УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ПЕННЫЙ АППАРАТ Российский патент 1999 года по МПК B01D47/00 

Изобретение относится преимущественно к санитарной технике, теплоэнергетике и химической промышленности и может быть использовано для проведения процессов газоочистки, тепло- и массообмена при протекании эндо- и экзотермических реакций с участием жидких и газообразных веществ в любой отрасли народного хозяйства, например, для контактного нагрева воды продуктами сгорания природного газа, также для нейтрализации щелочных сточных вод двуокисью углерода дымового газа или для охлаждения и очистки газов от твердых и газообразных примесей, или для кондиционирования воздуха.

Известны пенные аппараты, предназначенные для проведения газоочистки, а также тепло- и массообменных процессов для протекания эндо- и экзотермических реакций с участием жидких и газообразных веществ и имеющие корпус, патрубок с оросительным устройством для подвода и распыления жидкости, патрубок для отвода жидкости, газоподводящий и газотводящий патрубки, решетку, на которой образуется пенный слой, бункер (ТАРАТ Э.Я. и др. Пенный режим и пенные аппараты, Л., Химия, 1997 г., 304 с., рис. 9).

Для создания требуемой площади контакта фаз такие аппараты, как правило, делают многополочными, что обуславливает их металлоемкость и значительные габариты. Кроме того, изготовление решетки требует высокого профессионализма исполнителей и является энергоемким процессом. При обработке особенно сточных вод отверстия в решетке имеют тенденцию к "зарастанию", что значительно снижает эффективность работы такого ценного аппарата и в конечном счете может привести к полной его остановке.

Известен ударно-пенный аппарат конструкции ВВИТКУ, имеющий корпус, реакционную камеру, трубу для подачи воды, сепаратор, газоподводящий и газоотводящий патрубки, поддон и переливное устройство (Стефанов Е.В., Вентиляция и кондиционирование воздуха, Л., ВВИТКУ, 1970, 544 с., рис. 5.48).

В данном ударно-пенном аппарате конструкции ВВИТКУ газоподводящий патрубок вводят в объем реакционной камеры наклонно и выше поддона, что сокращает рабочий объем реакционной камеры на величину объема, занимаемого газоподводящим патрубком. Кроме того, газоподводящий патрубок своим расположением внутри реакционной камеры снижает исходную площадь плоскости пенообразования в ней на величину площади поперечного сечения газоподводящего патрубка и нарушают равномерность распределения поля скоростей газового потока, что вызывает возникновение застойной зоны над верхней частью поверхности газоподводящего патрубка.

Все эти недостатки снижают эффективность работы ударно-пенного аппарата конструкции ВВИТКУ. Кроме того, газовый поток при выходе из газоподводящего патрубка в объеме реакционной камеры делает поворот как минимум на 135^o, что увеличивает гидравлическое сопротивление аппарата.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является универсальный пенный аппарат, содержащий корпус, реакционную камеру, трубу для подачи жидкости, сепаратор, газоподводящий и газоотводящий патрубки, поддон и переливное устройство (SU 130177 A, 24.06.1960).

Однако в данном аппарате не устранены указанные выше недостатки.

Задачей изобретения является создание универсального пенного аппарата, обеспечивающего получение технического результата, состоящего в повышении эффективности работы аппарата и в расширении границ его использования.

Этот технический результат в универсальном пенном аппарате, содержащем корпус, реакционную камеру, трубу для подачи жидкости, сепаратор, газоподводящий и газоотводящий патрубки, поддон и переливное устройство, достигается тем, что газоподводящий патрубок подведен к реакционной камере снизу таким образом, что плоскость поперечного сечения его выходного отверстия и поверхность (зеркало) жидкости в поддоне расположены на одном уровне.

Область эффективной работы аппарата обуславливает величина отношений высоты или объема реакционной камеры к высоте или объему поддона соответственно в диапазоне от 0,001 до 100,0.

Подведение газоподводящего патрубка к реакционной камере снизу позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление универсального пенного аппарата на 36 кгс/м²при максимальной скорости газа и увеличить площадь плоскости пенообразования в поперечном сечении реакционной камеры, как минимум на 25%, обеспечивая при этом равномерное распределение скоростей газового потока в объеме и по площади поперечного сечения реакционной камеры, и ликвидировать "застойную" зону, увеличить полезный объем реакционного пространства в реакционной камере максимально на 25%, что способствует росту эффективности и снижению энергоемкости работы универсального пенного аппарата при его неизменных габаритах.

Возможность изменения соотношений высоты и объема реакционной камеры к высоте и объему поддона соответственно от 0,001 до 100,0 расширяет границы использования универсального пенного аппарата в народном хозяйстве и промышленности.

На фиг. 1 выполнен продольный разрез универсального пенного аппарата; на фиг. 2 представлен разрез описываемого устройства по сечению А-А.

Универсальный пенный аппарат содержит корпус 1, реакционную камеру 2, трубу для подачи жидкости 3, сепаратор 4, газоподводящий патрубок 5, газоотводящий патрубок 6, поддон 7 и переливное устройство 8.

В универсальном пенном аппарате поток газа со скоростью до 20 м/с поступает по газоподводящему патрубку 5 в реакционную камеру 2, в которую одновременно поступает жидкость через трубу 3. В реакционной камере 2 жидкость перемешивается с газом - таким образом образуется слой газонасыщенной эмульсии /пена/. Подвижная газожидкостная эмульсия может заполнить весь объем реакционной камеры 2. По мере поступательного движения газожидкостной эмульсии вверх происходит постепенное разрушение пены. Жидкость отбрасывается к стенкам корпуса 1 и под действием силы тяжести стекает вниз в поддон 7. Обработанный в аппарате газ освобождается от захваченных капель жидкости в сепараторе 4 и его отводят наружу по газоотводящему патрубку 6. Высота пены зависит от величины скорости газа и высоты подтопления газоподводящего патрубка 5. Переливное устройство 8 позволяет регулировать и поддерживать заданную высоту подтопления газоподводящего патрубка 5 и производить отведение расчетного расхода обработанной жидкости из поддона 7. Переливное устройство 8 имеет гидрозатвор, препятствующий прохождению газа наружу.

Универсальный пенный аппарат имеет круглую форму и может быть изготовлен из пластмасс, металла, керамики, асбестоцемента, стекла и бетона.

Использование для климатологической зоны г. Камышина Волгоградской области универсального пенного аппарата, например, для контактного нагрева воды уходящими дымовыми газами от котла КВ-Г - 2,5-95 при работе на газообразном топливе, выпускаемого АО ТКЗ "Красный Котельщик", г. Таганрог, предусматривает многоплановый эффект, расчет которого приведен в таблице.

Предлагаемый универсальный пенный аппарат может быть использован на котельных, ТЭЦ, ГРЭС и газоперекачивающих станциях любой мощности, что позволяет получить экономию в народном хозяйстве и промышленности, сопровождаемую одновременно решением ряда экологических проблем.

Предлагаемый аппарат компактен за счет высокой интенсивности проведения заданного процесса. Так например, аппарат надежно работает при плотности орошения до 300 м³/(м²•ч) в процессе нейтрализации щелочных сточных вод двуокисью углерода дымового газа. В аппарате отсутствуют движущиеся части и элементы, способные забиваться или зарастать отложениями солей, что обеспечивает высокую надежность его работы при наличии загрязнений в жидкости и газе одновременно.

Особо следует отметить сравнительно низкую энергоемкость, малые габариты, простоту изготовления и эксплуатации предлагаемого аппарата.

Универсальный пенный аппарат может быть использован в санитарной технике, теплоэнергетике и химической промышленности для проведения газоочистки, тепло- и массообмена при протекании эндо- и экзотермических реакций с участием жидких и газообразных веществ, в любой отрасли народного хозяйства. Пенный аппарат содержит корпус, реакционную камеру, трубу для подачи жидкости, сепаратор, газоподводящий и газоотводящий патрубки, поддон и переливное устройство. Газоподводящий патрубок подведен к реакционной камере снизу так, что его плоскость поперечного сечения выходного отверстия и поверхность (зеркало) жидкости в поддоне расположены на одном уровне, а область эффективной работы аппарата обуславливает величина отношений высоты или объема реакционной камеры к высоте или объему поддона соответственно в диапазоне 0,001 - 100,0. Аппарат надежно работает при плотности орошения до 300 м³/(м²•ч), например, в процессе нейтрализации щелочных сточных вод двуокисью углерода дымового газа. В аппарате отсутствуют движущиеся части и элементы, способные забиваться или зарастать отложениями солей, что обеспечивает высокую надежность его работы при наличии загрязнений в жидкости и газе одновременно. Универсальный пенный аппарат может быть использован для контактного нагрева воды в котельных, ТЭЦ, ГРЭС и газоперекачивающих станциях любой мощности. Данный аппарат обеспечивает повышение эффективности работы аппарата и расширение границ использования. 2 ил., 1 табл.

1. Универсальный пенный аппарат, содержащий корпус, реакционную камеру, трубу для подачи жидкости, сепаратор, газоподводящий и газоотводящий патрубки, поддон и переливное устройство, отличающийся тем, что газоподводящий патрубок подведен к реакционной камере снизу так, что плоскость поперечного сечения его выходного отверстия и поверхность (зеркало) жидкости в поддоне расположены на одном уровне. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что область эффективной работы аппарата обуславливает величина отношений высоты или объема реакционной камеры к высоте или объему поддона соответственно в диапазоне 0,001 - 100,0.