устройство для разделения твердых частиц и газа

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ И ГАЗА, содержащее камеру с патрубком входа смешанного потока, патрубком выхода газа, расположенного под углом 180^o к направлению потока патрубком выхода твердых частиц, расположенного с противоположной стороны относительно патрубка входа смешанного потока, и сборника твердых частиц, отличающееся тем, что оно снабжено одним или более дополнительными патрубками выхода газа и твердых частиц и сборниками, причем все патрубки выхода газа и дополнительные патрубки выхода твердых частиц расположены по периферии камеры симметрично относительно патрубка входа, который размещен вдоль оси симметрии устройства, а один из патрубков выхода твердых частиц со сборником расположены напротив патрубка входа смешанного потока, соосно с ним, при этом устройство снабжено динамическим концентратором смешанного потока, размещенным по оси патрубка входа, и системой интенсификации отвода твердых частиц.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что динамический концентратор выполнен в виде конфузора с горловиной, встроенной вовнутрь патрубка входа смешанного потока.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система интенсификации отвода твердых частиц выполнена в виде коллекторов отвода газа, каждый из которых установлен в верхней части сборника, вверху патрубка входа в зоне конфузора и внизу на входе в камеру, соединенных коллекторами.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что коллектор сборника центрального патрубка выхода твердых частиц соединен трубопроводом с коллектором, установленным вверху патрубка входа в зоне конфузора, а каждый из коллекторов, установленных в верхней части сборника, с коллектором, установленным внизу на входе в камеру.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для отделения твердых веществ от газа и может быть использовано в теплоэнергетике, металлургической, строительной, химической и других отраслях промышленности.

Известен сепаратор для разделения твердых частиц и газа, содержащий камеру для удаления твердых частиц от газа, а также выход для газа и выход для твердых частиц, при этом вход расположен нормально по отношению к направлению потока, выход для твердых частиц расположен внизу камеры, а выход для газа под углом 180^о к направлению потока.

Известному устройству присуще недостаточно эффективное отделение частиц от газа.

Наиболее близким по технической сущности является сепаратор для разделения твердых частиц и газа, содержащий камеру для отделения твердых частиц от газа, выполненную с входом для смешанного потока, выходом для газа и выходом для твердых частиц, причем выход для газа расположен под углом 180^о к направлению потока, а выход твердых частиц внизу в противоположной стороне камеры относительно входа для смешанного потока [2]

Недостатком устройства является низкая эффективность очистки газа, связанная с уносом твердых частиц, расположенных вблизи внутренней стенки патрубка входа смешанного потока при его первом повороте на 90^о. Кроме того, накопленный на днище камеры слой твердых частиц, защищая от эрозии дно камеры, одновременно с этим является источником постоянного вторичного загрязнения потока твердыми частицами, при воздействии периферийных скоростей газа, в результате дробления крупнодисперсной фракции, а также при последующем повороте еще на 90^о увеличенное содержание мелкодисперсной фракции плохо сепарируется.

Задача изобретения повысить эффективность отделения от газа твердых частиц с распределением их по фракционному составу и улучшить надежность работы устройства.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для разделения твердых частиц и газа, содержащем камеру с патрубком входа смешанного потока, патрубком выхода газа, расположенным под углом 180^о к направлению потока, патрубком выхода твердых частиц, расположенным в противоположной стороне относительно входа смешанного потока, и сборника, камера выполнена с двумя или более патрубками выхода газа и твердых частиц со сборниками, между которыми по оси симметрии расположен патрубок входа смешанного потока с динамическим концентратором, выполненным в виде конфузора с горловиной, встроенной внутрь патрубка смешанного потока, напротив которого днище камеры снабжено центральным патрубком выхода твердых частиц со сборником, кроме того, устройство снабжено системой интенсификации отвода твердых частиц, которая выполнена в виде коллекторов отвода газа, каждый из которых установлен в верхней части сборника, вверху патрубка входа в зоне конфузора и внизу на входе в камеру, соединенных трубопроводами, причем коллектор сборника центрального патрубка выхода твердых частиц соединен трубопроводом с коллектором, установленным вверху патрубка входа в зоне конфузора, а каждый из коллекторов, установленный в верхней части сборника с коллектором, установленным внизу на входе в камеру.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 то же, вид сверху, вариант схемы с двумя патрубками выхода газа и твердых частиц со сборниками; на фиг. 3 то же, вариант схемы с четырьмя патрубками.

Устройство содержит камеру 1 с днищем 2, патрубком 3 входа смешанного потока, снабженного динамическим концентратором, выполненным в виде конфузора 4 с горловиной 5, встроенной внутрь патрубка 3, центральным патрубком 6 выхода твердых частиц со сборником 7, расположенных внизу напротив горловины 5 под днищем 2 камеры 1, двумя или более патрубками 8 выхода газа, расположенными под углом 180^о к направлению потока в патрубке 3, двумя или более патрубками 9 выхода твердых частиц, расположенными в противоположной стороне относительно входа смешанного потока со сборниками 10, системой интенсификации отвода твердых частиц, которая выполнена в виде коллекторов отвода газа, соединенных соответствующими трубопроводами. Коллектор 11, установленный на верху сборника 7 центрального патрубка 6 выхода твердых частиц, соединен трубопроводом 12 с коллектором 13, установленным наверху патрубка 3 в зоне конфузора 4, а каждый из коллекторов 14, установленный наверху сборника 10, соединен трубопроводом 15 с коллектором 16, установленным на входе в камеру 1.

В зависимости от поставленной задачи, выбирая скоростные характеристики потоков, а значит и связанные с ними геометрические размеры элементов устройства, можно обеспечить разную степень улавливания твердых частиц и их распределению по фракциям.

Устройство работает следующим образом.

Смешанный поток газа, направляемый на очистку, поступает в динамический концентратор, где, сжимаясь в конфузоре 4, через горловину 5 узкой струей вводится в осевую зону патрубка 3. При движении струи газа в полости патрубка 3 происходит расширение газа с деформацией струи, а твердые частицы под действием динамических сил и сил тяжести, в зависимости от дисперсности, движутся прямолинейно вдоль оси или частично отклоняясь. Мелкодисперсные частицы, увлекаясь потоком газа, измеряют свою траекторию движения, отклоняются от оси. При входе в камеру 1 поток в вертикальном направлении затормаживается, меняя свое направление на 90^о, разделяется на два или более потока, причем в осевой зоне камеры скорость газа равна или близка к нулю, а входящие в эту зону по инерции крупнодисперсные частицы оседают через центральный патрубок 6 в осадитель 7. При повороте на 90^о под действием сил гравитации и центробежных сил твердые частицы перемещаются к дну 2 в камере 1 и при последующем повороте на 90^о отделяются через патрубки 9 в сборники 10, а очищенный газ выходит через патрубки 8. Наряду с этим при входе концентрированной газовой струи в патрубок 3 в зоне, примыкающей к отверстию входа, образуется зона пониженного давления, а внизу камеры 3 по оси симметрии из-за резкого торможения потока образуется зона повышенного давления газа. Используя возникший перепад давлений, через коллектор 11, трубопровод 12, коллектор 13 часть газа отсасывается в патрубок 3. Это позволяет интенсифицировать процесс отвода твердых частиц через центральный патрубок 6 в сборник 7, снизить вторичный унос сконцентрированной пыли на самой ранней стадии развития струи и снизить величину ее деформации. Таким образом уже на первой ступени повышается эффективность улавливания твердых частиц. Такое техническое решение позволяет уменьшить отклонение частиц от оси, увеличить их радиус дрейфа, что повышает эффективность улавливания твердых частиц. Такое техническое решение позволяет уменьшить отклонение частиц от оси, увеличить их радиус дрейфа, что повышает эффективность улавливания частиц при повороте на 180^о.

Аналогично этому процессу в зоне входа потока в камеру 3 при повороте на 90^о происходит отрыв потока с образованием полости пониженного давления, а при повороте на последующие 90^о происходит торможение потока с ростом давления газа в зоне патрубков 9 и сборников 10.

Используя возникший перепад давлений, через коллекторы 14, трубопроводы 15, коллектор 16, часть газа отсасывается во входную часть камеры 3. Это позволяет снизить вихреобразование, а вместе с этим и приблизить твердые частицы к поверхности их осаждения, а снижение давления в зоне патрубков 9 и сборников 10 позволяет интенсировать процесс отвода твердых частиц, что повышает эффективность улавливания.

Отвод крупнодисперсной фракции пыли на первой стадии улавливания, как одного из активных компонентов абразивного износа, позволяет повысить надежность работы всей установки в целом и разделить твердые частицы по фракциям.