БАРБОТАЖНО-ВИХРЕВОЙ АППАРАТ С ПАРАБОЛИЧЕСКИМ ЗАВИХРИТЕЛЕМ
BUBBLING-SWIRLING APPARATUS WITH PARABOLIC SWIRLER

Изобретение относится к устройствам для мокрой очистки газовых выбросов и может быть использовано в химической, нефтяной и других отраслях промышленности.
Известно устройство для мокрой очистки газа, содержащее корпус, в нижней части заполненный жидкостью, с патрубком ввода газа, снабженным конфузором, концентрично которому установлен диффузор, образующий с конфузором узел барботирования, при этом диффузор снабжен рядом усеченных конусов, установленных по высоте конфузора (Авторское свидетельство СССР №585861 МКИ В01Д 47/02, 1977. Бюл. №48).
Недостаток этого устройства заключается в значительном гидравлическом сопротивлении, возникающем при прохождении газового потока через ряд усеченных конусов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является 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. При этом к оросителю жестко прикреплены лопасти завихрителя, формирующие проточные секции (Патент РФ №2316383 МКИ В01Д 47/06, 2008. Бюл. №4, прототип).
Недостаток этого устройства заключается в низкой эффективности газоочистки в связи с тем, что в проточных секциях завихрителя не обеспечивается необходимого уровня вращательных скоростей потока, и возникающие при этом центробежные силы не достаточны для проведения эффективного процесса газоочистки.
Изобретение направлено на интенсификацию процесса газоочистки за счет более эффективного использования действия центробежных сил.
Указанная задача решается за счет того, что в барботажно-вихревом аппарате для мокрой очистки газа, содержащем 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, в отличие от прототипа цилиндрическая камера снабжена парой завихрителей, установленных последовательно, первый по ходу газа завихритель жестко скреплен с осевым оросителем, а второй по ходу газа завихритель выполнен с центральным отверстием и соединен со стенками цилиндрической камеры, образуя зазор для прохождения газового потока к центральной зоне аппарата, при этом завихрители выполнены в форме эллиптического параболоида, направляющие лопасти которого изогнуты по винтовой поверхности и образуют криволинейные конфузорные каналы.
Технический результат, обеспечиваемый барботажно-вихревым аппаратом с параболическим завихрителем, выражается в организации вращательного движения газового потока, за счет чего более эффективно используется действие центробежных сил.
Это достигается посредством установки в аппарате пары завихрителей, выполненных в форме эллиптического параболоида, направляющие лопасти которого изогнуты по винтовой поверхности.
Организация вращательного движения газожидкостного потока путем его пропускания через параболические завихрители с определенной тангенциальной составляющей скорости является основным фактором стабилизации пенного слоя за счет создания требуемого уровня центробежных сил, что позволяет обеспечить эффективный процесс очистки газов.
Повышение эффективности очистки газа обусловлено увеличением уровня вращательных скоростей в зазоре между завихрителями, где турболизованный газожидкостной слой получает дополнительное вращение, а также устранением вторичных вихрей, благодаря чему снижается гидравлическое сопротивление устройства.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
на фиг.1 - общий вид барботажно-вихревого аппарата с параболическим завихрителем; на фиг.2 - параболический завихритель.
Барботажно-вихревой аппарат с параболическим завихрителем в соответствии с фиг.1 и 2 содержит цилиндрическую камеру 1 с входной трубой 2, осевой ороситель 3, перфорированный отверстиями малого диаметра 4 и заглушенный с выходного конца.
В цилиндрической камере 1 последовательно установлена пара завихрителей 5, причем завихритель на входе газового потока жестко скреплен с осевым оросителем 3, а на выходе завихритель выполнен с центральным отверстием, равным 0,2 диаметра цилиндрической камеры, и соединен со стенками цилиндрической камеры 1, образуя зазор для прохождения газового потока к центральной зоне аппарата.
Направляющие лопасти 6 параболического завихрителя 5 изогнуты по винтовой поверхности и образуют криволинейные конфузорные каналы 7. Цилиндрическая камера 1 присоединена с наклоном к циклону 8 с помощью фланцев 9. Отвод дисперсных частиц осуществляется при помощи трубы перетока шлама 10 в шламосборник 11.
Барботажно-вихревой аппарат работает следующим образом. Запыленный газ подается в цилиндрическую камеру 1 по входной трубе 2. Одновременно в осевой ороситель 3 поступает орошающая жидкость, которая диспергирует по всему объему цилиндрической камеры из отверстий оросителя. Газ, содержащий твердые и газообразные примеси, движется вдоль стенок цилиндрической камеры 1 и разделяется с помощью завихрителя 5 на потоки. Продолжая поступательное движение, эти потоки отклоняются от горизонтального направления по траектории параболического профиля и приобретают ускорение в криволинейных конфузорных каналах без роста турбулентного и поперечного пульсирования.
После этого газовый поток огибает на входе завихритель, изменяя направление движения, и начинает вращаться в зазоре между завихрителями, образуя турбулизованный газожидкостной слой (подвижную пену). Достигая отверстия в завихрителе на выходе, газ проходит через него и выводится из аппарата.
Отделившийся шлам смывается жидкостью и при помощи наклона цилиндрической камеры 1 транспортируется по трубе перетока шлама 10 в шламосборник 11.
Последующее разделение суспензии происходит в циклоне 8, откуда шлам также поступает в шламосборник 11.
Аппарат испытан в лабораторных условиях для очистки воздуха от пыли талька диаметром частиц 1,5 мкм.
В цилиндрической камере диаметром 1,1 м и длинной 1 м был установлен осевой ороситель, перфорированный отверстиями диаметром 0,005 м.
Завихритель выполнен в форме эллиптического параболоида, описываемого уравнением
.
Криволинейные конфузорные каналы, образуемые лопастями завихрителя, близки по профилю к параболической спирали, описываемой уравнением
которая является наиболее целесообразной вследствие возможности образовывать контуры профилей без скачков кривизны, вызывающих увеличение потерь энергии.
Потери напора газа при скорости его движения 20 м/с составляют не более 300 Па. Эффективность очистки газа достигается в пределах 93÷97%.
Предлагаемый барботажно-вихревой аппарат с параболическим завихрителем позволяет повысить эффективность газоочистки и улучшить защиту окружающей среды.