation chamber 3, rotates along a spiral path, acquires axial velocity and enters the diffuser nozzle 14, and solid particles moving along the spiral surface 4 enter the Taylor-Gertler and are discharged through the annular channel 16 into the secondary chamber 14 separations, where they are finally captured in an isolated dust-collecting bin 19. In the dust-gas stream rotating in the center of the chamber 3 of the primary separation 3, a bottom flow forms on the end cover of the process door 29 e most fine solid particles to the rotation axis, which facilitates their penetration in the axial flow and the entrainment of the primary separation chamber 3.

Прошедший через диффузорный патрубок 15 пылегазовый поток попадает в цилиндрическую обечайку 17 камеры доочистки 18. Встречая на своем пути четырехлопастной закручиватель 23 потока, осевой поток отклоняет свою траекторию движения в радиальном направлении. Твердые частицы, двигаясь далее по спиральной траектории под действием центробежных сил, отжимаются к внутренней поверхности обечайки 17 и, наталкиваясь на фронтальную кромку 32, отбрасываются через продольные горизонтальные щели 22 в изолированные осадительные камеры 31.The dust and gas stream passing through the diffuser pipe 15 enters the cylindrical shell 17 of the after-treatment chamber 18. Encountering a four-blade flow swirl 23 on its way, the axial flow deflects its path in the radial direction. Solid particles, moving further along a spiral trajectory under the action of centrifugal forces, are squeezed to the inner surface of the shell 17 and, encountering the front edge 32, are thrown through longitudinal horizontal slots 22 into isolated precipitation chambers 31.

Продолжая движение в направлении патрубка 21 вывода очищенного газа, пылегазовый поток огибает фронтальную поверхность профилированного обтекателя 24, заставляя оставшиеся твердые частицы пыли как более инерционные двигаться в постоянный кольцевой зазор 26, образованный диффузорным входом 25 патрубка 21 вывода очищенного газа и внутренней поверхностью цилиндрической обечайки 17. Очищенный от твердых частиц воздух, огибая по спирали тыльную поверхность профилированного обтекателя 24, обращенную в сторону патрубка 21 вывода очищенного газа, перетекает через регулируемый кольцевой зазор 27 в патрубок 21 вывода очищенного газа, и, плавно раскручиваясь, удаляется из пылеуловителя.Continuing movement in the direction of the purified gas outlet pipe 21, the dust and gas stream goes around the front surface of the profiled fairing 24, causing the remaining solid dust particles to move as a permanent inertia into the constant annular gap 26 formed by the diffuser inlet 25 of the purified gas outlet pipe 21 and the inner surface of the cylindrical shell 17. Purified air from solid particles, spiraling around the back surface of the profiled fairing 24, facing the pipe 21 of the outlet of the purified gas, flows through an adjustable annular gap 27 into the pipe 21 of the outlet of the purified gas, and, smoothly untwisting, is removed from the dust collector.

Таким образом, реализация предложенного устройства позволяет оптимально организовать аэродинамику течения пылевоздушной смеси в камерах первичной и вторичной сепарации, предотвратить появление вторичного уноса пыли и межбункерных перетоков газа, а также рационально использовать энергию уходящего вращающегося потока для повышения эффективности улавливания наиболее тонких фракций пыли в камере доочистки.Thus, the implementation of the proposed device allows you to optimally organize the aerodynamics of the flow of dust-air mixture in the chambers of the primary and secondary separation, prevent the occurrence of secondary dust and inter-hopper gas flows, and also rationally use the energy of the outgoing rotating stream to increase the efficiency of trapping the finest dust fractions in the after-treatment chamber.

Claims

A multistage centrifugal dust collector comprising a housing with a tangential inlet pipe, a primary separation chamber with a decreasing cross-sectional separation channel formed by a spiral surface, and a secondary separation chamber adjacent to its side wall, equipped with dust collecting bins, a diffuser pipe forming an annular channel between these chambers purified gas outlet pipe, characterized in that the primary separation chamber with a separation curvilinear channel smoothly having a radius of curvature having a rectangular cross-section with a height to channel width ratio of 1: 5, is made of three series-connected deposition sections with a length along the arc of the curved channel 180 °, 90 ° and 90 °, formed between transverse slotted gaps of size 0, 1 height of the separation channel due to the displacement of the sections in the radial direction, and the first two deposition sections have individual isolated bins, a diffuser pipe forming between the chambers of the primary and secondary of the separation channel is an annular channel built into the primary separation chamber by 0.2-0.3 of its width and smoothly interfaced with the cylindrical shell of the aftertreatment chamber, also having individual isolated dust collecting bins and located between the secondary separation chamber and the purified gas outlet pipe, five diameters in length shells, on the inner surface of which with an interval of 120 ° there are three longitudinal horizontal slots with front edges bent towards the flow at an angle of 80 °, while the dust collector is equipped with a four-blade flow swirl installed in the after-treatment chamber at the entrance to the cylindrical shell, a profiled cowl placed at the outlet of the shell with the possibility of movement along the horizontal axis and made in the form of two straight circular cones, aligned with the bases, and the purified gas outlet pipe is made of a snail shape with a diffuser input, while the diffuser input of the outlet pipe of the purified gas is built into the shell to a depth of 0.1 of its diameter with the formation of a constant annular gap with morning mantle surface and adjustable annular gap with the rear surface of the shaped fairing, and the cavity between the inner surface of the chamber and aftertreatment outer surface of the cylindrical mantle is divided by vertical partitions which form the individual insulated bunkers isolated settling chambers.