УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ
GAS CLEANER

Изобретение относится к средствам мокрой очистки газов в слое механической пены, образуемой путем диспергирования жидкости закрученным потоком обрабатываемого газа.
Известно устройство для обработки газа, содержащее корпус, частично заполненный жидкостью, с патрубком ввода газа и размещенную внутри корпуса вертикальную выхлопную трубу, верхний конец которой оборудован сепаратором, а нижний - закручивателем в виде лопаток, равномерно укрепленных по окружности выхлопной трубы, и плоской кольцевой диафрагмой, установленной на на их верхних кромках (пат. РФ №1719027, В01Д 47/02, 1992 г.).
Недостаток этого устройства состоит в значительных гидравлических потерях напора газа из-за наличия зоны отрывного течения при повороте на 90° потоков, движущихся в закручиватель, а также дополнительного сопротивления, создаваемого сужением отверстия для прохода газа внутрь трубы из-за размещения в ее торце плоской кольцевой диафрагмы, что особенно проявляется при повышении объема пропускаемого газа.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для обработки газа, включающее корпус, частично заполненный жидкостью, с патрубком ввода газа, вертикальной выхлопной трубой, верхний конец которой оборудован сепаратором, а нижний - закручивателем в виде лопаток, равномерно укрепленных по окружности выхлопной трубы под острым углом к касательной в точке крепления, и кольцевой диафрагмы на их верхних кромках, выполненной в виде обратного усеченного конуса с углом раскрытия 90°-150° (пат. РФ №2067019, В01Д 47/02, 1993 г.).
Это решение позволяет несколько снизить гидравлические потери в сравнении с вышеописанным путем снижения интенсивности турбулентных пульсаций за счет плавного поворота потока газа конической поверхностью диафрагмы, а также за счет увеличения диаметра отверстия входа в выхлопную трубу кольцевой конической диафрагмы по сравнению с плоской.
Недостатком этого устройства является недостаточная эффективность очистки из-за неравномерного распеделения пены по сечению выхлопной трубы, поскольку в потоке газожидкостной системы, поступающей в выхлопную трубу, под действием центробежных сил жидкость, как более тяжелая фракция, стремится к стенкам трубы, что приводит к разделению жидкой и газовой фракций, т.е. уменьшению поверхности их контакта. Кроме того, в известном решении остаются достаточно высокие гидравлические потери из-за наличия диафрагмы и сужения проходного отверстия трубы.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности очистки газа за счет обеспечения равномерного регулируемого распределения газожидкостных потоков по сечению выхлопной трубы, а также снижение гидравлических потерь путем обеспечения более плавного поворота потока газа и увеличения диаметра отверстия входа газожидкостной системы в выхлопную трубу.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для обработки газа, содержащем корпус, частично заполненный жидкостью, с патрубком ввода газа и вертикальной выхлопной трубой, верхний конец которой оборудован сепаратором, а нижний - закручивателем из лопаток, равномерно распределенных относительно окружности выхлопной трубы, в нем новым является то, что закручиватель выполнен автономным, т.е. не связанным с трубой, для этого он снабжен дополнительной опорой для крепления лопаток, выполненной в виде прямого усеченного полого конуса, установленного соосно-оппозитно с трубой, на котором жестко закреплены лопатки. При этом лопатки установлены как на наружной, так и на внутренней поверхности конуса, а в стенке конуса выполнены прорези, частично погруженные в жидкость, для поступления внутрь конуса газовых потоков и обеспечения эжектирования жидкости как снаружи, так и внутри конуса.
Такое решение позволяет:
- снизить гидравлические потери и повысить степень эжектирования жидкости за счет исключения в известном решении диафрагмы и соответственно сужения входного сечения выхлопной трубы, при этом функции диафрагмы, т.е. обеспечение плавного поворота потока газа, уменьшение угла поворота, сокращение зоны отрыва и интенсивности турбулентных пульсаций, выполняет конус;
- повысить степень очистки газа за счет равномерного распределения газожидкостных потоков по сечению выхлопной трубы, а также более полного контакта газовой и жидкой фаз, что обеспечивается путем установки лопаток как снаружи, так и внутри конуса, и отсутствием сужения на входе в трубу.
Кроме того, новым является то, что конус имеет, преимущественно, дугообразно-вогнутую наружную образующую поверхность, что позволяет дополнительно снизить гидравлические потери за счет более плавного направления потока газа.
Новым является также то, что закручиватель выполнен с возможностью возвратно-поступательного осевого перемещения относительно трубы, что позволяет регулировать кольцевой зазор между ними, изменяя соотношение потоков, поступающих в трубу через наружные и внутренние лопатки, для обеспечения максимально равномерного их прохождения по сечению и высоте трубы.
На фиг.1 - схематично показан общий вид устройства; на фиг.2 - вид по А-А на фиг.1; на фиг.3 - вариант выполнения закручивателя.
Устройство содержит корпус 1 с патрубком ввода газа 2, выхлопную трубу 3 (по меньшей мере одну), верхний конец которой оборудован сепаратором 4. В нижней части корпуса 1, частично заполненного жидкостью, соосно с трубой 3 автономно установлен закручиватель, включающий опору в виде прямого полого усеченного конуса 5, на наружной 6 и внутренней 7 поверхностях которого жестко закреплены лопатки, наружные 8 и внутренние 9, равномерно распределенные по его окружности (соответственно относительно проходного отверстия выхлопной трубы 3), под углом к касательной в точке крепления. В стенке конуса 5 выполнены сквозные прорези 10, частично заглубленные в жидкость.
Конус 5 снабжен приводом 11 осевого возвратно-поступательного перемещения, например винтовой парой.
Конус 5 выполнен, преимущественно, с дугообразно-вогнутой или с прямолинейной наружной поверхностью 6.
Устройство работает следующим образом.
3
Подлежащий обработке газ поступает в корпус 1 через входной патрубок 2 и, распределяясь в пространстве между корпусом и выхлопной трубой 3, опускается вниз, к поверхности жидкости, заполняющей нижнюю часть корпуса, в которую частично погружены лопатки, наружные 8 и внутренние 9, и прорези 10 закручивателя. Достигший жидкости газ начинает двигаться внутрь выхлопной трубы 3, получая при этом первичный вращательный импульс и разделяясь лопатками 8 и 9 на потоки, равномерно распределенные внутри и снаружи конуса 5. Эти потоки движутся с ускорением в сужающихся межлопаточных каналах закручивателя и, приобретая высокую скорость вращения, вызывают вихреобразную инжекцию капель и струй жидкости с ее поверхности. При этом образуется газожидкостная система с развитой внутренней поверхностью контакта фаз, движущаяся за счет кинетической энергии газа внутрь выхлопной трубы, снаружи закручивателя 5, через кольцевой зазор «а» в периферийную часть трубы 3 и через его внутреннюю полость - в центральную часть трубы 3, т.е. равномерно заполняя все пространство трубы. За счет сужения проходных межлопаточных сечений скорость потоков возрастает, что увеличивает интенсивность очистки, а при попадании газожидкостной системы внутрь трубы из-за скачкообразного расширения сечения резко падает скорость газа, и он проходит к восходящему движению, в то время как капли и струи жидкости, плотность которых в ~10 раз превышает плотность газа, сохраняют вращательное движение. Такая разнонаправленность движения газа и жидкости способствует их интенсивному перемешиванию с образованием механической пены, обеспечивая высокую эффективность обработки газа. Жидкость, достигшая поверхности трубы, тормозится о нее и стекает вниз. Другая часть жидкости совместно с газом достигает сепаратора, где обработанный газ освобождается от остаточной жидкости.
До начала производственного процесса, т.е. при настройке установки на заданные режимы, в частности на объем запускаемого газа, производят регулировку зазора «а» посредством подъема/опускания конуса 5 относительно торца трубы 3 от привода 11.