SU1727918A1

SU1727918A1 - Cyclone separator

Info

Publication number: SU1727918A1
Application number: SU894735978A
Authority: SU
Inventors: Георгий Петрович Щетинин; Иосиф Гершкович Зайдман; Юрий Владимирович Гимаутдинов; Геннадий Петрович Люст; Владимир Александрович Белов
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Технического Углерода
Priority date: 1989-07-20
Filing date: 1989-07-20
Publication date: 1992-04-23

Abstract

Изобретение касаетс устройств дл очистки сажи и может найти применение в производстве технического углерода. Цель изобретени - повышение эффективности очистки сажи за счет сокращени вторичного уноса частиц посторонних включений и 2 уменьшени содержани сажи в отходах. Сепаратор имеет цилиндрический корпус .1 с коническим днищем 3, тангенциальными входным 2 и выходным 7 патрубками. Диаметр основани конического днища, соприкасающегос с цилиндрическим корпусом. равен 1,1-1,2 диаметра корпуса. Над корпусом установлен усеченный конус 4 с углом раскрыти 60-120&deg; и диаметром большего основани , равным 1,1-1,2 диаметра цилиндрического корпуса. Между корпусом 1 и конусом 4 установлена диафрагма 5 с отверстием , имеющим диаметр 0.4-0,6 диаметра корпуса. На диафрагме концентрично отверстию установлена насадка 6 с углом раскрыти 60-90&deg;, высота которой равна 1- 1,5 высоты цилиндрического корпуса. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл. 7 /л сл СThe invention relates to a device for cleaning soot and may find application in the production of carbon black. The purpose of the invention is to increase the efficiency of soot cleaning by reducing the secondary entrainment of particles of impurities and 2 reducing the soot content in the waste. The separator has a cylindrical body .1 with a conical bottom 3, tangential inlet 2 and outlet 7 nozzles. The diameter of the base of the conical bottom in contact with the cylindrical body. equal to 1.1-1.2 of the diameter of the shell. A truncated cone 4 with an opening angle of 60-120 ° C is installed above the housing. and a diameter of the larger base equal to 1.1 to 1.2 times the diameter of the cylindrical body. Between the housing 1 and the cone 4 is installed aperture 5 with a hole having a diameter of 0.4-0.6 diameter of the housing. The nozzle 6 is mounted concentrically on the diaphragm with a nozzle 6 with an opening angle of 60-90 °, the height of which is 1-1.5 times the height of the cylindrical body. 1 hp f-ly, 3 ill., 1 tab. 7 / l SL C

Description

Изобретение относитс к устройствам дл классификации зернистых и пылевидных материалов по размеру частиц и их плотности и может быть использовано в производстве технического углерода дл очистки его от посторонных включений.The invention relates to devices for classifying granular and pulverized materials by particle size and density, and can be used in the production of carbon black for its removal from impurities.

Целью изобретени вл етс повышение эффективности очистки сажи за счет сокращени вторичного уноса частиц посторонних включений и уменьшени содержа- ни сажи в отходах.The aim of the invention is to increase the efficiency of soot purification by reducing the secondary entrainment of particles of impurities and reducing the soot content in the waste.

На фиг. 1 изображен предлагаемый сепаратор; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - пылеопускной короб сепаратора, вертикальный разрез.FIG. 1 shows the proposed separator; in fig. 2 - the same, top view; in fig. 3 - separator dust duct, vertical section.

Циклонный сепаратор имеет цилиндрический корпус 1 с тангенциальным патрубком 2 дл ввода аэрозол и коническим днищем 3. К цилиндрическому корпусу 1 сверху большим основанием присоединен усеченный конус 4. Между корпусом 1 и усеченным конусом 4 установлена диафрагма 5 с центральным отверстием и насадкой б, представл ющей собой усеченный конус, обращенный большим основанием в сторо- ну конического днища 3. Над усеченным конусом 4 установлена камера вывода очищенного аэрозол с тангенциальным выпускным патрубком 7.The cyclone separator has a cylindrical body 1 with a tangential nozzle 2 for introducing an aerosol and a conical bottom 3. A truncated cone 4 is attached to the cylindrical body 1 from above with a large base. Between the body 1 and a truncated cone 4 a diaphragm 5 is installed with a central hole and nozzle b, which represents a truncated cone facing a large base towards the conical bottom 3. Above the truncated cone 4 a chamber for removing the purified aerosol with a tangential outlet 7 is installed.

К коническому днищу 3 прикреплен пат- рубок 8 удалени отходов. В диафрагме 5 на периферии выполнено отверстие с отражательной лопастью 9. Отклон юща лопасть 10 установлена под отверстием в стенке 11, соедин ющей цилиндрический корпус 1 и коническое днище 3, Отверсти в периферической части диафрагмы 5 и стенке 11 расположены по одной.вертикальной линии. одно над другим, и соединены пылеопуск- ным коробом 12. установленным снаружи цилиндрического корпуса 1.A waste disposal box 8 is attached to the conical bottom 3. In the diaphragm 5, a hole with a reflective blade 9 is made on the periphery. The deflecting blade 10 is installed under the hole in the wall 11 connecting the cylindrical body 1 and the conical bottom 3. The holes in the peripheral part of the diaphragm 5 and wall 11 are located along a single vertical line. one above the other, and connected by a dust extraction duct 12. mounted outside the cylindrical body 1.

Усеченный конус 4, расположенный над диафрагмой 5, выполнен с углом раскрыти а, равным 60-120°, и диаметром большего основани D, составл ющим 1,1-1,2 диаметра d цилиндрического корпуса 1. Диаметр центрального отверсти di, выполненного в диафрагме 5, составл ет 0,4-0,6 диаметра d корпуса 1. Конусна насадка 6 выполнена с углом раскрыти у, составл - ющим 60-90°, Высота Н насадки 6 равна 1-1,5 высоты h корпуса 1. Диаметр Di основани конического днища 3 составл ет 1,1- 1,2 диаметра d корпуса 1.The truncated cone 4, located above the diaphragm 5, is made with an opening angle of 60-120 ° and a diameter of the larger base D of 1.1-1.2 diameter d of the cylindrical body 1. The diameter of the central opening di made in the diaphragm 5, is 0.4-0.6 of the diameter d of the housing 1. The cone of the nozzle 6 is made with an opening angle of 60-90 °. The height H of the nozzle 6 is 1-1.5 of the height h of the housing 1. Diameter Di the base of the conical bottom 3 is between 1.1 and 1.2 times the diameter d of the housing 1.

Сажевый аэрозоль, содержащий части- цы посторонних включений, подаваемый в циклонный сепаратор через тангенциальный патрубок с определенной кинетической , энергией, закручиваетс вA particulate aerosol containing particles of impurities that are fed into a cyclone separator through a tangential nozzle with a certain kinetic energy is twisted into

периферийной части цилиндрического корпуса и, образу вращающийс нисход щий поток, поступает в коническое днище. В коническом днище из него формируетс восход щий вращающийс поток. Основной процесс сепарации протекает при переходе частиц из нисход щего в восход щий поток. При этом изменении направлени движени потока большинство частиц посторонних включений под действием инерционных сил выдел етс из аэрозол и осаждаетс в нижней части конического днища. Остальные частицы включений, наиболее легкие и мелкие, в процессе вторичного уноса захватываютс вращающимс восход щим потоком и попадают в полость конической насадки, котора , оказыва вли ние на формирование восход щего вихр , стабили: зирует поток, предохран ет его от размывани и непосредственного взаимодействи с нисход щим потоком. При движении потока вверх внутри конической насадки радиус его вращени уменьшаетс , а возникающие центробежные силы соответственно возрастают и возвращают некоторую часть посторонних включений в сепарационную зону.the peripheral part of the cylindrical body and, forming a rotating downward flow, enters the conical bottom. In the conical bottom, an upward rotating flow is formed from it. The main separation process takes place at the transition of particles from the downward to the upward flow. With this change in the direction of flow, most particles of foreign inclusions under the action of inertial forces are released from the aerosol and are deposited in the lower part of the conical bottom. The remaining particles of inclusions, the lightest and smallest, in the process of secondary ablation are captured by a rotating upward flow and enter the cavity of the conical nozzle, which, influencing the formation of the upward vortex, stabilizes the flow, prevents it from being washed out and directly interacting with downstream. When the flow moves upwards inside the conical nozzle, its rotational radius decreases, and the resulting centrifugal forces increase accordingly and return some of the foreign inclusions to the separation zone.

При выходе потока сажевого аэрозол из конической насадки через центральное отверстие в диафрагме в усеченный конус его скорость резко снижаетс и неуловленные ранее частицы включений собираютс на периферийной части диафрагмы. Эти включени через отверстие в периферийной части диафрагмы и пылеопускной короб удал ютс в коническое днище. Очищенный сажевый аэрозоль через камеру вывода с тангенциальным патрубком удал етс из сепаратора.When a soot aerosol stream emerges from the conical nozzle through the central opening in the diaphragm into the truncated cone, its speed drops sharply and previously inconsistent particles of inclusions are collected on the peripheral part of the diaphragm. These inclusions are removed through the opening in the peripheral part of the diaphragm and the dust extraction box to the conical bottom. The purified particulate aerosol is removed from the separator through the outlet chamber with a tangential nozzle.

Величина угла раскрыти усеченного конуса, составл ющего 60-120°, св зана с услови ми осаждени частиц, определ границу их разделени , и вли ет на степень возрастани центробежных сил по мере движени потока. При угле раскрыти усеченного конуса менее 60° (например, 55°) осаждение частиц посторонных включений происходит не в полной мере, некоторое их количество уноситс с потоком сажевого аэрозол . Содержание посторонних включений в саже после сепаратора возрастает и в данном случае составл ет 0,0016%, что превышает норму, допускаемую по ГОСТ 7885-86.The magnitude of the opening angle of the truncated cone, which is 60-120 °, is related to the conditions of sedimentation of the particles, determines the boundary of their separation, and affects the degree of increase in centrifugal forces as the flow moves. When the angle of opening of the truncated cone is less than 60 ° (for example, 55 °), the deposition of particles of foreign inclusions does not fully occur, some of them are carried away with the flow of soot aerosol. The content of impurities in the soot after the separator increases and in this case is 0.0016%, which exceeds the rate allowed by GOST 7885-86.

При угле раскрыти усеченного конуса более 120° (например, 125°) центробежные силы возрастают по мере движени потока вверх столь быстро, что привод т к осаждению и некоторого количества сажевых частиц. Содержание сажи в отходах увеличйваетс и составл ет 48,1%. Кроме увеличени сажи в отходах возрастает возможность забивани усеченного конуса сажей , что существенно усложн ет эксплуатацию циклонного сепаратора.With an opening angle of a truncated cone of more than 120 ° (e.g., 125 °), the centrifugal forces increase as the flow moves upward so quickly that they result in the deposition of a certain amount of soot particles. The soot content of the waste increases and is 48.1%. In addition to increasing the soot in the waste, the possibility of clogging the truncated cone with soot increases, which significantly complicates the operation of the cyclone separator.

Отношение диаметра большего основани усеченного конуса над диафрагмой к диаметру цилиндрического корпуса D/d составл ет 1,1-1,2 и определ ет гидродинамический режим в сепарационной зоне над диафрагмой. При значении отношени диаметров менее 1.1 (например, 1,05) скорость аэрозол в усеченном конусе остаетс достаточно большой и часть посторонних включений уноситс потоком. Содержание посторонних включений в саже после сепаратора составл ет в данном случае 0,0012%, что превышает норму ГОСТ на сажу. При отношении диаметров более 1,2 (например, 1,25) скорость аэрозол в усеченном конусе снижаетс до такой степени, что происходит улавливание не только частиц посторонних включений, но и сажи. Количество сажи в отходах возрастает и составл ет 50,0%.The ratio of the diameter of the larger base of the truncated cone above the diaphragm to the diameter of the cylindrical body D / d is 1.1-1.2 and determines the hydrodynamic regime in the separation zone above the diaphragm. When the ratio of the diameters is less than 1.1 (for example, 1.05), the aerosol velocity in the truncated cone remains sufficiently large and some of the impurities are carried away by the flow. The content of impurities in the soot after the separator is in this case 0.0012%, which exceeds the GOST standard for soot. With a diameter ratio greater than 1.2 (for example, 1.25), the aerosol velocity in the truncated cone is reduced to such an extent that not only particles of foreign inclusions but also soot are trapped. The amount of soot in the waste increases and is 50.0%.

Значение отношени диаметра центрального отверсти диафрагмы к диаметру цилиндрического корпуса di/d составл ет 0,4-0,6 и определ ет гидродинамический режим выхода потока аэрозол из конусной насадки в усеченный конус. При отношении этих диаметров менее 0,4 (например, 0,375) дезко увеличиваетс гидравлииеское сопротивление сепаратора и в данном случае составл ет 1,65 кПа.The ratio of the diameter of the central opening of the diaphragm to the diameter of the cylindrical body di / d is 0.4-0.6 and determines the hydrodynamic mode of the flow of aerosol from the cone nozzle into the truncated cone. When the ratio of these diameters is less than 0.4 (for example, 0.375), the hydraulic resistance of the separator increases deko and in this case is 1.65 kPa.

При отношени диаметра центрального отверсти диафрагмы к диаметру цилиндрического корпуса более 0,6 (например, 0,625) скорость аэрозол в конической насадке и в центральном отверстии диафрагмы снижаетс и количество уловленной сажи увеличиваетс . В этом случае содержание сажи в отходах возрастает и составл ет 51,8%, Угол раскрыти конической насадки у, который составл ет 60-90°, оказывает вли ние на формирование и стабилизацию восход щего вихр . При значении угла раскрыти насадки менее 60° (например, 55°) измен етс соотношение между аксиальной и угловой составл ющими скорости потока, что приводит к увеличению вторичного уноса частиц посторонних включений. Содержание включений в саже после сепаратора в этом случае возрастает до 0,0012%, что выше нормы ГОСТ.When the ratio of the diameter of the central opening of the diaphragm to the diameter of the cylindrical body is more than 0.6 (for example, 0.625), the aerosol velocity in the conical nozzle and in the central opening of the diaphragm decreases and the amount of soot collected increases. In this case, the soot content in the waste increases and is 51.8%. The opening angle of the conical nozzle, which is 60-90 °, affects the formation and stabilization of the upward vortex. When the angle of the nozzle is less than 60 ° (e.g. 55 °), the ratio between the axial and angular components of the flow velocity changes, which leads to an increase in the secondary entrainment of particles of impurities. The content of inclusions in soot after the separator in this case increases to 0.0012%, which is higher than the GOST standard.

При значении угла раскрыти конусной насадки более 90° (например. 95°) сепарационна зона в коническом днище уменьшаетс , восход щий вихрь начинает формироватьс раньше, продолжительность процесса сепарации уменьшаетс иWhen the opening angle of the cone nozzle is over 90 ° (e.g. 95 °), the separation zone in the conical bottom decreases, the upward vortex begins to form earlier, the separation process decreases and

наблюдаетс проскок частиц посторонних включений. И,х содержание в саже после сепаратора в этом случае возрастает до 0,0018%.overshoot of particles of foreign inclusions is observed. And, x content in soot after the separator in this case increases to 0.0018%.

5Высота конической насадки Н составл ет 1-1,5 высоты цилиндрического корпуса h и выбрана из услови стабилизации восход щего вращающегос потока сажевого аэрозол . При значении отношени высотыThe height of the conical nozzle H is 1-1.5 of the height of the cylindrical body h and is selected from the condition of stabilization of the upward rotating flow of the soot aerosol. When the value of the ratio of height

0 конической насадки к высоте цилиндрического корпуса менее 1 (например, 0,9) восход щий вихрь становитс менее устойчивым и начинает взаимодействовать с нисход щим потоком. Концентраци сажи в0 conical nozzle to the height of the cylindrical body less than 1 (for example, 0.9) the ascending vortex becomes less stable and begins to interact with the downward flow. Soot concentration in

5 сепарационной зоне конического днища возрастает и соответственно увеличиваетс количество уловленной сажи, т.е. количество сажи в отходах возрастает до 54,2%, Одновременно нарушаетс гидродинамический5, the separation zone of the conical bottom increases and, accordingly, the amount of soot captured increases, i.e. the amount of soot in the waste increases to 54.2%. At the same time, the hydrodynamic

0 режим в сепарационной зоне насадки, возрастает вторичный унос частиц посторонних включений и их содержание в саже после сепаратора увеличиваетс до 0,0013%.0 mode in the separation zone of the nozzle, the secondary entrainment of particles of foreign inclusions increases and their content in the soot after the separator increases to 0.0013%.

5 При значении отношени указанных высот более 1,5 (например, 1,6) нарушаетс формирование оптимального восход щего вихр , что выражаетс в повышении аксиальной составл ющей скорости потока и ча0 стиц и соответствующем уменьшении их угловой скорости вращени . Это приводит к увеличению вторичного уноса частиц посторонних включений, содержание которых в саже после сепаратора возрастает до5 If the ratio of these heights is more than 1.5 (for example, 1.6), the formation of an optimal upward vortex is disturbed, which results in an increase in the axial component of the flow velocity and particles and a corresponding decrease in their angular rotation rate. This leads to an increase in the secondary entrainment of particles of impurities, whose content in the soot after the separator increases to

5 0,002%, что превышает норму ГОСТ 7885- 86 на сажу.5 0,002%, which exceeds the standard GOST 7885-86 for carbon black.

Отношение диаметра основани конического днища к диаметру цилиндрического корпуса Di/d составл ет 1,1-1,2 и выбраноThe ratio of the diameter of the base of the conical bottom to the diameter of the cylindrical body Di / d is 1.1-1.2 and selected

0 из услови формировани устойчивого вихр сажевого аэрозол , способного преодолеть определенное гидравлическое сопротивление сепаратора.0 because of the formation of a stable vortex of a soot aerosol capable of overcoming a certain hydraulic resistance of the separator.

При значении отношени этих диамет5 ров менее 1,1 (например, 1,05) гидравлическое сопротивление сепаратора возрастает до 1,4 кПа, снижаетс устойчивость вихр и наблюдаетс вторичный унос частиц посторонних включений. Содержание этих частицWhen the ratio of these diameters is less than 1.1 (for example, 1.05), the hydraulic resistance of the separator increases to 1.4 kPa, the stability of the vortex decreases, and secondary entrainment of particles of impurities is observed. The content of these particles

0 в саже после сепаратора возрастает до 0,0014%, что превышает норму ГОСТ 7885- 86 на сажу, согласно которой массова дол частиц посторонних включений размером более 0,5 мм должна быть не более 0,001 %.0 in soot after the separator increases to 0.0014%, which exceeds the standard of GOST 7885-86 for soot, according to which the mass fraction of particles of foreign inclusions larger than 0.5 mm in size should be no more than 0.001%.

5 При отношении диаметра основани конического днища к диаметру цилиндрического корпуса более 1,2 (например, 1,25) нарушаетс оптимальный гидродинамический режим в сепарационной зоне конического днища и возрастает количество сажи5 When the ratio of the diameter of the base of the conical bottom to the diameter of the cylindrical body is more than 1.2 (for example, 1.25), the optimum hydrodynamic regime in the separation zone of the conical bottom is broken and the amount of soot increases

в отходах, составл в данном случае 52,7%. Одновременно с этим возрастают габаритные размеры циклонного сепаратора.in the waste, in this case was 52.7%. At the same time, the overall dimensions of the cyclone separator increase.

Пример. Циклонный сепаратор опробован дл очистки сажи от частиц посторонних включений в технологическом потоке мощностью 1800 кг сажи в час при расходе сажевого аэрозол 6400 м /ч. Диаметр цилиндрического корпуса циклонного сепаратора составл ет 800 мм. Сажевый аэрозоль, содержащий в саже 0,15% частиц посторонних включений размером более 0,5 мм, поступает в цилиндрический корпус 1 через тангенциальный входной патрубок 2. Образующийс вращающийс нисход щий поток аэрозол поступает в коническое днище 3, в котором осаждаетс основна дол частиц включений, Образованный восход щий поток попадает в полость конической насадки 6 и через центральное отверстие диафрагмы 5 - в усеченный конус 4. Очищенный сажевый аэрозоль через камеру вывода с танген- циЗПьным патрубком 7 удал етс из циклонного сепаратора. Частицы посторонних включений, осажденные в усеченном конусе, удал ютс через отверстие с отражательной лопастью 9, пылеопускной короб 12, отверстие в стенке 11 с отклон ющей лопастью 10 в коническое днище 3. Отходы выгружаютс из конического днища 3 через патрубок 8 их удалени .Example. The cyclone separator was tested to clean soot from impurities in the process stream with a capacity of 1800 kg of soot per hour at a flow rate of soot aerosol of 6400 m / h. The diameter of the cylindrical body of the cyclone separator is 800 mm. The black aerosol containing in soot 0.15% of particles of impurities larger than 0.5 mm enters the cylindrical body 1 through the tangential inlet nozzle 2. The resulting rotating downward aerosol stream enters the conical bottom 3, in which the main fraction of the particles of inclusions precipitates The formed upward flow enters the cavity of the conical nozzle 6 and through the central opening of the diaphragm 5 into the truncated cone 4. The cleaned soot aerosol through the outlet chamber with the tangential nozzle 7 is removed from the cyclone Arathor. Particles of foreign inclusions deposited in a truncated cone are removed through an opening with a reflective blade 9, a dust extraction duct 12, an opening in the wall 11 with a deflecting blade 10 into the conical bottom 3. The waste is discharged from the conical bottom 3 through the nozzle 8 to remove them.

Полученные данные представлены в таблице.The data obtained are presented in the table.

Из таблицы видно, что предлагаемое устройство обеспечивает очистку сажи в соответствии с нормами ГОСТ 7885-86 при одновременном снижении содержани сажи в отходах.The table shows that the proposed device provides cleaning of soot in accordance with the standards of GOST 7885-86 while reducing the content of soot in the waste.

Claims

1. A cyclone separator, preferably for the removal of particulate aerosol from impurities containing

a cylindrical body with a conical bottom and a tangential nozzle for injecting an aerosol attached to the body under the diaphragm having a central opening with a nozzle placed in the cavity

a housing located above the diaphragm of the outlet chamber of a purified aerosol with a tangential outlet nozzle, characterized in that, in order to increase the efficiency of soot cleaning by reducing the secondary entrainment of impurities and reducing the soot content in the waste, it is equipped with a truncated cone, which has a large base attached to the body over the diaphragm as well

a smaller base - to the outlet chamber of the cleaned aerosol, while in the periphery of the diaphragm there is a hole connected to a dust inlet duct with a conical bottom, and the nozzle is made in

the form of a truncated cone, a large base facing the conical bottom.

2. A separator according to claim 1, characterized in that the truncated cone located above the diaphragm is made with a opening angle of 60-120 ° and a diameter of the larger base equal to 1.1-1.2 of the diameter of the housing; the central opening of the diaphragm has a diameter equal to 0.4-0.6 diameter

the body, the nozzle is made with an opening angle of 60-90 ° and a height of 1-1.5. the height of the body, and the diameter of the base of the conical bottom is 1.1-1.2 of the diameter of the body.

Notes: (the result of the particulate aerosol entering a separator, 6АОО consumption of soot entering the separator, 1800 kg / h; the content of particles of impurities larger than 0.5 mm in soot at the entrance to the separator is 0.152.

ЈLfL floSfpHyiUQ.

FIG. 2