УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА В ВИБРОКИПЯЩЕМ СЛОЕ ЖИДКОСТИ
AIR CLEANING DEVICE IN VIBRATION-BOILING LAYER OF LIQUID

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки загрязненных газов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является способ очистки воздуха в слое жидкости, заключающийся в том, что загрязненный газовый поток подают через входной патрубок, расположенный в корпусе, причем один из срезов патрубка располагают с зазором над зеркалом жидкости, находящейся в резервуаре, и создают удар газового потока о поверхность жидкости с образованием газожидкостной взвеси, а затем отводят газожидкостную взвесь в сепаратор жидкой фазы, освобождают газовый поток от капель жидкости и отводят его через выходной патрубок, а образовавшийся шлам отводят через трубу, расположенную на дне корпуса, известный из патента РФ №2284847 (прототип).
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту в части устройства для осуществления способа очистки воздуха в жидкости является устройство, известное из патента РФ №2284847 (прототип), содержащее корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, резервуар с жидкостью, смывное сопло и трубу для отвода шлама.
Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания.
Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания.
Это достигается тем, что в устройстве для очистки воздуха в слое жидкости, содержащем корпус, патрубок для ввода запыленного газа и патрубок для выхода очищенного газа, резервуар с жидкостью, смывное сопло и трубу для отвода шлама, патрубок для ввода запыленного газа выполнен цилиндрическим, а в верхних слоях жидкости размещен вибратор, закрепленный к корпусу посредством упругой перфорированной мембраны, на внутренней поверхности корпуса, с зазором относительно цилиндрической части патрубка для ввода запыленного газа, закреплено оросительное устройство в виде кольца с форсунками, расположенными своей распылительной частью в сторону вибратора, при этом каждая из форсунок содержит полый корпус с соплом и центральным сердечником, корпус выполнен с каналом для подвода жидкости и содержит соосную, жестко связанную с ним втулку, с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки, верхняя цилиндрическая ступень которой соединена посредством резьбового соединения с соосным с ней центральным сердечником, имеющим центральное отверстие, и установленным с кольцевым зазором относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки, при этом кольцевой зазор соединен по крайней мере с тремя радиальными каналами, выполненными в двухступенчатой втулке, соединяющими его с кольцевой полостью, образованной внутренней поверхностью втулки и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени, причем кольцевая полость связана с каналом корпуса для подвода жидкости, центральному сердечнику, в его нижней части, жестко прикреплен распылитель, выполненный в виде усеченного конуса, соосного центральному отверстию сердечника, и прикрепленного своим верхним основанием к основанию цилиндра центрального сердечника, а к нижнему основанию усеченного конуса посредством по крайней мере трех спиц, прикреплен рассекатель, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора, а на внешней боковой поверхности усеченного конуса имеются винтовые канавки, причем в рассекателе, который прикреплен к нижнему основанию усеченного конуса, посредством по крайней мере трех спиц, и выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора, осесимметрично центральному отверстию центрального сердечника выполнено дроссельное отверстие, при этом к втулке, жестко связанной с корпусом, в ее нижней части, соосно прикреплен внешний диффузор, а к нижнему основанию усеченного конуса распылителя, жестко прикрепленного к центральному сердечнику, в его нижней части, при этом на внешней боковой поверхности усеченного конуса имеются винтовые канавки, соосно прикреплен внутренний перфорированный диффузор таким образом, что выходные сечения внешнего и внутреннего диффузоров, лежат в одной плоскости.
На фиг. 1 изображено устройство для реализации очистки воздуха в виброкипящем слое жидкости, на фиг. 2 - схема форсунки 6 для оросительного устройства, выполненного в виде кольца и расположенного на внутренней поверхности корпуса 1.
Устройство для очистки воздуха в виброкипящем слое жидкости содержит корпус 1, патрубок 2 для ввода запыленного газа и патрубок 3 для выхода очищенного газа, резервуар с жидкостью 4, смывное сопло 5 и трубу для отвода шлама. Патрубок 2 для ввода запыленного газа выполнен с цилиндрической частью 7, а в верхних слоях жидкости 4 размещен вибратор 8, закрепленный к корпусу 1 посредством упругой перфорированной мембраны 9. На внутренней поверхности корпуса 1, с зазором относительно цилиндрической части 7 патрубка 2 для ввода запыленного газа, закреплено оросительное устройство в виде кольца с форсунками 6, расположенными своей распылительной частью в сторону вибратора 8. Перед выходным патрубком 3 размещен сепаратор 10.
Способ очистки воздуха в виброкипящем слое жидкости осуществляют следующим образом.
Загрязненный газовый поток подают через входной патрубок 2, расположенный в корпусе 1, причем цилиндрическую часть 7 патрубка располагают с зазором над зеркалом жидкости, находящейся в резервуаре 4. Освобождают газовый поток от капель жидкости в сепараторе 10 и отводят его через выходной патрубок 3, а образовавшийся шлам отводят через трубу 6, расположенную на дне корпуса 1. В верхних слоях жидкости размещают вибратор 8 и закрепляют его к корпусу 1 посредством упругой перфорированной мембраны 9, а образование газожидкостной взвеси дополнительно усиливают созданием виброкипящего слоя в верхних слоях жидкости, при этом газовый поток создает удар о поверхность виброкипящей жидкости 4 с образованием газожидкостной взвеси, что приводит к более интенсивному перемешиванием потоков газа и жидкости. В результате такого взаимодействия образуются капли размером 300-400 мкм. Для удаления шлама применено устройство в виде смывного сопла 5 и трубы 6 для отвода шлама.
Форсунка 6 (фиг. 2) для оросительного устройства, выполненного в виде кольца и расположенного на внутренней поверхности корпуса 1, 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 19 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.
Предлагаемое устройство может быть применено для очистки от тонкой фракции пыли и увлажнения воздуха в вентиляционных установках и установках кондиционирования.