Циклон
Циклон предназначен для очистки газов от пыли в поле действия центробежных сил и сил электрического взаимодействия и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, топливно-энергетической и других отраслях промышленности. Технический результат заключается в повышении степени очистки газового потока за счет удаления мелкой дисперсной фракции пыли под действием центробежной силы и силы электромагнитного взаимодействия. Циклон содержит цилиндроконический корпус, снабженный патрубком для удаления пыли, тангенциальный патрубок для ввода пылегазового потока, внутри которого установлен коронирующий электрод, выхлопную трубу, изолирующую шайбу, закрепленную на выхлопной трубе, винтообразную трубку, закрепленную на выхлопной трубе, имеющую на нижнем конце заглушку и снабженную равномерно установленными по ее длине вертикальными патрубками для подачи пара внутрь корпуса, электрический проводник, соединяющий коронирующий электрод, выхлопную трубу и положительный полюс источника питания, электрический проводник, соединяющий корпус циклона с отрицательным полюсом источника питания.
Полезная модель предназначена для очистки газов от пыли в поле действия центробежных сил и сил электрического взаимодействия и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, топливно-энергетической и других отраслях промышленности.
Проблема, существующая в очистке дымовых газов от дисперсных частиц пыли, заключается в охране окружающей среды от загрязнения пылевыми частицами. Известные циклоны, решающие эту проблему позволяют очищать дымовые газы от крупных и средних дисперсных частиц, но не улавливают частицы мелкой дисперсной фазы и вредные компоненты выброса.
Известен циклон ЦН-15 [Касаткин А.Г. «Основные процессы и аппараты химической технологии». Изд-е 8, перер., М.: Химия, 1971, 241 с.]. Циклон содержит цилиндрический корпус с тангенциальным входным патрубком и коническим днищем, осевую выхлопную трубу, бункер для удаления пыли.
Циклон работает следующим образом: пылегазовый поток по штуцеру, установленному тангенциально к корпусу циклона, попадает внутрь. Запыленный газовый поток проходит по окружности вокруг выхопной трубы и движется спирально вниз, обеспечивая отделение крупных частиц дисперсной фазы от дисперсионной среды (газа). В нижней части корпуса поток теряет скорость и меняет свое направление, вследствие чего происходит выпадение взвешенных частиц. Очищенные газы движутся по восходящей спирали к выхлопной трубе, через которую выводятся из циклона. Удаление уловленных частиц происходит через штуцер.
Известный циклон позволяет удалять из запыленного газового потока крупные и средние дисперсные частицы.
Недостатком известного циклона является низкая его эффективность при очистке запыленного газового потока от частиц мелкой дисперсной фазы, из-за недостаточной их массы.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению является циклон [патент РФ 
2187382, В04С 5/20, опубл. 20.08.2002].
Циклон содержит цилиндроконический корпус с тангенциальным входным патрубком, осевую выхлопную трубу, патрубок для ввода жидкости, теплообменник, выполненный в виде рубашки на внешней поверхности цилиндроконического корпуса, с патрубками подачи и отвода жидкого хладагента. На осевой выхлопной трубе закреплена винтообразная трубка, имеющая на нижнем конце заглушку и снабженная равномерно установленными по ее длине вертикальными патрубками для подачи пара внутрь корпуса. Для выгрузки шлама в нижней части корпуса установлен патрубок.
Циклон работает следующим образом.
Дымовые газы или горячий воздух подают по тангенциальному входному патрубку в верхнюю часть цилиндроконического корпуса. Одновременно с ними по патрубку в винтообразную трубку и по патрубку в рубашку теплообменника подают жидкость и жидкий хладагент, обычно воду. Жидкий хладагент в рубашке теплообменника, двигаясь снизу вверх к патрубку отвода, нагревается, охлаждая дымовые газы или горячий воздух, движущиеся внутри корпуса.
Объем жидкости (воды), подаваемой по патрубку в винтообразную трубку, значительно меньше объема жидкого хладагента, подаваемого в рубашку теплообменника. Стенки винтообразной трубки за счет контакта с дымовыми газами или горячим воздухом разогреваются до температуры, большей температуры кипения жидкости, а образующийся пар выходит через вертикальные патрубки и смешивается с потоком дымовых газов или горячего воздуха. Из дымовых газов или горячего воздуха, охлажденных в конической нижней части корпуса до температуры, меньшей температуры точки росы, выделяются капельки жидкости, которые конденсируются на тонких частицах дисперсной фазы, увлажняя и утяжеляя их, и способствуют тем самым увеличению скорости центробежного осаждения и степени их улавливания.
Заглушка препятствует вытеканию части жидкости в корпус, которая не успевает превращаться в пар в винтообразной трубке, что предотвращает перерасход жидкости и чрезмерное увлажнение ею шлама, накапливающегося над патрубком. Очищенный дымовой газ или горячий воздух выходит вверх по осевой выхлопной трубе, а уловленные частицы накапливаются в виде шлама в нижней части цилиндроконического корпуса.
Циклон позволяет удалять из запыленного газового потока крупные, средние и мелкие дисперсные частицы.
Недостатком циклона является то что, он не позволяет полностью удалять мелкие дисперсные частицы из запыленного газового потока, что приводит к загрязнению окружающей среды. Это обусловлено тем, что масса мелких частиц пыли с конденсированной на них влагой не достаточно для удаления из потока под действием центробежных сил.
Задачей предлагаемого решения является создание такого циклона, который позволял бы повысить степень очистки пылегазовых потоков за счет более полного удаления мелкой дисперсной фазы пыли и предотвратить загрязнение окружающей среды.
Для решения поставленной задачи в известном циклоне, содержащем цилиндроконический корпус с тангенциальным входным патрубком, осевую выхлопную трубу, на которой закреплена винтообразная трубка, имеющая на нижнем конце заглушку и снабженная равномерно установленными по ее длине вертикальными патрубками для подачи пара внутрь корпуса, патрубок для удаления уловленной пыли, внутри входного патрубка установлен коронирующй электрод, соединенный посредством электрического - проводника с выхлопной трубой, и отрицательным полюсом источника питания, при этом корпус соединен посредством электрического проводника с положительным полюсом источника питания, а выхлопная труба снабжена шайбой, изолирующей ее от корпуса.
Признаками, отличающими заявляемый циклон от известного, выбранного в качестве прототипа является установка внутри входного патрубка коронирующего электрода, соединение его посредством электрического проводника с выхлопной трубой и отрицательным полюсом источника питания, снабжение выхлопной трубы изолирующей шайбой, соединение корпуса посредством электрического проводника с положительным полюсом источника питания.
Наличие существенных отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности «новизна».
Благодаря отличительным признакам предлагаемый циклон имеет высокую степень очистки. Это обусловлено тем, что пылегазовый поток проходит внутри входного патрубка, где электроны и ионы газового потока, образующиеся в коронном разряде между коронирующим электродом и корпусом входного патрубка, сталкиваются с частицами и капельками мелкой дисперсной фракции и заряжают их. Пылегазовый поток по входному патрубку попадает внутрь цилиндроконического корпуса циклона, движется по спирали вниз. От воздействия высокой температуры пылегазового потока вода, находящаяся в винтообразной трубке закипает и через патрубки для подачи пара в корпус циклона поступает пар, который конденсируется на дисперсных частицах, увеличивая их массу. Во время движения на пылевые частицы действуют в одном направлении центробежная сила и сила электромагнитного взаимодействия, возникающая между стенками цилиндроконического корпуса циклона и выхлопной трубой, приводя к столкновению со стенками циклона. Пылегазовый поток поступает в нижнюю часть цилиндроконического корпуса циклона, где под действием разности давлений меняет свое направление на восходящее. Очищенный от крупной, средней, мелкой дисперсной фракции газовый поток удаляется через патрубок для удаления очищенного газа. Пыль осевшая на стенках корпуса циклона стекает вниз и удаляется через патрубок для удаления уловленной пыли.
Предлагаемый циклон иллюстрируется чертежом, на котором показан вертикальный разрез циклона.
Циклон содержит цилиндроконический корпус 1, снабженный патрубком для удаления пыли 2, тангенциальный патрубок для ввода пылегазового потока 3, внутри которого установлен коронирующий электрод 4, выхлопную трубу 5, изолирующую шайбу 6, закрепленную на выхлопной трубе 5, винтообразную трубку 7, имеющую на нижнем конце заглушку и снабженную равномерно установленными по ее длине вертикальными патрубками 8 для подачи пара внутрь корпуса, электрический проводник 9, соединяющий коронирующий электрод, выхлопную трубу и отрицательный полюс источника питания 10, электрический проводник 11, соединяющий корпус циклона с положительным полюсом источника питания.
Циклон работает следующим образом. Вначале на коронирующий электрод и выхлопную трубу по электрическому проводнику 9 подается отрицательный заряд от источника питания 10, одновременно на корпус 1 циклона по электрическому проводнику 11 подается положительный заряд от источника питания 10. Затем пылегазовый поток проходит внутри входного патрубка 3, где электроны и ионы газового потока, образующиеся в коронном разряде между коронирующим электродом 4 и корпусом входного патрубка 3, сталкиваются с частицами и капельками мелкой дисперсной фракции и заряжают их. Пылегазовый поток по входному патрубку 3 попадает внутрь цилиндроконического корпуса 1 циклона, движется по спирали вниз. От воздействия высокой температуры пылегазового потока вода, находящаяся в винтообразной трубке 7 закипает и через патрубки 8 для подачи пара в корпус циклона поступает пар, который конденсируется на дисперсных частицах, увеличивая их массу. Во время движения на пылевые частицы действуют в одном направлении центробежная сила и сила электромагнитного взаимодействия, возникающая между стенками цилиндроконического корпуса 1 циклона и выхлопной трубой 5, приводя к столкновению со стенками корпуса циклона. Пылегазовый поток поступает в нижнюю часть цилиндроконического корпуса циклона, где под действием разности давлений меняет свое направление на восходящее. Очищенный от крупной, средней, мелкой дисперсной фракции газовый поток удаляется через выхлопную трубу. Увлажненная пыль, осевшая на стенках корпуса циклона, стекает вниз и удаляется через патрубок для удаления уловленной пыли.
Циклон, содержащий цилиндроконический корпус с тангенциальным входным патрубком, осевую выхлопную трубу, на которой закреплена винтообразная трубка, имеющая на нижнем конце заглушку и снабженная равномерно установленными по ее длине вертикальными патрубками для подачи пара внутрь корпуса и патрубок для удаления уловленной пыли, отличающийся тем, что внутри входного патрубка установлен коронирующий электрод, соединенный посредством электрического проводника с выхлопной трубой и отрицательным полюсом источника питания, при этом корпус соединен посредством электрического проводника с положительным полюсом источника питания, а выхлопная труба снабжена шайбой, изолирующей ее от корпуса.
