КОНИЧЕСКИЙ ФОРСУНОЧНЫЙ СКРУББЕР
CONICAL JET SCRUBBER

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является скруббер, известный по патенту РФ №2324526 (прототип), содержащий корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, форсуночное оросительное устройство, опорные и ограничительные тарелки, между которыми расположена насадка, брызгоуловитель и устройство для отвода шлама.
Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания за счет недостаточно развитой поверхности распыления жидкости.
Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания путем увеличения степени распыла жидкости форсунками.
Это достигается тем, что в коническом форсуночном скруббере, содержащим корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, форсуночное оросительное устройство, опорные и ограничительные тарелки, между которыми расположена насадка, брызгоуловитель, выполненный в виде слоя насадки, размещенной между опорной и ограничительной тарелками и устройство для отвода шлама, причем опорные тарелки выполнены упругими, а насадка, размещенная над нижней опорной тарелкой, выполнена из упругих материалов, например в форме полиэтиленовых шаров, а на нижней опорной тарелке установлен вибратор, причем насадка выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс», оросительное устройство выполнено в виде форсунки, содержащей цилиндрическую камеру для подвода газа, осевой ороситель с дроссельными отверстиями для подвода жидкости и завихритель газожидкостного потока, ороситель с дроссельными отверстиями заглушен с выходного конца центробежным элементом, состоящим из последовательно соединенных профилированных дисков, на торцевой части которых выполнены выступы и углубления в форме спирали Архимеда, при этом выступы на одном диске входят с зазором во впадины на другом диске, с образованием канала в форме спирали Архимеда, сообщающимся с полостью цилиндрической камеры, а в торцевой части цилиндрической камеры, на входе потоков газа и жидкости, расположен диск с перфорацией для входа газа, который своей внешней поверхностью жестко соединен с цилиндрической камерой, а внутренней поверхностью жестко соединен с оросителем, причем в цилиндрической камере последовательно установлено два завихрителя, при этом завихритель, расположенный на входе газового потока жестко скреплен с трубкой оросителя, а завихритель на выходе жестко скреплен с внутренней поверхностью цилиндрической камеры, при этом между завихрителями выполнены два зазора для взаимодействия с газом и жидкостью: осевой зазор - для взаимодействия с жидкостью, и тангенциальный зазор - для взаимодействия с газом, при этом каждый из завихрителей выполнен параболическим в форме эллиптического параболоида, направляющие лопасти которого изогнуты по винтовой поверхности и образуют криволинейные конфузорные каналы.
На фиг. 1 изображен конический форсуночный скруббер с подвижной насадкой, на фиг. 2 - насадка в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, на фиг. 3 - насадка в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, на фиг. 4 - насадка в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, имеющая в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа «седла Берля» или седла «Италлокс» 10. на фиг. 5 - схема акустической форсунки, на фиг. 5 - общий вид оросительного устройства 7 для распыливания жидкостей, на фиг. 6 - аксонометрическая проекция завихрителя оросительного устройства.
Конический форсуночный скруббер с подвижной насадкой содержит корпус, состоящий из цилиндрической части 1, конической части 2, нижняя часть которой соединена с цилиндрической частью 3 и коническим шламосборником 4, с патрубками соответственно для запыленного и очищенного газа. Оросительное устройство 7 выполнено в виде установленной в центре корпуса акустической форсунки. На нижней опорной тарелке 8 расположен слой насадка 9. Брызгоуловитель выполнен в виде слоя насадки 9, размещенной между опорной 5 и ограничительной 6 тарелками (фиг. 1). Нижние 5 и 8 опорные тарелки и насадка 9 выполнены из упругих материалов. Насадка 9, размещенная над нижней опорной тарелкой, выполнена из упругих материалов, например в форме полиэтиленовых шаров.
Оросительное устройство 7 (фиг. 5-6) выполнено в виде форсунки с эллиптическим за-вихрителем и содержит цилиндрическую камеру 11 с входной трубкой 12 для орошаемой жидкости, с соосно расположенным в ней осевым оросителем 13 с дроссельными отверстиями 16, выполненными в стенке трубки 12, диаметр которых меньше диаметра осевого оросителя 13. Ороситель 13 для орошаемой жидкости заглушена с выходного конца центробежным элементом 9, состоящим из последовательно соединенных профилированных дисков 20 и 21, на торцевой части которых выполнены выступы и углубления в форме спирали Архимеда. При этом выступы на одном диске 20 входят с зазором во впадины на другом диске 21, с образованием канала в форме спирали Архимеда, сообщающимся с полостью цилиндрической камеры 11. Центральная часть диска 21 с углублениями в форме спирали Архимеда, соединена посредством по крайней мере трех спиц 24 с внутренней поверхностью цилиндрической камеры 11.
В торцевой части цилиндрической камеры 11, на входе потоков газа и жидкости, расположен диск 14 с перфорацией 15 для входа газа (воздуха), который своей внешней поверхностью жестко соединен с цилиндрической камерой 11, а внутренней поверхностью жестко соединен с входной трубкой 12 для подвода орошаемой жидкости.
В цилиндрической камере 11 последовательно установлено два завихрителя 17 и 18, причем завихритель 17, расположенный на входе газового потока жестко скреплен с входной трубкой 12 с осевым оросителем 13, а на выходе завихритель 18 жестко скреплен с внутренней поверхностью цилиндрической камеры 11, при этом между завихрителями 17 и 18 выполнены два зазора для взаимодействия с газом и жидкостью: осевой зазор 24 для взаимодействия с жидкостью, и тангенциальный зазор 25 для взаимодействия с газом.
Осевой ороситель 13 выполнен с центральным отверстием, равным 0,2 диаметра цилиндрической камеры 11, а трубка 12 соединена с диском 14 с перфорацией 15 для входа газа (воздуха).
К диску 21 центробежного элемента 19, соосно осевому оросителю 13, прикреплен стержень 22, на свободном конце которого установлен диск 23, выполненный в виде спирали Архимеда, который своей внешней поверхностью прикреплен к внутренней поверхности цилиндрической камеры 11, причем направление витков спирали Архимеда в диске 23 противоположно направлению витков спирали Архимеда, образованной дисками центробежного элемента 19.
Каждый из завихрителей 17 и 18 выполнен в форме эллиптического параболоида, направляющие лопасти которого изогнуты по винтовой поверхности и образуют криволинейные конфузорные каналы 26 (фиг. 6).
Форсунка с эллиптическим завихрителем работает следующим образом.
Для входа газа (воздуха) в торцевой части цилиндрической камеры 11, предусмотрен диск 14 с перфорацией 15, а для входа жидкости - трубка 12 осевым оросителем 13.
Осевой ороситель 13 выполнен с центральным отверстием, равным 0,2 диаметра цилиндрической камеры 11.
Два завихрителя 17 и 18, выполненные в форме эллиптического параболоида, направляющие лопасти которого изогнуты по винтовой поверхности, повышают скорость образования турбулизованного газожидкостного потока, Организация вращательного движения газожидкостного потока путем его пропускания через параболические завихрители с определенной тангенциальной составляющей скорости является основным фактором стабилизации газожидкостного потока за счет создания требуемого уровня центробежных сил, что позволяет обеспечить эффективность процесса его распыления.
Затем турбулизованный газожидкостной поток взаимодействует с потоком жидкости, выходящем из центробежного элемента 19. Повышение эффективности мелкодисперсности обусловлено также увеличением уровня вращательных скоростей в зазоре между завихрителями 17 и 18, где турболизованный газожидкостной слой получает дополнительное вращение, а также устранением вторичных вихрей, благодаря чему снижается гидравлическое сопротивление форсунки. Потери напора газа при скорости его движения 20 м/с составляют не более 300 Па.
На нижней опорной тарелке 8 может быть установлен вибратор (на чертеже не показано). Насадка 9 выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка (фиг. 2) или в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс» (фиг. 4). Насадка 9 выполнена в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка (фиг. З) или в виде винтовой линии, образованной на цилиндрической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс» 10 (фиг. 4). Насадка 9 выполнена в виде тороидальных колец (на чертеже не показано) или в виде тороидальных колец, имеющих профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс» (на чертеже не показано). Насадка выполнена из упругих полимерных материалов, композиционных материалов, и получена способами формования или спекания.
Конический форсуночный скруббер с подвижной насадкой работает следующим образом.
Запыленный газовый поток поступает в корпус 1, через ввод запыленного газового потока, и встречает на своем пути завесу из насадки 9, которая смачивается водой или другим абсорбентом из оросительного устройства 7. Для удаления шлама применено устройство 4 для удаления шлама в виде канала в днище корпуса или отдельного механизма. Для обеспечении свободного перемещения насадки 9 в газожидкостной смеси ее плотность не должна превышать плотности жидкости. Процесс пылеулавливания протекает в оптимальном гидродинамическом режиме газопромывателя, характеризующимся режимом полного развитого псевдоожижения. Для интенсификации гидродинамического режима на нижней опорной тарелке 8 может быть установлен вибратор (на чертеже не показан). Это позволит скрубберу перейти в режим вибропсевдоожиженного слоя, при котором увеличится эффективность взаимодействия насадка 9, орошаемого жидкостью, с газовой фазой, а, следовательно, и увеличит эффективность работы аппарата в целом. Выполнение насадки 9, нижней 8 опорной тарелки из упругого материала позволит при определенных условиях создавать режим колебаний или автоколебаний, который также будет способствовать увеличению эффективности взаимодействия насадка 9 с орошаемой жидкостью.
Сруббер 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 предлагаемой конструкции насадочного скруббера увеличивается за счет большей поверхности взаимодействия насадка в вышеуказанных процессах, а также оптимизации гидродинамической обстановки, и составляет при улавливании пылевых частиц размером больше 2 мкм порядка 97%.