СКРУББЕР С ДВИЖУЩЕЙСЯ НАСАДКОЙ
SCRUBBER WITH MOVING 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 РФ №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 насадка, и устройство для отвода шлама.
Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания за счет недостаточно развитой поверхности насадка.
Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания, а также снижение металлоемкости и виброакустической активности аппарата в целом.
Это достигается тем, что в скруббере с движущейся насадкой, содержащем корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, оросительное устройство, выполненное в виде коллектора с форсунками, нижнюю опорно-распределительную тарелку и верхнюю ограничительную тарелку, между которыми расположен слой насадка, брызгоуловитель и устройство для отвода шлама, нижняя опорно-распределительная и верхняя ограничительная тарелки и насадка выполнены из упругих материалов, а на верхней и нижней тарелках установлен вибратор, насадка выполнена в виде цилиндрического кольца, к боковой поверхности которого оппозитно друг другу прикреплены две полусферические поверхности таким образом, что диаметральные плоскости полусфер совпадают соответственно с верхним и нижним основаниями цилиндрического кольца, а вершины полусферических поверхностей находятся на оси кольца и направлены навстречу друг другу, элемент насадки выполнен с перфорацией как на боковой поверхности, так и на полусферических поверхностях, форсунка содержит корпус со шнеком, соосно расположенным в нижней части корпуса, и расположенный в верхней части корпуса штуцер с цилиндрическим отверстием для подвода жидкости, соединенным с диффузором, осесимметричным корпусу и штуцеру, шнек запрессован в корпус с образованием цилиндрической камеры, расположенной над шнеком, соосно диффузору, и соединенной с ним последовательно, причем шнек выполнен с центральным дроссельный отверстием, а внешняя поверхность шнека представляет собой, по крайней мере, однозаходную винтовую канавку и расположена внутри корпуса, причем выход винтовой канавки соединен с выходной конической камерой, к торцу которой прикреплен пластинчатый распылитель, а пластинчатый распылитель состоит из перпендикулярных оси шнека и параллельных между собой, по крайней мере, двух пластин, одна из которых, первая пластина, имеет центральное отверстие, диаметр которого равен диаметру большего из отверстий выходной конической камеры, а вторая пластина выполнена сплошной и крепится к первой посредством, по крайней мере, трех крепежных элементов, включающих в себя винт, гайку и простановочную калиброванную шайбу, устанавливаемую между пластинами и выполняющую функцию регулирующего звена, управляющего зазором.
На фиг.1 изображен скруббер с подвижной насадкой, на фиг.2 - форма насадки, на фиг.3 - схема форсунки.
Скруббер с движущейся насадкой содержит корпус 1 с патрубками 2 и 3 соответственно для запыленного и очищенного газа (воздуха), оросительное устройство, содержащее коллектор 7 с форсунками 9, нижнюю опорно-распределительную тарелку 4 и верхнюю ограничительную тарелку 6, между которыми расположен слой насадка 5, брызгоуловитель 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 (на чертеже не показано). На верхней ограничительной тарелке 6 может быть установлен вибратор (на чертеже не показано). На нижней 4 опорно- распределительной и верхней 6 ограничительной тарелках может быть установлено по вибратору (на чертеже не показано).
Брызгоуловитель выполнен в виде концентрично расположенных цилиндрических колец толщиной 1...2 мм и с расстоянием между ними 3…4 мм. Брызгоуловитель выполнен в виде концентрично расположенных колец, имеющих в сечении, проходящем через ось кольца, зигзагообразный профиль, например синусоидальный, причем толщина колец 1..2 мм, а расстояние между ними 3…4 мм. Брызгоуловитель выполнен в виде концентрично расположенных колец, имеющих в сечении, проходящем через ось кольца, профиль, состоящий из последовательно соединенных кругов, причем толщина колец по максимальной толщине 3...4 мм, а расстояние между ними 4…5 мм (на чертеже не показано).
Чтобы повысить степень очистки газового потока от пыли или целевого компонента за счет увеличения площади контакта запыленного потока с насадкой 5 (фиг.2), элемент насадки выполнен в виде цилиндрического кольца, к боковой поверхности 10 которого оппозитно друг другу прикреплены две полусферические поверхности 11 таким образом, что диаметральные плоскости полусфер совпадают соответственно с верхним 12 и нижним основаниями цилиндрического кольца, а вершины полусферических поверхностей находятся на оси кольца и направлены навстречу друг другу.
Возможно выполнение насадки с перфорацией 13 как на боковой поверхности 10, так и на полусферических поверхностях 11.
Насадка 5 может быть выполнена из пористых полимерных материалов, стекла, пористой резины, композиционных материалов, древесины, нержавеющей стали, титановых сплавов, благородных металлов.
Форсунка 9 для распыливания жидкости (абсорбента) расположена на коллекторе 7. Каждая из форсунок (фиг.3) содержит корпус 14 со шнеком 20, соосно расположенным в нижней части корпуса и, расположенный в верхней части корпуса штуцер 15 с цилиндрическим отверстием 16 для подвода жидкости, соединенным с диффузором 17, осесимметричным корпусу 14 и штуцеру 15. Для герметичного соединения корпуса 14 со штуцером 15 предусмотрена уплотняющая прокладка 18. Шнек 20 запрессован в корпус с образованием цилиндрической камеры 19, расположенной над шнеком 20, соосно диффузору 17, которая соединена с ним последовательно. Шнек 20 выполнен с центральным дроссельный отверстием 22, причем внешняя поверхность шнека 20 представляет собой, по крайней мере, однозаходную винтовую канавку 21 с правой или левой нарезкой и расположена внутри корпуса 14, причем выход винтовой канавки 21 соединен с выходной конической камерой 23, к торцу которой прикреплен пластинчатый распылитель. Шнек 20 форсунки выполнен из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира.
Пластинчатый распылитель состоит из перпендикулярных оси шнека 20 и параллельных между собой, по крайней мере, двух пластин, одна из которых, первая пластина 24, имеет центральное отверстие, диаметр которого равен диаметру большего из отверстий выходной конической камеры 23, а вторая пластина 25 выполнена сплошной и крепится к первой посредством, по крайней мере, трех крепежных элементов 27, включающих в себя винт, гайку и простановочную калиброванную шайбу 26, устанавливаемую между пластинами 24 и 25 и выполняющую функцию регулирующего звена, управляющего зазором.
Скруббер с движущейся 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, выполненного в виде коллектора 7 с форсунками 9. Для удаления шлама применено устройство 8 для удаления шлама в виде канала в днище корпуса или отдельного механизма. Для обеспечении свободного перемещения насадки 5 в газожидкостной смеси ее плотность не должна превышать плотность 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 (на чертеже не показан) или верхней ограничительной тарелке 6 может быть установлен вибратор (на чертеже не показан), или одновременно на нижней 4 опорно-распределительной и верхней 6 ограничительной тарелках может быть установлено по вибратору (на чертеже не показаны). Это позволит скрубберу перейти в режим вибропсевдоожиженного слоя, при котором увеличится эффективность взаимодействия насадка 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 насадка 5 с орошаемой жидкостью. При этом для снижения виброакустической активности аппарата и его металлоемкости, а также повышения его надежности в предлагаемом устройстве предусмотрены следующие мероприятия: на поверхности деталей нанесен слой мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17 (на чертеже не показано), причем соотношение между толщиной металла и вибродемпфирующего покрытия находится в оптимальном интервале величин: 1/(2,5…4).
Форсунка 9 оросительного устройства работает следующим образом.
Жидкость подается по цилиндрическому отверстию 16 в диффузор 17, а из него - в коническую камеру 19, из которой под давлением поступает в винтовую внешнюю полость шнека 20 и через дроссельное отверстие 22 - в коническую камеру 23, а из нее - в распылитель. Вращающийся поток жидкости во внешней винтовой полости шнека образует вихревое движение, при этом происходит дополнительное дробление капель жидкости за счет турбулизации потока на выходе, и мелкодисперсный вращающийся поток выходит из форсунки с широким вращающимся факелом распыляющейся жидкости (раствора).
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%.