УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗООБРАЗНЫХ ВЫБРОСОВ Российский патент 1994 года по МПК B01D47/04 

Изобретение относится к технике мокрой очистки дымовых газов от твердых, жидких и токсичных газообразных включений и может быть использовано в энергетике, металлургии, химической технологии и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение производительности устройства за счет обеспечения режима инверсии фаз в широком диапазоне скорости загрязненного газа, а также снижение удельных расходов орошающей жидкости на пылеочистку и повышение степени очистки от мелкодисперсной пыли.

На фиг. 1 приведено устройство с одним инициатором эмульгирования в трубах; на фиг. 2 - то же, с несколькими инициаторами эмульгирования в трубах.

Устройство для очистки газообразных выбросов содержит корпус 1, параллельно установленные циклонные трубы-насадки 2, лопаточные или тангенциального ввода завихрители 3, инициаторы 4 эмульгирования в виде диафрагмы или кольца, размещенные в каждой трубе 2 над завихрителем 3 на расстоянии 0,5-3,0 диаметра трубы, при этом площадь проходного сечения кольца определяется формулой
f= F[1-(a+b+ + c)-K] , где a, b, c, K - коэффициенты, равные соответственно 0,0794; 1,043; -5,51^.10^-3; 0< К≅2,2; F - площадь сечения трубы, D - диаметр трубы, мм. В верхней части трубы 2 выполнены в виде диффузора 5, в пространство которого ориентированы выходные отверстия 6 дозаторов 7 жидкости. Кроме того, устройство содержит патрубки 8 и 9 соответственно подвода и отвода газов, дополнительные инициаторы 10 эмульгирования в трубах 2 и бункер 11 с гидрозатвором 12.

Устройство работает следующим образом.

Загрязненный газ подается через патрубок 8 в устройство в каждую трубу 2 через завихритель 3 (тангенциальную шлицу) и движется в противотоке к жидкости, вводимой наливом из дозатора 7 в диффузор 5. Подбором скорости газового потока, которая зависит от расходов газа и орошающей жидкости, в объеме трубы между завихрителем 3 и инициатором 4 эмульгирования подвешивается эмульсионный слой, отфильтровывающий и абсорбирующий золу и сернистый газ. Процесс контактного взаимодействия в трубе-насадке 2 делится на две части и одновременно происходит в режимах (инверсии фаз и пленочного движения в широком диапазоне скорости и размеров насадки). Достигается это тем, что загрязненный газ пропускается через плохообтекаемые тела - завихритель 3 и инициатор 4 эмульгирования, способствующие на данном участке стабилизации режима инверсии фаз в широком диапазоне скорости, изменявшейся в экспериментах более, чем в два раза. Затем диссипация вращающейся скорости, происходящая по мере продвижения очищенного (в эмульгированном слое) газа вверх по трубе, успокаивает жидкость и она самопроизвольно в этой части насадки переходит в пленку, стекающую по стенкам трубы 2 в эмульсионный слой и далее на выход из газоочистителя через гидрозатвор 12. Газ удаляется из устройства по патрубку 9.

С ростом среднерасходовой скорости газа через элемент выше 12 м/с наступает захлебывание, исчезает противоток. Вся поступающая в циклонный элемент жидкость подхватывается потоком газа и выносится с ним за пределы очистного пространства. При таком режиме полностью нарушается технология очистки. Минимальная скорость не установлена. Она может быть как угодно малой, но для поддержания устойчивого режима инверсии требуется повышенный расход орошающей жидкости.

Эмпирическая зависимость, определяющая оптимальную площадь проходного сечения, и оптимальное место установки инициатора 4 эмульгирования, найдены экспериментально на трубах-насадках 2 диаметром D 40,80,96,106,125,140 мм. В качестве очищаемого газа использовался воздух, запыленный угольной пылью, пропущенной через сито с размером ячеек 56 мкм. Место установки инициатора 4 эмульгирования над закручивателем изменялось в интервале L/D = 0,4-3,5. Вывод эмпирической зависимости по выбору оптимальной площади проходного сечения инициатора эмульгирования проведен по экспериментальным данным, в которых было приемлемое аэродинамическое сопротивление трубы-насадки 100-170 кг/м²(сопротивление промышленного скруббера Вентури на интенсивном орошении с удельным расходом воды 0,480 л/нм³ составляет 175 кг/м²) при достаточно высокой степени пылеочистки > 99,0% . В таблице приведены результаты испытания труб-насадок 2 диаметром 80, 95, 125 и 140 мм. Как видно на всех испытанных элементах оптимальное место установки инициаторов эмульгирования располагается выше завихрителя на расстоянии L/D = 0,5-3,0. За пределами указанного интервала показатели пылеочистки снижаются. В экспериментах очистке подвергается запыленный угольными частицами воздух. Фракционный состав угольной пыли 100% < 56 мкм, исходная запыленность воздуха 32 г/мм³. Снабжение циклонного элемента инициатором 4 эмульгирования существенно снижает удельный расход орошающей жидкости, особенно на трубах большого диаметра. Так, в трубе диаметром 80 мм с диафрагмой, имеющей площадь проходного сечения f/F = 0,723 и расход орошаемой жидкости 0,3 л/нм³, степень пылеулавливания находится в пределах 99,90-99,94% (см. табл. строка 1.3). Эти же показатели на трубе без диафрагмы достигаются при расходе орошающей жидкости 1,0 л/нм³ (см. табл. строка 1.6), а в циклонном элементе диаметром 96 мм равная эффективность с инициатором и без него может быть обеспечена при еще больших отличиях удельных расходов орошающей жидкости - в 5 раз (необходимо сравнить в таблице строку 2.3 с 2.6).

При дальнейшем увеличении диаметра D-125, 140 мм КПД газоочистителя без инициаторов не превышает 97,8-98,15% даже при расходах на орошение 1,08-1,51 л/нм³, что свидетельствует об отсутствии качественного эмульгирования (табл. строка 3.7 и 4.6).

Отклонение площади проходного сечения инициатора эмульгирования от рассчитанной по формуле в сторону уменьшения (при K>0,2) приводит к повышению КПД газоочистителя, но при этом значительно возрастает аэродинамическое сопротивление (табл. , строка 3.4 и 4.7). Интересно отметить, что такой же КПД может быть получен заменой одного инициатора эмульгирования, рассчитанного при К = 0,3, на две диафрагмы с большей площадью проходного сечения, определяемой эмпирической формулой при К = 0. При этом небольшое конструктивное усложнение приводит к понижению аэродинамического сопротивления циклонного элемента (табл. строка 5.1). Поэтому для глубокой очистки газов можно рекомендовать установку над закручивателем двух и более инициаторов эмульгирования (фиг. 2).

Диффузор 5 предназначен для снижения скорости газового потока и организации подачи жидкости в успокоенной среде в виде стекающей пленки. Попытка ввести воду струей непосредственно в трубу-насадку 2 (без диффузора) по ее оси или вблизи стенки всегда приводила к выбросу части жидкости за пределы циклонного элемента. Ввод жидкости в процесс в виде тонкой пленки, сформированной в диффузоре 5 и затем перетекающей в трубу 2, происходит без всяких осложнений. (56) Богатых С. А. Циклонно-пенные аппараты. Л. : Машиностроение, 1978, с. 12.

Ужов В. Н. и др. Очистка газов мокрыми фильтрами. М. : Химия, 1972, с. 150-151.

Изобретение относится к технике мокрой осистки дымовых газов от твердых, жидких, токсичных газообразных включений. Цель - повышение производительности устройства за счет обеспечения режима инверсии фаз в широком диапазоне скорости газа, а также снижение удельного расхода жидкости. Устройство содержит параллельно установленные в корпусе орошаемые циклонные трубы-насадки, имеющие завихрители в виде тангенциальной шлицы в нижней части. Для безотрывного ввода орошающей жидкости (воды) верх трубы-насадки выполнен в виде диффузора. С целью обеспечения наиболее эффективного режима очистки, а именно устойчивого режима эмульгирования (инверсии фаз) в широком диапазоне изменения скорости загрязненного газа и снижения расхода орошающей жидкости в циклонных трубах на 0,3 - 3,0 диаметра трубы от завихрителей устанавливается инициатор эмульгирования, представляющей собой кольцо или диафрагму. Проходное сечение f кольца (диафрагмы) связано зависимостью с диаметром D и площадью поперечного сечения F трубы-насадки, представленной в формуле изобретения, где a, b, c, K - коэффициенты, равные соответственно 0,0794, 1,043, -5.51·10^-3, 0<K≅ 2.2 . 1 з. п. ф-лы, 2 ил. , 1 табл.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗООБРАЗНЫХ ВЫБРОСОВ, содержащее корпус, установленные в нем параллельно орошаемые циклонные трубы-насадки с размещенными в них завихрителями, патрубки подвода и отвода газов, дозаторы жидкости, установленные с ориентацией выходных отверстий в верхнюю часть труб, бункер с гидрозатвором, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности устройства путем обеспечения режима инверсии фаз в широком диапазоне скорости газа и снижении удельного расхода жидкости, каждая циклонная труба-насадка устройства снабжена инициатором эмульгирования, размещенным над завихрителем на расстоянии 0,5 - 3,0 диаметра трубы-насадки и выполненным в виде кольца с площадью проходного сечения, равной
f= F[1-(a+b+ + c)-K]
где a, b, c, k, - коэффициенты, равные соответственно 0,0794; 1,043; - 5,51 · 10^-3; 0 < k ≅ 2,2;
F - площадь сечения трубы;
D - диаметр трубы, мм,
при этом верхняя часть каждой трубы выполнена в виде диффузора. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения степени очистки от мелкодисперсной пыли, циклонные трубы-насадки снабжены дополнительными инициаторами эмульгирования.