БАРБОТАЖНО-ВИХРЕВОЙ АППАРАТ С ПАРАБОЛИЧЕСКИМ ЗАВИХРИТЕЛЕМ ДЛЯ МОКРОЙ ОЧИСТКИ ГАЗА Российский патент 2017 года по МПК B04C5/23 B01D47/06 B05B1/14 

Изобретение относится к устройствам для мокрой очистки газовых выбросов и может быть использовано в химической, нефтяной и других отраслях промышленности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является барботажно-вихревой аппарат для мокрой очистки газа, содержащий циклон, цилиндрическую камеру с входной трубой, трубу перетока шлама в шламосборник, осевой ороситель, перфорированный по всей длине отверстиями малого диаметра и заглушенный с выходного конца, в отличие от прототипа цилиндрическая камера снабжена парой завихрителей, установленных последовательно, первый по ходу газа завихритель жестко скреплен с осевым оросителем, а второй по ходу газа завихритель выполнен с центральным отверстием и соединен со стенками цилиндрической камеры, образуя зазор для прохождения газового потока к центральной зоне аппарата, при этом завихрители выполнены в форме эллиптического параболоида, направляющие лопасти которого изогнуты по винтовой поверхности и образуют криволинейные конфузорные каналы (патент РФ №2382680, прототип).

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность пылегазоочистки за счет отсутствие второй, мокрой фазы пылегазоочистки в циклоне, который представлен аппаратом сухого, а не мокрого пылеулавливания.

Технический результат - повышение эффективности пылегазоочистки за счет организации вращательного движения пылегазового потока, более эффективного использования действия центробежных сил и применения в качестве второй, мокрой фазы пылегазоочистки мокрого пылеуловителя на выходе из аппарата, что в целом позволяет повысить эффективность аппарата и улучшить защиту окружающей среды.

Это достигается тем, что в барботажно-вихревом аппарате с параболическим завихрителем для мокрой очистки газа, содержащим цилиндрическую камеру с входной трубой, трубу перетока шлама в шламосборник, осевой ороситель, перфорированный по всей длине отверстиями малого диаметра и заглушенный с выходного конца, цилиндрическая камера снабжена парой завихрителей, установленных последовательно, первый по ходу газа завихритель жестко скреплен с осевым оросителем, а второй по ходу газа завихритель выполнен с центральным отверстием и соединен со стенками цилиндрической камеры, образуя зазор для прохождения газового потока к центральной зоне аппарата, при этом завихрители выполнены в форме эллиптического параболоида, направляющие лопасти которого изогнуты по винтовой поверхности и образуют криволинейные конфузорные каналы, при этом цилиндрическая камера присоединена с наклоном к циклону с помощью фланцев и патрубка тангенциального ввода в циклон, при этом отвод дисперсных частиц осуществляется при помощи трубы перетока шлама в шламосборник аппарата, циклон выполнен в виде аппарата мокрого пылеулавливания, а в патрубке тангенциального ввода в циклон установлен ввод жидкости с форсункой для смыва образующейся от вращающегося газожидкостного потока подвижной пены, а в циклоне в верхней части корпуса установлен кольцевой ороситель с по крайней мер, тремя форсунками, соединенный трубопроводом с вводом жидкости для смыва образующейся подвижной пены, при этом очищенный газ поступает через выхлопную трубу циклона, а шлам - в бункер для его сбора из циклона, а затем в шламосборник, при этом форсунка кольцевого оросителя в циклоне содержит полый корпус с соплом и центральным сердечником, корпус выполнен с каналом для подвода жидкости и содержит соосную, жестко связанную с ним втулку с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки, верхняя цилиндрическая ступень которой соединена посредством резьбового соединения с соосным с ней центральным сердечником, имеющим центральное отверстие и установленным с кольцевым зазором относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки, при этом кольцевой зазор соединен по крайней мере с тремя радиальными каналами, выполненными в двухступенчатой втулке, соединяющими его с кольцевой полостью, образованной внутренней поверхностью втулки и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени, причем кольцевая полость связана с каналом корпуса для подвода жидкости центральному сердечнику в его нижней части жестко прикреплен распылитель, выполненный в виде усеченного конуса, соосного центральному отверстию сердечника и прикрепленного своим верхним основанием к основанию цилиндра центрального сердечника, а к нижнему основанию усеченного конуса посредством по крайней мере трех спиц прикреплен рассекатель, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора, а на внешней боковой поверхности усеченного конуса имеются винтовые канавки, в рассекателе форсунки, который прикреплен к нижнему основанию усеченного конуса посредством по крайней мере трех спиц и выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора, осесимметрично центральному отверстию центрального сердечника выполнено дроссельное отверстие.

На фиг. 1 представлен общий вид барботажно-вихревого аппарата с параболическим завихрителем; на фиг. 2 - аксонометрическая проекция параболического завихрителя, на фиг. 3 - схема форсунки 14 кольцевого оросителя 17 в циклоне 8.

Барботажно-вихревой аппарат с параболическим завихрителем для мокрой очистки газа содержит цилиндрическую камеру 1 с входной трубой 2, осевой ороситель 3, перфорированный отверстиями малого диаметра 4 и заглушенный с выходного конца. В цилиндрической камере 1 последовательно установлена пара завихрителей 5, причем завихритель на входе газового потока жестко скреплен с осевым оросителем 3, а на выходе завихритель выполнен с центральным отверстием, равным 0,2 диаметра цилиндрической камеры, и соединен со стенками цилиндрической камеры 1, образуя зазор для прохождения газового потока к центральной зоне аппарата.

Направляющие лопасти 6 параболического завихрителя 5 изогнуты по винтовой поверхности и образуют криволинейные конфузорные каналы 7 (фиг. 2). Цилиндрическая камера 1 присоединена с наклоном к циклону 8 с помощью фланцев 9 и 11 и патрубка 13 тангенциального ввода в циклон. Отвод дисперсных частиц осуществляется при помощи трубы перетока шлама 10 в шламосборник 16. В патрубке 13 установлен ввод 12 жидкости с форсункой 15 для смыва образующейся от вращающегося газожидкостного потока подвижной пены.

Циклон 8 выполнен в виде мокрого пылеуловителя, в верхней части корпуса которого установлен кольцевой ороситель 17 с по крайней мере тремя форсунками 14, соединенный трубопроводом 18 с вводом 12 жидкости для смыва образующейся подвижной пены. Очищенный газ поступает через выхлопную трубу 20 циклона 8, а шлам - в бункер 19 для его сбора из циклона 8, а затем в шламосборник 16.

Барботажно-вихревой аппарат с параболическим завихрителем для мокрой очистки газа работает следующим образом.

Запыленный газ подается в цилиндрическую камеру 1 по входной трубе 2. Одновременно в осевой ороситель 3 поступает орошающая жидкость, которая диспергирует по всему объему цилиндрической камеры из отверстий оросителя. Газ, содержащий твердые и газообразные примеси, движется вдоль стенок цилиндрической камеры 1 и разделяется с помощью завихрителя 5 на потоки. Продолжая поступательное движение, эти потоки отклоняются от горизонтального направления по траектории параболического профиля и приобретают ускорение в криволинейных конфузорных каналах без роста турбулентного и поперечного пульсирования.

После этого газовый поток огибает на входе завихритель, изменяя направление движения, и начинает вращаться в зазоре между завихрителями, образуя турбулизованный газожидкостной слой (подвижную пену). Достигая отверстия в завихрителе на выходе, газ проходит через него и выводится из аппарата. Отделившийся шлам смывается жидкостью и при помощи наклона цилиндрической камеры 1 транспортируется по трубе перетока шлама 10 в шламосборник 16. В патрубке 13 установлен ввод жидкости с форсункой 15 для смыва образующейся от вращающегося газожидкостного потока подвижной пены. Последующее разделение суспензии происходит в циклоне 8, откуда шлам также поступает в шламосборник 16. Криволинейные конфузорные каналы, образуемые лопастями завихрителя, близки по профилю к параболической спирали, которая является наиболее целесообразной вследствие возможности образовывать контуры профилей без скачков кривизны, вызывающих увеличение потерь энергии.

Таким образом, посредством установки в аппарате пары завихрителей, выполненных в форме эллиптического параболоида, направляющие лопасти которого изогнуты по винтовой поверхности, повышается скорость образования турбулизованного газожидкостного слоя, приводящего в свою очередь к образованию подвижной пены, часть которой сразу отводится в шламосборник 16 аппарата, а часть дополнительно пропускается через циклон 8 с осаждением осадка в его бункер 19, а затем в общий шламосборник 16.

Организация вращательного движения газожидкостного потока путем его пропускания через параболические завихрители с определенной тангенциальной составляющей скорости является основным фактором стабилизации пенного слоя за счет создания требуемого уровня центробежных сил, что позволяет обеспечить эффективный процесс очистки газов.

Повышение эффективности очистки газа обусловлено также увеличением уровня вращательных скоростей в зазоре между завихрителями, где турболизованный газожидкостной слой получает дополнительное вращение, а также устранением вторичных вихрей, благодаря чему снижается гидравлическое сопротивление устройства. Потери напора газа при скорости его движения 20 м/с составляют не более 300 Па. Эффективность очистки газа достигается в пределах 93÷97%. Предлагаемый барботажно-вихревой аппарат с параболическим завихрителем и циклоном мокрого пылеулавливания позволяет повысить эффективность газоочистки и улучшить защиту окружающей среды.

На фиг. 3 представлена схема форсунки 14 кольцевого оросителя 17 в циклоне 8. Форсунка (фиг. 3) содержит цилиндрический полый корпус 21 с каналом 23 для подвода жидкости и соосную, жестко связанную с корпусом втулку 22 с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки 24, верхняя цилиндрическая ступень 26 которой соединена посредством резьбового соединения с соосным с ней центральным сердечником 27, имеющим центральное отверстие 29 и установленным с кольцевым зазором 10 относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки 24.

Кольцевой зазор 30 соединен по крайней мере с тремя радиальными каналами 25, выполненными в двухступенчатой втулке 24, соединяющими его с кольцевой полостью 28, образованной внутренней поверхностью втулки 2 и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени 26, причем кольцевая полость 28 связана с каналом 23 корпуса 21 для подвода жидкости. К центральному сердечнику 27 в его нижней части жестко прикреплен распылитель, выполненный в виде усеченного конуса 31, соосного центральному отверстию 29 сердечника и прикрепленного своим верхним основанием к основанию цилиндра центрального сердечника 27, а к нижнему основанию усеченного конуса 31 посредством по крайней мере трех спиц 33 прикреплен рассекатель 32, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора 30. На внешней боковой поверхности усеченного конуса 31 имеются винтовые канавки (на чертеже не показано), которые способствуют более интенсивному распыливанию жидкости. В рассекателе 32, который прикреплен к нижнему основанию усеченного конуса 31 посредством по крайней мере трех спиц 33 и выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора 30, осесимметрично центральному отверстию 29 центрального сердечника 27 выполнено дроссельное отверстие 34.

Возможен вариант, когда к втулке 22, жестко связанной с корпусом 21, в ее нижней части соосно прикреплен внешний диффузор 35, а к нижнему основанию усеченного конуса 31 распылителя, жестко прикрепленного к центральному сердечнику 27, в его нижней части, при этом на внешней боковой поверхности усеченного конуса 31 имеются винтовые канавки, соосно прикреплен внутренний перфорированный диффузор 36 таким образом, что выходные сечения внешнего 35 и внутреннего 36 диффузоров лежат в одной плоскости.

Работа форсунки 14 кольцевого оросителя 17 циклона 8 осуществляется следующим образом.

Жидкость под давлением подается в полость корпуса форсунки 21 и затем поступает по двум направлениям: первое - в кольцевую полость 28 через радиальные каналы 25, затем в кольцевой зазор 30 между соплом и центральным сердечником 27. При давлениях на входе более 0,2 МПа жидкость разгоняется с образованием пленки жидкости, которая не отрывается от его внешней поверхности и приобретает вращательное движение на винтовой внешней поверхности усеченного конуса 31.

Второе направление, по которому поступает жидкость, - через канал 23 для подвода жидкости в полость центрального отверстия 29 центрального сердечника 27, а затем через полость усеченного конуса 31 поступает на рассекатель 32, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора 30, при этом происходит многократное дробление капельных потоков жидкости, истекающих по этим направлениям.

Наличие газовых включений в жидкости дополнительно возмущает ее поверхность, что приводит к волнообразованию и объемному дроблению жидкостной пленки. Потери механической энергии при внешнем разгоне (по внешней конической поверхности) уменьшаются по сравнению с таким же разгоном в закрытом канале.

Изобретение относится к устройствам для мокрой очистки газовых выбросов и может быть использовано в химической, нефтяной и других отраслях промышленности. Барботажно-вихревой аппарат с параболическим завихрителем для мокрой очистки газа содержит цилиндрическую камеру с входной трубой, трубу перетока шлама в шламосборник, осевой ороситель, перфорированный по всей длине отверстиями малого диаметра и заглушенный с выходного конца. Цилиндрическая камера снабжена парой завихрителей, установленных последовательно, первый по ходу газа завихритель жестко скреплен с осевым оросителем, а второй по ходу газа завихритель выполнен с центральным отверстием и соединен со стенками цилиндрической камеры, образуя зазор для прохождения газового потока к центральной зоне аппарата. Завихрители выполнены в форме эллиптического параболоида, направляющие лопасти которого изогнуты по винтовой поверхности и образуют криволинейные конфузорные каналы. При этом цилиндрическая камера присоединена с наклоном к циклону с помощью фланцев и патрубка тангенциального ввода в циклон, при этом отвод дисперсных частиц осуществляется при помощи трубы перетока шлама в шламосборник аппарата. Циклон выполнен в виде аппарата мокрого пылеулавливания, а в патрубке тангенциального ввода в циклон установлен ввод жидкости с форсункой для смыва образующейся от вращающегося газожидкостного потока подвижной пены. В циклоне в верхней части корпуса установлен кольцевой ороситель с по крайней мере тремя форсунками, соединенный трубопроводом с вводом жидкости для смыва образующейся подвижной пены, при этом очищенный газ поступает через выхлопную трубу циклона, а шлам - в бункер для его сбора из циклона, а затем в шламосборник. При этом форсунка кольцевого оросителя в циклоне содержит полый корпус с соплом и центральным сердечником, корпус выполнен с каналом для подвода жидкости и содержит соосную, жестко связанную с ним втулку с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки, верхняя цилиндрическая ступень которой соединена посредством резьбового соединения с соосным с ней центральным сердечником, имеющим центральное отверстие и установленным с кольцевым зазором относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки. При этом кольцевой зазор соединен по крайней мере с тремя радиальными каналами, выполненными в двухступенчатой втулке, соединяющими его с кольцевой полостью, образованной внутренней поверхностью втулки и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени. Причем кольцевая полость связана с каналом корпуса для подвода жидкости. К центральному сердечнику в его нижней части жестко прикреплен распылитель, выполненный в виде усеченного конуса, соосного центральному отверстию сердечника и прикрепленного своим верхним основанием к основанию цилиндра центрального сердечника, а к нижнему основанию усеченного конуса посредством по крайней мере трех спиц прикреплен рассекатель, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора. На внешней боковой поверхности усеченного конуса имеются винтовые канавки. В рассекателе форсунки, который прикреплен к нижнему основанию усеченного конуса посредством по крайней мере трех спиц и выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора, осесимметрично центральному отверстию центрального сердечника выполнено дроссельное отверстие. Технический результат - повышение эффективности пылегазоочистки за счет организации вращательного движения пылегазового потока, более эффективного использования действия центробежных сил и применения в качестве второй, мокрой фазы пылегазоочистки мокрого пылеуловителя на выходе из аппарата, что в целом позволяет повысить эффективность аппарата и улучшить защиту окружающей среды. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Барботажно-вихревой аппарат с параболическим завихрителем для мокрой очистки газа, содержащий цилиндрическую камеру с входной трубой, трубу перетока шлама в шламосборник, осевой ороситель, перфорированный по всей длине отверстиями малого диаметра и заглушенный с выходного конца, цилиндрическая камера снабжена парой завихрителей, установленных последовательно, первый по ходу газа завихритель жестко скреплен с осевым оросителем, а второй по ходу газа завихритель выполнен с центральным отверстием и соединен со стенками цилиндрической камеры, образуя зазор для прохождения газового потока к центральной зоне аппарата, при этом завихрители выполнены в форме эллиптического параболоида, направляющие лопасти которого изогнуты по винтовой поверхности и образуют криволинейные конфузорные каналы, при этом цилиндрическая камера присоединена с наклоном к циклону с помощью фланцев и патрубка тангенциального ввода в циклон, при этом отвод дисперсных частиц осуществляется при помощи трубы перетока шлама в шламосборник аппарата, отличающийся тем, что циклон выполнен в виде аппарата мокрого пылеулавливания, а в патрубке тангенциального ввода в циклон установлен ввод жидкости с форсункой для смыва образующейся от вращающегося газожидкостного потока подвижной пены, а в циклоне в верхней части корпуса установлен кольцевой ороситель с по крайней мере тремя форсунками, соединенный трубопроводом с вводом жидкости для смыва образующейся подвижной пены, при этом очищенный газ поступает через выхлопную трубу циклона, а шлам - в бункер для его сбора из циклона, а затем в шламосборник, при этом форсунка кольцевого оросителя в циклоне содержит полый корпус с соплом и центральным сердечником, корпус выполнен с каналом для подвода жидкости и содержит соосную, жестко связанную с ним втулку с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки, верхняя цилиндрическая ступень которой соединена посредством резьбового соединения с соосным с ней центральным сердечником, имеющим центральное отверстие и установленным с кольцевым зазором относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки, при этом кольцевой зазор соединен по крайней мере с тремя радиальными каналами, выполненными в двухступенчатой втулке, соединяющими его с кольцевой полостью, образованной внутренней поверхностью втулки и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени, причем кольцевая полость связана с каналом корпуса для подвода жидкости, к центральному сердечнику в его нижней части жестко прикреплен распылитель, выполненный в виде усеченного конуса, соосного центральному отверстию сердечника и прикрепленного своим верхним основанием к основанию цилиндра центрального сердечника, а к нижнему основанию усеченного конуса посредством по крайней мере трех спиц прикреплен рассекатель, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора, а на внешней боковой поверхности усеченного конуса имеются винтовые канавки, в рассекателе форсунки, который прикреплен к нижнему основанию усеченного конуса посредством по крайней мере трех спиц и выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора, осесимметрично центральному отверстию центрального сердечника выполнено дроссельное отверстие.

2. Барботажно-вихревой аппарат с параболическим завихрителем для мокрой очистки газа по п.1, отличающийся тем, что в форсунке кольцевого оросителя циклона к втулке, жестко связанной с корпусом форсунки в ее нижней части, соосно прикреплен внешний диффузор, а к нижнему основанию усеченного конуса распылителя, жестко прикрепленного к центральному сердечнику в его нижней части, при этом на внешней боковой поверхности усеченного конуса имеются винтовые канавки, соосно прикреплен внутренний перфорированный диффузор, таким образом, что выходные сечения внешнего и внутреннего диффузоров лежат в одной плоскости.