НАСАДОЧНЫЙ СКРУББЕР КОЧЕТОВА
KOCHETOV'S PACKED SCRUBER

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.
Известен аппарат для мокрой очистки запыленного воздуха по патенту РФ №2411063, кл. В01D 47/06, содержащий корпус, водоразбрызгиватель, ввод газового потока, выходной патрубок очищенного газа и устройство для выхода 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 насадочном скруббере, содержащем корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, оросительное устройство с форсунками, опорные решетки, между которыми расположена насадка, и устройство для отвода шлама, насадка выполнена тороидальной формы, имеющей в сечении круг, в котором выполнены несквозные выемки с одной и с другой стороны диаметра, причем выемки имеют в сечении вытянутую форму по направлению, параллельному оси тора, а выемка с одной стороны расположена между двумя соседними выемками, выполненными с другой стороны, а форсунка оросительного устройства выполнена с перфорированным распылительным диском и содержит цилиндрический корпус со штуцером, жестко связанным с корпусом и соосно расположенным в верхней части корпуса и имеющим цилиндрическое отверстие для подвода жидкости, соединенное с диффузором, осесимметричным корпусу и штуцеру, а к корпусу, в его нижней части, посредством, по крайней мере, трех спиц подсоединен распылитель, расположенный перпендикулярно оси корпуса и выполненный в виде перфорированного диска.
На фиг. 1 изображен насадочный скруббер с поперечным орошением, на фиг. 2 изображен противоточный насадочный скруббер, на фиг. 3 - насадка в виде несквозных выемок на поверхности тора, на фиг. 4 изображен общий вид форсунки оросительного устройства, на фиг. 5, 6 изображены варианты элементов насадки.
Насадочный скруббер содержит корпус 1 с патрубками 2 и 3 для запыленного и очищенного газа, оросительное устройство 6, опорные решетки 4, между которыми расположена насадка 5, и устройство для отвода шлама (фиг. 1 и фиг. 2).
Чтобы повысить степень очистки газового потока от пыли или целевого компонента за счет увеличения площади контакта запыленного потока с насадкой, насадка 5 выполнена тороидальной формы с осью симметрии 17 (фиг. 3), имеющей в сечении круг 7 с осью симметрии 8, в котором выполнены несквозные выемки 9, 11, 13, 15 с одной стороны и несквозные выемки 10, 12, 14, 16 с другой стороны диаметра. Выемки имеют в сечении вытянутую форму по направлению, параллельному оси тора, а выемка с одной стороны расположена между двумя соседними выемками, выполненными с другой стороны.
Насадка 5 выполнена из пористых полимерных материалов, стекла, пористой резины, композиционных материалов, древесины, нержавеющей стали, титановых сплавов, благородных металлов.
Форсунка (фиг. 4) оросительного устройства 6 выполнена с перфорированным распылительным диском и содержит цилиндрический корпус 18 со штуцером 19, жестко связанным с корпусом и соосно расположенным в верхней части корпуса и имеющим цилиндрическое отверстие 20 для подвода жидкости, соединенное с диффузором 21, осесимметричным корпусу и штуцеру. К корпусу 18, в его нижней части, посредством, по крайней мере, трех спиц 26 подсоединен распылитель 22, расположенный перпендикулярно оси корпуса и выполненный в виде перфорированного диска с отверстиями 25. Диск распылителя 22 образован двумя поверхностями, одна из которых, обращенная в сторону диффузора 21, криволинейная поверхность, причем в качестве линии, образующей эту поверхность, является кривая линия n-го порядка, например эллиптическая, параболическая и др., а вторая - плоскость.
Спицы 23, посредством которых диск распылителя крепится к корпусу, расположены радиально по отношению к оси корпуса и по форме могут быть выполнены прямыми (не показано) и изогнутыми, причем к корпусу они крепятся посредством винтов 24, а к диску - либо с помощью разъемного соединения, например резьбового, либо неразъемного, например контактной сваркой.
Отверстия 25 перфорации в диске 22 имеют оси, пересекающиеся в точке, лежащей на торцевой поверхности корпуса и являющейся центром наибольшей окружности диффузора 21, при этом распылитель форсунки может быть выполнен из твердых материалов, например карбида вольфрама.
Возможен вариант, когда на спицах 23, посредством которых диск распылителя форсунки крепится к корпусу, расположены элементы 26 пропеллерного типа.
Насадочный скруббер работает следующим образом.
3
3
Запыленный газовый поток поступает в корпус 1 через патрубок 2 и встречает на своем пути завесу из насадки 5, которая смачивается водой или другим абсорбентом из оросительного устройства 6. Расход орошающей жидкости в противоточных насадочных скрубберах принимается в пределах от 1,3 до 2,6 л/м. В насадочных скрубберах с поперечным орошением для лучшего смачивания поверхности насадка 5 слой насадка наклонен на 7…10° в направлении газового потока. Расход орошающей жидкости в них принимается в пределах от 0,15 до 0,5 л/м. Процесс пылеулавливания протекает в оптимальном гидродинамическом режиме, так как гидравлическое сопротивление насадка 5 на 20% меньше, чем гидравлическое сопротивление выходного патрубка 3 очищенного газа. 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, причем соотношение между толщиной металла и вибродемпфирующего покрытия находится в оптимальном интервале величин: 1/(2,5…4). Для удаления шлама применено устройство для удаления шлама в виде канала в днище корпуса или отдельного механизма.
Форсунка с перфорированным распылительным диском работает следующим образом. Жидкость подается по цилиндрическому отверстию 20 в диффузор 21, а из него под давлением поступает в распылитель 22, при этом происходит дополнительное дробление капель жидкости за счет турбулизации потока на выходе, и мелкодисперсный поток выходит из форсунки с широким факелом распыляющейся жидкости (раствора).
Насадочный 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 и составляет при улавливании пылевых частиц размером больше 2 мкм порядка 95%.
На фиг. 5, 6 представлены варианты элементов насадки.
Возможен вариант элемента насадки (фиг. 5), которая выполнена в виде корпуса, содержащего, по крайней мере, три коаксиально расположенных полусферических поверхностей 27, 28, 29, соединенных между собой с зазором посредством крепежного элемента, например, в виде болта 30 с гайкой 31 через осесимметрично расположенные простановочные элементы 32 и 33, например, в виде колец. Простановочные элементы 32 и 33 могут быть выполнены в виде цилиндрических винтовых пружин (не показано). Полусферические поверхности 27, 28, 29 корпуса элемента насадки могут быть выполнены перфорированными.
Полости между полусферическими поверхностями 27, 28, 29 корпуса элемента насадки заполнены элементами, увеличивающими площадь контакта загрязненного потока (запыленного или загазованного потока или потока с целевым компонентом) с насадкой, выполненными в виде гофрированных элементов 34 и 35, поверхности которых, по поверхности их образующей, эквидистантны с полусферическими поверхностями 27, 28, 29 корпуса элемента насадки. Гофрированные элементы 34 и 35 расположены с зазорами относительно полусферических поверхностей 27, 28, 29 корпуса элемента насадки.
Полусферические поверхности 27, 28, 29 корпуса элемента насадки могут быть выполнены из пористых полимерных материалов, стекла, пористой резины, композиционных материалов, древесины, нержавеющей стали, титановых сплавов, благородных металлов.
Возможен вариант (фиг. 6), когда коаксиально расположенные полусферические поверхности, соединенные между собой с зазором посредством крепежного элемента, образуют замкнутые полости посредством перфорированных радиально расположенных колец 36 и 37, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси крепежного элемента 30, и жестко соединенных с полусферическими поверхностями 27, 28, 29 корпуса элемента насадки.
Возможен вариант, когда полости между полусферическими поверхностями 27, 28, 29 корпуса элемента насадки заполнены элементами 38, увеличивающими площадь контакта загрязненного потока (запыленного или загазованного потока или потока с целевым компонентом) с насадкой, выполненными шарообразной формы с размерами, большими размеров перфорации полусферических поверхностей.
Элемент насадки для пылегазоочистных аппаратов работает следующим образом.
3
3
Загрязненный поток поступает в корпус аппарата через ввод запыленного газового потока и встречает на своем пути завесу из элементов насадки, которая смачивается водой или другим абсорбентом из оросительного устройства. При этом происходят процессы: мокрого пылеулавливания, абсорбции, адсорбции, улавливания целевого компонента. Например, расход орошающей жидкости в противоточных насадочных скрубберах принимается в пределах от 1,3 до 2,6 л/м. В насадочных скрубберах с поперечным орошением для лучшего смачивания поверхности насадка слой насадка наклонен на 7…10° в направлении газового потока. Расход орошающей жидкости в них принимается в пределах от 0,15 до 0,5 л/м. Процесс пылеулавливания протекает в оптимальном гидродинамическом режиме, так как гидравлическое сопротивление насадка на 20% меньше, чем гидравлическое сопротивление выходного патрубка очищенного газа.
Например, насадочный скруббер с элементами насадки 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 пылеулавливания, охлаждения газов и абсорбции насадочных газопромывателей. Эффективность насадочного скруббера с элементами насадки предлагаемой конструкции увеличивается за счет большей поверхности взаимодействия насадка в вышеуказанных процессах и составляет при улавливании пылевых частиц размером больше 2 мкм порядка 95%.