ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЬ
HYDRODYNAMIC DUST CATCHER

Изобретение относится к устройствам для очистки и охлаждения газов и может быть использовано в химической, нефтяной и других отраслях промышленности.
Известно устройство для мокрой очистки газа, содержащее циклон, цилиндрическую камеру с входной трубой, трубу перетока шлама в шламосборник, осевой ороситель, перфорированный по всей длине отверстиями малого диаметра и заглушенный с выходного конца, завихрители. При этом цилиндрическая камера снабжена пластинами, установленными вертикальными рядами по ходу газового потока, а завихрители расположены на поверхности пластин в шахматном порядке и выполнены в виде полых усеченных конусов, большим основанием лежащих в плоскости пластин, причем поверхность усеченных конусов профилирована по конической спирали, а пластины установлены с образованием зигзагообразного канала для прохождения газового потока (Патент РФ №2403951, МКИ В01D 47/06, 2010. Бюл. №32).
Недостатком этого устройства является незначительная интенсивность турбулентного потока, приводящая к снижению эффективности очистки и охлаждения газа.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является гидродинамический пылеуловитель, содержащий корпус с патрубками для входа запыленного и выхода очищенного газа, штуцер для удаления из пылеуловителя шлама, брызгоулавливатель, узел барботирования, регулятор уровня жидкости в аппарате. При этом узел барботирования выполнен в виде кольцевого сопла, образованного фигурным кольцом, укрепленным на конце патрубка для входа запыленного газа, и чашей с патрубком в днище, установленным под кольцом соосно с ним, (авторское свидетельство СССР №177848, МКИ В01D 47/06, 1966. Бюл. №2, прототип).
Недостатком этого устройства является то, что система орошения повышает гидравлическое сопротивление аппарата и не обеспечивает достаточного контакта газа с жидкостью, в результате чего эффективность очистки газа снижается. Кроме того, для эксплуатации известного пылеуловителя на предприятии необходимо иметь систему оборотного водоснабжения с устройствами для очистки сточных вод от дисперсной фазы, что связано со значительными капитальными и эксплуатационными расходами.
Задачей изобретения является повышение эффективности очистки газа и снижение энергозатрат на газоочистку.
Указанная задача решается за счет того, что в гидродинамическом пылеуловителе, содержащем корпус с патрубками для входа запыленного и выхода очищенного газа, штуцер для удаления из пылеуловителя шлама, брызгоулавливатель, узел барботирования, регулятор уровня жидкости в аппарате, в отличие от прототипа, узел барботирования выполнен в виде полых конических завихрителей с заглушенным верхним основанием и по винтовой поверхности лопастей снабженных прорезями подачи орошающей жидкости посредством форсунок, соосно введенных в нижнее основание завихрителей с одной стороны, а с другой соединенных коллектором с заполненным орошающей жидкостью днищем, образуя циркуляционную систему орошения.
Технический результат, обеспечиваемый гидродинамическим пылеуловителем, выражается в увеличении поверхности контактирующих фаз, что позволяет проводить глубокую мокрую очистку газа и повышает ее эффективность.
Снижение энергозатрат достигается путем многократного использования орошающей жидкости, обеспечиваемого циркуляционной системой орошения.
Это достигается за счет того, что сферическое днище аппарата частично заполняется жидкостью, уровень которой в процессе работы пылеуловителя сохраняется на уровне обреза патрубка входа запыленного газа. При этом днище соединено посредством коллектора с узлом барботирования, образуя замкнутую циркуляционную систему орошения.
Повышение эффективности пылеулавливания обусловлено сочетанием в устройстве инерционного и центробежного способа очистки газа, что обеспечивает условие интенсивного контакта фаз в рабочей зоне аппарата.
При входе в аппарат газ на большой скорости ударяется о поверхность жидкости, захватывает ее верхний слой и дробит в мельчайшие капли и пену с высокоразвитой поверхностью. При этом происходит очистка газа от крупной пыли. Затем газ меняет свое направление и проходит в рабочее пространство, образованное узлом барботирования, где осуществляется сепарация мелкодисперсных частиц.
Благодаря тому, что узел барботирования выполнен в виде завихрителей с прорезями по винтовой поверхности для подачи орошающей жидкости, создается встречное взаимодействие высокодиспергированной водной завесы и газового закрученного потока, характеризуемое высокими значениями относительных и пульсационных скоростей, что обеспечивает условие интенсивного контакта фаз и повышает эффективность очистки газа.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
на фиг.1 - общий вид гидродинамического пылеуловителя; на фиг.2 - узел барботирования.
Гидродинамический пылеуловитель в соответствии с фиг.1 и 2 содержит цилиндрический корпус 1 с патрубками для входа запыленного газа 2 и выхода очищенного газа 3.
Узел барботирования представляет собой две пары установленных по высоте корпуса конических завихрителей 4 с заглушенным верхним основанием 5, снабженных прорезями 6 для подачи орошающей жидкости. Через нижнее основание 7 в полость завихрителя вводятся оросительные форсунки 8, соединенные посредством коллектора 9 со сферическим днищем 10 аппарата, заполненным орошающей жидкостью, для поддержания постоянного уровня которой служит регулятор уровня 11. Подпиточная жидкость периодически подается в коллектор по патрубку 12. В нижней части сферического днища предусмотрен штуцер 13 для удаления шлама. Очищенный газ, пройдя брызгоулавливатель 14, удаляется в верхней части аппарата.
Гидродинамический пылеуловитель работает следующим образом:
Перед подачей в пылеуловитель запыленного газа сферическое днище 10 через подпиточный патрубок 12 наполняется орошающей жидкостью. Запыленный газ подается в корпус 1 аппарата по осевому патрубку 2, ударяется о поверхность жидкости, меняет свое направление и движется в рабочее пространство, образованное завихрителями 4.
Благодаря высокой скорости движения очищаемый газ захватывает верхний слой жидкости и дробит ее в мельчайшие капли. Часть жидкости стекает под действием силы тяжести в сферическое днище 10, остальная жидкость увлекается газовым потоком в рабочее пространство аппарата.
В завихрителях 4 происходит закрутка газового потока центробежными силами, сгенерированными лопастями завихрителя, профилированными по конической спирали. Одновременно с закруткой происходит орошение газа жидкостью, диспергирующей из прорезей 6 завихрителя. Так как прорези 6 выполнены в виде конических спиралей, то создаются винтовые струи жидкости, которые соударяются одна с другой, дробятся и образуют высокоразвитую поверхность контакта фаз. При этом происходит коагуляция частиц пыли каплями жидкости и интенсивная турбулизация всего потока за счет сохранения его закрутки по высоте аппарата, где расположены завихрители.
Скоагулированные частицы пыли под действием центробежных сил отбрасываются на стенку корпуса 1 и стекают в сферическое днище 10.
При накоплении шлама в сферическом днище его следует удалить через штуцер 13 в фильтр-отстойник, где происходит осветление орошающей жидкости. Отстоявшаяся жидкость вновь пригодна для дальнейшей работы и периодически подается в коллектор 9 по патрубку 12. Расход жидкости легко регулируется установкой регулятора уровня 11 на корпусе аппарата.
Такое конструктивное решение обеспечивает подачу необходимого количества орошающей жидкости в узел барботирования, что значительно увеличивает эффективность очистки газа от пыли. Образованная замкнутая циркуляционная система орошения способствует снижению энергозатрат на очистку газа.
Очищенный от загрязнений и освобожденный от жидкости газ, пройдя брызгоулавливатели 14, покидает аппарат в верхней его части через патрубок 3.
Благодаря нескольким зонам контакта фаз, в которых реализуются инерционный и центробежный способы сепарации, решается задача повышения эффективности очистки газа, а наличие циркуляционной системы орошения позволяет снизить энергозатраты на эксплуатацию устройства.
Устройство было испытано на опытно-промышленной установке диаметром 1,1 м для очистки отходящих газов от печей обжига известняка. Узел барботирования представлял собой четыре конических завихрителя, установленных попарно по высоте корпуса, на поверхности которых выполнены по конической спирали прорези шириной 8 мм, равномерно расположенные на образующей конуса через каждые 45°. В полость конусов были введены соосно центробежные форсунки для подачи орошающей жидкости, в качестве которой использовался 1÷3% раствор известкового молока (рН=11,5÷12,5). Пройдя циркуляционный контур, известковое молоко поступало на осветление и охлаждение в фильтр-отстойник, из которого вновь подавалось на орошение.
Таким образом обеспечивалось качественное и автономное регулирование подачи орошающей жидкости, при котором достигается максимальная эффективность очистки газа при наименьших затратах.
3
3
3
3
Например, при расходах воздуха 150 нм/ч и известкового молока 1,2 м/ч, залитого в сферическое днище аппарата на высоту 10 мм от обреза патрубка подачи газа, и начальной концентрации пыли известково-обжиговых печей 10000 мг/м конечная концентрация пыли в воздухе после аппарата не превышала 25 мг/м.
Сочетание перечисленных элементов позволило создать высокоэффективный пылеуловитель большой производительности с незначительным расходом орошающей жидкости и низкими энергозатратами на очистку газа.