RU2489194C1

RU2489194C1 - Vortex dust arrester

Info

Publication number: RU2489194C1
Application number: RU2012121969/05A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Ганчуков
Priority date: 2012-05-28
Filing date: 2012-05-28
Publication date: 2013-08-10

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to cleaning gas of dust and may be used in heat engineering, metallurgy, production of construction materials etc. Vortex dust arrester comprises cylindrical casing, its top section being equipped with axial clean gas discharge pipe and rectangular-section tangential inlet with swirler for secondary gas flow to be cleaned. Casing bottom section accommodates tangential pipe for axial feed of gas primary flow with swirler, cone and baffle ring, large-diameter conical cylinder dust catching chamber, clean air discharge pipe and arrested dust discharge pipe and unloader. Clean gas axial discharge pipe outer surface, under aforesaid swirler, conical cap is arranged to diverge downward and to deflect swirled down secondary gas glow to casing wall from dangerous zone under clean gas discharge axial pipe.

EFFECT: higher efficiency of separation.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для очистки газов от пыли в энергетической, химической, текстильной, строительной, металлургической, горнодобывающей, пищевой и других отраслях промышленности. В частности, оно относится к устройствам центробежного принципа действия, основанных на применении закрученных или вихревых потоков.The invention relates to a device for cleaning gases from dust in the energy, chemical, textile, construction, metallurgical, mining, food and other industries. In particular, it relates to centrifugal principle devices based on the use of swirling or vortex flows.

Известен вихревой пылеуловитель, содержащий цилиндрический корпус, в верхней части которого расположены осевой вывод очищенного газа и тангенциальный ввод вторичного газа с завихрителем, а в нижней части корпуса расположены ввод первичного газа с размещенным на нем завихрителем, обтекателем и кольцевой отбойной шайбой и цилиндрический сборник большего диаметра. При этом ввод первичного газа имеет подводящую трубу, которая установлена наклонно под углом не менее 147,5°, а соединительный изогнутый участок ее находится ниже цилиндрической части пылесборника (авторское свидетельство СССР №1595570).Known is a vortex dust collector containing a cylindrical body, in the upper part of which there is an axial outlet of the purified gas and a tangential input of secondary gas with a swirl, and in the lower part of the body there is a primary gas inlet with a swirl, a cowl and an annular baffle plate and a cylindrical collector of larger diameter . In this case, the input of the primary gas has a supply pipe, which is installed obliquely at an angle of at least 147.5 °, and its connecting curved section is located below the cylindrical part of the dust collector (USSR copyright certificate No. 1595570).

Недостатком известного устройства является то, что определенная часть уловленной пыли оседает на поверхности кольцевой отбойной шайбы, а в бункерной части пылеуловителя образуется восходящая циркуляция потоков газа, попавшего в нее вместе с пылью, который устремляется через кольцевой зазор в сепарационную камеру пылеуловителя. В результате происходит перекрытие кольцевого зазора для движения пыли из зоны сепарации в бункерную часть пылеуловителя и пылеуловитель прекращает работу в нормальном режиме.A disadvantage of the known device is that a certain part of the trapped dust settles on the surface of the annular baffle plate, and an upward circulation of gas flows is formed in the bunker part of the dust collector, which enters it along with the dust, which rushes through the annular gap into the separation chamber of the dust collector. As a result, the annular gap for the movement of dust from the separation zone to the hopper part of the dust collector is overlapped and the dust collector stops working in normal mode.

Известен вихревой пылеуловитель, содержащий цилиндрический корпус, в верхней части которого расположен осевой вывод очищенного газа и тангенциальный ввод очищаемого вторичного потока газа, а в нижней части корпуса расположены ввод очищаемого первичного потока газа с завихрителем и отбойной шайбой, цилиндроконический пылесборник большего диаметра, рециркуляционный вывод газа из пылесборника и патрубок выгрузки уловленной пыли. Патрубки вводов первичного и вторичного потоков газа тангенциально подключены к цилиндрическим элементам пылеуловителя, каждый из них имеют прямоугольное поперечное сечение, отбойная шайба выполнена в виде пустотелого усеченного конуса, большее основание которого обращено вниз и установлено на уровне нижнего конца цилиндрического корпуса с кольцевым зазором между ними, под отбойной шайбой соосно вводу очищаемого первичного потока газа в полости пылесборника установлен цилиндрический короб, открытый сверху и закрытый снизу, полость которого сообщена с полостью рециркуляционного вывода газа (патент RU №2124384).Known vortex dust collector containing a cylindrical body, in the upper part of which is the axial outlet of the purified gas and the tangential inlet of the cleaned secondary gas stream, and in the lower part of the housing are the input of the cleaned primary gas stream with a swirl and a washer, a cylindrical dust collector of a larger diameter, a gas recirculation outlet from a dust collector and a pipe for unloading trapped dust. The nozzles of the inputs of the primary and secondary gas flows are tangentially connected to the cylindrical elements of the dust collector, each of them has a rectangular cross section, the baffle plate is made in the form of a hollow truncated cone, the larger base of which is facing down and installed at the lower end of the cylindrical body with an annular gap between them, under the baffle plate, a cylindrical box is installed coaxially with the input of the cleaned primary gas stream in the cavity of the dust collector, open at the top and closed at the bottom, the cavity which is communicated with the cavity of the recirculation gas outlet (patent RU No. 2144384).

Недостатком известного пылеуловителя является относительно невысокая эффективность улавливания субмикронных частиц пыли вследствии уноса их в выхлопную трубу радиально стекающим потоком очищенного газа.A disadvantage of the known dust collector is the relatively low efficiency of collecting submicron dust particles due to their entrainment into the exhaust pipe by a radially flowing stream of purified gas.

Наибольшая скорость радиального потока газа наблюдается непосредственно у нижнего среза выхлопной трубы. Здесь на высоте, равной диаметру выхлопной трубы, стекает до 90% всего газа (German Chem. Eng. V.8, №5, 1985, р.223-233), поэтому радиальный сток газа ослабляет действие центробежной силы и увеличивает сжатие выходящего потока перед входом в выхлопную трубу. Последнее способствует повышению затрат энергии на перемещение газа.The highest radial gas flow rate is observed directly at the lower cut of the exhaust pipe. Here, at a height equal to the diameter of the exhaust pipe, up to 90% of all gas flows (German Chem. Eng. V.8, No. 5, 1985, p. 23-233), therefore the radial gas flow weakens the action of centrifugal force and increases the compression of the outlet stream before entering the exhaust pipe. The latter contributes to an increase in energy costs for gas movement.

Следовательно, в вихревом пылеуловителе необходимо создать такую аэродинамическую обстановку, при которой в районе нижнего среза выхлопной трубы отсутствовал бы радиальный сток газа, направленный от периферии к центру, и наоборот, имело бы место радиальное течение газа от центра к периферии и, как следствие, существенное уменьшение уноса мелкодисперсной пыли с выходящим очищенным газом. Другими словами, у нижнего среза выхлопной трубы необходимо увеличить расстояние между нисходящим пыленесущим слоем очищаемого вторичного потока и граничной поверхностью центрального восходящего вихря очищенного газа, выходящего в выхлопную трубу, а также обеспечить эжекционный захват микрочастиц пыли из восходящего очищенного потока газа перед входом его в выхлопную трубу нисходящим периферийным вторичным потоком за счет увеличения скорости его движения настолько, чтобы статическое давление в нем на уровне среза выхлопной трубы стало ниже, чем на входе в выхлопную трубу.Consequently, it is necessary to create such an aerodynamic situation in the vortex dust collector that in the region of the lower cut of the exhaust pipe there would be no radial gas flow directed from the periphery to the center, and vice versa, there would be a radial gas flow from the center to the periphery and, as a result, a significant reduction of entrainment of fine dust with effluent purified gas. In other words, at the lower cut of the exhaust pipe, it is necessary to increase the distance between the descending dust-bearing layer of the cleaned secondary stream and the boundary surface of the central ascending vortex of purified gas leaving the exhaust pipe, and also to provide ejection capture of dust microparticles from the ascending purified gas stream before it enters the exhaust pipe downward peripheral secondary flow by increasing its speed so that the static pressure in it at the level of the exhaust pipe cut off lower than at the inlet to the exhaust pipe.

Задача состоит в повышении эффективности пылеулавливания.The challenge is to increase the efficiency of dust collection.

Техническим результатом является улучшение аэродинамической структуры потоков в сепарационной камере на уровне нижнего среза осевого патрубка вывода очищенного газа.The technical result is to improve the aerodynamic structure of the flows in the separation chamber at the level of the lower cut of the axial outlet pipe of the purified gas.

Технический результат достигается тем, что вихревой пылеуловитель содержит цилиндрический корпус, в верхней части которого расположены осевой вывод очищенного газа и тангенциальный ввод очищаемого вторичного потока газа прямоугольного сечения с завихрителем, а в нижней части корпуса расположены тангенциальный патрубок прямоугольного сечения осевого ввода очищаемого первичного потока газа с завихрителем, обтекателем и отбойной шайбой, цилиндроконическая пылесборная камера большего диаметра, рециркуляционный вывод обеспыленного газа из пылесборника и патрубок вывода уловленной пыли с разгрузочным устройством. На наружной поверхности осевого патрубка вывода очищенного газа ниже завихрителя установлен конический колпак, расширяющийся вниз и отклоняющий закрученный вторичный нисходящий поток очищаемого газа к стенке корпуса от опасной зоны под осевым патрубком вывода очищенного газа.The technical result is achieved by the fact that the vortex dust collector contains a cylindrical body, in the upper part of which there is an axial outlet of the purified gas and a tangential inlet of the cleaned secondary gas stream of rectangular cross section with a swirler, and in the lower part of the body there is a tangential branch pipe of a rectangular cross section of the axial inlet of the cleaned primary gas stream with swirl, fairing and bump washer, cylinder-shaped dust collecting chamber of larger diameter, recirculation outlet of dust-free g the basics from the dust collector and the outlet pipe for collecting dust with a discharge device. A conical cap is installed on the outer surface of the axial outlet pipe of the purified gas below the swirl, expanding downward and deflecting the swirling secondary downward flow of the gas to be cleaned to the wall of the housing from the danger zone under the axial pipe of the purified gas outlet.

Предпочтительно, нижний срез конического колпака находится выше нижнего среза осевого патрубка вывода очищенного газа.Preferably, the lower cut of the conical cap is higher than the lower cut of the axial outlet port of the purified gas outlet.

Предпочтительно, угол конусности конического колпака установлен таким, чтобы продолжение образующей конуса пересекалось с образующей цилиндрического корпуса в его нижней части на уровне кольцевой отбойной шайбы у входа в кольцевое пылеспускное отверстие.Preferably, the taper angle of the conical cap is set so that the continuation of the generatrix of the cone intersects with the generatrix of the cylindrical body in its lower part at the level of the annular baffle plate at the entrance to the annular dust outlet.

На фиг.1 представлен общий вид вихревого пылеуловителя; на фиг.2 - структура течения в сепарационной камере вблизи нижнего среза осевого патрубка вывода очищенного газа в режиме, благоприятном для пылеулавливания.Figure 1 presents a General view of the vortex dust collector; figure 2 - structure of the flow in the separation chamber near the lower cut of the axial nozzle of the outlet of the purified gas in a mode favorable for dust collection.

Вихревой пылеуловитель содержит цилиндрический корпус 1, тангенциальный ввод 2 периферийного вторичного потока очищаемого газа с завихрителем 3, осевой патрубок 4 вывода очищенного газа с коническим колпаком 5, центральный ввод очищаемого первичного потока газа 6 с завихрителем 7, обтекателем 8, кольцевой отбойной шайбой 9, патрубок рециркуляции 10 (рециркуляционный вывод обеспыленного газа), цилиндроконическую пылесборную камеру 11 с пылевыгрузочным устройством 12 (разгрузочным устройством) и тангенциальный патрубок 13 ввода первичного потока в центральный ввод 6. Между корпусом 1 в его нижней части и кольцевой отбойной шайбой 9 имеется кольцевое отверстие 14 для транспортировки уловленной пыли в пылесборную камеру 11, а в верхней части между корпусом 1 и коническим колпаком 5 имеется кольцевое отверстие 15 для прохода вторичного потока. Конический колпак 5, установленный на осевом патрубке 4, имеет длину несколько меньшую длины осевого патрубка вывода очищенного газа и угол конусности, обеспечивающий пересечение продолжения его образующей с образующей корпуса 1 в нижней части корпуса у кольцевого отверстия 14.The vortex dust collector contains a cylindrical housing 1, a tangential inlet 2 of a peripheral secondary stream of purified gas with a swirl 3, an axial nozzle 4 of a cleaned gas outlet with a conical cap 5, a central inlet of a cleaned primary gas stream 6 with a swirl 7, a fairing 8, an annular baffle 9, a branch pipe recirculation 10 (dust-free gas recirculation outlet), cylinder-conical dust collecting chamber 11 with dust-unloading device 12 (unloading device) and primary flow inlet tangential branch 13 ka to the central inlet 6. Between the casing 1 in its lower part and the annular bump washer 9 there is an annular hole 14 for transporting trapped dust to the dust chamber 11, and in the upper part between the casing 1 and the conical cap 5 there is an annular hole 15 for the passage of the secondary stream . The conical cap 5 mounted on the axial nozzle 4 has a length slightly less than the length of the axial nozzle of the purified gas outlet and the taper angle, which ensures the intersection of the continuation of its generatrix with the generatrix of the housing 1 in the lower part of the housing at the annular hole 14.

Вихревой пылеуловитель работает следующим образом. Запыленный газ подается в уловитель двумя потоками - первичным через тангенциальный патрубок 13, центральный ввод 6, завихритель 7 снизу вверх и вторичным периферийным через тангенциальный ввод 2, завихритель 3 сверху вниз. Вторичный поток далее отжимается коническим колпаком 5 к стенке корпуса 1. Оба потока закручены в одну и ту же сторону, но поступательно направлены навстречу друг другу. Под действием центробежных сил в сепарационном пространстве корпуса 1 частицы пыли из первичного восходящего осевого потока перемещаются к стенке корпуса, где попадают в зону вращения нисходящего периферийного потока, истекающего с большой скоростью после завихрителя 3 из кольцевого отверстия 15 между стенками корпуса 1 и конического колпака 5. Скорость вторичного потока увеличивается вследствие сужения кольцевого канала между стенками колпака и корпуса настолько, что статическое давление в нем на уровне нижнего среза осевого патрубка 4 становится ниже, чем на входе в него. Благодаря этому становится возможной рециркуляция (эжекционный захват) самых запыленных периферийных слоев восходящего очищенного осевого вихря нисходящим вторичным потоком. Кроме этого конический колпак способствует отбрасыванию запыленного вторичного газа в сторону от опасной зоны под осевым патрубком 4 и тем самым уменьшает возможность уноса частиц пыли из вторичного потока очищенным выходящим потоком. Нисходящий периферийный вторичный поток по мере продвижения освобождается от пыли, постепенно разворачивается в обратном направлении и, достигнув отбойной шайбы 9, окончательно объединяется с восходящим осевым потоком, вместе с которым и покидает аппарат через осевой патрубок 4. При этом выходящий суммарный поток испытывает влияние зоны циркуляции 16 (фиг.2), под действием которой происходит его доочистка. Часть вторичного потока вместе с пылью через кольцевое отверстие 14 попадает в пылесборную камеру, создавая закрученное течение 17 в ее цилиндрической части, прижимая пыль к ее стенкам. Освобожденный от пыли поток воздуха из пылесборной камеры через патрубок рециркуляции 10 вновь поступает в сепарационное пространство пылеуловителя вместе с первичным потокомVortex dust collector operates as follows. Dusty gas is supplied to the trap in two streams - primary through the tangential pipe 13, the central input 6, the swirl 7 from the bottom up and the secondary peripheral through the tangential inlet 2, the swirl 3 from the top down. The secondary stream is further squeezed by a conical cap 5 to the wall of the housing 1. Both streams are swirled in the same direction, but are progressively directed towards each other. Under the action of centrifugal forces in the separation space of the housing 1, dust particles from the primary ascending axial flow move to the wall of the housing, where they fall into the zone of rotation of the downward peripheral flow expiring at high speed after the swirler 3 from the annular hole 15 between the walls of the housing 1 and the conical hood 5. The secondary flow rate increases due to the narrowing of the annular channel between the walls of the cap and the housing so that the static pressure in it at the level of the lower cut of the axial pipe 4 becomes lower than at the entrance to it. Due to this, recirculation (ejection capture) of the most dusty peripheral layers of the ascending purified axial vortex by a descending secondary stream becomes possible. In addition, the conical cap contributes to the rejection of dusty secondary gas away from the hazardous area under the axial nozzle 4 and thereby reduces the possibility of dust particles being carried away from the secondary stream by a cleaned effluent. The descending peripheral secondary stream is freed of dust as it moves forward, gradually turns in the opposite direction and, having reached the baffle plate 9, is finally combined with the upward axial flow, with which it leaves the apparatus through the axial pipe 4. In this case, the outgoing total flow is affected by the circulation zone 16 (figure 2), under the action of which its post-treatment takes place. Part of the secondary stream together with the dust through the annular hole 14 enters the dust chamber, creating a swirling flow 17 in its cylindrical part, pressing the dust to its walls. The dust-free air stream from the dust chamber through the recirculation pipe 10 again enters the separation space of the dust collector together with the primary stream

Уловленная пыль из пылесборной камеры периодически удаляется через пылевыгрузочное устройство 12.Collected dust from the dust chamber is periodically removed through the dust discharge device 12.

Предложенная конструкция вихревого пылеуловителя позволяет реализовать в аппарате режим течения, показанный на фиг.2, который наиболее выгоден с точки зрения эффективности пылеулавливания, причем расход вторичного потока составляет примерно 2/3 общего расхода очищаемого газа, а энергозатраты минимальны.The proposed design of the vortex dust collector allows you to implement the flow regime shown in Fig. 2 in the apparatus, which is most advantageous from the point of view of dust collection efficiency, and the secondary flow rate is about 2/3 of the total gas flow to be purified, and energy consumption is minimal.

Claims

1. A vortex dust collector containing a cylindrical body, in the upper part of which there is an axial outlet of the purified gas and a tangential inlet of a cleaned secondary gas stream of rectangular cross section with a swirl, and in the lower part of the body there is a tangential branch pipe of a rectangular section of an axial inlet of a cleaned primary gas stream with swirl, a fairing and a jack washer, a cylindrical-conical dust-collecting chamber of a larger diameter, a recirculation outlet of dust-free gas from the dust collector, and an outlet pipe dust with an unloading device, characterized in that a conical cap is installed on the outer surface of the cleaned gas outlet pipe below the swirl, expanding downward and deflecting the swirling secondary downward flow of the cleaned gas to the wall of the housing from the danger zone under the cleaned gas outlet pipe.

2. The vortex dust collector according to claim 1, characterized in that the lower cut of the conical cap is higher than the lower cut of the axial nozzle of the outlet of the purified gas.

3. The vortex dust collector according to claim 1 or 2, characterized in that the conic angle of the conical cap is set so that the continuation of the generatrix of the cone intersects with the generatrix of the cylindrical body in its lower part at the level of the annular baffle plate at the entrance to the annular dust outlet.