УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ГАЗА Российский патент 1997 года по МПК B01D45/00 B01D45/08 

Изобретение относится к средствам осушки и очистки газов от пыли и может быть использовано в химической, металлургической и других отраслях промышленности.

Известен осушитель воздуха, имеющий кожух, сужающийся по ходу движения воздуха в горизонтальной плоскости, с размещенными в нем рядами оребренных трубок, выполненных в виде дуг окружностей, ребра расположены по радиусам окружностей [1]
Недостатком такого устройства является вынос капельной влаги, срываемой с ребер трубок, расположенных в зауженной части осушителя из-за увеличения скорости воздуха в узкой части устройства, что требует установки на выходе из осушителя дополнительного каплеотделителя.

Известно также устройство для сепарации капельной влаги, включающее сквозной корпус с расположенными в нем каплеулавливающими пластинами, сгруппированными попарно, имеющими смещенные относительно друг друга в каждой паре пластин вертикальные щели [2]
Недостатком такого каплеуловителя является невысокая эффективность удержания влаги, испаряющейся с пластин, кроме того, при присутствии в воздухе взвешенных нерастворимых в воде твердых частиц происходит засорение щелей, что ухудшает процесс стекания влаги с пластин.

Изобретение направлено на решение задачи повышения эффективности процесса обработки газа. Технический результат достигается тем, что устройство снабжено входной и выходной секциями из одинарных каплеулавливающих волнообразных пластин, при этом все три секции выполнены переходящими одна в другую, входная и выходная секции выполнены из одинарных каплеулавливающих волнообразных пластин, выходная секция снабжена дополнительными каплеулавливающими волнообразными пластинами, установленными между основными пластинами эквидистантно, секция из сгруппированных пластин снабжена штуцерами для подачи и выхода хладоносителя в каждой из загерметизированных пар. При этом в первой секции конденсируются, а также коагулируют и задерживаются на пластинах за счет инерционных сил крупные капли влаги вместе с налипшими на них твердыми частицами, во второй секции за счет более интенсивного охлаждения пластин происходит и более интенсивная конденсация влаги на пластинах и задержание на них укрупняющихся (коагулирующих) капель вместе с налипшими на них твердыми частицами, в третьей секции происходит конденсация и задержание мелких коагулирующих капель, не задержанных в первых двух секциях.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, фронтальная проекция; на фиг. 2 то же, вид сверху (в разрезе).

Устройство для обработки газа включает корпус 1 с входным 2 и выходным 3 фланцами, поддоном 4. В корпус 1 помещена кассета 5 с разделенными на три переходящие одна в другую секциями 6, 7 и 8 каплеулавливающих волнообразных сплошных пластин.

Первая по ходу газа секция 6 состоит из одинарных пластин, вторая по ходу газа секция 7 выполнена из сгруппированных попарно загерметизированных пластин и снабжена штуцерами подачи 9 и выхода 10 хладоносителя, а третья секция кроме основных одинарных пластин имеет дополнительные волнообразные сплошные одинарные пластины. Каплеулавливающие пластины в кассете 5 установлены эквидистантно. Каждая из секций 6, 7 и 8 каплеулавливающих пластин в поддоне 4, имеющем наклонное дно 11, отделена от другой барьерами 12, а дно 11 снабжено штуцерами 13, 14 и 15 слива конденсата, а сами штуцеры присоединены к сливной трубе 16. Пространство между корпусом 1 и кассетой 5 имеет воздушную прослойку 17, выполняющую роль теплоизолятора.

Устройство работает следующим образом.

Через штуцер 9 в загерметизированные пары пластин секции 7 подается хладоноситель, который охлаждает эти пластины, а также сопряженные с ними одинарные пластины секций 6 и 8, играющих в данном случае роль оребрения, имеющего развитую поверхность (площадь контакта двух сред), участвующую в теплообменном процессе.

Газ, содержащий большое количество влаги и взвешенных, не растворимых в воде твердых частиц (пылевой аэрозоль), поступает через входной фланец 2 в каналы, образованные волнообразными каплеулавливающими пластинами 6. За счет охлаждения при контакте с пластинами содержащиеся в газе пары и капли влаги интенсивно коагулируют (укрупняются), на них налипают твердые частицы пыли и за счет инерционных сил, а также за счет конденсации оседают на пластинах, образуя на них пленки жидкости, стекающие вместе с налипшими на них частицами пыли в поддон 4, а далее через патрубок 14 в сливную трубу 16 в канализацию.

Экспериментальными исследованиями установлено, что создание в мокрых пылеуловителях условий для конденсации пара приводит к существенному росту эффективности сепарации аэрозольных частиц. Было установлено, что эффективность осаждения частиц как на каплях, так и на других поверхностях в условиях конденсации водяных паров однозначно определяется глубиной конденсации. Эффективность осаждения частиц за счет конденсации η выражается зависимостью

где ΔX перепад влагосодержания газов, кг/кг сухого газа (А.Ю. Вальдберг. Успехи в области мокрой очистки запыленных газов. Химическое и нефтяное машиностроение, N 10, 1992).

Далее (после секции 6) обрабатываемый газ поступает в секцию 7, образованную попарно сгруппированными загерметизированными пластинами, через которые циркулирует хладоноситель. За счет более глубокого охлаждения поверхности пластин осуществляется более интенсивная пароконденсация влаги и следовательно аэрозольных твердых частиц. Скоагулировавшие частицы влаги вместе с налипшими на них твердыми частицами задерживаются на пластинах, образуя на них пленки жидкости, стекающие, как и в секции 6, в поддон и далее в канализацию.

Поступающий из секции 7 в секцию 8 газ подвергается более интенсивной сепарации за счет дополнительных каплеулавливающих пластин, уменьшающих расстояние между пластинами, а это позволяет осаждать на них более мелкие капли влаги.

Таким образом, в секции 8 происходит сепарация более мелких капель вместе с налипшими на них твердыми мелкими частицами, не задержанных в секциях 6 и 7. Образовавшиеся на пластинах пленки также стекают в поддон и удаляются в канализацию.

Освобожденный от влаги и твердых частиц газ поступает через выходной фланец 3 на выход устройства.

Установленные на дне 11 барьеры 12 необходимы для недопущения перетекания газа из одной секции в другую через поддон помимо пластин (через зазор между краями пластин и дном поддона).

Количество "волн" в каплеулавливающих пластинах секций 6 и 8 (по три "волны") выбрано в соответствии с рекомендациями, приведенными в статье Ю.Л. Миронова и др. "Исследование дисперсно-пленочного двухфазного потока в канале жалюзийного типа".

Шесть "волн" в секции 7 выбрано исходя из компромисса между требованиями увеличения поверхности теплообмена, поверхности каплеулавливания и габаритами.

Заявляемое устройство по принципу действия, обеспечиваемого новой совокупностью существенных признаков, позволяет осуществлять эффективное его функционирование при обработке газа удаление влаги и твердых нерастворимых в воде пылевых частиц. Высокая технологическая эффективность обработки газа достигается за счет организации трех ступеней очистки (в трех секциях), в которых используются не только инерционные силы, но и пароконденсация влаги.

Использование: для обработки газов с целью очистки от твердых пылевых частиц и удаления влаги. Сущность изобретения: для обеспечения процесса пароконденсации в попарно сгруппированные каплеулавливающие загерметизированные пластины секции подается хладоноситель, охлаждающий поверхность пластин. Пластины первой и последней секций, сопряженные с пластинами средней секции, выполняют роль оребрения и т.о. также охлаждаются. Содержащиеся в газе капли влаги, попадая в каналы между каплеулавливающими пластинами, коагулируют (укрупняются) и вместе с налипшими на них твердыми частицами пыли за счет инерционных сил оседают на пластинах. Пары влаги, содержащиеся в газе, также оседают на охлажденных поверхностях пластин. Эти процессы происходят в каждой секции, но в первой секции на пластинах конденсируются и оседают наиболее крупные капли, во второй секции за счет более глубокого охлаждения задерживаются мелкие капли влаги с налипшими на них мелкими частичками пыли, а в третьей секции задерживаются мелкие капли, не уловленные в первых двух секциях. Попавшие на пластины капли вместе с налипшими на них твердыми частицами образуют пленки жидкости, стекающие в поддон, а оттуда удаляются через штуцеры в сливную трубу и далее в канализацию. Таким образом, за счет организации трех ступеней обработки осуществляется высокая эффективность работы устройства, в которых используются не только инерционные силы, но и пароконденсация влаги. 2 ил.

Устройство для обработки газа, включающее сквозной корпус с расположенной в нем секцией из каплеулавливающих волнообразных пластин, сгруппированных попарно, отличающееся тем, что устройство снабжено входной и выходной секциями из одинарных каплеулавливающих волнообразных пластин, при этом все три секции выполнены переходящими одна в другую, входная и выходная секции выполнены из одинарных каплеулавливающих волнообразных пластин, выходная секция снабжена дополнительными каплеулавливающими волнообразными пластинами, установленными между основными пластинами эквидистантно, а секция из сгруппированных пластин снабжена штуцерами для подачи и выхода хладоносителя в каждой из загерметизированных пар.