Устройство погружного горения Российский патент 2023 года по МПК B01D1/14 B01J8/00 

Изобретение относится к аппаратам погружного горения, в которых применяется барботажный процесс между продуктами сгорания и раствором с использованием погружной горелки, основным назначением которых является выпарка различных растворов минеральных солей и других веществ.

Известен аппарат с погружной горелкой, расположенной в циркуляционной трубе для выпаривания растворов серной кислоты и для промышленных сточных вод (Алабовский А.Н., Удыма П.Г. Аппараты погружного горения. - М. Изд. МЭИ, 1994 г. - 256 с. (с. 124-126). Недостатком указанного аппарата с погружной горелкой является наличие циркуляционной насадки, которая ограничивает площадь и объем теплообмена для контакта теплоносителя с раствором, что приводит к неполному использованию тепла газообразного теплоносителя.

Известен аппарат погружного горения для выпаривания растворов минеральных солей, состоящий из корпуса и погружной горелки, в которой за счет сжигания природного газа происходит непосредственный контакт дымовых газов с раствором, при этом зона барботажа равноудалена от корпуса горелки и стенок аппарата (RU 2597086 С2, B01J 8/00, опубл. 10.09.2016 г. Бюл. №25). Недостатком аппарата является сложная конструкция и низкая эффективность, недостаточная надежность работы. Недостаточная надежность обусловлена воздействием горячих газов погружной горелки на стенки корпуса, что может привести к их повреждению.

Известно устройство погружного горения, содержащее корпус с коническим дном и погружной горелкой, циркуляционную трубу, патрубок ввода жидкости, сливной патрубок, патрубок отвода газовых продуктов, установленную на выходном конце сопла горелки конусную насадку, выполненную с барботажными отверстиями, корпус соединен с дополнительным корпусом верхней и нижней трубой с образованием замкнутого контура, верхняя труба является циркуляционной трубой, в которой установлен насос, подающий жидкость в нижнюю часть корпуса, патрубок ввода жидкости, сливной патрубок, патрубок отвода газовых продуктов расположены в дополнительном корпусе (RU 2782918 C1, B01D 1/14, опубл. 07.11.2022 г. Бюл. №31). Однако, данное устройство обладает сложной конструкцией, высокой трудоемкостью изготовления, большими потерями жидкости при выгрузке осадка через патрубок слива, что снижает количество испаренной воды.

По своей технической сущности и назначению указанное устройство погружного горения является наиболее близким предлагаемому изобретению и принято за прототип.

Перед изобретением была поставлена задача упростить конструкцию устройства погружного горения, снизить трудоемкость изготовления, снизить потери жидкости в отходы и повысить степень ее выпаривания, увеличить надежность работы.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции устройства погружного горения, снижение трудоемкости изготовления, снижение потери жидкости в отходы, повышение степени ее выпаривания, увеличение надежности работы.

Технический результат достигается за счет того, что в устройстве погружного горения, содержащем корпус с коническим дном и погружной горелкой, патрубок ввода жидкости, сливной патрубок, патрубок отвода газовых продуктов, корпус разделен на две неравные части вертикальной перегородкой, верхняя часть которой является переливным порогом, определяющим рабочий уровень жидкости, а нижняя часть имеет перепускное отверстие для отвода жидкости в зону барботирования, забор суспензии, образующейся при соприкосновении продуктов сгорания с жидкостью, для очистки от находящихся в ней взвешенных частиц осуществляют непосредственно из зоны наиболее интенсивного барботажного процесса, протекающего между продуктами сгорания и жидкостью и характеризирующегося повышенной турбулизацией взаимодействующих фаз, очистку суспензии от находящихся в ней взвешенных частиц и их удаление производят посредством линии очистки, содержащей трубу, с одного конца соединенную с выполненным в корпусе конусным концентратором суспензии для вывода ее из зоны барботирования, а с другого конца соединенную с зоной барботирования для возврата в нее очищенной жидкости с целью последующего использования в барботажном процессе с образованием замкнутого контура, включающего насос с фильтрующим устройством, обеспечивающим очистку жидкости и вывод твердой фазы суспензии.

На фигуре изображено устройство погружного горения. Сплошными стрелками показано направление движения жидкости и газов.

Устройство погружного горения содержит корпус 1 с коническим дном и погружной горелкой 2, содержащей сопло 3, патрубок ввода жидкости 4, патрубок подачи топлива 5, патрубок подачи воздуха 6, сливной патрубок 7, патрубок отвода газовых продуктов 8, корпус 1 разделен на две неравные части 9 и 10 вертикальной перегородкой 11, верхняя часть которой является переливным порогом 12, определяющим рабочий уровень жидкости 13, а нижняя часть имеет перепускное отверстие 14 для отвода жидкости в зону барботирования, линию очистки, включающую трубу 15, с одного конца соединенную с выполненным в корпусе 1 конусным концентратором суспензии 16, а с другого конца соединенную с зоной барботирования 17 с образованием замкнутого контура, включающего насос 18, фильтрующее устройство 19 с патрубком вывода твердой фазы суспензии 20.

Работа предлагаемого устройства погружного горения основана на использовании барботажа продуктов сгорания топлива через слой жидкости (раствора) - одного из наиболее распространенных способов осуществления газожидкостного контакта. Благодаря продуктам сгорания, получающимся при сжигании топлива в погружной горелке, открытое сопло которой помещено на некоторую глубину в жидкость, происходит непосредственный контакт дымовых газов (теплоносителя) с жидкостью. При этом раствор нагревается до температуры кипения и полного насыщения его парами воды. Эффективность процесса обеспечивается тем, что, барботируя в жидкости, продукты сгорания разбиваются на газовые пузырьки, формирующие поверхность контакта.

Устройство работает следующим образом.

После заполнения корпуса 1 исходной жидкостью осуществляется розжиг погружной горелки 2. В погружной горелке 2 посредством находящегося на некоторой глубине в жидкости сопла 3 сжигается топливо и дымовые газы выпускаются в подвергающуюся упариванию жидкость. Продукты горения диспергируются в жидкости на множество пузырьков, имеющих большую поверхность теплообмена. Происходит мгновенное вскипание жидкости и интенсивное испарение находящейся в жидкости воды. Вследствие вскипания и выпаривания жидкости, в зоне барботирования увеличивается концентрация солей и выпадение их в осадок. Образуется суспензия, содержащая жидкую и твердую фазы. При попадании дымовых газов через сопло 3 погружной горелки 2 в жидкость, находящуюся в зоне барботирования 17, происходит ее мгновенное вскипание и интенсивное испарение находящейся в ней воды с образованием множества пузырьков и кристаллизацией содержащихся в жидкости ионов солей с выпадением кристаллов в осадок.

Суспензия с наибольшим количеством взвешенных частиц посредством конусного концентратора суспензии 16 выводится из зоны барботирования 17 в линию очистки посредством трубы 15 и насоса 18. Указанное практически полностью исключает отложение кристаллов соли на внутренних стенках корпуса 1. В фильтрующем устройстве 19 осуществляется очистка загрязненной взвешенными частицами жидкости с ее разделением на очищенную жидкость, направляемую для испарения в зону барботирования 17 и последующей дополнительной очистки в линию очистки, и на твердую фазу суспензии. Твердая фаза суспензии выводится из фильтрующего устройства 19 посредством патрубка вывода твердой фазы суспензии 20.

Упрощение конструкции предлагаемого устройства погружного действия и снижение трудоемкости его изготовления достигается тем, что оно, в отличие от прототипа, содержит один корпус, а сопло газовой горелки выполнено без барботажных отверстий.

Снижение потери жидкости в отходы и повышение степени ее выпаривания, увеличение надежности работы связаны с тем, что забор содержащей взвешенные частицы жидкости для ее последующей очистки осуществляется непосредственно в зоне интенсивного барботирования, где процессы кристаллизации содержащихся в жидкости минеральных солей наиболее активные, а концентрация взвешенных частиц и температура наибольшие. Указанное исключает остановку процесса барботирования из-за забивания горелки твердыми веществами, приводящими к прекращению горения топлива и остановке циркуляции жидкости из-за осаждения солей на внутренних поверхностях корпуса, трубопроводов и насоса.

Благодаря разделению суспензии на жидкую и твердую фазы происходит вывод твердой фазы из устройства погружного горения с минимальными потерями жидкости, а возвращение жидкой фазы в устройство увеличивает степень испарения жидкости, что является основным критерием работы данного устройства.

Заявленное устройство погружного горения прошло испытание на практике и показало достижение технического результата.

Предлагаемое техническое решение в уровне техники не обнаружено, очевидным для среднего специалиста не является.

Изобретение относится к устройствам погружного горения, в которых применяется барботажный процесс между продуктами сгорания и раствором за счет использования погружной горелки. Предлагаемое устройство содержит корпус с коническим дном и погружной горелкой, патрубок ввода жидкости, сливной патрубок, патрубок отвода газовых продуктов. Корпус разделен на две неравные части вертикальной перегородкой, верхняя часть которой является переливным порогом, определяющим рабочий уровень жидкости, а нижняя часть имеет перепускное отверстие для отвода жидкости в зону барботирования. Забор суспензии, образующейся при соприкосновении продуктов сгорания с жидкостью, для очистки от находящихся в ней взвешенных частиц осуществляют непосредственно из зоны наиболее интенсивного барботажного процесса, протекающего между продуктами сгорания и жидкостью и характеризующегося повышенной турбулизацией взаимодействующих фаз. При этом очистку суспензии от находящихся в ней взвешенных частиц и их удаление производят посредством линии очистки, содержащей трубу, с одного конца соединенную с выполненным в корпусе конусным концентратором суспензии для вывода ее из зоны барботирования, а с другого конца соединенную с зоной барботирования для возврата в нее очищенной жидкости с целью последующего использования в барботажном процессе с образованием замкнутого контура, включающего насос с фильтрующим устройством, обеспечивающим очистку жидкости и вывод твердой фазы суспензии из устройства. Техническим результатом является снижение потери жидкости в отходы и повышение степени ее выпаривания. 1 ил.

Устройство погружного горения, содержащее корпус с коническим дном и погружной горелкой, патрубок ввода жидкости, сливной патрубок, патрубок отвода газовых продуктов, отличающееся тем, что корпус разделен на две неравные части вертикальной перегородкой, верхняя часть которой является переливным порогом, определяющим рабочий уровень жидкости, а нижняя часть имеет перепускное отверстие для отвода жидкости в зону барботирования, забор суспензии, образующейся при соприкосновении продуктов сгорания с жидкостью, для очистки от находящихся в ней взвешенных частиц осуществляют непосредственно из зоны наиболее интенсивного барботажного процесса, протекающего между продуктами сгорания и жидкостью и характеризующегося повышенной турбулизацией взаимодействующих фаз, при этом очистку суспензии от находящихся в ней взвешенных частиц и их удаление производят посредством линии очистки, содержащей трубу, с одного конца соединенную с выполненным в корпусе конусным концентратором суспензии для вывода ее из зоны барботирования, а с другого конца соединенную с зоной барботирования для возврата в нее очищенной жидкости с целью последующего использования в барботажном процессе с образованием замкнутого контура, включающего насос с фильтрующим устройством, обеспечивающим очистку жидкости и вывод твердой фазы суспензии из устройства.