СКРУББЕР С ПОДВИЖНОЙ НАСАДКОЙ
SCRUBBER WITH MOVABLE NOZZLE

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 №2342979 (прототип), содержащий корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, оросительное устройство, нижнюю опорно-распределительную тарелку и верхнюю ограничительную тарелку, между которыми расположен слой насадка, 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 форсунки, содержащей полый цилиндрический корпус с внешней резьбой для подсоединения к штуцеру распределительного трубопровода для подвода жидкости, и, закрепленную в нижней части корпуса, накидную гайку с рассекателем потока жидкости, причем в корпусе, соосно ему, выполнено цилиндрическое отверстие, в верхней части которого установлен сетчатый фильтр, а в нижней части установлена дроссельная шайба с жиклером и рассекателем, рассекатель потока жидкости прикреплен к торцевой поверхности накидной гайки и выполнен стержневого типа в виде усеченного тетраэдра, закрепленного к торцевой поверхности накидной гайки, ребрами которого являются стержни с закрепленными на них лопастями с упорами таким образом, чтобы была возможность их вращения от потоков, исходящих из дроссельной шайбы с жиклером форсунки, при этом ребра основания тетраэдра также соединены стержнями с закрепленными на них лопастями и упорами, а к поверхности пересечения торцевой поверхности накидной гайки с ее внешней поверхностью прикреплен диффузор, охватывающий своей боковой конической поверхностью рассекатель потока жидкости, при этом выходное отверстие диффузора находится ниже основания усеченного тетраэдра, а само выходное отверстие соединено с дополнительным рассекателем, выполненным в виде круглой перфорированной пластины, перпендикулярной оси диффузора, при этом к перфорированной пластине присоединен сетчатый куполообразный элемент с вершиной, направленной в сторону от жиклера форсунки, а полость этого элемента заполнена пористым материалом, например проволокой типа «путанка», а осесимметрично выходному отверстию диффузора, к круглой перфорированной пластине дополнительного рассекателя, в ее центральной части, прикреплен центральный цилиндрический распылитель, выполненный в виде цилиндрической обечайки, сплошная часть которой расположена в сетчатом куполообразном элементе, полость которого заполнена пористым материалом, а перфорированная часть цилиндрического распылителя выходит за пределы сетчатого куполообразного элемента.
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 - схема 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 насадка 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 установлен вибратор 10. На верхней ограничительной тарелке 6 может быть также 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).
Форсунка (фиг. 5) для распыливания жидкостей содержит полый корпус 11, состоящий из цилиндрической части с внешней резьбой для подсоединения к штуцеру (не показано) распределительного трубопровода для подвода жидкости, и, закрепленную в нижней части корпуса, накидную гайку 16 с рассекателем 17 потока жидкости. В корпусе 11, соосно ему, выполнено цилиндрическое отверстие 12, в верхней части которого установлен сетчатый фильтр 14, а в нижней части установлена дроссельная шайба 13 с жиклером 15.
Рассекатель 17 потока жидкости прикреплен к торцевой поверхности накидной гайки 16 и выполнен стержневого типа в виде усеченного тетраэдра, закрепленного к торцевой поверхности накидной гайки 16, ребрами 18 которого являются стержни с закрепленными на них лопастями 19 с упорами 20 таким образом, чтобы была возможность их вращения от потоков, исходящих из дроссельной шайбы 13 с жиклером 15 форсунки, при этом ребра основания тетраэдра также соединены стержнями с закрепленными на них лопастями и упорами.
К поверхности пересечения торцевой поверхности накидной гайки 16 с ее внешней поверхностью прикреплен диффузор 21, охватывающий своей боковой конической поверхностью рассекатель 17 потока жидкости, при этом выходное отверстие диффузора 17 находится ниже основания усеченного тетраэдра, а само выходное отверстие соединено с дополнительным рассекателем 22, выполненным в виде круглой перфорированной пластины, перпендикулярной оси диффузора 21, при этом к перфорированной пластине 22 присоединен сетчатый куполообразный элемент 23 с вершиной, направленной в сторону от жиклера 15 форсунки, а полость 24 этого элемента заполнена пористым материалом, например проволокой типа «путанка».
Работа форсунки с активным рассекателем осуществляется следующим образом.
При подаче жидкости в корпус 11 под действием перепада давления 0,4…0,8 МПа, она устремляется в цилиндрическое отверстие 12 через сетчатый фильтр 14, а затем в дроссельную шайбу 13 с жиклером 15. Из жиклера 15 поток жидкости попадает в рассекатель 17, в виде усеченного тетраэдра, закрепленного к торцевой поверхности накидной гайки 16, ребрами 18 которого являются стержни с закрепленными на них лопастями 19 с упорами 20 таким образом, чтобы была возможность их вращения от потоков, исходящих из дроссельной шайбы 13 с жиклером 15 форсунки, что позволяет увеличить мелкодисперсность фазы распыла жидкости.
Возможен вариант, когда осесимметрично выходному отверстию диффузора 21, к круглой перфорированной пластине 22 дополнительного рассекателя, в ее центральной части, прикреплен центральный цилиндрический распылитель 25, выполненный в виде цилиндрической обечайки, сплошная часть которой расположена в сетчатом куполообразном элементе 13, полость которого заполнена пористым материалом 24, а перфорированная часть 26 цилиндрического распылителя 25 выходит за пределы сетчатого куполообразного элемента 23.
Возможен вариант, когда к перфорированной части 26 обечайки цилиндрического распылителя 25 прикреплена круглая перфорированная пластина 27.
Возможен вариант, когда к круглой перфорированной пластине 27 цилиндрического распылителя 25 присоединен диффузор 28.
Возможен вариант, когда в диффузоре 28, выполненном в виде усеченной конической поверхности, перпендикулярно его оси, к внутренней поверхности, закреплена ось 29, расположенная посередине между перфорированной пластиной 27 и выходным сечением диффузора 28, при этом на оси 29 закреплены вращающиеся распылители 30, расположенные симметрично относительно оси корпуса 11 и выполненные в виде цилиндров с винтовыми канавками на поверхности, причем винтовые канавки вращающихся распылителей 30 имеют противоположное направление.
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 7 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, характеризующимся режимом полного развитого псевдоожижения. Для интенсификации гидродинамического режима на нижней опорно-распределительной тарелке 4 может быть установлен вибратор (не показан), или 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 (показаны). Это позволит скрубберу перейти в режим вибропсевдоожиженного слоя, при котором увеличится эффективность взаимодействия насадки 5, орошаемого 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.
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 пылеулавливании, охлаждения газов и абсорбции насадочных газопромывателей. Эффективность предлагаемой конструкции насадочного скруббера увеличивается за счет большей поверхности взаимодействия насадка в вышеуказанных процессах, а также оптимизации гидродинамической обстановки, и составляет при улавливании пылевых частиц размером больше 2 мкм порядка 97%.