UA123487C2 - Циклон з напрямними лопатями - Google Patents

Abstract

Винахід стосується циклона для сепарації твердих частинок та/або щонайменше однієї рідини з плинного середовища, який має корпус (2, 3), вхідний отвір (6) для введення плинного середовища разом з твердими частинками та/або щонайменше однією рідиною в корпус (2, 3), випускний отвір (4) для твердих частинок та/або щонайменше однієї рідини, занурену трубу (12) для відводу плинного середовища з корпусу (3) та щонайменше дві напрямні лопаті (10, 10a, 10b). Кожна напрямна лопать (10, 10a, 10b) має геометричну форму з щонайменше трьома краями e1, e2, e3. Крім того, кожна напрямна лопать (10, 10a, 10b) безпосередньо або опосередковано закріплена на корпусі (2, 3) щонайменше одним краєм e3 у місці фіксації, при цьому площина a визначається як площина поперечного перерізу корпусу (2, 3), яка перетинає закріплені краї e3. Крім того, кожна напрямна лопать (10, 10a, 10b) має щонайменше два краї e1 і e2, які не закріплені на корпусі (2, 3), при цьому перший край e1 має відстань d1, а другий край e2 має відстань d2, де d1<d2, до центральної лінії c корпусу (2, 3). Згідно з винаходом перший край e1 має відстань l1 до площини a, а другий край e2 має відстань l2, де l2>1,25*l1.

Description

Винахід стосується циклону для сепарації твердих частинок талабо щонайменше однієї рідини з плинного середовища, який має корпус, вхідний отвір для введення плинного середовища разом з твердими частинками тал"або щонайменше однією рідиною в корпус, випускний отвір для випуску твердих частинок та/або щонайменше однієї рідини, занурену трубу для випуску плинного середовища з корпусу та щонайменше дві напрямні лопаті, кожна з яких має геометричну форму з щонайменше трьома краями ет, е2 та е3 і кожна напрямна лопать безпосередньо або опосередковано закріплена на корпусі щонайменше одним краєм ез у точці фіксації, при цьому, площина а визначається як площина поперечного перерізу корпусу, що перетинає точки кріплення, при цьому, кожна напрямна лопать має щонайменше два краї е1 і е2, які не закріплені на корпусі, перший край е!1 і другий край е2 мають відстань 92, де йа1 « а2, до центральної лінії корпусу.

Для більшості різних типів процесів, таких як, наприклад, спалювання палива в циркулюючому киплячому шарі (спалювання СЕВ), кальцинування, регенерація мастила та для інших процесів, необхідно видалити та/або відокремити тверді частинки або рідини з гарячих відпастинкирацьованих газів або виробничих газових сумішей, які містять ці тверді частинки або рідини, перед подачею газу до наступної стадії очищення, наприклад, до електричного осаджувача (Е5Р), для забезпечення екологічних або, зокрема, виробничих технічних умов.

Для цих процесів, як правило, використовуються газові циклони для фільтрації твердих часток з гарячого відпрацьованого газу або з виробничих газових сумішей. Але такі циклони також використовуються на парових електростанціях для відділення води від пари між парогенератором і турбіною або для відділення конденсату в газових охолоджувачах. Тверді частинки, які містяться в суспензіях, можна відокремити або класифікувати з допомогою гідроциклонів. Крім того також можна розкладати емульсії, такі як, наприклад, суміші олія-вода.

В різних галузях застосування, в принципі, режим роботи цих відцентрових сепараторів є однаковим. Плинне середовище разом з вміщеними в ньому твердими частинками або рідинами подається з джерела плинного середовища по каналу живлення в корпус циклону. У внутрішній частині циклону основна частина об'ємного потоку плинного середовища (близько 90 95) витісняється як основний потік на спіральний шлях, тому, завдяки відцентровій силі, частинки, що відокремлюються, викидаються на стінку корпусу. Це призводить до того, що

Зо частинки відокремлюються від потоку і падають або стікають вниз у напрямку випускного отвору. Плинне середовище, очищене шляхом видалення частинок, виходить з циклону, наприклад, крізь випускну насадку у вигляді зануреної труби.

Оскільки спіральний потік рідини, починаючи з верхнього (широкого кінця) циклону і закінчуючи на нижньому (вузькому) кінці, Є важливою частиною для ефективної сепарації, існує ряд заходів щодо збільшення шляху цього потоку. Тому часто здійснюють подавання в циклон тангенціально, при цьому вхідна швидкість має тангенціальну складову.

Крім того, або альтернативно, можливі додаткові пристрої для перенаправлення вхідного потоку. Сучасні конструкції мають довжину виступаючої хорди (виступ в осьовому напрямку) зовнішньої хорди напрямної лопаті, ідентичну внутрішній хорді, як наведено, наприклад, в патенті ОЕ 4329662 А1. Напрямні лопаті зазвичай встановлюють на кільце і розміщують по колу навколо випускної насадки або навколо середньої осі циклону, як це описано, наприклад, у документі УМО1993 / 009883 А1.

Як було зазначено, ефективність циклонних сепараторів зазвичай є параметром, який повинен бути максимально високим при якнайменших втратах тиску. Збільшення швидкості на вході та/або зменшення діаметра випускної насадки може допомогти в подальшому покращенню ефективності сепарації але за рахунок збільшення падіння тиску. Те саме стосується додаткових пристроїв в циклоні.

Тому винахід, направлений на вирішення зазначеної проблеми, забезпечує покращення ефективності сепарації циклону без істотного збільшення падіння тиску.

Це завдання вирішується циклоном з ознаками за п.1 формули винаходу.

Такий циклон для сепарації твердих частинок та/або щонайменше однієї рідини з плинного середовища, має корпус, вхідний отвір для введення плинного середовища разом з твердими частинками та/або щонайменше однією рідиною в корпус, випускний отвір для твердих частинок та/або щонайменше однієї рідини та занурену трубу для відведення плинного середовища з, переважно щонайменше частково циліндричного, корпусу.

Крім того, передбачено щонайменше дві напрямні лопаті. Кожна напрямна лопать має геометричну форму з щонайменше трьома краями ет, е2, е3. Кожна напрямна лопать може бути безпосередньо або опосередковано закріплена на корпусі, щонайменше, одним краєм еЗ в точці кріплення, розташованій на краю еЗ3. Однак можливо також, що напрямна лопать закріплена на двох краях та/або щонайменше на частинах відстані між (цими) двома краями, наприклад, еа2 і е3.

Крім того, площина а визначається як площина поперечного перерізу корпусу, що перетинає точки кріплення. Щонайменше два краї е1 і е2, які не закріплені на корпусі, мають дві відстані до центральної лінії с корпусу, причому, перший край е1 має відстань 41, а другий край е2 має відстань а2, де а1 « й2, до центральна лінія корпусу.

Важливим у винаході є те, що перший край е1 має відстань І! до площини а, а другий край е2 має відстань 12, де І2» 1,25 "1. Вводячи екрануючі напрямні лопаті, які щонайменше на 25 95 більше довжини зовнішньої хорди, яка виступають в напрямку осі циклону, частинки або краплі рідини можуть бути направлені не тільки по тангенціальному шляху, але й одночасно до зовнішніх стінок циклону. Як тільки вони накопичуються там, вони більше не втягуються до серцевина з низькимо тискому у внутрішньому вихорі циклону.

Таким чином екрануючі напрямні лопаті зі збільшеною довжиною зовнішньої хорди, що виступає в осьовому напрямку, дозволяють частинкам переміщатися до стінки корпусу, від місць, близьких до середньої осі циклонів. Це забезпечується за допомогою постітавляєйного нахилу поверхні леза.

Винахід особливо доцільний для осьових циклонів, де випускний отвір, розташований навпроти вхідного отвору, оскільки ця конструкція не забезпечує живлення з тангенціальним компонентом.

Більше того, бажано, щоб геометрична форма мала щонайменше чотири краї (е1, ег2, еЗ, е4). В результаті загальна площа кожної напрямної лопаті, отже, і її ефективність збільшується.

Переважно, два з чотирьох країв, а саме еЗ3З і е4, закріплені або безпосередньо, або опосередковано, або один безпосередньо, а один опосередковано.

В спеціальному варіанті втілення геометрична форма являє собою трапецію, тому переважно з'єднання між двома краями еї і е2 є однією з паралельних сторін трапеції. Отже, виробництво, а також утримання напрямних лопатей, спрощується. Застосування трапеції, крім того, дає можливість фіксації з одного боку, бажано між краєм З і краєм 2.

Додатково або альтернативно, бажано, щоб щонайменше одна напрямна лопать була вигнута в одній осі. Отже, встановлюється додатковий параметр для впливу радіальної та

Зо окружної швидкостей у циклоні.

У цьому контексті найбільш бажано, щоб радіус кривизни змінювався на відстані між краєм еЗ та краєм е1 або краєм е2. В результаті ефективність сепарації може бути оптимізована.

В іншому переважному варіанті здійснення щонайменше дві напрямні лопаті встановлені на опорному елементі, який закріплений на корпусі. Цей опорний елемент має переважно щонайменше 4, більш переважно б і навіть більш переважно щонайменше 10 напрямних лопатей і встановлений у внутрішньому колі корпусу. Переважно ці кругові та/або направляючі лопаті розподілені рівномірно. Якщо застосовується опорний елемент, площина, описана опорним елементом, наприклад, коло, визначене кільцем, є площиною а. Також можливо застосовувати більше одного опорного елементу в одному циклоні.

В іншому аспекті винаходу було встановлено, що спеціальна геометрія напрямних лопатей вимагає відстані між площиною а до отвору зануреної труби в корпусі, що становить максимально /- 40 9565, переважно максимум ж/- 20 95, ще більше переважно максимально т/- 1095 від загальної довжини корпусу для забезпечення максимально ефективної сепарації.

Додатково або альтернативно, напрямні лопаті встановлюють на висоті між 60 ї 100 95, переважно 80 і 100 95, ще більш переважно 90 і 100 95 і найбільш переважно між 95 і 100 95 загальної довжини корпусу, виміряної від випускного отвору. Загальна довжина корпусу визначається як довжина між кришкою і випускним отвором.

Винахід також поширюється на різні форми зануреної труби. Відстань між отвором зануреної труби та кришкою може становити від 0 до 70 95 від загальної довжини корпусу. На відстані 0 95 занурена труба закривається врівень з кришкою корпусу і, таким чином, більше не занурюється в циклон. Максимальна відстань у 40 956 є переважною, особливо максимальна відстань у 20 95 і особливо максимальна відстань у 10 95 від загальної довжини корпусу.

Крім того, бажано використовувати винахід у мультициклонах із загальною пред- камерою для введення плинного середовища разом із твердими частинками та/"або щонайменше однією рідиною, оскільки для цього розташування потрібні осьові циклони.

Крім того, винахід також охоплює застосування однієї напрямної лопаті з ознаками за п.9 формули винаходу.

Така напрямна лопать для циклону має геометричну форму з щонайменше трьома краями е1, е2 та е3, завдяки чому щонайменше один край ез застосовується для безпосереднього або бо опосередкованого кріплення в місцях фіксації в корпусі циклону. Напрямна лопать має щонайменше два краї е1 і е2, які не прикріплені до корпусу, причому, перший край е1ї має відстань а1, а другий край е2 має відстань 92, де а1 « д2, до центральної лінії корпусу, який характеризується тим, що після фіксації площина а визначається як площина поперечного перерізу корпусу, що перетинає точки кріплення. Після фіксації напрямної лопаті в корпусі циклону перший край е1 має відстань І1 до площини а, а другий край е2 має відстань І2, де І2 » 125711.

Нарешті, винахід також охоплює опорний елемент з щонайменше чотирма напрямними лопатями за п.10 формули винаходу, розташованими таким чином, що опорний елемент утворює площину а.

Наступні цілі, особливості, переваги та можливі застосування винаходу також можна зрозуміти з наступного опису, доданих креслень та прикладу. Всі особливості, описано та / або проілюстровано на кресленнях, а також будь-яка їх комбінація утворюють предмет винаходу незалежно від їх включення в окремі пункти формули винаходу або посилань на них...

На кресленнях показано: на Фіг. Та - поздовжній переріз тангенціального циклону згідно першого варіанту здійснення, на Фіг. 165 - переріз по впускному отвору циклону на Фіг. Та, на Фіг. 1с - поздовжній переріз осьового циклону, на Фіг. 2 - опорний елемент з напрямними лопатями відповідно до рівня техніки, на Фіг. З - опорний елемент з напрямними лопатями згідно винаходу.

Основна конструкція тангенціального циклону 1, що застосовується для сепарації твердих частинок або рідин з потоку плинного середовища, схематично показана на Фіг. та.

Циклон 1 згідно з цим винаходом має циліндричну верхню частину 2 корпусу і конічну нижню частину З корпусу. Циліндрична частина 2 корпусу і конічна частина З корпусу разом утворюють корпус 2, З циклону 1, тобто корпус 2, З циклону. Верхній кінець корпусу 2, З циклону закритий кришкою 5 корпусу.

Занурена труба або випускна насадка 12 вставлена у центральний отвір кришки 5 корпусу так, що занурена труба 12 простягається частково назовні, а частково всередину корпусу 2, З циклону.

Канал 7 живлення з'єднаний своїм першим кінцем з вхідним отвором б в циліндричній

Зо частині 2 корпусу циклону 1. Другим кінцем канал 7 живлення може, наприклад, бути з'єднано з випускним отвором доменної печі / киплячого шару. Вхідний отвір 6 і канал 7 живлення, який безпосередньо виконано на ньому, розташовані на верхньому кінці циліндричної частини 2 корпусу. Переважно, у цьому випадку верхня стінка 9 каналу 7 живлення та кришка 5 корпусу розташовані так, що лежать в одній площині.

Зазвичай, циклон 1 розташовано так, що конічну частину З корпусу орієнтовано вниз у напрямку гравітаційного поля. У найнижчій точці виконано випускний отвір 4, крізь який можуть розвантажуватися частинки та/або рідина, які були видалені з потоку плинного середовища.

Під час роботи потік плинного середовища разом з частинками подається по каналу 7 живлення та вхідний отвір б в частину 2 корпусу. Це відбувається звичайно тангенціальним способом (див. Фіг. 15) так, що створюється круговий рух потоку плинного середовища. Потік плинного середовища рухається по спіральному шляху від вхідного отвору б в напрямку конічної частини 3. Завдяки відцентровій силі частинки транспортуються до зовнішньої стінки циклону 1 і там, завдяки дії гравітації, вони переміщуються в бік випускного отвору 4. Очищений газ або, у випадку гідроциклону, очищена рідина виходить з циклону 1 вгору крізь занурену трубу 12.

Згідно винаходу, циклон 1 має щонайменше дві напрямні лопаті 10а, 106. Ці напрямні лопаті 10а, 106 встановлені таким чином, що площина а визначається як площина поперечного перерізу корпусу, що перетинає точки кріплення, при цьому, кожна напрямна лопать має щонайменше два краї е1 і е2, які не закріплені на корпусі. Перший край е1 має відстань а1, а другий край е2 має відстань 42 до центральної осі циклону, причому, 491 « 42, до центральної лінії корпусу.

На Фіг. 1с показаний осьовий циклон. Однак, єдиною відмінністю є положення каналу 7 живлення, який вводить вхідний потік, що містить плинне середовище з частинками та/або краплі рідини, зверху циклону 1.

На Фіг. 2 показані напрямні лопаті 10, відомі в даній області техніки. Всі напрямні лопаті 10 закріплені на опорному елементі, який застосовують для встановлення напрямних лопатей 10 в циклоні 1. У випадку застосування опорного елементу, площина, описана опорним елементом, наприклад, коло, визначене кільцем, є площиною а.

Як видно з Фіг. 2, обидва краї е1 і е2, які не прикріплені до опорного елементу, мають 60 однакову відстань до площини а.

На Фіг. З показано конструкцію напрямних лопатей 10, встановлених на опорному елементі 11, які також визначають площину а. Відстань від першого краю е1 до площини а визначається як довжина 11, а відстань від другого краю е2 до площини а визначається як довжина 1І2. Обидві довжини 11 і І2 залежать одна від одної так, що І2 » 1,257 11.

Перелік позначень: 1.- циклон 2.- циліндрична частина корпусу

З -конічна частина корпусу 4 -випускний отвір 5 -кришка корпусу б -вхідний отвір 7 -канал живлення. 8 -внутрішня стінка каналу живлення 9 -верхня стінка каналу живлення 10 а, 5 -напрямна лопать 11 -опорний елемент 12 -занурена труба а -площина, описана точками фіксації напрямних лопатей с -центральна вісь циклону е1-е4 -краї напрямної лопаті ат, а2 -відстань краю до центральної осі циклону 1,12 -відстань краю до площини а

Claims (10)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Циклон для сепарації твердих частинок талабо щонайменше однієї рідини з плинного середовища, який має корпус (2, 3), вхідний отвір (6) для введення плинного середовища разом з твердими частинками та/або щонайменше однією рідиною в корпус (2, 3), випускний отвір (4) для твердих частинок талабо щонайменше однієї рідини, занурену трубу (12) для випуску Зо плинного середовища з корпусу (3) та щонайменше дві напрямні лопаті (10, 10а, 105), кожна з яких має геометричну форму з щонайменше трьома краями еї, е2, е3, та кожну напрямну лопать (10, 1б0а, 105) безпосередньо або опосередковано закріплено до корпусу (2, 3) щонайменше одним краєм ез у точці фіксації, при цьому площину а визначають як площину поперечного перерізу корпусу (2, 3), яка перетинає зафіксовані краї еЗ3, а кожна напрямна лопать (10, 1ба, 105) має щонайменше два краї е1 і е2, які не зафіксовано у корпусі (2, 3), причому перший край е1 має відстань ат, а другий край е2 має відстань 492, де а1«а2, до центральної лінії с корпусу (2, 3), який відрізняється тим, що перший край е1 має відстань І1 до площини а, а другий край е2 має відстань І2, де І221,25711.

2. Циклон за п. 1, який відрізняється тим, що випускний отвір (4) виконано навпроти вхідного отвору (6).

3. Циклон за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що геометричну форму представлено щонайменше чотирма краями еї, е2, е3З та е4, причому два краї еЗ і е4 безпосередньо або опосередковано закріплено.

4. Циклон за п. 3, який відрізняється тим, що геометричною формою є трапеція, а з'єднання між двома краями е1 і е2 є однією з паралельних сторін трапеції.

5. Циклон за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що щонайменше одну напрямну лопать (10, 10а, 105) вигнуто в одній осі.

6. Циклон за п. 5, який відрізняється тим, що радіус вигину змінюється на відстані між краєм е1 і краєм еЗ та/або краєм е2 і краєм е3.

7. Циклон за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що щонайменше дві напрямні лопаті (10, 1б0а, 105) встановлено на опорному елементі (11), що закріплено до корпусу (2, 3).

8. Циклон за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що відстань між площиною а та отвором зануреної труби (12) в корпусі становить не більше 40 95 загальної довжини корпусу (2, 3), та/або тим, що відстань між площиною а та отвором зануреної труби (12) є на висоті між 60 та 100 95 загальної довжини корпусу, виміряної від випускного отвору.

9. Циклон за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що відстань між отвором зануреної труби (12) та кришкою (5) корпусу становить від 0 до 70 95 від загальної довжини бо корпусу (2, 3).

10. Опорний елемент (11) з щонайменше чотирма напрямними лопатями, в якому кожна напрямна лопать має геометричну форму з щонайменше трьома краями еї, е2 і е3, причому щонайменше один край еЗ закріплено до опорного елемента (11) в точках фіксації, а кожна напрямна лопать (10, 10а, 106) має щонайменше два краї е1 і е2, які не повинні бути закріплені до опорного елемента (11), причому перший край е1 має відстань а1, а другий край е2 має відстань 42, де а1«492, до центральної лінії с корпусу (2, 3), який відрізняється тим, що опорний елемент (11) утворює площину а, та тим, що перший край е1 розташовано на відстані 1 до площини а, а другий край е2 - на відстані І2, де І221,2571. ї І 1 | сс а 12 і а Я КІ ' 5 і ие ' ИН І . ба зорі й й : що шк т ; і з і о- у іч

Фіг. 1а у г 2 -8 Фо г Ду нення і 012 ке | : ІТ; І ЖК. м і Е Е ч жк 7 , ЖК ж і » 7

І. й Ж ша Ї Й й А а й с п. З - зр 2 Ю ча 0 ов рен « а х а 8 " ж й З й г з Ж і м ж фіг, 1с Що сві ал щи кож сесстесет ооо сссосесес естсстетсевнессвУ Й пи Я пе яку х ден уч РЕЯ ОК З ! : х СКЗ їх 33 КК їх 4 БК ЕХ Ку Ж.О жу З о КЗ З НЯ Кк МО (І -55 ОЦК що КЗ о о ся хх Вени «ЖЕ НЯ МАК. КЗ : а НЕ ВК Я є ша . ї Ї я З Ж К й й» я КІ є С і. . ОО Ноя а Ка Я Вей пдКТО ТО ще Ко З Х БОНН М я х й пе ОН КЕ г шю ще веж В З й ОН щі й КВ ї ШОК ще. Ж. з нена ше ще ОКХ ї СЯ Ка Ки У ее в С о у Коси ї де Бе шк з ще КО НН Х ие І. Ко НІ й ВА я ск ОЗ аНННЯ ІЗ Кі Ще я сс с ДА шик Ж ШУ Ж си КЗ КО дим ее НУ пане ох іще що М осн ДЖ фо ї3. в дебету я Жх ж Б я Дос Ппроще Е: ії КК Б. де кт Є. ЯК кла ААКК АХА ККАКЮ ХХ ААМАААЛАКААААААК КАК ВСАА КАК ЖК ОО АЖ Моди ок кіно, пло АТАК

Фіг. 2