Патент на изобретение №2393908

(54) УСТАНОВКА АКУСТИЧЕСКАЯ ПЫЛЕУЛАВЛИВАЮЩАЯ КОЧЕТОВА

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике пылеулавливания и может применяться в химической, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов. Установка содержит циклон в качестве первой ступени очистки газовоздушной смеси, акустическую систему и рукавный фильтр, являющийся второй ступенью системы пылеулавливания. Циклон содержит корпус, бункер, который связан байпасным отводом с корпусом акустической колонки, выхлопную трубу с размещенным в ее нижней части жалюзийным пылеотделителем. Выхлопная труба связана воздуховодом с акустической колонкой. Рукавный фильтр соединен с выходом акустической колонки воздуховодом через фланец для входа очищаемого газа в фильтрующую камеру рукавного фильтра. Фильтр снабжен датчиком температуры, установленным в корпусе фильтровальной секции, а в бункере для сбора пыли установлен аварийный датчик уровня пыли. В выходном коробе фильтровальной секции установлен тепловой автоматический датчик-извещатель и коллектор с форсунками для подключения к системе пожаротушения. Система регенерации фильтра включает в себя клапанные блоки, в которых смонтированы электромагнитные клапаны, импульсные клапаны с импульсными трубами и патрубками, сопла Вентури, дифманометр, а также комплект арматуры для подвода сжатого воздуха к блокам клапанов. Технический результат – повышение эффективности пылеулавливания. 4 ил.

Изобретение относится к технике пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является установка пылеулавливания, содержащая циклон, содержащий корпус, состоящий из цилиндрической и конической частей, расположенные в его верхней части периферийный ввод газового потока и осевой выходной патрубок очищенного газа, акустическую колонку с расположенным в верхней части генератором звуковых колебаний (патент РФ 2302283) – прототип.

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность первой ступени пылеулавливания.

Технический результат – повышение эффективности пылеулавливания.

Это достигается тем, что в установке акустической пылеулавливающей, содержащей циклон в качестве первой ступени очистки газовоздушной смеси, акустическую систему и рукавный фильтр, являющийся второй ступенью системы пылеулавливания, циклон содержит корпус, бункер, который связан байпасным отводом с корпусом акустической колонки, при этом циклон содержит выхлопную трубу с размещенным в ее нижней части жалюзийным пылеотделителем, которая связана воздуховодом с акустической колонкой с расположенным в ее верхней части генератором звуковых колебаний, а в нижней – отбойной конической шайбой, причем акустическая колонка и рукавный фильтр связаны между собой воздуховодом, а рукавный фильтр соединен с выходом акустической колонки воздуховодом через фланец для входа очищаемого газа в фильтрующую камеру рукавного фильтра.

На фиг.1 изображен общий вид акустической пылеулавливающей установки, на фиг.2 – общий вид рукавного фильтра, на фиг.3 – профильная проекция фиг.2, на фиг.4 – схема импульсной системы регенерации фильтра.

Акустическая пылеулавливающая установка включает в себя следующие основные подсистемы: циклон (фиг.1), соединенный с акустической системой коагуляции пыли, выход которой соединен с рукавным фильтром (фиг.2-3), импульсную систему регенерации рукавного фильтра (фиг.4), систему обеспечения пожаровзрывобезопасности работы фильтра (не показано).

Циклон содержит корпус 1, бункер 2, который связан байпасным отводом 6 с корпусом 4 акустической колонки. Циклон содержит выхлопную трубу с размещенным в ее нижней части жалюзийным пылеотделителем 3. Выхлопная труба циклона связана воздуховодом 34 с акустической колонкой 4 с расположенным в ее верхней части генератором звуковых колебаний, а в нижней – отбойной конической шайбой 5. Акустическая колонка 4 и рукавный фильтр связаны между собой воздуховодом 33.

Для работы установки в оптимальном режиме пылеулавливания должны выполняться следующие соотношения размеров:

– отношение внутреннего диаметра D цилиндрической части корпуса циклона 1 к диаметру d выходного патрубка лежит в оптимальном соотношении величин D/d=1,5÷4,63;

– отношение внутреннего диаметра D цилиндрической части корпуса циклона 1 к высоте циклона Н лежит в оптимальном соотношении величин D/H=0,13÷0,135;

– отношение высоты циклона Н к высоте цилиндрической части H₁ циклона лежит в оптимальном соотношении величин H/H₁=2,67÷2,7;

– отношение высоты циклона H к высоте конической части H₂ циклона лежит в оптимальном соотношении величин H/H₂=1,9÷2,0;

– отношение внутреннего диаметра D цилиндрической части корпуса циклона 1 к длине l выходного патрубка лежит в оптимальном соотношении величин D/l=0,78÷0,8;

– отношение диаметра d выходного патрубка циклона к длине l выходного патрубка лежит в оптимальном соотношении величин d/l=0,49÷0,52;

– отношение длины l выходного патрубка его ширине B лежит в оптимальном соотношении величин l/B=1,46÷1,5;

Оптимальными параметрами для звуковой обработки являются: уровень звукового давления в диапазоне 130÷145 дБ, частота звуковых колебаний в диапазоне 900÷2000 Гц, время озвучивания в диапазоне 1,5=2,5 с, концентрация пыли в газовом потоке – не менее 2 г/м³.

Рукавный фильтр (фиг.2-3) соединен с выходом акустической колонки 4 воздуховодом 33 через фланец 15 и патрубок 14 для входа очищаемого газа в фильтрующую камеру 7 рукавного фильтра, являющегося второй ступенью системы пылеулавливания и имеющего вид шкафа с удобной выемкой через боковые двери 12 вертикально расположенных фильтроэлементов 24 в виде фильтрующих рукавов. Пульт управления 16 регенерацией фильтрующих рукавов вынесен снаружи камеры 7. Фланец 13 для выхода очищенного газа расположен в камере 22 очищенного газа, расположенной над фильтрующей камерой 7, и имеет размеры поперечного сечения, равные с фланцем 15 для входа очищаемого газа в фильтр (фиг.3).

Камеры 7 и 22 фильтра образуют его корпус совместно с расположенным под ними простым коническим бункером 17 с пылевыгружным устройством типа “двойная мигалка” (не показано) или – коническим бункером со шнеком 18 с пылевой задвижкой 19 с ручным приводом с пылевыгружным устройством, шлюзовым ротационным затвором 21, а также местным пультом управления 20 шнеком и шлюзовым ротационным затвором. На бункере любого типа устанавливается один датчик уровня пыли (не показано).

Корпус фильтра снабжен опорной эстакадой, выполненной в виде по крайней мере трех стоек 8, жестко связанных между собой горизонтальными тягами 9, и наклонными ребрами жесткости 10, один конец которых соединен со стойками 8 и тягами 9, а другой – с бункером 17 фильтра. На эстакаде жестко установлены и закреплены между собой и корпусом фильтра лестницы 23 и ограждения 11.

При этом отношение габаритных размеров фильтра с эстакадой: высоты Н и длины L лежит в оптимальном интервале величин H/L=1,0÷2,0;

отношение высоты H фильтра к высоте B эстакады лежит в оптимальном интервале величин H/B=1,0÷2,0;

отношение высоты M геометрического центра фланца 13 для выхода очищенного газа к высоте N геометрического центра фланца 15 для входа очищаемого газа в фильтрующую камеру 7 лежит в оптимальном интервале величин M/N=1,5÷2,0.

Фильтрующие рукава (не показано) компонуются в легкосъемные кассеты, по 6 штук в каждую кассету, вертикально (возможно по 4 шт. для легких пылей: картриджи – по 2 шт. в кассете для тонкодисперсной пыли и т.п.). Фильтрующие рукава имеют в поперечном сечении прямоугольную форму (общая площадь фильтрации S_ф=1,4 м²). Рукавные фильтроэлементы – плоские; имеют прямоугольное сечение – 340×32 мм, высота 2 и 3 м. В фильтрах собираются в кассеты, в основном по 6 или 4 штуки (вес кассет соответственно 18 и 14 кг). Замена фильтрорукавов и картриджей осуществляется только кассетами. Фильтроэлемент подобной формы имеет следующие преимущества: высокая компактность; повышенная степень регенерации, – это связано с тем, что у плоского рукава меньше внутренний объем, что увеличивает инжекцию.

В качестве материала фильтроэлементов рукавного фильтра может быть применен: нетканый полиэстер, упрочненный внутренней каркасной сеткой; нетканый арамид, упрочненный внутренней каркасной сеткой: нетканый тонковолокнистый полиэстер, упрочненный внутренней каркасной сеткой, со специальным покрытием; влагостойкий нетканый полиэстер, упрочненный внутренней каркасной сеткой, со специальным покрытием; нетканый, упрочненный внутренней каркасной сеткой полиэстер, антистатический с масловлагоотталкивающей пропиткой с гладкой поверхностью; нетканый тонковолокнистый полиэстер, упрочненный внутренней каркасной сеткой, со специальным покрытием. Фильтрорукава для фильтроэлементов сшиты из нетканого армированного фильтроматериала (полиэстер или номекс) со специальной пропиткой.

Картриджные фильтроэлементы имеют размеры: диаметр 327 мм высота 1 м.

Фильтроэлементы выполнены из специального фильтрополотна и отличаются большей площадью фильтрации по сравнению с кассетой, оснащенной шестью рукавами. Тонковолокнистый состав фильтроэлемента позволяет получать очень низкие показатели по остаточной запыленности – не более 0,2 мг/м³_.

Картриджные фильтроэлементы применяются в случае получения высокой степени очистки и малых габаритов фильтра. В фильтрах собираются по 2 штуки в кассету (вес кассеты – 10,4 кг).

Фильтры могут также комплектоваться: коническим, плоским либо специальным бункером, горизонтальным циклоном, позволяющим уменьшить входную пылевую нагрузку, и обеспечить искрогашение газовоздушным охладителем газа, уменьшающим температуру идущего в фильтр газа; клапаном подсоса атмосферного воздуха, а также отсечными и регулирующими клапанами для установки на газоходах: транспортным контейнером – пылесборным ящиком; пылевыгружными устройствами; аспирационным рукавом пылевыгрузки (не показано).

Область применения предлагаемой конструкции фильтра – фильтрация сухих пылегазовых сред малых расходов – от 1100 до 30000 м³/час, при установке в стесненных условиях.

Работа с высоким начальным запылением и низким остаточным пылесодержанием (не превышающим 10 мг/м³ в стандартном исполнении: при использовании кассет с картриджными фильтроэлементами или фильтроматериалом “нетканый тонковолокнистый полиэстер” – до 0,2 мг/м³; очищенный воздух можно сбрасывать прямо в цех).

Универсальность фильтров: простая замена кассет с фильтроэлементами на кассеты другого типа позволяет использовать фильтр для фильтрации других типов пыли (например, фильтровать сначала тяжелые, а потом легкие пыли).

Импульсная система регенерации фильтрорукавов с соплами “Вентури” и плоскими прямоугольными фильтрорукавами позволяет эффективно работать с липкими, комкующимися пылями.

Рукавные фильтры могут быть укрыты от воздействия окружающей среды. В этом случае фильтры возможно комплектовать: легким навесом над системой регенерации и площадкой обслуживания, теплоизолированным покрытием корпуса рукавного фильтра, теплоизолированным покрытием бункера, укрытием подбункерного помещения из профлиста или теплоизоляционных сендвич-панелей (не показано).

Импульсная система регенерации рукавного фильтра (фиг.4) включает в себя клапанные блоки 26, в которых смонтированы электромагнитные клапаны 25, вход которых соединен с выходом управляющего контроллера 32, импульсные клапаны 27 с импульсными трубами и патрубками, сопла Вентури 23, дифманометр 31. подключенный через датчик давления 28 к камере 22 для выхода очищенного газа и через датчик давления 29, соединенный линией связи 30 с управляющим контроллером 32, – к фильтрующей камере 7 для входа очищаемого газа, а также комплект арматуры для подвода сжатого воздуха к блокам клапанов (не показано), причем дифманометр 31 соединен с управляющим контроллером 32.

Система обеспечения пожаровзрывобезопасности работы фильтра (не показано) содержит датчик температуры, установленный в корпусе фильтра, аварийный датчик уровня пыли, установленный в бункере для сбора пыли. В камере 22 для выхода очищенного газа установлен тепловой автоматический датчик-извеащтель, причем входы и выходы датчиков соединены с управляющим контроллером 32, при этом в камере 22 для выхода очищенного газа установлен коллектор с форсунками для подключения к системе пожаротушения, блок управления которой также соединен с управляющим контроллером 32.

Установка акустическая пылеулавливающая работает следующим образом.

Запыленный газовый поток подается на вход циклона. Здесь он закручивается за счет тангенциального периферийного ввода и винтообразной крышки (не показано), затем направляется по нисходящей винтовой линии вдоль стенок корпуса 1 циклона. В результате чего частицы пыли под действием центробежной силы движутся от центра циклона 1 к периферии и, достигая его стенок, транспортируются вниз в бункер 2 для сбора уловленной пыли. Очищенный воздух выводится из циклона через выхлопную трубу с жалюзийным пылеотделителем 3. В акустической колонке 4, параметры звуковых колебаний которой настраиваются от блока управления (на чертеже не показано), происходит отделение от воздуха пылевых частиц, так как под действием звукового поля и связанных с ним колебательных процессов, происходящих в воздушной среде, пылевые частицы коагулируются, а крупные частицы оседают вниз колонны, откуда воздушный поток поступает в бункер 2 циклона через байпасный отвод 6. При этом легкие, мелкодисперсные фракции частиц пыли, не уловленные в предыдущих ступенях очистки, задерживаются на рукавном фильтре, соединенном воздуховодом 33 с акустической колонкой 4.

Отражающая шайба (не показано), установленная соосно корпусу циклона в средней его части, предотвращает унос мелкодисперсной фракции частиц пыли, повышая тем самым эффективность пылеулавливания.

Затем запыленный газовый поток поступает через фланец 15 (фиг.2-3) для входа очищаемого газа в фильтрующую камеру 7 рукавного фильтра, являющегося второй ступенью системы пылеулавливания, внутрь фильтроэлементов 24 в виде фильтрующих рукавов, где на фильтрующем материале задерживается пыль, а очищенный воздух поступает в камеру очищенного газа 22. Фланец 13 служит для выхода очищенного газа и расположен в камере 22 очищенного газа, которая находится над фильтрующей камерой 7.

Импульсная система регенерации рукавного фильтра (фиг.4) работает в следующем порядке. При фильтрации газов на поверхности рукавов нарастает слой пыли, увеличивающий гидравлическое сопротивление фильтра, т.е. перепад давления между камерой 22 и фильтрующей камерой 7 (этот перепад давления задействован в системе регенерации как управляющий фактор). Дифманометр 31 постоянно измеряет перепад давления; при достижении установленного значения (по заданному положению на циферблате) выдается сигнал на контроллер 32, последний в соответствии со своей программой запускает работу импульсных клапанов 26. При срабатывании импульсного клапана 27 сжатый воздух из данного клапанного блока через импульсную трубу с патрубком выбрасывается в сопла Вентури 23 и, далее, внутрь рукавов 24 (или картриджей). Наличие импульсных патрубков и сопел Вентури повышает эффективность воздействия импульса сжатого воздуха и обеспечивает улучшенную очистку фильтроэлементов от пыли.

Все фильтры комплектуются системой подготовки сжатого воздуха (не показано) на входе в систему регенерации. Система подготовки допускает работу фильтра от сетевого сжатого воздуха практически при любых температурах окружающей среды. Система регенерации может устанавливаться с минимальной воздухоподготовкой: входной фильтр сжатого воздуха и влагоотделитель.

Система регенерации обеспечивает своевременную очистку рукавов от пыли и поддерживает номинальную газопроницаемость фильтроэлементов.

При недостаточной эффективности работы системы регенерации увеличивается гидравлическое сопротивление фильтра и падает расход очищаемого газа. В то же время, при чрезмерном увеличении степени очистки рукавов в процессе фильтрации от осевшей пыли наблюдается повышенный проскок пыли через фильтрополотно, так как внешняя сторона рукава слишком “оголяется” – с нее убирается фильтрующий слой.

Поэтому система регенерации содержит элементы, обеспечивающие настройку ее эффективности в различных эксплуатационных условиях за счет управляющего контроллера 32.

Система обеспечения пожаровзрывобезопасности работает следующим образом.

Тепловой датчик-извещатель и коллектор с форсунками системы пожаротушения установлены в камере 22 фильтра потому, что она является выходным звеном в предлагаемом устройстве, и чтобы предотвратить распространение пламя в случае возгорания дальше по вентиляционным каналам, эти системы устанавливают именно здесь, что повысит надежность и безопасность всего устройства.

Работа коллектора с форсунками осуществляется по принципу открытия аварийного электромагнитного клапана подачи воды: при подаче на клапан управляющего сигнала от управляющего контроллера 32 обрабатывается сигнал с теплового датчика-извещателя, который в свою очередь реагирует на увеличение температуры в камере 22 фильтра, вплоть до самовоспламенения пылевых аэрозолей и фильтрующих материалов фильтроэлемента.

Формула изобретения

Установка акустическая пылеулавливающая, содержащая циклон в качестве первой ступени очистки газовоздушной смеси, акустическую систему и рукавный фильтр, являющийся второй ступенью системы пылеулавливания, отличающаяся тем, что циклон содержит корпус, бункер, который связан байпасным отводом с корпусом акустической колонки, при этом циклон содержит выхлопную трубу с размещенным в ее нижней части жалюзийным пылеотделителем, которая связана воздуховодом с акустической колонкой с расположенным в ее верхней части генератором звуковых колебаний, а в нижней – отбойной конической шайбой, причем акустическая колонка и рукавный фильтр связаны между собой воздуховодом, а рукавный фильтр соединен с выходом акустической колонки воздуховодом через фланец для входа очищаемого газа в фильтрующую камеру рукавного фильтра, имеющего вид шкафа с удобной выемкой через боковые двери вертикально расположенных фильтроэлементов в виде фильтрующих рукавов, причем фланец для выхода очищенного газа расположен в камере очищенного газа, расположенной над фильтрующей камерой, и имеет размеры поперечного сечения, равные с фланцем для входа очищаемого газа в фильтр, который дополнительно снабжен датчиком температуры, установленным в корпусе фильтровальной секции, а в бункере для сбора пыли установлен аварийный датчик уровня пыли, в выходном коробе фильтровальной секции установлен тепловой автоматический датчик-извещатель, а в выходном коробе фильтровальной секции фильтра установлен коллектор с форсунками для подключения к системе пожаротушения, блок управления которым соединен с управляющим контроллером, а система регенерации фильтра включает в себя клапанные блоки, в которых смонтированы электромагнитные клапаны, вход которых соединен с выходом управляющего контроллера; импульсные клапаны с импульсными трубами и патрубками, сопла Вентури; дифманометр, подключенный через датчик давления к камере для выхода очищенного газа и через датчик давления – к фильтрующей камере для входа очищаемого газа, а также комплект арматуры для подвода сжатого воздуха к блокам клапанов, причем дифманометр соединен с управляющим контроллером.

РИСУНКИ