Пиловловлювач із теплообмінником і змійовиком

1. Пиловловлювач із теплообмінником і змійовиком, який містить циліндрично-конічний корпус зі спіральним вхідним патрубком, осьовими вихлопним і пиловипускним патрубками і жалюзійний відокремлювач циліндричної форми, що розташований коаксіально корпусу пиловловлювача, всередині його циліндричної частини і має з ним 3 Пиловловлювач із теплообмінником і змійовиком складається з підвідного патрубка 1, теплообмінника 2 зі змійовиком 3, охолоджувача 4, циліндрично-конічного корпуса 5, у верхній частині якого знаходиться тангенційний вхідний патрубок 6. Жалюзійний відокремлювач 7 розташований коаксійно корпусу 5, всередині його циліндричної частини і має з ним спільну вертикальну вісь, і складається з жалюзі 8. До верхньої частини жалюзійного відокремлювача 7 приєднаний вихлопний патрубок 9 для виходу очищеного повітря. В нижній частині корпуса 5 по його осі встановлений пиловипускний патрубок 10, під'єднаний до бункера (на кресленні не показаний). Працює пиловловлювач із теплообмінником і змійовиком наступним чином. Запилене повітря рухається по трубопроводу 1 через теплообмінник 2 до тангенційного вхідного патрубка 6 в апарат. Пилоповітряний потік через вхідний тангенційний патрубок 6 поступає всередину корпуса 5 пиловловлювача, де здійснює гвинтоподібний рух зверху вниз. Всередині корпуса 5 пилоповітряний потік здійснює спочатку один - два оберти навколо вихлопного патрубка , де під дією відцентрових сил відбувається пошарове розділення потоку, а далі він поступає в простір між корпусом 5 і жалюзійним відокремлювачем 7. Дрібніші частинки пилу не виділені з потоку відцентровою силою, підхоплюються потоком повітря і несуться до жалюзійного відокремлювача 7. При цьому повітря робить різкий поворот малого радіусу (на кут більший 90 градусів, але менший 180 градусів) і проходить в щілини між жалюзі 8, а дрібні частинки пилу завдяки силі інерції мають більший радіус повороту і не встигають за ним, пролітають мимо щілин, стикаються з жалюзі і в результаті - або відбиваються від них, або рухаються вздовж їх поверхні зверху вниз. Треба зауважити, що в жалюзійному відокремлювачі жалюзі встановлюються таким чином, щоб між ними не було отвору паралельно до осі відокремлювача, для того, щоб пилогазовий потік, проходячи через першу жалюзі, зустрічав перешкоду у вигляді наступної жалюзі. При цьому необхідно, щоб загальна площа живого перерізу жалюзійного відокремлювача перевищувала площу поперечного перерізу площини між корпусом пиловловлювача і зовнішньою поверхнею жалюзійного відокремлювача, в результаті при русі пило повітряної суміші тиск Р1 всередині жалюзійного відокремлювана нижчий за тиск Р2 між корпусом і зовнішньою поверхнею відокремлювана. Розглянемо процес розділення двофазних середовищ на прикладі двох любих послідовно розташованих жалюзі 8 відокремлювана 7. При русі повітря з частинками пилу вздовж осі апарата зверху вниз потік плавно обтікає зовнішню поверхню жалюзі 8. Зовнішній шар потоку, "зрізаний" наступними жалюзі, за рахунок різниці тисків проходить у щілини між ними. Зміна напрямку руху 50128 4 з осьового на радіальний (на кут більше 90° але менше 180°) приводить до виникнення сил, які діють на частинки, направлених на рівні кожної жалюзі до стінки корпуса апарата, заганяючи частинки пилу в основний потік і не дозволяючи їм разом з повітрям входити в щілину. Більше того, обтікання потоком гострого ребра жалюзі 8 приводить до утворення зони відриву ("кишеньки"), в якій формується торовий вихор. Торовий вихор має стійку форму через узгодження її з потоком і слабкість протитоків, він підживляється енергією потоку, тому він і є найважливішим фактором, який протидіє вносу частинок у щілини між жалюзі, включаючи і дрібнодисперсні частинки. Таким чином, по мірі проходження пилоповітряного потоку через жалюзійний відокремлювач 7, тверді частинки пилу концентруються біля внутрішньої частини корпусу апарата 5 і, рухаючись гвинтоподібно зверху вниз навколо відокремлювача 7, виводяться через пиловипускний патрубок 10 у бункер (на кресленні не показаний). Очищене повітря проходячи через жалюзійний відокремлювач формується в організований потік і направляється для використання або утилізації у вихлопний патрубок 9. При подаванні в апарат пилогазового потока з високою температурою відбувається прогорання по-перше - зовнішньої стінки корпуса апарата 5, а по-друге - жалюзі 8 відокремлювача 7. Для запобіганню цьому явищу перед входом в апарат у трубопроводі 1 на довжині, що дорівнює 3 діаметрам апарата, по довжині його розташований теплообмінник типу «труба в трубі» 2, а його охоплює змійовик 3, у який з охолоджувача 4 подається вода. Теплообмінник типу «труба в трубі» 2 складається з двох труб 1 і 11, у простір міх якими подається охолоджена вода з охолоджувача 4 для зниження температури пилоповітряного потоку перед подачею його у пиловловлювач 5. Для зниження температури води у міжтрубному просторі (між трубами 1 і 11) теплообмінник охоплює змійовик 3, у який також з охолоджувача 4 подається вода. Охолодження пилогазового потока перед подачею його в пиловловлювач приводить до покращення умов виділення твердих частинок пилу з потока і запобігає руйнуванню як стінок корпуса апарата 5, так і жалюзі 8 відокремлювача 7, а все це приводить до підвищення ефективності пиловловлення та продовження строків служби апаратів для очистки повітря від пилу. На експериментальному стенді НУ "Львівська політехніка" проведені дослідження запропонованого пиловловлювач із теплообмінником і змійовиком з метою визначення оптимального кута нахилу теплообмінника 2, змійовика 3 і тангенційного вхідного патрубка 6 до корпусу пиловловлювача 5 в напрямку руху потоку на стандартному експериментальному пилу - кварцовому піску. Дані випробувань наведені в таблиці 1. 5 50128 6 Таблиця 1 Визначення оптимального кута нахилу патрубка -6 Медіанний діаметр аерозолю, 10 м 0 91,3 90,0 89,1 87,5 50 32 16 8 5 93,8 92,1 92,1 87,2 10 96,5 95,8 95,0 86,9 Для покращення умов руху пилоповітряного потоку до патрубка 6 входу в апарат 5 теплообмінник 2, змійовик 3 і тангенційний вхідний патрубок 6 мають кут нахилу до корпуса пиловловлювача 5 в напрямку руху потока , який дорівнює 10-15 градусів. Ефективність пиловловлення, % Кут нахилу, град. 11 13 14 15 20 96,8 97,4 97,0 97,6 95,9 96,5 96,0 95,9 95,3 93,8 94,9 93,8 93,2 92,8 92?5 86,2 80,1 75,5 71,2 67,5 25 91,1 86,1 84,0 61,2 30 85,2 85,3 83,2 60,1 35 76,1 75,2 74,1 58,1 На експериментальному стенді НУ "Львівська політехніка" проведені порівняльні дослідження запропонованого пиловловлювач із теплообмінником і змійовиком із прототипом на стандартному експериментальному пилу - кварцовому піску. Дані випробувань приведені в таблиці 2. Таблиця 2 Порівняльні дослідження пиловловлювачів. 3 Розхід повітря, м /год. 1000 1500 2000 2500 3000 Ефективність пиловловлення, % запропонований прототип Розмір пилу, мкм 32 50 32 81,5 82,4 79,8 83,4 85,6 81,5 84,7 87,4 83,4 87,8 89,4 84,3 88,6 89,8 87,1 Переваги запропонованої конструкції очевидні, що пояснюється попереднім охолодженням пилоповітряного потоку перед подачею його в пиловловлювач. З вищенаведеного виходить,, що ефективність пиловловлювача із теплообмінником і змійовиком залежить від багатьох факторів, основними з яких є: форма жалюзі (в першу чергу форма зовнішньої її поверхні), її розміри, ширина щілини між жалюзі, швидкість пилоповітряної суміші, фізико-хімічні якості пилу, його концентрація, дисперсний та фракційний вміст. Переваги пиловловлювача із теплообмінником і змійовиком : Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 50 81,0 83,4 85,2 88,1 88,6 - стабільність роботи при мінімальних експлуатаційних витратах; - низькі капітальні витрати: - безперервність процесу пиловловлення і відводу пилу; - працездатність у широкому діапазоні температур і в агресивному середовищі; - висока стійкість системи; - невеликі габарити і матеріалоємність; - багатоваріантність способів монтажу (вертикальному, горизонтальному, в нахиленому стані); - сумісність з існуючими газоходами і любими пристроями газопилоочищення. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601