Циклонный сепаратор

(9) (1 1)5 В 04 81 ПИСА РЕ АВТОРСКО ИДЕТЕЛЬСТВ(54) ЦИКЛОН НЬ (57) Изобретен очистки сажи и производстве те изобретения - очистки сажи за го уноса частиц И СЕПА ие касае может н хническ повыше счет сок посто р РАТОРтся устройств для айти применение в ого углерода. Цель ние эФфективности ращения вторичноонних включений иаааааа ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Патент США М 2534702,кл. В 04 С 5/12, 1950,уменьшения содержания сажи в отходах, Сепаратор имеет цилиндрический корпус 1 с коническим днищем 3, тангенциальными входным 2 и выходным 7 патрубками. Диаметр основания конического днища, соприкасающегося с цилиндрическим корпусом. равен 1,1-1,2 диаметра корпуса, Над корпусом установлен усеченный конус 4 с углом раскрытия 60 - 120 и диаметром большего основания, равным 1,1-.1,2 диаметра цилиндрического корпуса. Между корпусом 1 и конусом 4 установлена диафрагма 5 с отверстием, имеющим диаметр 0,4-0,6 диаметра корпусаНа диафрагме концентрично отверстию установлена насадка 6 с углом раскрытия 60 - 90 О, высота которой равна 1 - 1,5 высоты цилиндрического корпуса. 1 з.п. ф-лы, 3 ил 1 табл,Изобретение относится к устройствамдля классификации зернистых и пылевидных материалов по размеру частиц и ихплотности и может быть использовано впроизводстве технического углерода дляочистки его от посторонных включений,Целью изобретения является повышение эффективности очистки сажи за счетсокращения вторичного уноса частиц посторонних включений и уменьшения содержания сажи в отходах,На фиг. 1 изображен предлагаемый сепаратор; на фиг. 2 - то же, видсверху; нафиг. 3 - пылеопускной короб сепаратора,вертикальный разрез.Циклонный сепаратор имеет цилиндрический корпус 1 с тангенциальным патрубком 2 для ввода аэрозоля и коническимднищем 3, К цилиндрическому корпусу 1сверху большим основанием присоединенусеченный конус 4. Между корпусом 1 и усеченным конусом 4 установлена диафрагма 5с центральным отверстием и насадкой 6,представляющей собой усеченный конус,обращенный большим основанием в сторону конического днища 3, Над усеченным конусом 4 установлена камера выводаочищенного аэрозоля с тангенциальным выпускным патрубком 7.К коническому днищу 3 прикреплен патрубок 8 удаления отходов. В диафрагме 5 напериферии выполнено отверстие с отражательной лопастью 9. Отклоняющая лопасть10 установлена под отверстием в стенке 11,соединяющей цилиндрический корпус 1 иконическое днище 3, Отверстия в периферической части диафрагмы 5 и стенке 11 расположены по одной. вертикальной линии,одно над другим, и соединены пылеопускным коробом 12, установленным снаружицилиндрического корпуса 1.Усеченный конус 4, расположенный наддиафрагмой 5, выполнен с углом раскрытия а, равным 60 - 120, и диаметром большего основания О, составляющим 1,1 - 1,2диаметра 0 цилиндрического корпуса 1. Диаметр центрального отверстия б, выпол-.ненного в диафрагме 5, составляет 0,4 - 0,6диаметра д корпуса 1. Конусная насадка 6выполнена с углом раскрытия у, составляющим 60-90, Высота Н насадки 6 равна1-1,5 высоты й корпуса 1, Диаметр 01 основания конического днища 3 составляет 1,11,2 диаметра б корпуса 1,Сажевый аэрозоль, содержащий частицы посторонних включений, подаваемый вциклонный сепаратор через тангенциальный патрубок с определенной кинетической. энергией, закручивается в10 15 20 25 30 35 Величина угла раскрытия усеченного40 конуса, составляющего 60 - 120, связана с 45 50 55 периферийной части цилиндрического корпуса и, образуя вращающийся нисходящий поток, поступает в коническое днище. В коническом днище из него формируется восходящий вращающийся поток, Основной процесс сепарации протекает при переходе асиц из нисходящего в восодщй оо. При этом изменении направления движения потока большинство частиц посторонних включений поддействием инерционных сил выделяется из аэрозоля и осаждается в нижней части конического днища, Остальные частицы включений, наиболее легкие и мелкие, в процессе вторичного уноса захватываются вращающимся восходящим потоком и попадают в полость конической насадки, которая, оказывая влияние на формирование восходящего вихря, стабилизирует поток, предохраняет его от размывания и непосредственного взаимодействия с нисходящим потоком. При движении потока вверх внутри конической насадки радиус его вращения уменьшается, а возникающие центробежные силы соответственно возрастают и возвращают некоторую часть посторонних включений в сепарационную зону.При выходе потока сажевого аэрозоля из конической насадки через центральное отверстие в диафрагме в усеченный конус его скорость резко снижается и неуловленные ранее частицы включений собираются на периферийной части диафрагмы, Эти включения через отверстие в периферийной части диафрагмы и пылеопускной короб удаляются в коническое днище. Очищенный сажевый аэрозоль через камеру вывода с тангенциальным патрубком удаляется из сепаратора,условиями осаждения частиц, определяя границу их разделения, и влияет на степень возрастания центробежных сил по мере движения потока. При угле раскрытия усеченного конуса менее 60 (например, 55 ) осаждение частиц посторонных включений происходит не в полной мере, некоторое их количество уносится с потоком сажевого аэрозоля, Содержание посторонйих включений в саже после сепаратора возрастает и в данном случае составляет 0,0016, что превышает норму, допускаемую по ГОСТ 7885 - 86.При угле раскрытия усеченного конуса более 120(например, 125 ) центробежные силы возрастают по мере движения потока вверх столь быстро, что приводят к осаждению и некоторого количества сажевых частиц. Содержание сажи в отходах увеличивается и составляет 48,1%. Кроме увеличения сажи в отходах возрастает возможность забивания усеченного конуса сажей, что существенно усложняет эксплуатацию циклонного сепаратора.Отношение диаметра большего основания усеченного конуса над диафрагмой к диаметру цилиндрического корпуса О/б составляет 1,1 - 1,2 и определяет гидродинамический режим в сепарационной зоне над диафрагмой. При значении отношения диаметров менее 1,1 (например, 1,05) скорость аэрозоля в усеченном конусе остается достаточно большой и часть посторонних включений уносится потоком. Содержание посторонних включений в саже после сепаратора составляет в данном случае 0,0012%, что превышает норму ГОСТ на.сажу. При отношении диаметров более 1,2 (например, 1,25) скорость аэрозоля в усеченном конусе снижается до такой степени, что происходит улавливание не только частиц посторонних включений, но и сажи. Количество сажи в отходах возрастает и составляет 50,0%,Значение отношения диаметра центрального отверстия диафрагмы к диаметру цилиндрического корпуса О 1/О составляет 0,4-0,6 и определяет гидродинамический режим выхода потока аэрозоля из конусной насадки в усеченный конус. При отношении этих диаметров менее 0,4 (например, 0,375) дезко увеличивается гидравлическое сопротивление сепаратора и в данном случае составляет 1,65 кПа.При отношения диаметра центрального отверстия диафрагмы к диаметру цилиндрического корпуса более 0,6 (например, 0,625) скорость аэрозоля в конической насадке и в центральном отверстии диафрагмы снижается и количество уловленной сажи увеличивается, В этом случае содержание сажи в отходах возрастает и составляет 51,80 , Угол раскрытия конической насадки у, который составляет 60 - 900, оказывает влияние на формирование и стабилизацию восходящего вихря. При значении угла раскрытия насадки менее 60(например, 55 ) изменяется соотношение между аксиальной и угловой составляющими скорости потока, что приводит к увеличению вторичного уноса частиц посторонних включений. Содержание включений в саже после сепаратора в этом случае возрастает до 0,0012%, что выше нормы ГОСТ,При значении угла раскрытия конусной насадки более 90 (например, 950) сепарационная зона в коническом днище уменьшается, восходящий вихрь начинает формироваться раньше, продолжительность процесса сепарации уменьшается и наблюдается проскок частиц постороннихвключений. Их содержание в саже после. сепаратора в этом случае возрастает до0,00180 ,5 Высота конической насадки Н составляет 1 - 1,5 высоты цилиндрического корпуса Ьи выбрана из условия стабилизации восходящего вращающегося потока сажевого аэрозоля, При значении отношения высоты10 конической насадки к высоте цилиндрического корпуса менее 1 (например, 0,9)восходящий вихрь становится менее устойчивым и начинает. взаимодействовать с нисходящим потоком. Концентрация сажи в15 сепарационной зоне конического днищавозрастает и соответственно увеличиваетсяколичество уловленной сажи, т.е. количествосажи в отходах возрастает до 54,20 , Одновременно нарушается гидродинамический20 режим в сепарационной зоне насадки,возрастает вторичный унос частиц посторонних включений и их содержание в сажепосле сепаратора увеличивается до0,0013%,25 При значении отношения указанных высот более 1,5 (например, 1,6) нарушаетсяформирование оптимального восходящеговихря, что выражается в повышении аксиальной составляющей скорости потока и ча 30 стиц и соответствующем уменьшении ихугловой скорости вращения. Это приводит кувеличению вторичного уноса частиц посторонних включений, содержание которых всаже после сепаратора возрастает до35 0,00270, что превышает норму ГОСТ 7885 -86 на сажу.Отношение диаметра основания кони. ческого днища к диаметру цилиндрическогокорпуса О 1 й составляет 1,1-1,2 и выбрано40 из условия формирования устойчивого вихря сажевого аэрозоля, способного преодолеть определенное гидравлическоесопротивление сепаратора.При значении отношения этих диамет 45 ров менее 1,1 (например, 1,05) гидравлическое сопротивление сепаратора возрастаетдо 1,4 кПа, снижается устойчивость вихря инаблюдается вторичный унос частиц посторонних включений. Содержание этих частиц50 в саже после сепаратора возрастает до0,0014%, что превышает норму ГОСТ 7885 -86 на сажу, согласно которой массовая долячастиц посторонних включений размеромболее 0,5 мм должна быть не более 0,001%,55 При отношении диаметра основания конического днища к диаметру цилиндрического корпуса более 1,2 (например, 1,25)нарушается оптимальный гидродинамический режим в сепарационной зоне конического днища и возрастает количество сажив отходах, составляя вданном случае 52,7,Одновременно с этим возрастают габаритные размеры циклонного сепаратора.П р и м е р, Циклонный сепаратор опробован для очистки сажи от частиц посторонних включений в технологическом потокемощностью 1800 кг сажи в час при расходесажевого аэрозоля 6400 м /ч, Диаметр цизлиндрического корпуса циклонного сепаратора составляет 800 мм, Сажевый аэрозоль, 10содержащий в саже 0,15 частиц посторонних включений размером более 0,5 мм, поступает в цилиндрический корпус 1 черезтангенциальный входной патрубок 2.Образующийся вращающийся нисходящий поток 15аэрозоля поступает в коническое днище 3, вкотором осаждается основная доля частицвключений, Образованный восходящий поток попадает в полость конической насадки6 и через центральное отверстие диафрагмы 205 - в усеченный конус 4. Очищенный сажевый аэрозоль через камеру вывода с тангенциальным патрубком 7 удаляется изциклонного сепаратора, Частицы посторонних включений, осажденные в усеченном 25конусе, удаляются через отверстие с отражательной лопастью 9, пылеопускной короб12, отверстие в стенке 11 с отклоняющейлопастью 10 в коническое днище 3. Отходывыгружаются из конического днища 3 через 30патрубок 8 их удаления,Полученные данные представлены втаблице. Из таблицы видно, что предлагаемое 35 устройство обеспечивает очистку сажи в соответствии с нормами ГОСТ 7885-86 при одновременном снижении содержания сажи в отходах,Формула изобретения 1. Циклонный сепаратор, преимущественно для очистки сажевого аэрозоля от посторонних включений, содержащий цилиндрический корпус с коническим днищем и тангенциальным патрубком для ввода аэрозоля, присоединенным к корпусу под диафрагмой, имеющей центральное отверстие с насадкой, размещенной в полости корпуса, расположенную над диафрагмой камеру вывода очищенного аэрозоля с тангенциальным выпускным патрубком, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности очистки сажи за счет сокращения вторичного уноса частиц посторонних включений и уменьшения содержания сажи в отходах, он снабжен усеченным конусом, который большим основанием присоединен к корпусу над диафрагмой, а меньшим основанием - к камере вывода очищенного аэрозоля, при этом в диафрагме на периферии имеется отверстие, соединенное пылеопускным коробом с коническим днищем, а насадка выполнена в виде усеченного конуса, большим основанием обращенного в сторону конического днища,2, Сепаратор поп.1, отлича ю щийс я тем, что усеченный конус, расположенный над диафрагмой, выполнен с углом раскрытия 60 - 120 и диаметром большего основания, равным 1,1 - 1,2 диаметра корпуса, центральное отверстие диафрагмы имеет диаметр, равный 0,4-0,6 диаметра корпуса, насадка выполнена с углом раскрытия 60-90 и высотой, равной 1-1,5 .высоты корпуса, а диаметр основания конического днища составляет 1,1-1,2 диаметра корпуса,1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1.1 1 1 11, 1 3-"-1Ю 1 в11 1 1 ОЪ 1 ЮЮ ЧЮ РлЮ Д М м Ю Ю Ю Ю ц 1 лЕ 3 Са х1- 3 Э оаЕ 9Х фЦо9х оХе оз хо дх с1- 3 Оо а С 3 л В ю л Юв с 3 л в ла ю л в в а С 3 в л В о л ао ав о л в е В ра ю л вв Ю 1 вв вь В ю л 3 Х хо о 9 Х Х о х ц 3 С О. Х 3.1 х =О а хХ с ч о ео л хе Х о х о 9Е хе о Х 3- Л хос ооа ХЗОФ Х3 3- Х О о о о 3 хф оЭ9 ХХ Ххха 9 хч 3 ЧХа-л о е х,с хос 3-ЕХХ ОХ У вО 1ьЮ 1 а е Х 3- О оел ххс Е О. е х о ачх 19 Х О 3 еео хх чх о Х Э Э Ц,З Б Х хоа Э С Цгл Э ОХ О О х Хл хос 9 Б Д о1 ел1 1111 Х11 оо1 ф111 ло 1 ащ1 ащмса1 ФОеь 1 Ц лО 1 П 101 а1 о9 1 ьГ еа ас с01 1 Л 1 РО 1.1 ц1 цо фс1 901 вах о01 кхОЪ 1 щф 3 1 1а оо о О 9Э л С а о о 0 1 Я а 0 о о СОЮ Чо мло д м а лОЪ01 1 а е1 1 1 1 11 1 1 1 11 1 1ъ 1 9 с Х 1 о а о С ц э е о а х о ц х а Х Щ с С а ч 1 Х а ч Х ьб с ХО а ец 9С е а х о а х 1цФ ХХ1 9о х оцъ ъ1- фоц Хъф ХЭх е1 Ц9 ЩВ 1о1 ЭХ- оС Х оо 1 Х Э У Э ц лч 1 С П х а 1- - ъ а х це а ец с л О 1 . оц Э х че О О. Х1 11- ех е9 Хчщ йа х9 Ц1 аЩ ЭХ фа 1 оЭх о1э оВ 1о э11- ЕО О. 1 О о а 1 Э ц 1 о ф с е 1- Х Ц 1. Е 9 91 ф й х О. Х Э 1 ЧХ о о 1 х а 1 л Х еО. Ч 1 Э Х 1 щ е Х И ч х э а Х 1 ОЭ 1о о Х ц Э т Х а Ч еО 1 л Х ср :Г ваХ1 ъ ха хх чц ее цесо хО Ол х о о Х ц Э Х ае а,б 1Х Х 9 ще х о х о 1 ъ о Х х ц Е 9 а у- ХщоааХ ч1-119 фХщ ЭХцООа лл р,р сс авХ ХХХЭЩЭФ 1 Ц3 ф Еоохса 1ае Оело Чь м оф л лЧ а а о а еьо 41727918 Фрректор Н.Ревск при Г по изобретениям и о -35, Раушская наб., 4 род, ул,Гагарина, 10 дактор Г,Бельска 1362НИИПИ Госуда оизводстаенн Составител Техред М.М Тиражвенного комитЕ113035.Москва атЕльСкии кО В,БеловГВНТЗЛ т "Патент", г, Уж иСнОВтк рити