Устройство для очистки газа

Полезная модель относится к устройствам для очистки газа от примесей посредством контакта газовой и жидкостной сред.
Из уровня техники известно решение, представляющее собой 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. Устройство 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 (Патент на изобретение РФ №2404838, МПК B01D 3/30; B01D 53/18, опубликован 27.11.2010).
Известно техническое решение, выбранное в качестве ближайшего аналога, представляющее собой устройство для очистки газа, включающее корпус с патрубками для подвода газа и жидкости в верхней его части и с патрубками для отвода жидкости и газа в нижней его части. Корпус состоит из, как минимум, двух частей, расположенных одна над другой, и размещенных в нем один над другим смесительные блоки, каждый из которых имеет обечайку с тангенциальными щелями в стенках, образованными лопатками, и сепарационный блок, включающий нижнее основание в форме на основе усеченного конуса, и содержащий козырек, выполненный по периметру нижнего основания сепарационного блока и образующий щель между сепарационным блоком и внутренней поверхностью стенок корпуса (Патент на изобретение РФ №2672426, МПК B01D 3/30; B01D 53/18, опубликован 14.11.2018).
Отличительным признаком заявляемого технического решения является выполнение канала для подвода газа по криволинейной линии с переменным радиусом кривизны.
В известных технических решениях подвод газа осуществляется через прямой патрубок, выполненный сверху корпуса. Достаточное для эффективной очистки газа ускорение движения его потока, при таком исполнении устройства, может быть обусловлено только увеличением мощности вентилятора. Кроме того, такое устройство имеет неоправданно внушительные габариты в высоту, что влечет за собой к возникновению затруднений при проектировании технологического помещения, а также увеличивает требуемые показатели к рабочим характеристикам вентилятора.
Технический результат заявляемого технического решения проявляется в повышении эффективности очистки газа и производительности устройства для очистки газа.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки газа, включающем цилиндрический вертикально ориентированный корпус, в верхней части которого выполнены канал для подвода газа, патрубок для подвода жидкости и в нижней части патрубки для отвода жидкости и газа, при этом в корпусе установлен, по меньшей мере, один смесительный блок и размещенный под ним сепарационный блок, канал для подвода газа выполнен по криволинейной линии с переменным радиусом кривизны. Корпус может состоять из, как минимум, двух частей, расположенных одна над другой, каждая из которых представляет собой цилиндрический корпус с фланцами, выполненными с возможностью соединения частей корпуса друг с другом. Смесительный блок может включать обечайку с щелями в стенках, образованными лопатками, расположенными под углом к касательной к окружности, при этом верхняя часть обечайки закрыта верхним диском, диаметр которого равен диаметру обечайки, а нижняя часть обечайки закреплена на нижнем диске, который содержит центральное отверстие, диаметр которого меньше, чем диаметр обечайки. Нижний диск смесительного блока может быть жестко закреплен между фланцами частей корпуса. Сепарационный блок может содержать нижнее основание в форме на основе усеченного конуса и дополнительно содержать козырек, выполненный по периметру нижнего основания сепарационного блока и образующий щель между сепарационным блоком и внутренней поверхностью стенок корпуса. Сепарационный блок может включать лопатки, ориентированные в сторону, противоположную стороне, в которую ориентированы лопатки смесительного блока.
Выполнение канала для подвода газа по криволинейной линии с переменным радиусом кривизны обеспечивает предварительное ускорение потока перед его попаданием в смесительный блок, что позволяет повысить производительность устройства. Кроме того, такая конструкция позволяет уменьшить высоту устройства, и, как следствие, за счет снижения сопротивления, оказываемого конструкцией, требуемую мощность вентилятора, необходимого для нагнетания потока в устройство.
Выполнение нижнего основания сепарационного блока в форме усеченного конуса, обращенного своим меньшим основанием к центральному отверстию нижнего диска смесительного блока, позволяет увеличить площадь сечения сепарационного блока, что, в свою очередь, уменьшает сопротивление устройства. Это позволяет увеличить производительность устройства, не увеличивая мощности нагнетающего или всасывающего вентилятора, что влияет на эффективность работы устройства в целом. При такой форме выполнения нижнего основания сепарационного блока смесь жидкости и газа продолжает двигаться по спирали, спускается по конусообразной поверхности нижнего основания сепарационного блока и, проходя между лопатками сепарационного блока, получает дополнительное ускорение. Лопатки сепарационного блока ориентированы в противоположную сторону, чем лопатки смесительных блоков, что обеспечивает направленное прохождение потока, который получает дополнительное ускорение. Дальше поток, на выходе из щелей сепарационного блока ударяется о стенки корпуса, жидкость стекает вниз и затем уходит через патрубок для отвода жидкости, а газ поднимается и выходит через патрубок для отвода газа. Козырек, выполненный по периметру сепарационного блока и образующий щель между сепарационным блоком и внутренней поверхностью стенок корпуса, не позволяет жидкости, осаждающейся из газожидкостной смеси, стекать по внешней нижней поверхности конусообразного основания и попадать в отвод для очищенного газа.
При закреплении каждого нижнего диска смесительного блока жестко и герметично между фланцами корпуса и выполнении нижнего диска по диаметру большим, чем внутренний диаметр корпуса, исключается прохождение газожидкостного потока по стенкам корпуса, минуя смесительные блоки, что повышает эффективность работы устройства. Такая конструкция позволяет также при необходимости быстро и легко разобрать корпус и прочистить или заменить смесительный блок.
Заявляемое техническое решение далее поясняется с помощью фигур, на которых условно представлен один из возможных вариантов исполнения устройства для очистки газа.
На фиг. 1 представлен вид устройства для очистки газа сбоку.
На фиг. 2 представлен вид устройства для очистки газа сверху.
На фиг. 1, 2 изображено устройство (1) для очистки газа включающее корпус (2) с патрубком (3) для подвода жидкости, каналом (4) для подвода газа, патрубком (5) для отвода жидкости, патрубком (6) для отвода газа. На фигурах представлен вариант исполнения корпуса (2), выполненного из трех частей, каждая из которых представляет собой цилиндрический корпус с фланцами (7).
Далее, со ссылками на фигуры описана конструкция устройства (1) для очистки газа.
Устройство (1) для очистки газа включает цилиндрический вертикально ориентированный корпус (2), в верхней части которого выполнены канал (4) для подвода газа и патрубок (3) для подвода жидкости. Патрубков (3) для подвода жидкости может быть несколько, в соответствии с количеством смесительных блоков в конструкции устройства (1).
Канал (4) для подвода газа выполнен по криволинейной линии, с переменным радиусом кривизны. Иными словами, канал выполнен по кривой, описывающей дуги окружностей с линейно изменяющимися величинами радиусов, при этом центр окружности с наименьшим радиусом определяет вход потока газа в смесительный блок. В качестве классического примера такой кривой может служить плоская спираль.
В нижней части корпуса (2) выполнены патрубки (5) и (6) для отвода жидкости и газа, соответственно.
В корпусе (2) установлен, по меньшей мере, один смесительный блок, под которым размещен сепарационный блок.
В предпочтительном варианте, корпус (2) состоит из, как минимум, двух частей, расположенных одна над другой, каждая из которых представляет собой цилиндрический корпус с фланцами (7), выполненными с возможностью соединения частей корпуса друг с другом.
Предпочтительно, смесительный блок включает обечайку с щелями в стенках, образованными лопатками, расположенными под углом к касательной к окружности, верхняя часть обечайки закрыта верхним диском, диаметр которого равен диаметру обечайки, а нижняя часть обечайки закреплена на нижнем диске, который содержит центральное отверстие, диаметр которого меньше, чем диаметр обечайки. При этом нижний диск смесительного блока может быть жестко закреплен между фланцами (7) частей корпуса.
В предпочтительном варианте, сепарационный блок содержит нижнее основание в форме на основе усеченного конуса и дополнительно содержит козырек, выполненный по периметру нижнего основания сепарационного блока и образующий щель между сепарационным блоком и внутренней поверхностью стенок корпуса (2). Преимущественно, сепарационный блок включает лопатки, ориентированные в сторону, противоположную стороне, в которую ориентированы лопатки смесительного блока.
Далее работа устройства (1) поясняется на примере его использования для очистки газовоздушной смеси от пыли в конструкции с двумя смесительными блоками.
В устройство (1), через вход к каналу (4) для подвода газа, подают газовоздушную смесь, а жидкость, например, воду, подают через патрубки (3). При этом, за счет заявленной формы канала (4) для подвода газа, закрученный поток газа уже на входе в смесительный блок имеет достаточное для эффективной очистки газа ускорение.
Жидкость и газовоздушная смесь заполняют пространство корпуса (2) первого смесительного блока, предпочтительно, через равномерно расположенные по боковой поверхности отверстия в обечайке. Лопатки смесительного блока, расположенные под углом к касательной к окружности обечайки, образующие щели в ней, являются единственным входом в смесительный блок для смеси газожидкостного потока, так как сверху обечайка закрыта верхним диском, а снизу обечайка закреплена на нижнем диске, который герметично и жестко закреплен на стенках корпуса (2) с помощью фланцев (7). Газожидкостный поток, проходя через щели обечайки, движется по лопаткам, что задает ему вращательное круговое движение по направлению лопаток. Под действием центробежных сил жидкость, поступающая в смесительный блок, прижимается к внутренней поверхности обечайки, где постоянно раскручивается поступающим газом. При этом внутри смесительного блока образуется газожидкостное кольцо, удерживаемое на внутренних поверхностях обечайки. Газ с жидкостью двигаются по спиральной траектории от периферии к центру. Поскольку скорость газа в десятки раз превышает скорость жидкости, то при его прохождении через вращающееся газожидкостное кольцо, газ с жидкостью дробятся в поле центробежных сил на очень мелкие пузырьки с развитой быстрообновляемой поверхностью контакта, что обеспечивает тщательное смешивание газа и жидкости, пока оно не заполнит пространство обечайки, дойдя до центрального отверстия нижнего диска. При этом сам смесительный блок остается неподвижным, вращается только газожидкостное кольцо. Далее через отверстие нижнего диска газожидкостный поток поступает во второй смесительный блок, работающий аналогично первому, в котором также происходит его раскручивание и дробление с образованием газожидкостного кольца. Если времени контакта между газом и жидкостью не хватает в первых двух смесительных блоках для требуемых параметров смешивания, то устройство может быть снабжено любым количеством аналогичных блоков, обеспечиваемых необходимое время контакта газа с жидкостью и степени их смешивания. В процессе смешивания газовоздушной смеси и жидкости, пыль прилипает к пузырькам жидкости на границах раздела. После выхода из последнего смесительного блока газожидкостная смесь попадает в сепарационный блок, где происходит разделение жидкой фазы и газа. При этом газожидкостный поток, продолжая двигаться по спирали, спускается по конусообразной поверхности нижнего основания сепарационного блока и, проходя между лопатками, получает дополнительное ускорение. Далее поток ударяется о стенки корпуса (2), жидкость, с содержащимися в ней частицами пыли стекает вниз и удаляется через патрубок (5) для отвода жидкости, а газ выходит через патрубок (6) для отвода газа. Козырек, выполненный по периметру сепарационного блока и образующий щель между сепарационным блоком и внутренней поверхностью стенок корпуса (2), не позволяет жидкости стекать по внешней нижней поверхности конусообразного основания и предотвращает попадание жидкости в отвод для очищенного газа. При этом жидкость, выводимая через сливной патрубок (5), может быть собрана в резервуаре и после очистки вновь возвращена в смесительный блок через патрубок (3), рециркулируя, таким образом, по замкнутому кругу. В то же время, очищенная газовоздушная смесь, прошедшая несколько смесительных блоков, после сепарационного блока, поступает в патрубок (6) и после выхода из него, может быть возвращена в помещение или выведена в атмосферу, либо собрана в резервуар для дальнейшего использования.
Заявленное устройство (1) может найти широкое применение: для абсорбционной очистки газов от вредных примесей (окислы серы, азота; фтористый и хлористый водород, хлор, фтор, аммиак и т.д.), мокрой очистки вентиляционных выбросов от мелкой пыли, испарительного увлажнения и охлаждения воздуха, снижения температуры дымовых газов, утилизации тепла отходящих газов.
Представленные фигуры, описание конструкции и использования не исчерпывают возможные варианты исполнения и не ограничивают каким-либо образом объем заявляемого технического решения. Возможны иные варианты исполнения и использования в объеме заявляемой формулы. В зависимости от назначения, устройство для очистки газа может быть изготовлено разных размеров, цветов и конфигураций.