RU139471U1

RU139471U1 - CYCLON SEPARATION DEVICE

Info

Publication number: RU139471U1
Application number: RU2013146719/05U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Яковлевич Носырев; Александр Александрович Свечников
Priority date: 2013-10-18
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2014-04-20

Abstract

1. Устройство циклонного разделения, содержащее общий корпус, входной и выходной патрубки, первый модуль циклонного разделения с кольцевой камерой сбора пыли, второй модуль циклонного разделения с несколькими параллельно установленными вторыми циклонами и цилиндрической камерой сбора пыли, расположенный ниже по потоку относительно первого модуля циклонного разделения, и третий модуль циклонного разделения с несколькими параллельно установленными третьими циклонами и кольцевой камерой сбора пыли, расположенный ниже по потоку относительно второго модуля циклонного разделения, причем количество вторых циклонов больше, чем количество первых циклонов, и количество третьих циклонов больше, чем количество вторых циклонов, и циклоны каждого последующего модуля имеют меньший угол развертки конуса, чем предыдущий, отличающееся тем, что входной патрубок выполнен осевым и расположен снизу устройства по центру, углублен до цилиндрической части первого модуля циклонного разделения, который выполнен из не менее двух циклонов цилиндроконической формы, во внутренней полости корпуса каждого из циклонов второго модуля разделения дополнительно размещены по концентрическим окружностям не менее четырех коронирующих электродов с разноименными потенциалами, полярность которых чередуется по ходу движения газа и они закреплены к крышке корпуса посредством изоляторов, во внутренней полости корпуса каждого из циклонов третьего модуля разделения дополнительно размещены по концентрическим окружностям не менее двух коронирующих электродов с одноименными потенциалами, которые закреплены к крышке корпуса посредство1. A cyclone separation device comprising a common housing, inlet and outlet nozzles, a first cyclone separation module with an annular dust collection chamber, a second cyclone separation module with several second cyclones in parallel and a cylindrical dust collection chamber, located downstream of the first cyclone separation module and a third cyclone separation module with several parallel third cyclones and an annular dust collection chamber located downstream of specifically the second module of cyclone separation, the number of second cyclones being greater than the number of first cyclones, and the number of third cyclones greater than the number of second cyclones, and the cyclones of each subsequent module have a smaller cone sweep angle than the previous one, characterized in that the inlet pipe is made axial and is located at the bottom of the device in the center, recessed to the cylindrical part of the first cyclone separation module, which is made of at least two cylindrical-cyclones in the inner cavity of the shells of each of the cyclones of the second separation module are additionally placed on concentric circles of at least four corona electrodes with opposite potentials, the polarity of which alternates in the direction of gas movement and they are fixed to the housing cover by means of insulators, and are additionally placed in the inner cavity of the housing of each of the cyclones of the third separation module concentric circles of at least two corona electrodes with the same potentials, which are fixed to the housing cover by

Description

Полезная модель относится к устройству циклонного разделения, используемого для очистки воздуха, дымовых, промышленных и выхлопных газов от твердых загрязнителей в поле действия центробежных сил и сил электрического взаимодействия, может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, топливно-энергетической и других отраслях промышленности, в частности может быть использована для очистки отработавших газов дизеля от сажи.The utility model relates to a cyclone separation device used for purification of air, flue, industrial and exhaust gases from solid pollutants in the field of action of centrifugal forces and forces of electrical interaction, can be used in chemical, petrochemical, metallurgical, fuel and energy and other industries, in particular, it can be used to clean diesel exhaust from soot.

Известен циклон, состоящий из вертикального цилиндрического корпуса с коническим днищем и крышкой, входного патрубка, установленного тангенциально в верхней части корпуса, выхлопной трубы, установленной осесимметрично с цилиндрическим корпусом на крышке, и патрубка для отвода уловленной пыли в нижней части конического днища, дополнительно в выхлопной трубе, закрепленной на кольце из диэлектрического материала, установлен трубчатый осадительный электрод с возможностью вертикального перемещения, присоединенный к механизму встряхивания, а осесимметрично с трубчатым осадительным электродом установлен коронирующий электрод [Патент РФ №2331481, МПК: B04C 9/00, опубл. 20.08.2008 г. авторы: Голованчиков А.Б., Дородникова И.М., Дулькина Н.А. и др., «Циклон», Бюл. №23].Known cyclone, consisting of a vertical cylindrical body with a conical bottom and a cover, an inlet pipe mounted tangentially in the upper part of the body, an exhaust pipe mounted axisymmetrically with a cylindrical body on the cover, and a pipe for removing trapped dust in the lower part of the conical bottom, additionally in the exhaust a pipe mounted on a ring of dielectric material, a tubular precipitation electrode is installed with the possibility of vertical movement, attached to the shaking mechanism Ia and axially with the tubular collecting electrode installed corona electrode [RF patent №2331481, IPC: B04C 9/00, publ. August 20, 2008 authors: Golovanchikov A.B., Dorodnikova I.M., Dulkina N.A. et al., Cyclone, Bull. No. 23].

Недостатком технического решения является низкая степень очистки газа от твердых загрязнителей за счет того, что при накоплении пыли в циклоне для его очистки необходимо прекращение подачи в него пылегазового потока, что приводит к прерыванию процесса очистки.The disadvantage of the technical solution is the low degree of gas purification from solid pollutants due to the fact that when dust accumulates in the cyclone, it is necessary to stop supplying the dust and gas stream to it, which leads to interruption of the cleaning process.

Известно устройство циклонного разделения, содержащее первый модуль циклонного разделения с, по меньшей мере, одним первым циклоном и кольцевой камерой сбора пыли, второй модуль циклонного разделения с несколькими параллельно установленными вторыми циклонами и цилиндрической камерой сбора пыли, расположенный ниже по потоку относительно первого модуля циклонного разделения, и третий модуль циклонного разделения с несколькими параллельно установленными третьими циклонами и кольцевой камерой сбора пыли, расположенный ниже по потоку относительно второго модуля циклонного разделения [Патент РФ №2411900, МПК: A47L 9/16, опубл. 20.02.2011 г., авторы Кортни Стивен Бенджамин, Дайсон Джеймс, «Устройство циклонного разделения», Бюл №5].A cyclone separation device is known comprising a first cyclone separation module with at least one first cyclone and an annular dust collection chamber, a second cyclone separation module with several second cyclones installed in parallel and a cylindrical dust collection chamber located downstream of the first cyclone separation module and a third cyclone separation module with several parallel third cyclones and an annular dust collection chamber located downstream of regarding the second module of cyclone separation [RF Patent No. 2411900, IPC: A47L 9/16, publ. 02/20/2011, authors Courtney Stephen Benjamin, Dyson James, "The cyclone separation device", Bull No. 5].

Недостатком данного устройства является низкая степень очистки.The disadvantage of this device is the low degree of purification.

Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.This technical solution is selected by the authors as a prototype.

Техническим результатом является повышение степени очистки воздушных или газовых сред от твердых загрязнителей.The technical result is to increase the degree of purification of air or gas media from solid pollutants.

Технический результат достигается тем, что в устройстве циклонного разделения, содержащем общий корпус, входной и выходной патрубки, первый модуль циклонного разделения с кольцевой камерой сбора пыли, второй модуль циклонного разделения с несколькими параллельно установленными вторыми циклонами и цилиндрической камерой сбора пыли, расположенный ниже по потоку относительно первого модуля циклонного разделения, и третий модуль циклонного разделения с несколькими параллельно установленными третьими циклонами и кольцевой камерой сбора пыли, расположенный ниже по потоку относительно второго модуля циклонного разделения, причем количество вторых циклонов больше, чем количество первых циклонов, и количество третьих циклонов больше, чем количество вторых циклонов и циклоны каждого последующего модуля имеют меньший угол развертки конуса, чем предыдущий, входной патрубок выполнен осевым и расположен снизу устройства по центру, углублен до цилиндрической части первого модуля циклонного разделения, который выполнен из не менее двух циклонов цилиндро-конической формы, во внутренней полости корпуса каждого из циклонов второго модуля разделения дополнительно размещены по концентрическим окружностям не менее четырех коронирующих электродов с разноименными потенциалами, полярность которых чередуется по ходу движения газа и они закреплены к крышке корпуса посредством изоляторов, во внутренней полости корпуса каждого из циклонов третьего модуля разделения дополнительно размещены по концентрическим окружностям не менее двух коронирующих электродов с одноименными потенциалами, которые закреплены к крышке корпуса посредством изоляторов, и осадительный электрод, который в свою очередь закреплен к внутренней части корпуса через изолирующую пластину. Коронирующие электроды выполнены в виде стержней диаметром 0,5-3 мм и с продольными ребрами в количестве не менее трех, а осадительные электроды выполнены в виде трубок цилиндро-конической формы толщиной 1-3 мм.The technical result is achieved in that in a cyclone separation device comprising a common housing, inlet and outlet nozzles, a first cyclone separation module with an annular dust collection chamber, a second cyclone separation module with several second cyclones in parallel and a cylindrical dust collection chamber located downstream relative to the first cyclone separation module, and the third cyclone separation module with several third cyclones in parallel and an annular collection chamber and dust, located downstream relative to the second cyclone separation module, and the number of second cyclones is greater than the number of first cyclones, and the number of third cyclones is greater than the number of second cyclones and cyclones of each subsequent module have a smaller cone sweep angle than the previous inlet pipe made axial and located at the bottom of the device in the center, recessed to the cylindrical part of the first cyclone separation module, which is made of at least two cylindrical-conical cyclones the inner cavity of the housing of each of the cyclones of the second separation module is additionally placed on concentric circles of at least four corona electrodes with opposite potentials, the polarity of which alternates in the direction of gas movement and they are fixed to the housing cover by means of insulators, in the inner cavity of the housing of each of the cyclones of the third separation module placed on concentric circles of at least two corona electrodes with the same potentials, which are fixed to the roofs ke housing through insulators, and a precipitation electrode, which in turn is fixed to the inside of the housing through an insulating plate. The corona electrodes are made in the form of rods with a diameter of 0.5-3 mm and with longitudinal ribs in an amount of at least three, and the precipitation electrodes are made in the form of cylindrical-conical tubes 1-3 mm thick.

Выполнение входного патрубка осевым, снизу устройства по центру позволяет равномерно распределить газовый (воздушный) поток по циклонам первого модуля разделения, за счет чего снизится гидравлическое сопротивление устройства и следовательно повысится степень очистки. Дополнительное размещение по концентрическим окружностям коронирующих электродов с разноименными потенциалами в корпусе каждого из циклонов второго модуля разделения позволит повысить степень очистки устройства, за счет коагуляции сажи, вызванной посредством биполярного коронного разряда. Дополнительное размещение по концентрическим окружностям в корпусе каждого из циклонов третьего модуля разделения коронирующих электродов с одноименными потенциалами и осадительного электрода позволит повысить степень очистки устройства за счет осаждения частиц, вызванного посредством униполярного коронного разряда. Выполнение коронирующих электродов в виде стержней диаметром 0,5-3 мм и с продольными боковыми ребрами позволит повысить мощность коронного разряда, а следовательно повысить степень очистки устройства в целом. Выполнение осадительного электрода в виде трубки цилиндро-конической формы толщиной 1-3 мм позволит повысить эффект осаждения загрязняющих частиц во всем объеме циклонов третьего модуля разделения, следовательно повысить их степень очистки и степень очистки устройства в целом.The implementation of the inlet pipe axial, from the bottom of the device in the center, allows you to evenly distribute the gas (air) flow along the cyclones of the first separation module, thereby reducing the hydraulic resistance of the device and therefore increase the degree of purification. Additional placement of corona electrodes with opposite potentials in concentric circles in the case of each of the cyclones of the second separation module will increase the degree of purification of the device due to coagulation of soot caused by bipolar corona discharge. Additional placement on concentric circles in the case of each of the cyclones of the third separation module of the corona electrodes with the same potentials and the precipitation electrode will increase the degree of purification of the device due to particle deposition caused by a unipolar corona discharge. The implementation of the corona electrodes in the form of rods with a diameter of 0.5-3 mm and with longitudinal side ribs will increase the power of the corona discharge, and therefore increase the degree of purification of the device as a whole. The implementation of the precipitation electrode in the form of a tube of cylindrical conical shape with a thickness of 1-3 mm will increase the effect of deposition of contaminating particles in the entire volume of the cyclones of the third separation module, therefore, increase their degree of purification and the degree of purification of the device as a whole.

На фиг. 1 показано устройство циклонного разделения, общий вид в разрезе; на фиг. 2 изображен разрез Α-A фиг. 1; на фиг. 3 показаны схемы подключения электродов циклонов второго модуля разделения; на фиг. 4 показаны схемы подключения электродов циклонов третьего модуля разделения.In FIG. 1 shows a cyclone separation device, a general sectional view; in FIG. 2 shows a section Α-A of FIG. one; in FIG. 3 shows the connection diagrams of the cyclone electrodes of the second separation module; in FIG. 4 shows the connection diagrams of the cyclone electrodes of the third separation module.

Устройство циклонного разделения состоит из главного корпуса 1, с осевым входным патрубком 2, кольцевой камеры сбора шлама 3, первого модуля циклонного разделения 4, второго модуля циклонного разделения 5, изоляторов 6, разнополярных коронирующих электродов 7, третьего модуля циклонного разделения 8, одинополярных коронирующих электродов 9, изолирующей пластины 10, осадительного электрода 11, крышки корпуса 12 с выходным патрубком 13. Устройство циклонного разделения работает следующим образом.The cyclone separation device consists of a main body 1, with an axial inlet pipe 2, a sludge collection chamber 3, a first cyclone separation module 4, a second cyclone separation module 5, insulators 6, different-polarity corona electrodes 7, a third cyclone separation module 8, unipolar corona electrodes 9, an insulating plate 10, a precipitation electrode 11, a housing cover 12 with an outlet pipe 13. The cyclone separation device operates as follows.

Очищаемый газ поступает в устройство циклонного разделения через осевой входной патрубок 2, который расположен в нижней части главного корпуса 1. Такое расположение входного патрубка обеспечивает компактность и удобство размещения разработанного устройства, например, на выхлопной трубе тепловозного дизеля. Выйдя из входного патрубка 2, газовый поток распределяется по циклонам первого модуля разделения 4. Первый модуль циклонного разделения 4 содержит не менее двух одинаковых циклонов цилиндро-конической формы с тангенсальным подводом газа. Попадая в циклоны первого модуля разделения газовый поток закручивается и движется вниз по спирали. Под действием цетробежных сил твердые загрязняющие частицы отбрасываются к стенкам корпуса циклонов, теряют свою кинетическую энергию и падают в кольцевую камеру сбора шлама 3. В результате газ очищается от самых крупных частиц сажи. Далее поток газа идет вверх по ступеням очистки и попадает в циклоны второго модуля разделения 5. Второй модуль разделения 5 содержит не меннее четырех циклонов цилиндро-конической формы с тангенсальным подводом газа. Дополнительно к крышке каждого циклона второго модуля разделения через изоляторы 6 прикреплены не менее четырех разнополярных коронирующих электродов 7. Разнополярные электроды размещены по концентрическим окружностям и их полярность чередуется по ходу движения газа. Для более эффективного заряда твердых частиц коронирующие электроды выполнены в виде стержней диаметром то 0,5-3 мм и с продольными ребрами в количестве не менее трех. При подаче высокого постоянного напряжения на электроды 7, между ними создается биполярный коронный разряд. В зависимости от знака приложенного напряжения на электродах 7 будут существовать разные коронные разряды. Перенос заряда осуществляется ионами разных знаков, заряд которых взаимно компенсируется в центральной части разряда. При прохождении газа область биполярного коронного разряда, твердые загрязняющие частицы приобретают положительный и отрицательный заряд вблизи соответствующего электрода. В дальнейшем отрицательно и положительно заряженные частицы двигаются навстречу друг к другу, слипаются и укрупняются. Под действием центробежных сил происходит более интенсивное слипание и укрупнение частиц. Более крупные частицы легче подвергаются воздействию центробежных сил. Пойманные частицы попадают в кольцевую камеру сбора шлама 3. Степень очистки циклонов второго модуля разделения выше, чем у циклонов первого модуля разделения. Далее поток газа идет вверх по ступеням очистки и попадает в циклоны третьего модуля разделения 8. Третий модуль разделения 8 содержит не менее девяти циклонов цилиндро-конической формы с тангенсальным подводом газа. Дополнительно к крышке каждого циклона третьего модуля разделения через изоляторы прикреплены не менее двух однополярных коронирующих электродов 9. Электроды размещены по концентрическим окружностям и их полярность одинакова. Также внутри корпуса каждого циклона третьего модуля разделения дополнительно расположен осадительный электрод 11, который выполнен в виде трубки цилиндро-конической формы толщиной 1-3 мм. Для безопасности осадительный электрод отделен от корпуса циклонов изолирующей пластиной 10. При подаче высокого постоянного напряжения на электроды 9, между ними и осадительным электродом 11 создается униполярный коронный разряд. При прохождении газа область униполярного коронного разряда, твердые загрязняющие частицы приобретают положительный или отрицательный заряд вблизи коронирующих электродов и прилипают к осадительному электроду. По мере работы, через некоторые промежутки времени, требуется снимать напряжение с электродов, в результате чего все прилипшие частицы упадут в кольцевую камеру сбора шлама 3. Степень очистки циклонов третьего модуля разделения выше, чем степень очистки циклонов второго модуля разделения. Циклоны каждого последующего модуля разделения имеют меньшие размеры и меньший угол развертки чем циклоны предыдущего модуля разделения. Ось циклонов всех модулей разделения может быть как параллельно оси всего устройства, так и находиться под некоторым углом к ней (для компактности конструкции). После прохождения всех трех модулей циклонного разделения очищенный газ выходит в атмосферу через патрубок 13, размещенный в центре крышки 12 всего устройства.The cleaned gas enters the cyclone separation device through the axial inlet pipe 2, which is located in the lower part of the main body 1. This arrangement of the inlet pipe provides compactness and ease of placement of the developed device, for example, on the exhaust pipe of a diesel diesel engine. Leaving the inlet pipe 2, the gas flow is distributed among the cyclones of the first separation module 4. The first cyclone separation module 4 contains at least two identical cylindrical-conical cyclones with a tangential gas supply. Once in the cyclones of the first separation module, the gas flow swirls and moves down a spiral. Under the action of centrifugal forces, solid polluting particles are thrown to the walls of the cyclone body, lose their kinetic energy and fall into the annular sludge collection chamber 3. As a result, the gas is purified from the largest soot particles. Further, the gas flow goes up the cleaning stages and enters the cyclones of the second separation module 5. The second separation module 5 contains at least four cylindrical-conical cylinders with a tangential gas supply. In addition to the cover of each cyclone of the second separation module, at least four bipolar corona electrodes 7 are attached through insulators 6. Bipolar electrodes are arranged in concentric circles and their polarity alternates in the direction of gas movement. For a more efficient charge of solid particles, the corona electrodes are made in the form of rods with a diameter of 0.5-3 mm and with longitudinal ribs in an amount of at least three. When applying a high DC voltage to the electrodes 7, a bipolar corona discharge is created between them. Depending on the sign of the applied voltage, different corona discharges will exist on the electrodes 7. The charge transfer is carried out by ions of different signs, the charge of which is mutually compensated in the central part of the discharge. With the passage of gas, the region of the bipolar corona discharge, solid polluting particles acquire a positive and negative charge near the corresponding electrode. Subsequently, negatively and positively charged particles move towards each other, stick together and become larger. Under the action of centrifugal forces, more intensive adhesion and coarsening of particles occurs. Larger particles are more easily exposed to centrifugal forces. Caught particles enter the annular sludge collection chamber 3. The degree of purification of the cyclones of the second separation module is higher than that of the cyclones of the first separation module. Further, the gas flow goes up the cleaning stages and enters the cyclones of the third separation module 8. The third separation module 8 contains at least nine cylindrical-conical cylinders with a tangential gas supply. In addition to the cover of each cyclone of the third separation module, at least two unipolar corona electrodes 9 are attached through insulators. The electrodes are placed on concentric circles and their polarity is the same. Also, inside the case of each cyclone of the third separation module, a precipitation electrode 11 is additionally located, which is made in the form of a cylinder-conical tube 1-3 mm thick. For safety, the precipitation electrode is separated from the cyclone body by an insulating plate 10. When a high DC voltage is applied to the electrodes 9, a unipolar corona discharge is created between them and the precipitation electrode 11. With the passage of gas, the region of the unipolar corona discharge, solid polluting particles acquire a positive or negative charge near the corona electrodes and adhere to the precipitation electrode. As you work, at some intervals, it is necessary to remove the voltage from the electrodes, as a result of which all adhered particles will fall into the annular sludge collection chamber 3. The degree of purification of cyclones of the third separation module is higher than the degree of purification of cyclones of the second separation module. The cyclones of each subsequent separation module are smaller and have a smaller sweep angle than the cyclones of the previous separation module. The cyclone axis of all separation modules can be either parallel to the axis of the entire device, or be at a certain angle to it (for compact design). After passing through all three modules of cyclone separation, the purified gas is released into the atmosphere through a pipe 13 located in the center of the cover 12 of the entire device.

Предлагаемое устройство циклонного разделения позволит достигнуть устранения до 99,9% всех твердых загрязнителей, содержащихся в воздушном или газовом потоке.The proposed cyclone separation device will achieve the elimination of up to 99.9% of all solid pollutants contained in the air or gas stream.

Claims

1. A cyclone separation device comprising a common housing, inlet and outlet nozzles, a first cyclone separation module with an annular dust collection chamber, a second cyclone separation module with several second cyclones in parallel and a cylindrical dust collection chamber, located downstream of the first cyclone separation module and a third cyclone separation module with several parallel third cyclones and an annular dust collection chamber located downstream of specifically the second module of cyclone separation, the number of second cyclones being greater than the number of first cyclones, and the number of third cyclones greater than the number of second cyclones, and the cyclones of each subsequent module have a smaller cone sweep angle than the previous one, characterized in that the inlet pipe is made axial and is located at the bottom of the device in the center, recessed to the cylindrical part of the first cyclone separation module, which is made of at least two cylindrical-cyclones in the inner cavity of the shells of each of the cyclones of the second separation module are additionally placed on concentric circles of at least four corona electrodes with opposite potentials, the polarity of which alternates in the direction of gas movement and they are fixed to the housing cover by means of insulators, and are additionally placed in the inner cavity of the housing of each of the cyclones of the third separation module concentric circles of at least two corona electrodes with the same potentials, which are fixed to the housing cover by m of insulators, and a precipitation electrode, which, in its

the turn is fixed to the inside of the housing through an insulating plate.

2. The device according to claim 1, characterized in that the corona electrodes are made in the form of rods with a diameter of 0.5-3 mm and with longitudinal ribs in an amount of at least three.

3. The device according to p. 1, characterized in that the precipitation electrodes are made in the form of tubes of cylindrical shape 1-3 mm thick.