КОНИЧЕСКИЙ ФОРСУНОЧНЫЙ СКРУББЕР ТИПА ИМПУЛЬС 4 Российский патент 2008 года по МПК B01D47/06 B05B17/04 

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.

Известен аппарат для мокрой очистки запыленного воздуха по а.с. СССР №1711952, кл. B01D 47/06 от 14.05.90, содержащий корпус, водоразбрызгиватель, ввод газового потока, выходной патрубок очищенного газа и устройство для выхода шлама.

Недостатком его является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания, а также усложненная конструкция.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является скруббер, известный из книги А.А.Русанова. Справочник по пыле- и золоулавливанию. - М.: - Энергоатомиздат, - 1983 г., стр.106, рис.4.24а (прототип), содержащий корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, форсуночное оросительное устройство, опорные и ограничительные тарелки, между которыми расположена насадка, брызгоуловитель и устройство для отвода шлама.

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания за счет недостаточно развитой поверхности распыления жидкости.

Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания путем увеличения степени распыла жидкости форсунками.

Это достигается тем, что в коническом форсуночном скруббере, содержащем корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, форсуночное оросительное устройство, опорные и ограничительные тарелки, между которыми расположена насадка, брызгоуловитель, выполненный в виде слоя насадки, размещенной между опорной и ограничительной тарелками и устройство для отвода шлама, причем опорные тарелки выполнены упругими, а насадка, размещенная над нижней опорной тарелкой, выполнена из упругих материалов, например, в форме полиэтиленовых шаров, а на нижней опорной тарелке установлен вибратор, причем насадка выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности, оросительное устройство выполнено в виде акустической форсунки для распыливания жидкостей, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде резонатора и сопел для подвода воздуха и жидкости, корпус выполнен из верхней цилиндрической и нижней частей, соединенных по крайней мере двумя стержнями, причем верхняя цилиндрическая часть содержит штуцер с цилиндрическим и коническим соосными отверстиями для подвода распыливающего агента, например воздуха, а внутри штуцера, соосно ему, закреплено сопло с центральным отверстием для подвода жидкости, при этом сопло крепится посредством фиксирующих дисков, взаимодействующих с внутренней цилиндрической поверхностью отверстия для подвода воздуха, а нижняя часть корпуса представляет собой кольцевой объемный резонатор с внутренней цилиндрической полостью, соосной соплу, в котором центральное отверстие для подвода жидкости оканчивается на срезе резонатора, выполненного в виде чашки с конической поверхностью со стороны сопла для подвода жидкости, при этом чашка выполнена за одно целое с шаровым сегментом, имеющим коническую поверхность, переходящую в кольцевую поверхность, контактирующую с внешней цилиндрической поверхностью резонатора.

На фиг.1 изображен конический форсуночный скруббер с подвижной насадкой, на фиг.2 - насадка в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, на фиг.3 - насадка в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, на фиг.4 - схема акустической форсунки.

Конический форсуночный скруббер с подвижной насадкой содержит корпус 1, состоящий из цилиндрической части, конической части 2, нижняя часть которой соединена с цилиндрической частью 3 и коническим шламосборником 4, с патрубками соответственно для запыленного и очищенного газа. Оросительное устройство 7 выполнено в виде установленной в центре корпуса акустической форсунки. На нижней опорной тарелке 8 расположен слой насадка 9. Брызгоуловитель выполнен в виде слоя насадки 9, размещенной между опорной 5 и ограничительной 6 тарелками (фиг.1). Нижние 5 и 8 опорные тарелки и насадка 9 выполнены из упругих материалов. Насадка 9, размещенная над нижней опорной тарелкой, выполнена из упругих материалов, например в форме полиэтиленовых шаров.

На нижней опорной тарелке 8 может быть установлен вибратор (на чертеже не показано). Насадка 9 выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка (фиг.2) или в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности. Насадка 9 выполнена в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка (фиг.3). Насадка 9 выполнена в виде тороидальных колец (не показано). Насадка выполнена из упругих полимерных материалов, композиционных материалов, и получена способами формования или спекания.

Акустическая форсунка (фиг.5) для распыливания жидкостей содержит корпус, выполненный из верхней цилиндрической 10 и нижней 22 частей, соединенных по крайней мере двумя стержнями 18. Верхняя цилиндрическая часть 10 содержит штуцер 11 с цилиндрическим 12 и коническим 13 соосными отверстиями для подвода распыливающего агента, например воздуха. Внутри штуцера 11, соосно ему, закреплено сопло 14 с центральным отверстием 15 для подвода жидкости (раствора). Сопло крепится посредством фиксирующих дисков 16, выполненных в виде по крайней мере трех упругих лепестков 17, взаимодействующих с внутренней цилиндрической поверхностью отверстия 12.

Нижняя 22 часть корпуса представляет собой кольцевой объемный резонатор 19 с внутренней цилиндрической полостью 21, соосной соплу 14, в котором центральное отверстие 15 для подвода жидкости оканчивается на срезе резонатора 19. Резонатор 19 выполнен в виде чашки с конической поверхностью 20 со стороны сопла 14 для подвода жидкости. Чашка выполнена за одно целое с шаровым сегментом 23, имеющим коническую поверхность 24, переходящую в кольцевую поверхность, контактирующую с внешней цилиндрической поверхностью резонатора 19.

Для оптимальной работы форсунки должны соблюдаться следующие соотношения ее параметров:

Отношение высоты hi полости 21 резонатора 19 к расстоянию h между срезом резонатора 19 и нижней торцевой поверхностью штуцера 11 с отверстиями 12 и 13 для подвода воздуха, лежит в оптимальном интервале величин: h₁/h=0,5÷1,5;

отношение внутреннего диаметра d₁ резонатора 19 к диаметру d₂ его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d₂=0,7÷0,9;

отношение внутреннего диаметра d₁ резонатора 19 к диаметру d сопла для подвода жидкости лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d=1,1÷3;

отношение внутреннего диаметра d₁ резонатора 19 к высоте h₁ полости 21 резонатора 19 лежит в оптимальном интервале величин: d₁/h₁=1÷1,5.

Конический форсуночный скруббер с подвижной насадкой работает следующим образом. Запыленный газовый поток поступает в корпус 1, через ввод запыленного газового потока, и встречает на своем пути завесу из насадки 9, которая смачивается водой или другим абсорбентом из оросительного устройства 7. Для удаления шлама применен шламосборник 4 для удаления шлама в виде канала в днище корпуса или отдельного механизма. Для обеспечения свободного перемещения насадки 9 в газожидкостной смеси ее плотность не должна превышать плотности жидкости. Процесс пылеулавливания протекает в оптимальном гидродинамическом режиме газопромывателя, характеризующемся режимом полного развитого псевдоожижения. Для интенсификации гидродинамического режима на нижней опорной тарелке 8 может быть установлен вибратор (не показан). Это позволит скрубберу перейти в режим вибропсевдоожиженного слоя, при котором увеличится эффективность взаимодействия насадка 9, орошаемого жидкостью, с газовой фазой, а следовательно, и увеличит эффективность работы аппарата в целом. Выполнение насадки 9, нижней 8 опорной тарелки из упругого материала позволит при определенных условиях создавать режим колебаний или автоколебаний, который также будет способствовать увеличению эффективности взаимодействия насадка 9 с орошаемой жидкостью.

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом. Жидкость под давлением подается через центральное отверстие 15, оканчивающееся на срезе резонатора 19, откуда стекает по конической поверхности 20, внешней цилиндрической поверхности резонатора 19 и конической поверхности 24 шарового сегмента 23 в виде пленки, которая подвергается воздействию колебаний скорости и давления, генерируемых пульсирующими скачками уплотнения, возникающими вблизи резонатора 19 вследствие натекания на него сверхзвуковой струи. В результате пленка дробиться на мелкие капли, которые вместе с воздушной струей образуют факел распыленной жидкости.

Предложенная форсунка обеспечивает хорошее качество распыления при малых расходах воздуха. Опыты показали, что при давлении воздуха 100 кПа средний диаметр капель составляет 90 мкм, при увеличении давления воздуха примерно в 4 раза (до 400 кПа) средний диаметр капель уменьшается незначительно и составляет 87 мкм.

Сруббер может быть применен для очистки от тонкой фракции пыли и увлажнения воздуха в вентиляционных установках и установках кондиционирования воздуха, а также при улавливании туманов, хорошо растворимой пыли, а также при совместном протекании процессов пылеулавливании, охлаждения газов и абсорбции насадочных газопромывателей. Эффективность предлагаемой конструкции насадочного скруббера увеличивается за счет большей поверхности взаимодействия насадка в вышеуказанных процессах, а также оптимизации гидродинамической обстановки, и составляет при улавливании пылевых частиц размером больше 2 мкм порядка 97%.

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов. Конический форсуночный скруббер содержит корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, форсуночное оросительное устройство, опорные и ограничительные тарелки, между которыми расположена насадка, брызгоуловитель, выполненный в виде слоя насадки, размещенной между опорной и ограничительной тарелками и устройство для отвода шлама, причем опорные тарелки выполнены упругими, а насадка, размещенная над нижней опорной тарелкой, выполнена из упругих материалов, например в форме полиэтиленовых шаров, а на нижней опорной тарелке установлен вибратор. Насадка выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности. Оросительное устройство выполнено в виде акустической форсунки для распыливания жидкостей, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде резонатора и сопел для подвода воздуха и жидкости. Корпус выполнен из верхней цилиндрической и нижней частей, соединенных по крайней мере двумя стержнями, причем верхняя цилиндрическая часть содержит штуцер с цилиндрическим и коническим соосными отверстиями для подвода распыливающего агента, например воздуха, а внутри штуцера, соосно ему, закреплено сопло с центральным отверстием для подвода жидкости, при этом сопло крепится посредством фиксирующих дисков, взаимодействующих с внутренней цилиндрической поверхностью отверстия для подвода воздуха, а нижняя часть корпуса представляет собой кольцевой объемный резонатор с внутренней цилиндрической полостью, соосной соплу, в котором центральное отверстие для подвода жидкости оканчивается на срезе резонатора, выполненного в виде чашки с конической поверхностью со стороны сопла для подвода жидкости, при этом чашка выполнена за одно целое с шаровым сегментом, имеющим коническую поверхность, переходящую в кольцевую поверхность, контактирующую с внешней цилиндрической поверхностью резонатора. Технический результат: повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания путем увеличения степени распыла жидкости форсунками. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. Конический форсуночный скруббер, содержащий корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, форсуночное оросительное устройство, опорные и ограничительные тарелки, между которыми расположена насадка, брызгоуловитель, выполненный в виде слоя насадки, размещенной между опорной и ограничительной тарелками, и устройство для отвода шлама, причем опорные тарелки выполнены упругими, а насадка, размещенная над нижней опорной тарелкой, выполнена из упругих материалов, а на нижней опорной тарелке установлен вибратор, причем насадка выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности, отличающийся тем, что оросительное устройство выполнено в виде акустической форсунки для распыливания жидкостей, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде резонатора и сопел для подвода воздуха и жидкости, который выполнен из верхней цилиндрической и нижней частей, соединенных по крайней мере двумя стержнями, причем верхняя цилиндрическая часть содержит штуцер с цилиндрическим и коническим соосными отверстиями для подвода распыливающего агента, например воздуха, а внутри штуцера, соосно ему, закреплено сопло с центральным отверстием для подвода жидкости, при этом сопло крепится посредством фиксирующих дисков, взаимодействующих с внутренней цилиндрической поверхностью отверстия для подвода воздуха, а нижняя часть корпуса представляет собой кольцевой объемный резонатор с внутренней цилиндрической полостью, соосно соплу, в котором центральное отверстие для подвода жидкости оканчивается на срезе резонатора, выполненного в виде чашки с конической поверхностью со стороны сопла для подвода жидкости, при этом чашка выполнена за одно целое с шаровым сегментом, имеющим коническую поверхность, переходящую в кольцевую поверхность, контактирующую с внешней цилиндрической поверхностью резонатора.2. Конический форсуночный скруббер по п.1, отличающийся тем, что отношение высоты h₁ полости резонатора к расстоянию h между срезом резонатора и нижней торцевой поверхностью сопла для подвода воздуха лежит в оптимальном интервале величин h₁/h=0,5÷1,5; отношение внутреннего диаметра d₁ к диаметру d₂ его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин d₁/d₂=0,7÷0,9; отношение внутреннего диаметра d₁ резонатора к диаметру d сопла для подвода жидкости лежит в оптимальном интервале величин d₁/d=1,1÷3; отношение внутреннего диаметра d₁ резонатора к высоте h₁ полости резонатора лежит в оптимальном интервале величин d₁/h₁=1÷1,5.