Патент на изобретение №2342979

(54) СКРУББЕР С ПОДВИЖНОЙ НАСАДКОЙ ТИПА ИМПУЛЬС 4

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов. Скруббер с подвижной насадкой содержит корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, оросительное устройство, нижнюю опорно-распределительную тарелку и верхнюю ограничительную тарелку, выполненные из упругих материалов с установленными на них вибраторами, между которыми расположен слой насадки, брызгоуловитель и устройство для отвода шлама. Новым является то, 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. Корпус выполнен из верхней цилиндрической и нижней частей, причем верхняя цилиндрическая часть содержит штуцер с отверстиями для подвода распыливающего агента, а нижняя часть корпуса представляет собой кольцевой объемный резонатор с внутренней цилиндрической полостью. Изобретение позволяет повысить эффективность и надежность процесса пылеулавливания путем увеличения степени распыла жидкости форсунками. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

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

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является скруббер с подвижной насадкой, известный из патента RU №2280492 (прототип), содержащий корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, оросительное устройство, нижнюю опорно-распределительную тарелку и верхнюю ограничительную тарелку, между которыми расположен слой насадки, 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 оросительного устройства.

Это достигается тем, что в скруббере с подвижной насадкой, содержащем корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, оросительное форсуночное устройство, нижнюю опорно-распределительную тарелку и верхнюю ограничительную тарелку, выполненные из упругих материалов с установленными на них вибраторами, между которыми расположен слой насадки, брызгоуловитель и устройство для отвода шлама, причем насадка выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, или в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс», или в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, или в виде винтовой линии, образованной на цилиндрической поверхности и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс», 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, выполненных в виде по крайней мере трех упругих лепестков, 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 заодно целое с шаровым сегментом, имеющим коническую поверхность, переходящую в кольцевую поверхность, контактирующую с внешней цилиндрической поверхностью резонатора.

На фиг.1 изображен 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 – насадка в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, имеющая в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа «седла Берля» или седла «Италлокс», на фиг.5 – общий вид акустической форсунки для распыливания жидкостей.

Скруббер с подвижной насадкой содержит корпус 1 с патрубками 2 и 3 соответственно для запыленного и очищенного газа, оросительное устройство 7, нижнюю опорно-распределительную тарелку 4 и верхнюю ограничительную тарелку 6, между которыми расположен слой насадки 5, брызгоуловитель 9 и устройство для отвода шлама 8 (фиг.1). Нижняя 4 опорно-распределительная и верхняя 6 ограничительная тарелки и насадка 5 выполнены из упругих материалов. На нижней опорно-распределительной тарелке 4 может быть установлен вибратор (не показано). На верхней ограничительной тарелке 6 может быть установлен вибратор (не показано). На нижней 4 опорно-распределительной и верхней 6 ограничительной тарелках может быть установлено по вибратору (не показано).

Насадка 5 выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка (фиг.2), или в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс» (фиг.4).

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 часть 22 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 20 с конической поверхностью со стороны сопла 14 для подвода жидкости. Чашка 20 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 h₁ полости 21 резонатора 19 к расстоянию h между срезом резонатора 19 и нижней торцевой поверхностью сопла 11 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÷3;

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

Скруббер с подвижной насадкой работает следующим образом.

Запыленный газовый поток поступает в корпус 1 через ввод запыленного газового потока 2 и встречает на своем пути завесу из насадки 5, которая смачивается водой или другим абсорбентом из оросительного устройства 6. Для удаления шлама применено устройство 8 для удаления шлама в виде канала в днище корпуса или отдельного механизма. Для обеспечения свободного перемещения насадки 5 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 опорно-распределительной тарелке 4 может быть установлен вибратор (не показан), или на верхней ограничительной тарелке 6 может быть установлен вибратор (не показан), или одновременно на нижней 4 опорно-распределительной и верхней 6 ограничительной тарелках может быть установлено по вибратору (не показаны). Это позволит скрубберу перейти в режим вибропсевдоожиженного слоя, при котором увеличится эффективность взаимодействия насадки 5, орошаемой жидкостью, с газовой фазой, а следовательно, и увеличит эффективность работы аппарата в целом. Выполнение насадки 5, нижней 4 опорно-распределительной и верхней 6 ограничительной тарелок из упругого материала позволит при определенных условиях создавать режим колебаний или автоколебаний, который также будет способствовать увеличению эффективности взаимодействия насадки 5 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 дробится 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.

Скруббер 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 пылеулавливания, охлаждения газов и абсорбции насадочных газопромывателей. Эффективность предлагаемой конструкции насадочного скруббера увеличивается за счет большей поверхности взаимодействия насадки в вышеуказанных процессах, а также оптимизации гидродинамической обстановки, и составляет при улавливании пылевых частиц размером больше 2 мкм порядка 97%.

Формула изобретения

1. Скруббер с подвижной насадкой, содержащий корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, оросительное форсуночное устройство, нижнюю опорно-распределительную тарелку и верхнюю ограничительную тарелку, выполненные из упругих материалов с установленными на них вибраторами, между которыми расположен слой насадки, брызгоуловитель и устройство для отвода шлама, причем насадка выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, или в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности, или в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, или в виде винтовой линии, образованной на цилиндрической 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, 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.

2. Скруббер с подвижной насадкой 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 резонатора 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=1,5÷3; отношение внутреннего диаметра d₁ резонатора к высоте h₁ полости резонатора лежит в оптимальном интервале величин: d₁/h₁=1÷1,5.

РИСУНКИ