Очищуваний на місці іскрогасник

Реферат: Система для зменшення ймовірності виникнення пожеж у пиловловлювальній системі з тканинними фільтрами. Система включає видовжений корпус, який має перший кінець та другий кінець, розташований на певній відстані від першого кінця. Вхідний отвір для газового потоку, який має гідравлічний зв'язок із внутрішнім простором корпусу для плину газу, горючих частинок та твердих частинок від їх джерела у корпус. Вихідний отвір для газового потоку, який має гідравлічний зв'язок із корпусом для плину газу та твердих частинок із корпусу назовні та у пиловловлювальну систему. Видовжений іскрогасник розташований у корпусі між першим кінцем та другим кінцем. Іскрогасник включає множину рознесених на певну відстань клиноподібних елементів, які розташовані з зазором між сусідніми елементами, достатнім для перехоплення потоку горючих частинок на шляху від їх джерела у пиловловлювальну систему. UA 107074 C2 (12) UA 107074 C2 UA 107074 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь техніки [0001] Винахід має відношення до пиловловлювальних систем, зокрема, до систем, які включають в себе очищувані іскрогасники, розташовані між джерелом іскор та горючим матеріалом, таких як пиловловлювальні камери з мішковими фільтрами. Рівень техніки та суть винаходу [0002] Іскрогасник являє собою загальний термін, який вживають для описання пристрою, призначеного для запобігання потраплянню горючих матеріалів, таких як іскри, у місця, де можливо займання та пожежа. Найбільш відомими іскрогасниками є пристрої з дротяної сітки, застосовані як дефлектори на димарях або вентиляційних трубах для камінів та дров'яних печей у домах та будівлях. На відміну від них, іскрогасники, наприклад, вбудовані у глушники "позашляхових" транспортних засобів, застосовують для запобігання викиданню полум'я з глушників та спричиненню пожеж. [0003] 3 введенням більш суворих вимог щодо забруднення повітря для багатьох галузей промисловості пиловловлювальні камери з мішковими тканинними фільтрами звичайно вибирають для затримання дисперсних твердих частинок. Однак у промислових установках, у яких у повітрі утворюються іскри, а також пил та дисперсні тверді частинки, не можуть бути застосовані пиловловлювальні камери або тканинні фільтрувальні матеріали з причини можливості загоряння тканинних фільтрів без застосування ефективного іскрогасильного пристрою. Іскрогасильні пристрої, які були застосовані з обмеженим успіхом, залежно від витрати газу та розмірів частинок, включали в себе осаджувальні камери, відбивачі, дротяні сітки, занурені чи заглибні трубки, циклонні сепаратори, багатоциклонні батарейні сепаратори та датчики для активації розбризкування води. Однак, датчики та системи розбризкування води не є на 100 % ефективними та часто не спрацьовують, що обумовлено цілим рядом факторів, в тому числі неточністю встановлення, накопиченням бруду, корозією або іншими причинами. [0004] Незважаючи на наявність сьогодні цілого ряду пристроїв, продовжує існувати потреба у іскрогаснику, який є ефективним та відповідає певним важливим критеріям проектування для промислового застосування, за якими пожежі та вибухи не допускаються та за якими повинен бути забезпечений мінімальний час простоїв для іскрогасника та пиловловлювальної системи. До виробництв, у яких можуть утворюватися іскри, що можуть спричинити пожежу або вибухи, належать, але без обмеження ними, ливарництво, де виконують переробку та обробку металу із застосуванням високотемпературних плавильних ліній, подрібнення металу, шліфування металу, зварювання металу, полірування металевих деталей; виробництво деревинноволокнистих та деревинностружкових плит, включаючи їх обробку, а також розпилювання та шліфування шкіркою готових плит; хімічне виробництво, де застосовують розпилювальні сушарки та пневматичне транспортування різноманітного пилу та порошків; виробництво харчових продуктів, наприклад, сушіння кофе, шоколаду, тютюну, перетирання спецій та приправ та пневматичне транспортування порошкових харчових виробів. Також це включає усі види промислових джерел горіння. [0005] Виходячи з вищезазначеного, за винаходом створений іскрогасник, пиловловлювальну систему та систему боротьби із забрудненням, ефективну для по суті унеможливлення виникнення пожеж у пиловловлювальних камерах. Іскрогасник включає в себе корпус та множину видовжених рознесених на певну відстань клиноподібних елементів, прикріплених до видовженого опорного елемента, розташованого у зоні корпусу, через яку проходить газовий потік. Клиноподібні елементи розташовані так, що мінімальний зазор між сусідніми клиноподібними елементами становить від приблизно 50 мкм до приблизно 400 мкм. [0006] У іншому варіанті здійснення цього винаходу створена система для зменшення ймовірності виникнення пожеж у пиловловлювальній системі з тканинними фільтрами. Система включає в себе видовжений корпус, який має перший кінець та другий кінець, розташований на певній відстані від першого кінця. Вхідний отвір для газового потоку має гідравлічний зв'язок із внутрішнім простором корпусу для плину газу та твердих частинок від їх джерела у корпус. Вихідний отвір для газового потоку має гідравлічний зв'язок із корпусом для плину газу та твердих частинок із корпусу назовні та у пиловловлювальну систему. Видовжений іскрогасник розташований у корпусі між першим кінцем та другим кінцем. Іскрогасник включає в себе множину рознесених на певну відстань клиноподібних елементів, які розташовані із зазором між сусідніми елементами, достатнім для перехоплення потоку горючих частинок на шляху від їх джерела у пиловловлювальну систему. [0007] У іншому варіанті здійснення цього винаходу створена система боротьби із забрудненням для процесу завантаження коксової печі. Система включає в себе ковпак, розташований над дверцятами відкритої коксової печі, для вловлювання пилу, іскор та диму з печі під час завантаження вугілля у піч. Видовжений корпус прикріплений до вихідної лінії 1 UA 107074 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ковпака. Корпус має перший кінець та другий кінець, розташований на певній відстані від першого кінця, вхідний отвір для газового потоку, який має гідравлічний зв'язок із внутрішнім простором корпусу для плину газу та твердих частинок від ковпака у корпус, вихідний отвір для газового потоку, який має гідравлічний зв'язок із корпусом для плину газу та твердих частинок із корпусу назовні та у пиловловлювальну систему, та видовжений іскрогасник, розташований у корпусі між першим кінцем та другим кінцем. Іскрогасник включає в себе множину рознесених на певну відстань клиноподібних елементів, які розташовані із мінімальним зазором між сусідніми елементами, достатнім для перехоплення потоку горючих частинок на шляху від їх джерела у пиловловлювальну систему. Пиловловлювальна система має гідравлічний зв'язок із вихідним отвором для газового потоку, виконаним у корпусі. [0008] Перевагами іскрогасника, описаного у цьому документі, можуть бути по суті знищення 100 % іскор певного мінімального розміру, по суті неперервна робота іскрогасника по суті без простоїв для технічного обслуговування, зведення до мінімуму падіння тиску для газових 3 3 потоків через іскрогасник у діапазоні від приблизно 140 м /хв до приблизно 1400 м /хв, здатність іскрогасника до експлуатації при відносно високих змінних температурах до приблизно 550 °C та механічна міцність іскрогасника, яка дозволяє його промислове застосування. [0009] Інші переваги винаходу будуть зрозумілі з докладного опису варіантів здійснення цього винаходу, яким віддається перевага, при вивченні його разом із фігурами, виконаними не у масштабі, на яких однакові позначення позицій означають однакові або подібні елементи на кількох кресленнях, на яких: Фіг. 1 являє собою виконаний не у масштабі вид зверху частини ковпака та іскрогасника для пиловловлювальної системи за цим винаходом; Фіг. 2 являє собою виконаний не у масштабі розріз частини ковпака та іскрогасника, зображених на Фіг. 1; Фіг. 3 являє собою виконаний не у масштабі вид у перспективі частини іскрогасника, де показаний клиноподібний елемент іскрогасника за цим винаходом; Фіг. 4 являє собою схематичне зображення ковпака та пиловловлювальної системи, яка включає в себе іскрогасник за цим винаходом; та Фіг. 5 являє собою схематичне зображення системи завантаження коксової печі, яка включає в себе пиловловлювальну систему та іскрогасник за цим винаходом. Детальний опис варіантів здійснення винаходу [0010] Для створення іскрогасника, придатного для промислового застосування, потрібно забезпечити відповідність пристрою та системи багатьом важливим параметрам конструкції. Дуже важливо створення пристрою та системи, що по суті усуває можливість виникнення несправностей під час експлуатації, які могли б спричинити пожежі та/або вибухи. [0011] Ефективна конструкція іскрогасника безпосередньо пов'язана з розміром частинокіскор. Однак існують інші незалежні змінні, які потрібно враховувати під час розробки іскрогасника. Наприклад, температура частинки-іскри, питома теплоємність частинки-іскри, займистість пилу, який накопичується у розташованій нижче за потоком пиловловлювальній системі, та займистість пиловловлювального матеріалу, застосованого у розташованій нижче за потоком пиловловлювальній системі, є важливими факторами, які треба враховувати для створення ефективної іскрогасильної системи. Зі згаданих незалежних змінних розмір частинокіскор, температура частинок-іскор, питома теплоємність частинок-іскор можуть бути об'єднані у єдину змінну, яку називають "енергія запалювання". [0012] Співвідношення між енергією запалювання частинок-іскор, займистістю вловленого пилу та займистістю пиловловлювального матеріалу може бути застосовано для визначення "максимального припустимого діаметра іскри". У більшості відомих систем, таких як описані вище системи, застосовують інерційне відокремлення частинок-іскор. Однак інерційне відокремлення звичайно з високою ефективністю видаляє лише найбільші частинки та не забезпечує видалення по суті всіх частинок, менших за максимальний припустимий діаметр іскри. Наприклад, ефективність видалення частинок для типового циклону високої ефективності показана у наведеній нижче таблиці залежно від розміру частинок. 2 UA 107074 C2 Таблиця 1 Еквівалентний діаметр розміру частинок (мкм) 1,50 2,50 3,50 4,50 5,50 6,50 7,50 8,50 10,0 11,50 13,50 17,00 21,00 27,00 32,00 42,00 62,00 5 10 15 20 25 30 35 Ефективність видалення у процентах маси 5,24 13,34 21,96 30,08 37,41 43,89 49,58 54,57 60,94 66,19 71,84 79,08 84,76 90,08 92,81 95,93 98,40 [0013] Як показано у наведеній вище таблиці, тільки частинки, розмір яких наближується до 62 мкм, можуть бути видалені з високим ступенем надійності із застосуванням циклону високої 3 ефективності. Відповідно для витрати газу, яка дорівнює 850 м /хв, згаданий вище циклон високої ефективності може мати падіння тиску 13,2 см водяного стовпа, що може вимагати потужності вентилятора (в кінських силах) приблизно 40 кс (29,4 кВт). Такий циклон може мати загальну висоту приблизно 11 м та діаметр корпусу 2 м. Відповідно, циклон високої ефективності не тільки має відносно низьку ефективність видалення частинок, менших за приблизно 25 мкм, однак цей пристрій є відносно великим та може вимагати відносно великої кількості енергії для роботи. [0014] На Фіг. 1-3 показані іскрогасник та система за цим винаходом. Фіг. 1 являє собою виконаний не у масштабі вид зверху іскрогасника та системи видалення з ковпаком 10. Іскрогасник 12 як складова частина системи 10 включає в себе видовжений корпус 14, який має перший кінець 16 та другий кінець 18, розташований на певній відстані від першого кінця 16. Вхідний отвір 20 для газового потоку (Фіг. 2) виконаний у корпусі 14 для забезпечення гідравлічного зв'язку газового потоку з внутрішнім простором 22 корпусу 14. Щонайменше один вихідний отвір 26 для газового потоку виконаний поблизу першого кінця 16 корпусу 14 для плину газу та частинок із корпусу 14 та у пиловловлювальну систему 30 (Фіг. 4), з'єднану з виходом 26. Залежно від швидкості газового потоку через систему 10 другий вихідний отвір 28 для газового потоку може бути виконаний поблизу другого кінця корпусу 14. [0015] Усередині корпусу 14 розташований видовжений іскрогасильний вузол 32, який простягається між першим кінцем 16 та другим кінцем 18 корпусу 14. Іскрогасильний вузол 32 включає в себе множину рознесених на певну відстань клиноподібних елементів 34, прикріплених до видовженого опорного елемента 36 з утворенням по суті жорсткого іскрогасильного вузла 32. Іскрогасильний вузол 32 має мінімальний зазор 38 між сусідніми клиноподібними елементами 34, достатній для перехоплення потоку частинок-іскор на шляху від їх джерела у пиловловлювальну систему 30. Залежно від конкретного застосування та вимог щодо витрати зазор 38 може мати розмір від приблизно 50 мкм до приблизно 500 мкм для забезпечення видалення по суті всіх частинок-іскор, менших за максимальний припустимий діаметр іскри, визначений вище. [0016] Що стосується іскрогасильного вузла 32, то усі частини цього вузла 32 можуть бути виготовлені з корозійностійкого матеріалу, такого як цинкована сталь, титан або нержавіюча сталь. Іскрогасильний вузол 32 може мати висоту Η від приблизно 0,3 м до приблизно 1,5 м та довжину L у корпусі 14 від приблизно 1 м до приблизно 5 м для витрати газу від приблизно 3 3 7500 м /год. до приблизно 170000 м /год. Кожний з елементів 34 вузла 32 може мати ширину W від приблизно 0,5 мм до приблизно 5,0 мм та висоту h від приблизно 0,9 мм до приблизно 9,0 мм. 3 UA 107074 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 [0017] Як показано на Фіг. 3, іскрогасильному вузлу 32 притаманна стійкість до засмічування частинками завдяки клиноподібним елементам 34, через які потік крізь іскрогасильний вузол 32 проходить у напрямку стрілок 40. Шляхом належного вибору зазору 38 іскрогасильний вузол 32 може забезпечувати абсолютний бар'єр проти будь-яких іскор або гарячих залишків, які мають розмір частинок більший, ніж зазор 38 між сусідніми елементами 34. Іскрогасник 12 може включати в себе кришку 42 для забезпечення доступу до внутрішнього простору 22 іскрогасника 12 для проведення технічного обслуговування та ремонту складових частин іскрогасника 12. [0018] Для спрямування потоку газу, який містить частинки-іскри, у іскрогасник 12 може бути застосований видовжений щілинний ковпак 50. Ковпак 50 має козирок 52, призначений для захоплення викидів від джерела та спрямування викидів, позначених стрілками 54, у вхідний отвір 20 для газового потоку іскрогасника 12. Як і іскрогасник, ковпак 50 може бути виготовлений з різноманітних матеріалів, до яких належать, але без обмеження ними, такі матеріали як цинкована сталь, титан, нержавіюча сталь та їм подібні матеріали. Для витрат газу, наведених вище, ковпак 50 може мати загальну довжину LH від приблизно 1 м до приблизно 10 м та ширину щілини SH від приблизно 18 мм до приблизно 37 мм. Щілина 56 у ковпаку 50 забезпечує по суті рівномірне розподілення газового потоку в іскрогаснику 12, так що ефективність видалення частинок підтримується для широкого діапазону коливань витрати газу. [0019] Другою важливою складовою частиною іскрогасника 12 є розбризкувальна система 60 очищення. Ця розбризкувальна система 60 очищення включає в себе вхідний трубопровід 62, який подає потік плинної речовини на колектори 64 та 66, розташовані з протилежних боків іскрогасника 12. Колектори 64 та 66 подають плинну речовину на множину розбризкувальних форсунок 68, розташованих у внутрішньому просторі 22 корпусу 14. Розбризкувальні форсунки 68 можуть забезпечувати конусоподібне розбризкування з кутом конуса 70 від 100° до 130° для очищення від частинок та залишків, які можуть накопичуватися на елементах 34 іскрогасильного вузла 32. Форсунки 68 можуть бути виготовлені з нержавіючої сталі або іншого корозійностійкого матеріалу, який може бути застосований в умовах високих температур, та можуть забезпечувати витрату плинної речовини від приблизно 4 літрів за хвилину (л/хв) до приблизно 20 л/хв під тиском від приблизно 3,4 ат (33,35 кПа) до приблизно 6,8 ат (66,7 кПа). Бажано, щоб конуси 70 розбризкування перекривалися, покриваючи усю довжину L іскрогасильного вузла 32. Також бажано, щоб елементи 34 іскрогасильного вузла 32 були орієнтовані у по суті вертикальному положенні, щоб залишки та частинки, змиті з елементів 34, могли випадати вниз через щілину 56 у ковпаку 50. [0020] Необхідність у очищенні іскрогасильного вузла 32 може бути визначена у кожному конкретному випадку та може залежати від того, чи містять викиди липкі тверді частинки. Відповідно розбризкувальні форсунки 68 можуть бути керовані автоматично або вручну для виконання нерегулярного очищення іскрогасильного вузла 32. [0021] Одним із варіантів застосування іскрогасильної системи 10 за винаходом може бути система завантаження коксової печі, у якій іскрогасильна система 10 розташована поблизу відкритої печі 80 та завантажувальної машини 82, як схематично показано на Фіг. 5. Під час завантаження печі розжарений кокс та дим 84 викидаються з печі 80. Коли коксову піч 80 завантажують коксом 86, великий об'єм газів, диму та частинок-іскор 84 викидається з печі 80. Дим та частинки-іскри переносяться газом 84, потік якого спрямовується щілинним ковпаком 50 через іскрогасник 12 для видалення частинок-іскор, а потім у пиловловлювальну систему 30. Чистий газ виходить із вихідного отвору 90 пиловловлювальної системи 30. Оскільки іскрогасник 12 видаляє по суті усі частинки-іскри, може бути застосована пиловловлювальна система 30, яка включає в себе мішкові фільтри 92. Пиловловлювальна система 30 із мішковими фільтрами є більш ефективною у видаленні твердих частинок із газового потоку, утвореного під час здійснення процесу завантаження коксової печі, ніж інші пиловловлювальні системи. [0022] Описані вище варіанти здійснення дозволяють виконання великої кількості вдосконалень та змін у практичному застосуванні. Відповідно ці варіанти здійснення не повинні тлумачитися як обмежені конкретними прикладами, наведеними вище. Наведені вище варіанти здійснення не виходять за межі змісту та обсягу пунктів наведеної формули винаходу, включаючи їх еквіваленти, які відповідають вимогам законодавства. [0023] Власники патенту не мають наміру описувати усі можливі варіанти здійснення, і мається на увазі, що будь-які вдосконалення або модифікації, які можуть не входити у обсяг формули винаходу буквально, вважаються його частиною згідно з доктриною еквівалентів. 4 UA 107074 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1. Система для зменшення ймовірності виникнення пожеж у пиловловлювальній системі з тканинними фільтрами, яка включає: джерело викидів, що містять горючі частинки; видовжений корпус, який має перший кінець та другий кінець, розташований на певній відстані від першого кінця; вхідний отвір для газового потоку, який має гідравлічний зв'язок із внутрішнім простором корпусу для плину газу, горючих частинок та твердих частинок від їх джерела у корпус; вихідний отвір для газового потоку, який має гідравлічний зв'язок із корпусом для плину газу та твердих частинок із корпусу назовні та у пиловловлювальну систему; та видовжений іскрогасник, розташований у корпусі між першим кінцем та другим кінцем, який включає в себе множину рознесених на певну відстань клиноподібних елементів, які розташовані з утворенням між сусідніми елементами таких мінімального зазору та максимального зазору, які здатні істотною мірою забезпечити перехоплення потоку горючих частинок на шляху від їх джерела у пиловловлювальну систему, причому максимальний зазор більший від мінімального зазору. 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково включає в себе систему очищення іскрогасника, прикріплену до корпусу, для видалення частинок з іскрогасника. 3. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що множина клиноподібних елементів розташована у корпусі у загалом вертикальному положенні. 4. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що мінімальний зазор між сусідніми клиноподібними елементами становить від 50 мкм до приблизно 400 мкм. 5. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що іскрогасник включає в себе деталі із нержавіючої сталі. 6. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що пиловловлювальна система включає в себе пиловловлювальну камеру з тканинними мішковими фільтрами всередині. 7. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково включає в себе множину водорозбризкувальних форсунок, розташованих у корпусі, для очищення іскрогасника. 8. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково включає в себе ковпак для вловлювання газів, які містять іскри та тверді частинки, і для спрямування їх потоку у корпус та через іскрогасник. 9. Система боротьби із забрудненням для процесу завантаження коксової печі, яка включає: ковпак, розташований над дверцятами відкритої коксової печі, для вловлювання горючих частинок, пилу, іскор та диму, що утворюються під час завантаження вугілля у коксову піч; видовжений корпус, що прикріплений до вихідної лінії ковпака та має перший кінець та другий кінець, розташований на певній відстані від першого кінця; вхідний отвір для газового потоку, який має гідравлічний зв'язок із внутрішнім простором корпусу для плину газу, горючих частинок та твердих частинок від ковпака у корпус; вихідний отвір для газового потоку, який має гідравлічний зв'язок із корпусом для плину газу, горючих частинок та твердих частинок із корпусу назовні та у пиловловлювальну систему; та видовжений іскрогасник, розташований у корпусі між першим кінцем та другим кінцем, який включає в себе множину рознесених на певну відстань клиноподібних елементів, які розташовані з утворенням між сусідніми елементами таких мінімального зазору та максимального зазору, які здатні істотною мірою забезпечити перехоплення потоку горючих частинок на шляху від їх джерела у пиловловлювальну систему, причому максимальний зазор більший від мінімального зазору; та пиловловлювальну систему, яка має гідравлічний зв'язок з вихідним отвором для газового потоку з корпусу. 10. Система за п. 9, яка відрізняється тим, що додатково включає в себе систему очищення іскрогасника, прикріплену до корпусу, для видалення частинок з іскрогасника. 11. Система за п. 9, яка відрізняється тим, що множина клиноподібних елементів розташована у корпусі у загалом вертикальному положенні. 12. Система за п. 9, яка відрізняється тим, що мінімальний зазор між сусідніми клиноподібними елементами становить від 50 мкм до приблизно 400 мкм. 13. Система за п. 9, яка відрізняється тим, що іскрогасник включає в себе деталі із нержавіючої сталі. 14. Система за п. 9, яка відрізняється тим, що пиловловлювальна система включає в себе пиловловлювальну камеру з тканинними мішковими фільтрами всередині. 5 UA 107074 C2 5 10 15 15. Система за п. 9, яка відрізняється тим, що додатково включає в себе водорозбризкувальні форсунки, розташовані у корпусі, для оббризкування та очищення іскрогасника. 16. Іскрогасник для вловлювання горючих частинок від джерела викидів, що містять горючі частинки, який включає в себе корпус та множину видовжених рознесених на певну відстань клиноподібних елементів, прикріплених до видовженого опорного елемента, розташованого у зоні корпусу, через яку проходить газовий потік і яка виконана з можливістю приймання горючих частинок, при цьому клиноподібні елементи розташовані з утворенням між сусідніми елементами таких мінімального зазору та максимального зазору, які здатні істотною мірою забезпечити перехоплення потоку горючих частинок, при цьому мінімальний зазор між сусідніми клиноподібними елементами становить від приблизно 50 мкм до приблизно 400 мкм, а максимальний зазор більший від мінімального зазору. 17. Іскрогасник за п. 16, який відрізняється тим, що множина клиноподібних елементів розташована у корпусі у загалом вертикальному положенні. 18. Іскрогасник за п. 16, який відрізняється тим, що включає в себе деталі із нержавіючої сталі. 19. Іскрогасник за п. 16, який відрізняється тим, що додатково включає в себе множину водорозбризкувальних форсунок, розташованих у корпусі, для очищення іскрогасника. 20. Іскрогасник за п. 19, який відрізняється тим, що водорозбризкувальні форсунки забезпечують конусоподібне розбризкування з кутом конуса, що становить приблизно 120°. 6 UA 107074 C2 7 UA 107074 C2 8 UA 107074 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9