RU2658024C1

RU2658024C1 - Two-step installation of dust-collector

Info

Publication number: RU2658024C1
Application number: RU2017142251A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2017-12-05
Filing date: 2017-12-05
Publication date: 2018-06-19

Abstract

FIELD: manufacturing technology.

SUBSTANCE: invention relates to the dust-collecting technique and can be used in the chemical, textile, food, light and other industries for the cleaning of dusty gases. Invention is aimed to increase efficiency and reliability of dust-collecting process, as well as to reduce metal intensity and vibro-acoustic activity of apparatus as a whole. In two-stage dust collection unit, which includes cyclone for pre-cleaning dust collection system, which comprises body consisting of cylindrical and conical parts, peripheral inlet of gas flow, made in form of inlet pipe, and exhaust device comprising exhaust pipe for outlet of purified gas, upper and lower housing having inner cup housed therein with sump and discharge tube, spreader having splitter arranged in exhaust pipe, in exhaust pipe there is filter element consisting of parts that are formed by exhaust pipe and dissipator, fine filter with integrated fire and explosion safety system, each of nozzles of fire-explosion safety system of the device includes body and coaxially disposed and rigidly connected to it in upper part, fitting with inlet cylindrical bore connected to diffuser, which is axially symmetric in housing, on which perforated disk is disposed, and in body lower part a body is placed axisymmetric to nozzle, with at least three projections centering it in axial cylindrical chamber, herewith nozzle is made with a central hole on the inner surface of which a screw thread is made, and between the perforated disk and the nozzle is placed a hollow helical conical swirl nozzle with a screw thread, the nozzle is pressed against the nozzle body by a threaded washer with a central confuser.

EFFECT: increase in efficiency and reliability of dust collection process by providing installation with fire-explosion safety system.

1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к технике пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.The invention relates to techniques for dust collection and can be used in chemical, textile, food, light and other industries for the purification of dusty gases.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является установка по патенту РФ №2257959, содержащая корпус, состоящий из цилиндрической и конических частей и расположенный в его верхней части периферийный ввод газового потока и выходной патрубок очищенного газа (прототип).The closest technical solution to the claimed object is the installation according to the patent of Russian Federation No. 2257959, comprising a housing consisting of cylindrical and conical parts and located in its upper part, the peripheral inlet of the gas stream and the outlet of the purified gas (prototype).

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания за счет отсутствия фильтра тонкой очистки и системы взрывопожаробезопасности.The disadvantage of the prototype is the relatively low efficiency of the dust collection process due to the lack of a fine filter and an explosion and fire safety system.

Технически достижимый результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания путем обеспечения установки системой взрывопожаробезопасности.A technically achievable result is an increase in the efficiency and reliability of the dust collection process by providing installation with an explosion and fire safety system.

Это достигается тем, что в двухступенчатой установке пылеулавливания, включающей в себя циклон предварительной очистки системы пылеулавливания, который содержит корпус, состоящий из цилиндрической и конической частей, периферийный ввод газового потока, выполненный в виде входного патрубка, и выхлопное устройство, содержащее выхлопную трубу для выхода очищенного газа, верхний и нижний корпусы с размещенным в них внутренним стаканом с водосборником и сливной трубкой, причем в выхлопной трубе размещен рассекатель, в выхлопной трубе размещен фильтрующий элемент, состоящий из частей, которые образованы выхлопной трубой и рассекателем, фильтр тонкой очистки со встроенной системой взрывопожаробезопасности, каждая из форсунок системы обеспечения пожаровзрывобезопасности работы устройства содержит корпус и, соосно расположенный и жестко связанный с ним в верхней части, штуцер с входным цилиндрическим отверстием, соединенным с диффузором, выполненным осесимметрично в корпусе, на срезе которого размещен перфорированный диск, а в нижней части корпуса расположено, осесимметрично корпусу, сопло с по крайней мере тремя выступами, центрирующими его в осевой цилиндрической камере, при этом сопло выполнено с центральным отверстием, на внутренней поверхности которого выполнена винтовая нарезка, а между перфорированным диском и соплом размещен полый винтовой конический завихритель с винтовой нарезкой, при этом сопло поджимается к корпусу форсунки резьбовой шайбой с центральным коцфузором.This is achieved by the fact that in a two-stage dust-collecting installation, which includes a cyclone pre-cleaning the dust-collecting system, which contains a housing consisting of cylindrical and conical parts, a peripheral gas inlet made in the form of an inlet pipe, and an exhaust device containing an exhaust pipe for exit purified gas, the upper and lower bodies with an inner cup placed in them with a water collector and a drain pipe, and in the exhaust pipe there is a divider, in the exhaust pipe A filter element consisting of parts that are formed by an exhaust pipe and a divider, a fine filter with an integrated fire and explosion safety system, each nozzle of the fire and explosion safety system of the device contains a housing and, coaxially located and rigidly connected to it in the upper part, a fitting with an input cylindrical a hole connected to the diffuser, made axisymmetrically in the housing, on the slice of which a perforated disk is placed, and located in the lower part of the housing, axisymmetric In the case of the casing, the nozzle with at least three protrusions centering it in the axial cylindrical chamber, the nozzle is made with a Central hole, on the inner surface of which is made a screw thread, and between the perforated disk and the nozzle there is a hollow helical conical swirl with screw thread, with this nozzle is pressed against the nozzle body with a threaded washer with central cofuser.

На фиг. 1-3 изображен общий вид циклона установки пылеулавливания, на фиг. 4 - схема фильтра тонкой очистки со встроенной системой взрывопожаробезопасности процесса пылеулавливания, на фиг. 5 представлена схема вихревой форсунки системы взрывопожаробезопасности.In FIG. 1-3, a general view of the cyclone of the dust collecting apparatus is shown; FIG. 4 is a diagram of a fine filter with an integrated fire and explosion safety system of the dust collection process, FIG. 5 is a diagram of a vortex nozzle of an explosion and fire safety system.

Двухступенчатая установка пылеулавливания включает в себя циклон предварительной очистки системы пылеулавливания, который содержит корпус, состоящий из цилиндрической 7 и конической 8 частей, периферийный ввод газового потока, выполненный в виде входного патрубка и выхлопное устройство, содержащее выхлопную трубу 4 для выхода очищенного газа, верхний 3 и нижний 2 корпусы с размещенным в них внутренним стаканом 9 с водосборником 5 и сливной трубкой 6, причем в выхлопной трубе размещен рассекатель 1 и фильтрующий элемент 10, состоящий из частей, которые образованы выхлопной трубой и рассекателем.The two-stage dust collection unit includes a cyclone pre-cleaning the dust collection system, which contains a housing consisting of a cylindrical 7 and a conical 8 parts, a peripheral gas inlet made in the form of an inlet pipe and an exhaust device containing an exhaust pipe 4 for the outlet of the purified gas, the upper 3 and lower 2 housings with an inner cup 9 housed in them with a water collector 5 and a drain pipe 6, and in the exhaust pipe there is a divider 1 and a filter element 10, consisting of th, which are formed by the exhaust pipe and divider.

Циклон двухступенчаой установки пылеулавливания работает следующим образом.The cyclone of a two-stage dust collection plant operates as follows.

Запыленный газовый поток поступает в циклон через входной патрубок, закручивается за счет тангенциального периферийного ввода и движется далее по нисходящей винтовой линии вдоль стенок корпуса 7 и 8 аппарата. В результате чего частицы пыли под действием центробежной силы движутся от центра аппарата к периферии, и, достигая стенок аппарата, транспортируются вниз в коническую часть корпуса 8, а затем в бункер для сбора уловленной пыли. Очищенный воздух выводится из циклона через внутренний стакан 9 и выхлопную трубу 4. Водосборник 5 служит для сбора конденсата, который выводится через сливную трубку 6. При этом легкие, мелкодисперсные частицы пыли, не уловленные в бункере, задерживаются на фильтрующем элементе 10, при этом происходит снижение виброакустической энергии, так как фильтрующий элемент 10 одновременно является аэродинамическим глушителем шума активного (сорбционного) типа. Процесс пылеулавливания протекает в оптимальном гидродинамическом режиме при следующих соотношениях основных конструктивных параметров предлагаемого устройства: отношение диаметра цилиндрической части корпуса к диаметру внутреннего стакана, находится в оптимальном интервале величин: D/D₂=1,6…1,9: отношение диаметра цилиндрической части корпуса к меньшему диаметру усеченного конуса конической части корпуса находится в оптимальном интервале величин: D/D₁=4,9…7,2; отношение высоты конической части корпуса циклона к высоте его цилиндрической части, находится в оптимальном интервале величин: h₁/h₂=1,6…1,8; отношение высоты цилиндрической части корпуса циклона к расстоянию между корпусом циклона и корпусом выхлопного устройства, находится в оптимальном интервале величин: h₂/h₃=3,8…6,4.The dusty gas stream enters the cyclone through the inlet pipe, swirls due to the tangential peripheral input and moves further along the downward spiral line along the walls of the housing 7 and 8 of the apparatus. As a result, the dust particles under the action of centrifugal force move from the center of the apparatus to the periphery, and, reaching the walls of the apparatus, are transported down to the conical part of the housing 8, and then to the hopper for collecting dust. The purified air is discharged from the cyclone through the inner cup 9 and the exhaust pipe 4. The collector 5 serves to collect condensate, which is discharged through the drain pipe 6. At the same time, light, finely dispersed dust particles not trapped in the hopper are trapped on the filter element 10, and this happens reduction of vibro-acoustic energy, since the filter element 10 is simultaneously an aerodynamic silencer of active (sorption) type noise. The dust collection process proceeds in the optimal hydrodynamic mode with the following ratios of the main structural parameters of the proposed device: the ratio of the diameter of the cylindrical part of the body to the diameter of the inner glass, is in the optimal range of values: D / D ₂ = 1.6 ... 1.9: the ratio of the diameter of the cylindrical part of the body to a smaller diameter of the truncated cone of the conical part of the body is in the optimal range of values: D / D ₁ = 4.9 ... 7.2; the ratio of the height of the conical part of the cyclone body to the height of its cylindrical part is in the optimal range of values: h ₁ / h ₂ = 1.6 ... 1.8; the ratio of the height of the cylindrical part of the cyclone body to the distance between the cyclone body and the body of the exhaust device is in the optimal range of values: h ₂ / h ₃ = 3.8 ... 6.4.

Фильтрующий элемент 10 имеет поверхность, конгруэнтную соответствующим частям выхлопного устройства. Гидравлическое сопротивление фильтрующего элемента составляет 15…25% от гидравлического сопротивления всего аппарата, а материал фильтрующего элемента обладает повышенными звукопоглощающими свойствами.The filter element 10 has a surface congruent with the corresponding parts of the exhaust device. The hydraulic resistance of the filter element is 15 ... 25% of the hydraulic resistance of the entire apparatus, and the material of the filter element has enhanced sound absorbing properties.

Для снижения виброакустической активности аппарата и его металлоемкости, а также повышения его надежности в предлагаемом устройстве предусмотрены следующие мероприятия: детали циклона выполнены из конструкционных композиционных или полимерных материалов, например полиэтилена, капрона, полиуретана с помощью литья, штамповки, формования; винтообразные элементы деталей циклона изготовлены способами пластической деформации, например выдавливания или накатки на оборудовании, имеющем винтообразное формообразующее движение; на винтообразные элементы деталей циклона и поверхности, контактирующие с запыленным газовым потоком нанесен износостойкий слой, например способами напыления или с применением гальванического оборудования; на поверхности деталей нанесен слой мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, причем соотношение между толщиной металла и вибродемпфирующего покрытия находится в оптимальном интервале величин: 1/(2,5…4); детали циклона выполнены армированными или слоистыми, причем поверхности слоев, соприкасаемые с движущимся газовым потоком выполнены из материалов, обладающих повышенной износостойкостью и антифрикционными свойствами, а свойства материала арматуры подобраны из условия снижения виброакустической активности аппаратов; детали винтообразных поверхностей циклона выполнены армированными путем формования или заливки винтообразных износостойких элементов в корпусные детали или крышки.To reduce the vibro-acoustic activity of the apparatus and its metal consumption, as well as increase its reliability, the proposed device provides the following measures: cyclone parts are made of structural composite or polymeric materials, such as polyethylene, nylon, polyurethane using casting, stamping, molding; the helical elements of the cyclone parts are made by plastic deformation methods, for example extrusion or knurling on equipment having a helical form-forming movement; on the helical elements of the parts of the cyclone and the surface in contact with the dusty gas stream, a wear-resistant layer is applied, for example by spraying methods or using galvanic equipment; a layer of soft vibration-damping material, for example, VD-17 mastic, is applied on the surface of the parts, and the ratio between the thickness of the metal and the vibration-damping coating is in the optimal range of values: 1 / (2.5 ... 4); the details of the cyclone are made reinforced or layered, moreover, the surface of the layers in contact with the moving gas stream is made of materials having increased wear resistance and antifriction properties, and the properties of the reinforcement material are selected from the condition of reducing the vibroacoustic activity of the apparatuses; Details of the helical surfaces of the cyclone are made reinforced by molding or pouring helical wear-resistant elements into body parts or covers.

Двухступенчатая установка пылеулавливания включает в себя фильтр тонкой очистки со встроенной системой взрывопожаробезопасности процесса пылеулавливания, который последовательно соединен с циклоном.The two-stage dust collection unit includes a fine filter with an integrated explosion and fire safety system for the dust collection process, which is connected in series with the cyclone.

Фильтр тонкой очистки со встроенной системой взрывопожаробезопасности (фиг. 4) включает в себя корпус 12 рамной конструкции с ограждениями, опорную часть 16 с бункером 14 для сбора пыли и пылесборной тележкой 15, установленной на основании 30, а также входной 11 и выходной 13 короба фильтровальной секции пылеуловителя с фильтрами рукавного типа, соответственно с входным 17 и выходным 18 патрубками. Во входном коробе 11 устройства пылеулавливания установлен коллектор 26 с форсунками 27 системы пожаровзрывобезопасности с блоком 28 управления, связанным электронной связью с общим микропроцессором 29. Система 19 регенерации рукавных фильтров с механизмом 20 импульсной продувки снабжена блоком управления 21 каждого электромагнитного клапана продувочных сопел и соединена с общим блоком управления 22 регенерацией, связанным электронной связью с общим микропроцессором 29. Во входном 11 коробе фильтровальной секции также установлен датчик 23 температуры, в бункере 14 для сбора пыли - аварийный датчик 25 уровня пыли, в выходном коробе 13 фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель 24, выходы с которых соединены с общим микропроцессором 29, расположенным в шкафу управления (на чертеже не показан).A fine filter with an integrated explosion and fire safety system (Fig. 4) includes a frame housing 12 with fencing, a supporting part 16 with a dust bin 14 and a dust collection trolley 15 mounted on the base 30, as well as an inlet 11 and an outlet 13 filter box dust collector sections with bag filters, respectively with inlet 17 and outlet 18 nozzles. A collector 26 with nozzles 27 of the fire and explosion safety system with a control unit 28 connected electronically to a common microprocessor 29 is installed in the input duct 11 of the dust collection device. The bag filter regeneration system 19 with a pulse purge mechanism 20 is equipped with a control unit 21 of each solenoid valve of the purge nozzles and is connected to a common a regeneration control unit 22 connected electronically to a common microprocessor 29. A sensor 23 is also installed in the input box 11 of the filter section eratury, a hopper 14 for collecting dust - safing sensor 25, the dust level in the outlet duct 13 of the filter section - automatic thermal sensor detector 24, which outputs are connected to a common microprocessor 29, disposed in the control cabinet (not shown).

Очистку запыленного газового потока осуществляют посредством его подачи через входной 17 патрубок во входной короб 11 фильтровальной секции пылеуловителя с фильтрами рукавного типа. При этом запыленный газовый поток поступает через внешние поверхности рукавных фильтров во внутреннюю их полость, освобождаясь при этом от частиц пыли, и попадает в полость выходного короба 13 фильтровальной секции. Для оптимизации процесса пылеулавливания и его безопасной работы во входном коробе 11 устройства пылеулавливания установлен датчик 23 температуры и коллектор 26 с форсунками 27 системы пожаровзрывобезопасности с блоком 28 управления, связанным электронной связью с общим микропроцессором 29. В бункере для сбора пыли установлен аварийный датчик 25 уровня пыли, а в выходном коробе фильтровальной секции - тепловой автоматический датчик-извещатель 24, при этом выходы с датчиков соединяют с общим микропроцессором 29. Во входном коробе 11 фильтровальной секции пылеуловителя устанавливают систему регенерации рукавных фильтров с механизмом 20 импульсной продувки, которая связана с блоком управления 21 каждого электромагнитного клапана продувочных сопел и соединена с общим блоком управления 22 регенерацией, связанным электронной связью с общим микропроцессором 29.The dusty gas stream is cleaned by supplying it through the inlet 17 to the inlet duct 11 of the filter section of the dust collector with bag filters. In this case, the dusty gas stream enters through the outer surfaces of the bag filters into their inner cavity, being freed from dust particles, and enters the cavity of the outlet box 13 of the filter section. To optimize the dust collection process and its safe operation, a temperature sensor 23 and a collector 26 with nozzles 27 of the fire and explosion safety system with a control unit 28 connected electronically to a common microprocessor 29 are installed in the inlet box 11 of the dust collection device. An dust level alarm sensor 25 is installed in the dust collection hopper and in the output box of the filter section is a thermal automatic sensor detector 24, while the outputs from the sensors are connected to a common microprocessor 29. In the input box 11 is a filter of the dust collector section, a bag filter regeneration system is installed with a pulse purge mechanism 20, which is connected to a control unit 21 of each solenoid valve of the purge nozzles and connected to a common regeneration control unit 22, connected electronically to a common microprocessor 29.

Тепловой датчик-извещатель 24 соединен с системой пожаровзрывобезопасности, которая является выходным звеном в общей системе безопасного пылеулавливания, и способна предотвратить распространение пламени, в случае его возникновения, через выходной 18 патрубок дальше по вентиляционным каналам, что повышает надежность и безопасность всего комплекса системы безопасного пылеулавливания. Работа коллектора 26 с форсунками 27 осуществляется по принципу открытия аварийного электромагнитного клапана подачи воды, при подаче на клапан управляющего сигнала от общего микропроцессора 29, обрабатывающего сигнал с теплового датчика-извещателя 24, который в свою очередь реагирует на увеличение температуры в выходном коробе, вплоть до самовоспламенения пылевых аэрозолей и фильтрующих материалов.The heat detector 24 is connected to the fire and explosion safety system, which is the output link in the general safe dust collection system, and is able to prevent the spread of flame, if it occurs, through the outlet 18 pipe further through the ventilation ducts, which increases the reliability and safety of the entire complex of the safe dust collection system . The collector 26 works with nozzles 27 by the principle of opening the emergency electromagnetic water supply valve, when a control signal is supplied to the valve from a common microprocessor 29, which processes the signal from the heat detector 24, which in turn responds to an increase in temperature in the outlet box, up to self-ignition of dust aerosols and filter materials.

На фиг. 5 представлена схема вихревой форсунки.In FIG. 5 shows a vortex nozzle diagram.

Вихревая форсунка с винтовым коническим завихрителем состоит из корпуса 31 и, соосно расположенного и жестко связанного с ним в верхней части, штуцера 32 с входным цилиндрическим отверстием 34, соединенным с диффузором 35, выполненным осесимметрично в корпусе 31, на срезе которого размещен перфорированный диск 33.A vortex nozzle with a helical conical swirl consists of a housing 31 and, coaxially located and rigidly connected with it in the upper part, a fitting 32 with an inlet cylindrical hole 34 connected to a diffuser 35 made axisymmetrically in the housing 31, on the slice of which a perforated disk 33 is placed.

В нижней части корпуса расположено, осесимметрично корпусу 31, сопло 39 с по крайней мере тремя выступами 40, центрирующими его в осевой цилиндрической камере 36. Сопло 39 выполнено с центральным отверстием, на внутренней поверхности которого выполнена винтовая нарезка 41. Между перфорированным диском 33 и соплом 39 размещен полый винтовой конический завихритель 37 с винтовой нарезкой 38. Сопло 39 поджимается к корпусу 31 форсунки резьбовой шайбой 42 с центральным конфузором 43.A nozzle 39 with at least three protrusions 40 centering it in the axial cylindrical chamber 36 is located in the lower part of the body, axisymmetrically to the body 31. The nozzle 39 is made with a central hole, on the inner surface of which there is a screw thread 41. Between the perforated disk 33 and the nozzle 39 there is a hollow helical conical swirl 37 with screw thread 38. The nozzle 39 is pressed against the nozzle body 31 by a threaded washer 42 with a central confuser 43.

Форсунка с винтовым коническим завихрителем работает следующим образом.The nozzle with a helical conical swirl operates as follows.

Жидкость в корпус 31 поступает через канал 34 подвода жидкости в штуцере 32, а затем через перфорированный диск 33 поступает в осевую цилиндрическую камеру 36, в которой начинает свою закрутку в полом винтовом коническом завихрителе 37 с винтовой нарезкой 38.Liquid enters the housing 31 through the fluid supply channel 34 in the fitting 32, and then through the perforated disk 33 enters the axial cylindrical chamber 36, in which it begins to twist in the hollow helical conical swirl 37 with screw thread 38.

Жидкость одновременно движется в осевом направлении через осевые каналы, образованные выступами 40 сопла 39, и, выполненное в нем, центральное отверстие, на внутренней поверхности которого имеется винтовая нарезка 41.The fluid simultaneously moves in the axial direction through the axial channels formed by the protrusions 40 of the nozzle 39, and, made therein, a Central hole, on the inner surface of which there is a screw thread 41.

В камере смешения, которой служит центральный конфузор 43, происходит взаимодействие этих потоков с их дополнительной турбулизацией и дроблением с образованием мелкодисперсной фазы. Такой поток жидкости на выходе из центрального конфузора 43 в резьбовой шайбе 42, хорошо раскрывается за счет центробежных сил, возникающих от вращения жидкости, и мелкодисперсно распределяется внутри конусообразного факела за счет турбулентного вихревого течения жидкости из форсунки.In the mixing chamber, which is the central confuser 43, these flows interact with their additional turbulization and crushing with the formation of a finely dispersed phase. Such a fluid flow at the outlet of the central confuser 43 in the threaded washer 42 is well disclosed due to centrifugal forces arising from the rotation of the fluid, and is finely dispersed inside the cone-shaped plume due to the turbulent vortex fluid flow from the nozzle.

Claims

A two-stage dust collection unit, including a cyclone pre-cleaning the dust collection system, which contains a housing consisting of cylindrical and conical parts, a peripheral gas inlet made in the form of an inlet pipe and an exhaust device containing an exhaust pipe for the outlet of the purified gas, upper and lower housings with an inner cup placed in them with a water collector and a drain pipe, moreover, a divider is placed in the exhaust pipe, a filter element is placed in the exhaust pipe, with consisting of parts that are formed by the exhaust pipe and divider, a fine filter with an integrated explosion and fire safety system, each nozzle of the fire and explosion safety system of the device contains a housing and coaxially located and rigidly connected to it in the upper part, a fitting with an inlet cylindrical hole connected to diffuser, made axisymmetrically in the housing, on the slice of which is placed a perforated disk, characterized in that the bottom of the housing is located, axisymmetrically to the nozzle, a nozzle with at least three protrusions centering it in the axial cylindrical chamber, the nozzle being made with a central hole, screw cutting is made on its inner surface, and a hollow screw conical swirl with screw thread is placed between the perforated disk and the nozzle, while the nozzle is pressed against the nozzle body with a threaded washer with a central confuser.