СКРУББЕР ВЕНТУРИ
VENTURI SCRUBBER

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является скруббер Вентури по патенту РФ №2482902 (прототип), содержащий циклонный сепаратор, который имеет патрубок для выхода очищенного газа и патрубок для вывода загрязненного шлама, связанного с отстойником шламоприемника, причем в отстойнике вода отделяется от шлама и поступает в смесительный резервуар, который подпитывается свежей водой, а затем вновь подается насосом в трубу Вентури скруббера.
Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания и сложность конструкции трубы Вентури.
Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания, а также снижение себестоимости изготовления.
Это достигается тем, что в скруббере Вентури, содержащем циклонный сепаратор, соединенный с трубой Вентури, расположенной перпендикулярно оси циклонного сепаратора, циклонный сепаратор имеет патрубок для выхода очищенного газа и патрубок для вывода загрязненного шлама, связанного с отстойником шламоприемника, причем в отстойнике вода отделяется от шлама и поступает в смесительный резервуар, который подпитывается свежей водой, а затем вновь подается насосом в трубу Вентури скруббера, которая состоит из конфузора и диффузора, образованных сложными многогранными поверхностями, приближающимися по своей форме к телам, близким к пирамидальным, но имеющим в сечении криволинейные трапеции.
На фиг. 1 изображен общий вид скруббера Вентури, на фиг. 2 - поперечный разрез трубы Вентури с шаблоном внутри, на фиг. 3 - схема форсунки.
Скруббер Вентури (фиг. 1) содержит циклонный сепаратор 5, соединенный с трубой Вентури 8, расположенной перпендикулярно оси циклонного сепаратора, имеющего патрубок 9 для выхода очищенного газа и патрубок 10 для вывода загрязненного шлама, связанного с отстойником 6 шламоприемника. В отстойнике 6 вода отделяется от шлама и поступает в смесительный резервуар, который подпитывается свежей водой, а затем вновь подается насосом 7 в трубу Вентури скруббера. Труба Вентури 8 состоит из конфузора 1 горловины 2, форсунок 3 (фиг. 3) для ввода в горловину жидкости и диффузора 4.
Каждая из форсунок 3 для распыления жидкости содержит цилиндрический полый корпус 11 с каналом 13 для подвода жидкости и соосную, жестко связанную с корпусом втулку 12 с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки 14, верхняя цилиндрическая ступень 16 которой соединена посредством резьбового соединения с соосным с ней центральным сердечником 17, имеющим центральное отверстие 29 и установленным с кольцевым зазором 20 относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки 14.
Кольцевой зазор 20 соединен по крайней мере с тремя радиальными каналами 15, выполненными в двухступенчатой втулке 14, соединяющими его с кольцевой полостью 18, образованной внутренней поверхностью втулки 12 и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени 16, причем кольцевая полость 18 связана с каналом 13 корпуса 11 для подвода жидкости.
К центральному сердечнику 17, в его нижней части, жестко прикреплен распылитель, выполненный в виде усеченного конуса 21, соосного центральному отверстию 19 сердечника и прикрепленного своим верхним основанием к основанию цилиндра центрального сердечника 17, а к нижнему основанию усеченного конуса 21 посредством по крайней мере трех спиц 23 прикреплен рассекатель 22, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора 20.
На внешней боковой поверхности усеченного конуса 21 имеются винтовые канавки (на чертеже не показано), которые способствуют более интенсивному распыливанию жидкости.
В рассекателе 22, который прикреплен к нижнему основанию усеченного конуса 21 посредством по крайней мере трех спиц 23 и выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора 20, осесимметрично центральному отверстию 19 центрального сердечника 17, выполнено дроссельное отверстие 24.
Возможен вариант, когда к втулке 12, жестко связанной с корпусом 11, в ее нижней части соосно прикреплен внешний диффузор 25, а к нижнему основанию усеченного конуса 21 распылителя, жестко прикрепленного к центральному сердечнику 17, в его нижней части, при этом на внешней боковой поверхности усеченного конуса 21 имеются винтовые канавки, соосно прикреплен внутренний перфорированный диффузор 26 таким образом, что выходные сечения внешнего 25 и внутреннего 26 диффузоров лежат в одной плоскости.
Работа форсунки осуществляется следующим образом.
Жидкость под давлением подается в полость корпуса форсунки 11 и затем поступает по двум направлениям: первое - в кольцевую полость 18 через радиальные каналы 15, затем в кольцевой зазор 20 между соплом и центральным сердечником 17. При давлениях на входе более 0,2 МПа жидкость разгоняется с образованием пленки жидкости, которая не отрывается от его внешней поверхности и приобретает вращательное движение на винтовой внешней поверхности усеченного конуса 21.
Второе направление, по которому поступает жидкость - через канал 13 для подвода жидкости в полость центрального отверстия 19 центрального сердечника 17, а затем через полость усеченного конуса 21 поступает на рассекатель 22, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора 20, при этом происходит многократное дробление капельных потоков жидкости, истекающих по этим направлениям.
Наличие газовых включений в жидкости дополнительно возмущает ее поверхность, что приводит к волнообразованию и объемному дроблению жидкостной пленки. Потери механической энергии при внешнем разгоне (по внешней конической поверхности) уменьшаются по сравнению с таким же разгоном в закрытом канале.
Конфузор 1 и диффузор 4 могут быть образованы как коническими поверхностями, так и сложными многогранными поверхностями, полученными опрессовкой шаблона. В полую цилиндрическую трубу 8 устанавливается шаблон на уровне горловины 2 (фиг. 2) в виде параллелепипеда, боковые ребра которого меньше диаметра трубы 8. Шаблон перед опрессовкой в поперечном сечении трубы 8 занимает центральное положение, как показано на фиг. 2, а затем симметрично и оппозитно прикладываются одинаковые по величине сжимающие усилия Р для формирования горловины 2, которая приобретает форму поперечного сечения, близкую к прямоугольнику (криволинейной трапеции). При этом обжиме также образуются и конфузор 1 с диффузором 4 в виде сложных многогранных поверхностей, приближающихся по своей форме к телам, близким к пирамидальным, но имеющим в сечении криволинейные трапеции. Длину конфузора 1 с диффузором 4 заданного размера получают путем установки в цилиндрическую трубу 8 калибров заданных размеров, равных по внешнему диаметру с внутренним диаметром трубы 8. Полученная таким образом труба Вентури затем вваривается перпендикулярно оси циклонного сепаратора 5. Себестоимость ее изготовления уменьшается на порядок, а аэродинамическое сопротивление уменьшается за счет снижения потерь давления на местные сопротивления (отсутствуют сварные швы, соединяющие горловину 2 с конфузором 1 и диффузором 4).
Скруббер Вентури работает следующим образом.
2
Запыленный газ через конфузор 1 трубы Вентури попадает в горловину 2, где его скорость достигает 60…150 м/с. Через форсунки 3 под избыточным давлением 30…100 кН/м (0,3…1 ат) в горловину вводится жидкость, которая, сталкиваясь с газовым потоком, распыляется на мелкие капли (диаметром примерно равным 10 мкм).
В скруббере Вентури эффективно улавливаются весьма тонкие частицы, например продукты возгонки (средний диаметр частиц 1…2 мкм) или туман, образующийся в производстве серной кислоты (размеры частиц 0,2…1,1 мкм). При этом возможно удалить из газа до 99% загрязнений. Предлагаемый скруббер Вентури прост по устройству и изготовлению.