Устройство для мокрой очистки газа Советский патент 1993 года по МПК B01D47/02 B01D51/08 

Изобретение относится к очистке газа, в частности к мокрой очистке газа от взвешенной пыли, в том числе содержащей мелкие частицы размером до 1 мкм, а также других примесей.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки газа от мелких фракций пыли путем инициирования акустических волн в газожидкоетной среде.

На фиг. 1 изображено устройство для мокрой очистки газа в разрезе; на фиг.2 - схема течения газожидкоетной среды в экране.

Подача газа с высокой скоростью через тонкий зазор между мембраной и полусферой с жидкостью приводит к диспергирова- нию газовой струи в жидкости и образованию мелкодисперсной газожидкостной системы.

Снабжение газоподводящего патрубка упругой кольцевой мембраной, установленной в его нижней части, размещение мембраны ниже уровня жидкости в сферическом экране, а также наличие кольцевой дроссельной щели между газоподводящим патрубком и экраном обеспечивает в предложенном устройстве возникновение акустических волн ..в газожидкоетной среде, находящейся в полости сферического экрана, вследствие высокочастотных колебаний мембраны, под действием высокоскоростного потока газа с одной стороны, а также сил упругой деформации мембраны и веса столба жидкости над мембраной, действующих на мембрану с другой стороны.

Поскольку частота колебаний может достигать 6-8 кГц и более, возможно также появление кавитационных пузырьков, которые интенсифицируют процесс очистки газа от мелких фракций пыли размером 1 мкм и менее.

Как показали исследования гидродинамики, течения в рабочем объеме, в зависимости от расхода газа, возможны несколько

ел

G

М Ю Ю

ю

00

N

GO

устойчивых режимов с образованием сложных гидродинамических структур течения и движения свободной поверхности жидкости с пузырьками газа.

На фиг.2 представлена схема течения газожидкостной среды, полученная на прозрачной модели устройства методом светового ножа.

Для определения локального поля скоростей жидкой фазы использовался метод кинорегистрации движения визуализирую- щих частиц. В процессе работы устройства наблюдается тороидальный вихрь со скоро- стью на периферии 0,2-0,5 м/с..Образующийся вихрь способствует более длительному воздействию очищающей жидкости на пузырьки газа ..и препятствует.брызгоуносу жидкости втазоотводящий патрубок.

Особенностью системы является также то, что система обладает свойством саморегулирования необходимого объема газожидкостной смеси в сферическом экране. При выходе установки на установившийся режим лишняя жидкость выбрасывается. Величина необходимого объема газожидкостной смеси в сферическом экране зависит от величины расхода газа и составляет 300- 500 мл.

Акустические волны в газожидкостной среде вызывает интенсивные колебания пу- зырьков.газа вплоть до их схлопыванил, что приводит к более интенсивному захвату мелких частиц пыли жидкой фазой.

Акустические волны способствуют также коагуляции мелких частиц в более крупные агломераты, захват которых жидкой фазой облегчается. Наличие пузырьков кавмтаци- онного происхождения приводит к переизлучению волн и резонансным явлениям,что интенсифицирует процесс очистки.

Волновые процессы на поверхности газожидкостной среды вызывают дополнительную турбулизацию среды и приводят к интенсификации очистки вблизи этой поверхности (эффект Марангони), при этом имеет место незначительный брызгоунос (менее 0,005 кг жидкости на 1 кг газа), что является существенной особенностью предлагаемого устройства.

Исследования показали, что частицы размером более 5 мкм удаляются полно- /стью, для частиц размером 1-5 мкм степень очистки 94%, 1-0,5 мкм - 70%

При указанных выше расходах газа расход чистой воды на очистку составил 5 г на 1 м загрязненного газа.

Устройство для мокрой очистки газа включает корпус 1 С патрубком 2 подвода и патрубком 3 отвода газа,, патрубком 4 подвода и патрубком 5слива промывочной жидкости, концентрично установленный в корпусе 1, выполненный в виде вогнутой полусферы и заполняемый промывочной жидкостью экран 6. и каплеотбойник 7.

В нижней части газоподводящего патрубка 2 ниже уровня жидкости установлена упругая кольцевая мембрана 8, являющаяся инициатором колебаний газожидкостного потока.

0 Газоподводящий патрубок 2 размещен относительно экрана 6 с образованием между ними кольцевой дроссельной щели 9.

Для уменьшения уровня шума при работе устройства газоподводящий патрубок 2 и

5 экран б установлены на виброопорах 10,11. Устройство для мокрой очистки газа работает следующим образом.

Запыленный газ подают в патрубок 2 подвода газа, достигнув поверхности сфери0 чеекого экрана 6, поток газа поворачивает на 90° и выходит через кольцевую дроссельную щель 9 в зазор между нижней поверхностью мембраны 8 и поверхностью экрана 6. За счет сужения проходного сечения газового потока

5 в районе дроссельной щели 9 происходит резкое возрастание его скорости.

При движении к дроссельной щели газовый поток захватывает с собой жидкость, которая подается в полость сферического

0 экрана б через патрубок 4 подвода жидкости, при этом происходит смешивание газового потока с чистой жидкостью.

Воздействуя на нижнюю часть кольцевой мембраны, полученный газожидшст5 ный поток отгибает ее края от поверхности сферического экрана 6 и попадает в полость экрана 6 над мембраной 8, а силы упругой деформации мембраны 8 и находящийся над ней столб жидкости стремится прижать

0 ее края к поверхности экрана б, в результате чего упругая мембрана 8 совершает колебательные движения, частота которых будет тем выше, чем выше жесткость мембраны 8 и чем больше скорость газового потока.

5 Верхняя часть рабочего объема выполнена в виде полусферы и играет роль капле- отбойника 7, который предотвращает каплеунос жидкости из устройства. . Как показали испытания, наиболее зф0 фективное значение диаметра верхней полусферы составляет 200-250 мм.

Избыток жидкости, которая поступает по патрубку 4 в полость сферического экрана 6, переливается через край экрана 6 в

5 полость корпуса 1. При .этом в полость корпуса вместе с жидкостью выносятся частицы, перешедшие из газа в жидкость. Слив загрязненной жидкости из корпуса 1 производится через патрубок 5 слива промывочной жидкости.

Очищенный газ поступает через открытую часть экрана 6 и каплеотбойник 7 в патрубок отвода газа 3.

Были проведены испытания опытного образца устройства, который имел следующие конструктивные данные: внутренний диаметр полусферического экрана 140 мм, диаметр проходного сечения тонкостенного газоподводящего патрубка 30 мм, диаметр мембраны 50 мм, толщина мембраны 1 мм, материал мембраны - резина, величина зазора в кольцевой дроссельной щели а 2-3 мм.

Устройство производило очистку загрязненного газа, содержащего фракции пыли размером от 20 мкм до 1 мкм и менее, Расход газа в опытах составлял 10-15 л/с, гидравлическое сопротивление устройства 150-280 мм вод.ст.

Температура входящего газа - 40°С, выходящего - 20°С. Для контроля степени

очистки газа в устройство применялся оптический счетчик числа частиц.

Формула изобретения Устройство для мокрой очистки газа, со- держащее корпус, газоподврдящий патрубок, патрубки отвода газа, подвода и отвода промывочной жидкости, концентрично установленный в корпусе, заполненный промы вочной жидкостью экран, выполненный в

0 виде вогнутой полусферы, и каплеотбойник, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения эффективности очистки газа от мелких фракций, оно снабжено инициатором колебаний газожидкостногр потока,

5 который выполнен в виде упругой кольцевой мембраны, размещенной в нижней части газоподводящего патрубка, ниже уровня жидкости в полости экрана, при этом газоподводящий патрубок размещен

0 по отношению к экрану с образованием кольцевой дроссельной щели.

Фиг. 2

Использование: очистка газа, в частности мокрая очистка газа от взвешенной пыли, Сущность изобретения: устройство для мокрой очистки газа содержит газоподводящий патрубок, размещенный относительно полусферического экрана с образованием между ними кольцевой дроссельной щели, инициатор колебаний газожидкостного потока, который выполнен в виде упругой кольцевой мембраны, размеа1енной в нижней части газопод водящего патрубка ниже уровня жидкости в полусферическом экране и установленной с возможностью изменения частоты ее колебаний с образованием системы возбуждения колебаний газожидкостной среды в экране, .2 ил,