Мокрый пылеуловитель Советский патент 1992 года по МПК B01D47/06 

i

- /

Использование: очистка промышленных газов от пыли в промышленности производства строительных материалов, а также обеспыливание вентиляционного воздуха. Сущность изобретения: мокрый пылеуловитель содержит корпус 1 с патрубками входа 2 и выхода 3 газа, бункер 4 сброса шлама, центробежные форсунки 5. 2 включающие сопло, камеру закручивания и тангенциальные каналы, барботзжный кал- леуловитель, форсунки 5 установлены в верхней части корпуса по одной в каждой горизонтальной плоскости, каждая форсунка содержит по дополнительному соплу, сопла между собой расположены под углом 180°, отношение диаметра сопла форсунки к диаметру камеры закручивания составляет 0.65-0,7. а отношение площади сечения сопла к площади сечения тангенциальных каналов составляет 7,5-8,5. В пылеуловитель введен барботажный каплеуловитель 9. содержащий зигзагообразную перегородку, образующую для газового потока входные каналы треугольного поперечного сечения, выходные каналы прямоугольного сечения и зигзагообразную линию барботажа, причем высота слоя воды в барботажном каплеуло- вителе составляет 50-100 мм. 5 ил.

Изобретение относится к очистке промышленных газов от пыли и может быть использовано для обеспыливания газов в промышленности производства строительных материалов, в особенности отходящих газов от печей и сушилок, а также для обеспыливания вентиляционного воздуха. Преимущество будет применяться в технологических линиях по производству асфальтобетона на асфальтобетонных заводах (АБЗ). (

Известны мокрые пылеуловители типа полых форсуночных скрубберов, содержащие корпус, входной и выходной патрубки, бункер-шламосборник, водяные форсунки. Чаще всего применяются форсунки механические.

Эффективность пылеулавливания (степень очистки газов) в скруббере определяется по выражению

, з уж н3 ус н.

упр-1-ехр(- 2Vr.dK.VK ).

где Уж, Vr - объемный расход жидкости и газов соответственно;

Н - высота скруббера;

dK - средний диаметр капли;

Ус, УК - скорость осаждения частиц и скорость капель

Как следует из выражения, эффективность очистки в скруббере возрастает с уменьшением размера капель и с увеличением разности скоростей между каплями и газами. Поскольку эти условия как бы исключают друг друга, в скрубберах обычно поддерживают оптимальный режим, создавая орошение с каплями диаметром дк 0,8 мм. Капли такого размера получают при помощи центробежных форсунок грубого распыла. С ростом размера капель уменьшается каплеунос.

Недостатком таких скрубберов является ограниченная размерами и скоростью капель эффективность агрегата, наличие большого числа форсунок и несовершенство их конструкции, большой каплеунос.

Наиболее близким к предлаагемому является газоочистной аппарат, включающий наполненный водой бак и расположенную над ним камеру, имеющую входной патрубок для очищаемого газа. В камере установлены сопла для подачи и распыления воды. Сопла установлены е одной горизонтальной плоскости. Газы вместе с водой подаются по трубопроводу в бак ниже уровня воды, проходят через ловушку для крупных фракций и выходят из бака, пройдя слой воды, через выходной патрубок. Внутри камеры ниже сопел расположена насадка в виде труб Вентури.

Недостатком данного устройства является организация продольного орошения (сопла ориентированы в направлении потока газа), тогда как максимальная эффективность достигается при поперечном орошении. Наличие сопел не позволяет обеспечить равномерного орошения всего поперечного сечения достаточно мелкими каплями. Устройство имеет большое гидрэв0 лическое сопротивление, что не позволяет использовать его для очистки газов промышленных предприятий при высокой производительности систем пылеулавливания. Цель изобретения - повышение эффек5 тйвности пылеулавливания, эксплуатационной надежности и упрощение конструкции. Поставленная цель достигается тем, что в мокром пылеуловителе, содержащем вертикальный корпус с патрубками входа и вы0 хода газа, бункер сброса шлама, форсунки с соплами, установленные в верхней части корпуса, барботажный каплеуловитель, размещенный в нижней части корпуса, форсунки установлены по одной в

5 последовательных горизонтальных плоскостях и выполнены центробежными, при этом каждая из них содержит дополнительное сопло, соосно размещенное, противоположно ориентированное к основному,

0 причем сопла расположены соосно корпусу, и тангенциальные каналы, отношение диаметра каждого сопла форсунки к диаметру камеры закручивания составляет 0,65-0,7, отношение площади сечения каждого сопла

5 к суммарной площади сечения тангенциальных каналов составляет 7,5-8,5, а барботажный каплеуловитель выполнен в виде частично погруженной в жидкость бункера зигзагообразной перегородки, размещен0 ной с образованием входных каналов треугольного поперечного сечения и выходных каналов прямоугольного поперечного сечения.

По сравнению с прототипом, устройст5 во содержит центробежные форсунки вместо сопел, что позволяет обеспечить более равномерное орошение более мелкими каплями и упрощает конструкцию агрегата. Форсунка заявляемого устройства имеет

0 широкий угол раскрытия, около 160°, что

позволяет орошать все поперечное сечение

корпуса, т.е. реализовать как продольное,

так и поперечное орошение одновременно.

Отличие состоит также в конструкции

5 барботажного аппарата, который в устройстве имеет значительно более длинную линию барботажа, что снижает гидравлическое сопротивление и повышает эффективность каплеоотделения. Конструк- тивно это достигается за счет зигзагообразэтом входные каналы для газа в каплеулови- теле имеют треугольное поперечное сечение, а выходные каналы - прямоугольное поперечное сечение.

При сопоставлении конструкции форсунки заявляемого устройства с другими центробежными форсунками выявляется, что она имеет максимальное из всех соотношение диаметра сопла к диаметру камеры закручивания. Благодаря этому форсунка имеет наименьшее гидравлическое сопротивление и весь динамический напор воды преобразуется в энергию струи орошения. Благодаря этому угол раскрытия струи составляет около 160°, что подтверждается экспериментом, а скорость капель максимальна, Это позволяет повысить эффективность пылеулавливания.

Согласно исследованиям Ю.И.Хавкинэ, наиболее равномерный спектр распылива- ния достигается при уменьшении отношения радиуса камеры закручивания (R) к радиусу сопла (гс), т.е. при увеличении rc/R. Повышению эффективности служит также организация поперечного орошений Использование форсунки двухстороннего расплава, т.е. содержащей два соосных сопла, расположенных под углом 180°, позволяет значительно упростить конструкцию устройства, располагать по одной форсунке в каждой горизонтальной плоскости, причем количество форсунок в зависимости от производительности мокрого пылеуловителя может быть от одной до нескольких Отношение диаметра сопла к диаметру камеры закручивания 0,65-0.7 выбрано таким образом, чтобы око было максимальным и практически выполнимым Дальнейшее увеличение диаметра сопла не позволит получить острую кромку на выходе из форсунки, которая необходима для улучшения диспергации и равномерности распределения жидкости в струе

Отношение площади сечения сопла к площади сечения тангенциальных каналов 7,5-8,5 выбрано, исходя из необходимой площади сечения этих каналов для достижения требуемой производительности. Расход воды составляет около 5 м3/ч на одну форсунку, что обеспечивает требуемую плотность орошения газов

Расчет форсунки производился по геометрической характеристике

А Я R Гс/fax .

где R - радиус камеры закручивания;

гс - радиус соплаfex - площадь сечения входных каналов, а также коэффициент расхода /

Расход воды определяется из выражения

Q ft Fc у 2 Рвх , 1 Р

где Fc - площадь сечемия сопла;

Рвх - давление перед форсункой, р плотность жидкости Отличие предлагаемой форсунки от известной двухстороннего распиливания состоит в том, что в предлагаемой форсукке диаметр сопла приближается к диаметру камеры закручивания, что позволяет значительно снизить потери энергии, увеличить угол струи и скорость капель, в то время как

в известной форсунке диаметр сопла намного меньше диаметра камеры закручивания, что увеличивает потери энергии.

На фиг.1 изображен мокрый пылеуловитель, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на

фиг1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг 4 - форсунка, разрез; на фиг.5 - разрез В-В на фиг 4.

Мокрый пылеуловитель содержит корпус 1 с патрубками входа 2 и выхода 3 газа,

бункер 4 сброса шлама, центробежные форсунки 5, имеющие сопло 6, камеру 4 закручивания и тангенциальные каналы 8.

Центробежные форсунки 5 имеют каждая по два сопла 6 и установлены в верхней

части корпуса 1 по одной в каждой горизонтальной плоскости Создаваемые каждой форсункой две струи ориентированы перпендикулярно потоку газа, а угол раскрытия струи составяяет около 160°.

Форсунки имеют следующие соотношения1 отношение диаметра сопла 6 к диаметру камеры 7 закручивания составляет 0,65-0,7, а отношение площади сечения сопла 6 к площади сечения тангенциальных

каналов 8 составляет 7.5-8,5. В нижней части корпуса t установлен барботажный кап- леуловитель 9. Он содержит зигзагообразную перегородку 10, образующую для газового потока входные каналы 11

треугольного поперечного сечения, выходные каналы 12 прямоугольного сечения и создают зигзагообразную линию барбота- жа Высота слоя воды в барботажном капле- уловителе 9 составляет 50-100 мм.

Устройство работает следующим образом.

В центробежные форсунки 5 по трубам 13 подается вода под давлением (2-5) х хЮ Па. В форсунке вода из тангенциальных каналов 8 попадает в камеру 7 закручивания, где приобретает тангенциальную составляющую скорости, а затем через сопло 6 и дополнительное сопло 14 выходит в виде струй с углом раскрытия около 160° в пространство корпуса 1 мокрого пылеуловителя При этом ось форсунки 5, проходящая через ее соплэ 6 и 14, совпадав с осью корпуса 1 мокрого пылеуловителя Запыленный газовый поток поступает через входной патрубок 2 в корпус 1 устройства Там он проходит через орошающие струм в результате чего пыль захватывается каплями и в потоке воды сливается в бункер 4 сброса шлама, а из него - в шламоотстойник 15. Очищенный газ не содержащий капли загрязненной воды, попаадёт через входные каналы 11 треугольного сечения в барботаж- ный кзплеуловитёль 9 барбо тир ёт через слой воды, поворачивает и через вых бдные каналы 12 прямоугольного сечения поступает в выходной патрубок 3 arinapSfaT а из него - в дымовую трубу Уро ШнТГ11о ды в барботажном каплеуловителе 9 пвддержи- вэетея одновременно с уровн€м ёбЯы в шла- мсютсто йнике с помощью шарового клапана или другого устройства

Применение предлагаемого устройства позволяет по сравнению с известным повысить эффективность пылеулавливания за счет применения форсунки с более равномерным распылением воды и увеличением линии барботэжа в барботажном каплеуловителе;

- пбвЫсить надежность и долговечность за счет неззсоряемости форсунки простоты (сбнбтрукции элементов и агрегата в цепом: - Простить конструкцию в связи с наличием одной или нескольких форсунок, заменяющих систему сопел с упрощением подачи воды в форсунку, упрощением конструкции барботажного каплеуловителя

- снизить гидравлическое сопротивление благодаря созданию более длинной линии барбо тажа за счет применения зигзагообразной перегородки

Пример выполнений мокрого пылеуловителя

Согласно формуле изобретения водяная форсунка мокрого пылеуловителя имеет следующие соотношения конструктивных размеров отношение диаметра сопла фор- к диаметру камеры закручивания составляет 0,65-0,7 а отношение площади сечения сопла к площади сечения тенгенци- альных каналов составляет 7,5-8 5

Данные соотношения были определены расчетным и экспериментальным путем

Расчет проводился по методике различных авторов Исходными данными были 1) производительность форсунки 4-5 м /ч рзс- пыливаемой воды так как данное количество требуется из условия эффективной очистки и установки в одном агрегате одной или нескольких форсунок для упрощения конструкции мокрого пылеуловителя, 2) на

личие у форсунки двух сопел: 3) максимально возможный диаметр сопла для создания широкого факела и равномерности орошения

5Площадь сечения входных тангенциальных каналов определяется по методу М 3 Магида:

10

Q .х/р

(1)

5

0

5

где Q - производительность форсунки, м3/с:

7-опытный коэффициент;

РЭ1 - эффективная площадь сечения сопротивления, м2;

Рвх - давление перед форсункой. Па:

р - плотность жидкости, кг/м3;

Рэ1 Р 2 f 21

31 гсТех

В связи с тем, что сопло в нашей форсунке практически не оказывает влияния на общее сопротивление, из формулы (1) мож- ног определить площадь сечения входных тангенциальных каналов Количество каналов - не менее 2

Диаметр сопла определяется по методу Г Н Абрамовича:

0

Q р Fc

т

(3)

2 Рвх :

Р

где ц - коэффициент расхода, зависящий от геометрической характеристики:

7TR ГС

5

0

5

0

5

А

ТЕХ

где А - геометрическая характеристкиа:

R - радиус камеры закручивания;

гс - радиус сопла:

fax - площадь сечения входных каналов;

FC - площадь сечения сопла.

Однако все расчетные параметры определены по полуэмпирическим формулам, в которые входыт опытные коэффициенты. Поэтому для подтверждения расчета нами была разработана и изготовлена водяная форсунка со следующими размерами диаметр камеры закручивания 36 мм; диаметр сопла 24 мм: диаметр тангенциальных каналов 6 мм.

Экспериментально была определена производительность форсунки При давлении 4 10 Па она составила 4,3 м3/ч Угол раскрытия струи (каждый из двух) составил около 160°

Таким образом, предлагаемая форсунка позволяет создать требуемую большую про- изводительность по воде, две почти горизонтальные завесы, перекрывающие при равномерном орошении всю площадь поперечного сечения мокрого пылеуловителя

При давлении 1,5-10 Па радиус струи составил 1,6 м. Такие форсунки могут быть применены в мокрых пылеуловителях, работающих в системе с производительностью до 70000 м3/ч газовых выбросов

Формула изобретения

t

Мокрый пылеуловитель, содержащий вертикальный корпус с патрубками входа и выходи газа, бункер сброса шлама, форсунки с соплами, ориентированными по оси, установленные в верхней части корпуса, барботажный каплеуловитель, размещенный в нижней части корпуса, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности пылеулавливания, эксплуатационной надежности, форсунки установА А

/

13

фиг 2

/

//,

5

лены по одной в последовательных горизонтальных плоскостях и выполнены центробежными, при этом каждая из них содержит дополнительное сопло, соосно размещение, противоположно ориентированное к основному, и тангенциальные каналу, отношение диаметров каждого сопла форсунки к диаметру камеры закручивания составляет 0,65-0,7, отношение площади сечения каждого сопла к суммарной площади сечения тангенциальных каналов составляет 7,5- 8,5, а барботажный каплеуяовитель выполнен в виде погруженной в жидкость бункера зигзагообразной перегородки, размещенной с образованием входных каналов треугольного поперечного сечения и выходных каналов прямоугольно- го поперечного сечения.

6-6

12

/

ФигЗ

0

Фае 4

Фиг 5