УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА И ВОЗДУХА
GAS AND AIR CLEANER

Изобретение предназначено для очистки газового потока от содержащихся в нем твердых и жидких примесей и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например нефтяной, химической, энергетической, газовой и др.
Известно устройство для очистки газа, содержащее последовательно соединенные первую и вторую секции, рабочие элементы которых встроены в заглушенный с верхнего конца вертикальный цилиндрический корпус через перегородки, разделяющие междутрубные полости первой и второй секций, коллектор с боковым отводом очищенного газа, общий бункер сбора уловленных примесей, причем первая секция с боковым входом очищаемого газа представляет собой фазовый отделитель инерционно-гравитационного типа, а вторая секция - отделитель прямоточно-центробежного типа с каналом перепуска газа, причем канал перепуска выполнен в виде вертикально установленного осевого эжектора, у которого вход эжектирующего газа совмещен с выходом очищаемого газа из сопла крутоизогнутого отвода, присоединенного к боковому входу, а вход эжектируемого газа сообщен с нижней частью полости первой секции через приемную трубу, с нижнего конца открытую в полость бункера, с верхнего - в полость первой секции, таким образом, что перегородки ограничены с одной стороны разделительной стенкой, перпендикулярной соосным между собой входу очищаемого и отводу очищенного газов, с другой стороны - частью вертикального цилиндрического корпуса в пределах крепления к нему крутоизогнутого отвода, при этом стенка со стороны второй секции снабжена вырезом, обращенным в полость приемной трубы. Кроме того, отделитель прямоточно-центробежного типа, состоящий по крайней мере из одной сепарационной трубы с завихрителем на входе в виде тангенциального направляющего аппарата, дополнительно снабжен регулирующим органом, представляющим собой перемещаемый с наружной стороны сепарационной трубы полый стакан с возможностью перекрытия им длины тангенциальных каналов завихрителя, при этом дно стакана связано с штоком сервопривода, размещенного за пределами заглушенного с верхнего конца вертикального корпуса (патент РФ №2228798, B04C 3/00, 20.05.2004).
Недостатком аналога является сложность конструкции и невысокое качество очистки газа и воздуха, обусловленное слабым взаимодействием частиц механических примесей и капельной жидкости между собой под воздействием завихрителя.
Известно также устройство для очистки газа, содержащее последовательно соединенные первую и вторую секции, рабочие элементы которых встроены в заглушенный с верхнего конца вертикальный цилиндрический корпус через перегородки, разделяющие последовательно сверху вниз межтрубные полости первой и второй секций, коллектор с боковым отводом очищенного газа, общий бункер сбора уловленных примесей, причем первая секция с боковым входом очищаемого газа представляет собой фазовый отделитель инерционно-гравитационного типа, а вторая секция представляет собой отделитель прямоточно-центробежного типа с каналом перепуска газа, при этом канал перепуска выполнен в виде вертикально установленного двухступенчатого осевого эжектора, у которого вход эжектирующего газа в первую ступень совмещен с выходом очищаемого газа из сопла крутоизогнутого отвода, присоединенного к боковому входу, а вход эжектируемого газа сообщен с нижней частью полости первой секции через приемную трубу, нижний конец которой снабжен соплом второй ступени эжектора, соосно направленным на вход смесительной трубы, с верхнего конца открытой в полость второй секции, с нижнего - в полость бункера, верхняя часть которого сообщена, по крайней мере, одной дренажной трубой с нижней частью полости первой секции (патент РФ №2217216, B01D 45/00, В04С 3/00, 27.11.2003).
Недостатком аналога является невысокое качество очистки газа и воздуха, обусловленное слабым взаимодействием частиц механических примесей и капельной жидкости между собой под воздействием завихрителя.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является устройство для очистки газа и воздуха, включающее корпус с патрубками для подвода и отвода газа и жидкости и размещенные в нем завихритель газожидкостной смеси и сепаратор, которое содержит одну или более смесительных ступеней, расположенных соосно по вертикали, каждая из которых выполнена в виде завихрителя, представляющего собой цилиндрическую обечайку с тангенциальными щелями и прямыми лопатками, установленными по касательной к внутренней окружности, причем торец обечайки, обращенный к поступающему потоку смеси, закрыт диском таким образом, чтобы при растекании смесь попадала через щели в пространство между лопатками, а с другого торца лопатки обечайки закреплены на диске с центральным отверстием, предназначенным для выхода закрученного вспененного газожидкостного потока, сепаратором служит жестко закрепленный статичный элемент, размещенный под центральным отверстием диска последней смесительной ступени, перекрывающий сечение выходящего потока и использующий для разделения жидкости и газа центробежные силы от закрутки газожидкостного потока на выходе из завихрителя, при этом сепаратором может служить плоский диск или конус, обращенный вершиной к центральному отверстию диска завихрителя последней смесительной ступени против направления выходящего потока, или конус, обращенный вершиной к центральному отверстию диска завихрителя последней смесительной ступени против направления выходящего потока, причем конус по периметру снабжен тангенциальными лопатками для подкрутки потока, с помощью которых жестко закреплен на диске с центральным отверстием завихрителя последней смесительной ступени (патент РФ №2404838, B01D 3/30 B01D 53/18, 27.11.2010).
Недостатком аналога является невысокое качество очистки газа и воздуха, обусловленное слабым взаимодействием частиц механических примесей и капельной жидкости между собой под воздействием завихрителя.
Задачей изобретения является повышение качества очистки, за счет усиления взаимодействия частиц между собой и, как следствие, их укрупнение путем эффективного перемешивания в завихрителях с противоположным направлением лопаток.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для очистки газа и воздуха, включающем корпус с патрубками для подвода и отвода газа и жидкости и размещенную в нем смесительную ступень, расположенную соосно по вертикали и выполненную в виде завихрителя, представляющего собой цилиндрическую обечайку с тангенциальными щелями и прямыми лопатками, установленными по касательной к внутренней окружности, диск, обеспечивающий попадание смеси через щели в пространство между лопатками, диски с центральными отверстиями выхода газожидкостного потока и сепаратор, согласно изобретению смесительная ступень выполнена в виде полого цилиндра с герметичной верхней крышкой и патрубком подачи газа в его внутреннюю полость, расположенными в его верхней части, разделенного горизонтальной перегородкой со сквозными отверстиями, расположенными на ее периферии, на камеру исходного газа и камеру смешения газа, содержащую как минимум два завихрителя, первый из которых одной торцевой поверхностью скреплен с этой горизонтальной перегородкой, а второй - через шайбу, выполненную в виде кольца, с возможностью перекрытия каналов между лопатками первого и второго завихрителя, прикреплен к торцевой поверхности второго завихрителя, при этом направление лопаток одного завихрителя противоположно направлению лопаток другого завихрителя, а нижняя крышка полого цилиндра герметично соединена с его образующей поверхностью и торцевой поверхностью второго завихрителя, имеет центральное отверстие и скреплена с трубой, нижний срез которой расположен ниже кромки каплеотбойника, прикрепленного к внутренней поверхности корпуса устройства, а сепаратором служит пористый элемент, расположенный перед патрубком отвода газа из корпуса.
Выполнение шайбы в виде кольца обеспечивает возможность перекрытия каналов между лопатками первого и второго завихрителя, исключает переток газа между ними.
Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показано сечение вертикальной плоскостью устройства для очистки газа и воздуха. На фиг.2 и фиг.3 показаны сечения этого устройства горизонтальными плоскостями.
Заявляемое устройство для очистки газа и воздуха (фиг.1) содержит корпус 1 с патрубками подвода газа 2, патрубками отвода газа 3 и патрубком отвода жидкости 4, смесительную ступень 5, выполненную в виде полого цилиндра с герметичной верхней крышкой 6 и горизонтальной перегородкой 7 со сквозными отверстиями на ее периферии. Горизонтальная перегородка 7 делит смесительную ступень 5 на камеру исходного газа 8 и камеру смешения газа 9. Лопатки 10 первого завихрителя (фиг.2) направлены в противоположную сторону относительно лопаток 11 второго завихрителя (фиг.3). Шайба 12 разделяет полости между лопатками первого и второго завихрителей и соосно скрепляет завихрители между собой. Нижняя крышка 13 полого цилиндра скреплена с трубой 14, нижний срез которой расположен ниже кромки каплеотбойника 15. Сепаратором служит пористый элемент 16, расположенный перед патрубком отвода газа 3 из корпуса 1.
Устройство работает следующим образом. Загрязненный воздух или газ, содержащий капельную жидкость, через патрубок подвода газа 2 поступает в смесительную ступень 5 в камеру исходного газа 8. Далее через сквозные отверстия, выполненные на периферии горизонтальной перегородки 7, газ поступает на лопатки завихрителей и делится на два потока. Первый поток поступает в пространство между лопатками 10 первого завихрителя, второй поток поступает в пространство между лопатками 11 второго завихрителя. При этом направление лопаток одного завихрителя противоположно направлению лопаток другого завихрителя. Шайба 12 выполнена в виде кольца и перекрывает сообщение между каналами завихрителей по вертикали. Далее потоки с противоположными направлениями движения газа вновь объединяются в камере смешения газа 9. За счет перемешивания газа происходит соударение механических частиц и частиц капельной жидкости между собой. Этот процесс обуславливает укрупнение частиц и их перемещение под действием сил гравитации в нижнюю часть корпуса с помощью трубы 14, нижний срез которой расположен ниже кромки каплеотбойника 15. Укрупненные механические частицы и капли жидкости скапливаются в нижней части корпуса и удаляются из него через патрубок отвода жидкости 4. Такое расположение элементов конструкции трубы 14 и каплеотбойника 15 уменьшают унос крупных частиц из корпуса 1 устройства. Мелкие частицы, перемещаясь вместе с газом в направлении патрубка отвода газа 3, оседают на пористой поверхности сепаратора 16, который выполнен из пористого материала (например, фторопласта Ф-4) и установлен перед патрубком отвода газа 3. Очищенный газ выводится из корпуса 1 через патрубок отвода газа 3.
Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить качество очистки, за счет усиления взаимодействия частиц между собой, и, как следствие, их укрупнение путем эффективного перемешивания в завихрителях с противоположным направлением лопаток.