РЕШЁТКА ДИСПЕРГАЦИОННОГО ГИДРОФИЛЬТРА СКРУББЕРА

Полезная модель относится к области очистки отработавших газов с помощью скрубберов с пенным слоем.
Известна диспергирующая решетка, которая используется для смешивания текучих сред [патент РФ №2658395, 21.05.2014, B01D 3/14, B01F 3/04, B01J 19/32], состоящая из множества одинаковой формы насадок, которые имеют такую форму и расположены внутри решетки таким образом, чтобы струи очищаемого газа, формируемые отверстиями каждой насадки, были разнонаправлены и в канале над решеткой формировали взаимно перекрещенную структуру в виде множества вихревых потоков, создающих дисперсный газожидкостной слой.
Одним из недостатков известной диспергирующей решетки является нестабильность потока отработавших газов на выходе из решетки, что приводит к низкой степени очистки газов при изменении их расхода.
Известна решетка скруббера [патент РФ №169602, 22.03.2016, B01D 47/00, B01D 3/22], выполненная в форме кольца с возможностью создания вихревого газожидкостного потока и образована коаксиально расположенными кольцами и лопастями, закрепленными на кольцах. Лопасти выполнены в виде секторов, наклонены к основанию решетки и расположены внахлест так, что в области нахлеста между лопастями образованы щелевые отверстия, создающие «живое сечение» для ускорения газа, изменения направления его движения, тангенциального срыва стекающей жидкости и образования вихревого газожидкостного потока с регулируемыми параметрами. Решетка, указанной конструкции, способствует уменьшению сопротивления, повышению пропускной способности, расширению области использования в оборудовании с широким диапазоном параметров очистки.
В виду отсутствия осевой симметрии в решетке поток будет сильно турбулентным без заметного структурного вихря.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой конструкции является диспергирующая вихревая решетка для скрубера [Мищенко П.А., Соляков О.В., Титов С.В. Скруббер с пенным аппаратом для очистки отработавших газов судовых дизелей. Физико-математическая модель расчета пенного аппарата // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2017. №3-4. С. 165-171], которая состоит из радиальных лопастей переменного сечения, сужающихся по высоте решетки и имеющих спиральное смещение, которое дополнительно увеличивает турбулентность потока газов на выходе из решетки. Указанная диспергирующая вихревая решетка предназначена для использования на флоте и позволяет сохранять высокую степень очистки отработавших газов через скруббер в условиях качки с углом до 30 градусов.
Недостатком известной диспергирующей вихревой решетки для скруббера является нестабильность потока отработавших газов на выходе из решетки, что связано с отсутствием осевой симметрии в решетке.
Таким образом, общими недостатками всех известных решеток является нестабильность потока отработавших газов на выходе из решетки, а также трудоемкость и сложность их изготовления с высокой геометрической точностью.
Решаемая задача - устранение указанных недостатков аналогов путем создания решетки диспергационного гидрофильтра скруббера, простой в изготовлении и позволяющей получать стабильный вращающийся поток отработавших газов, движущийся с постоянной скоростью в любой точке на выходе из решетки.
Технический результат:
- высокая степень очистки газов за счет достижения стабильности потока отработавших газов на выходе из решетки;
- высокая надежность и прочность конструкции;
- простота изготовления.
Согласно полезной модели, решетка диспергационного гидрофильтра скруббера имеет форму прямого кругового цилиндра, в котором выполнены сквозные радиальные каналы спиралевидной формы с уменьшающимся по высоте решетки в направлении движения потока проходным сечением.
Согласно полезной модели, радиальные каналы имеют форму идентичных «лепестков» в плоскости сечения решетки, перпендикулярной оси решетки, причем «лепестки» расположены радиально симметрично относительно центра симметрии (точки пересечения оси решетки и плоскости сечения решетки), т.е. таким образом, что при вращении полученного сечения вокруг центра симметрии на определенный угол, оно будет отображаться само на себя (совпадать само с собой).
Согласно полезной модели, шаг спирали каждого спиралевидного канала является переменным относительно оси. Все каналы идентичны, т.е все имеют одинаковый шаг спирали и одинаково изменяющееся по высоте решетки проходное сечение.
Согласно полезной модели, решетка изготовлена методом литья или с использованием аддитивных технологий и является монолитной (цельнолитой).
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фигурах 1 и 2 показана решетка диспергационного гидрофильтра.
На фиг. 1 показан общий вид сверху.
На фиг. 2 показан общий вид снизу.
На фигурах обозначены: 1 - корпус; 2 - радиальные каналы.
Корпус 1 решетки диспергационного гидрофильтра скруббера имеет форму прямого кругового цилиндра, в котором выполнены сквозные радиальные каналы 2 спиралевидной формы с уменьшающимся по высоте решетки в направлении движения потока проходным сечением. Радиальные каналы спиралевидной формы и переменного проходного сечения выполнены симметрично относительно оси цилиндрического корпуса (оси решетки). Радиальные каналы имеют форму идентичных «лепестков» в плоскости сечения корпуса решетки, перпендикулярной оси решетки, и расположены радиально симметрично относительно центра симметрии. Такая форма каналов, позволяет стабилизировать скорость проходящих через них отработавших газов. Второй особенностью каналов является уменьшение проходного сечения. За счет сужающегося проходного сечения каналов происходит разгон отработавших газов при их прохождении через решетку.
Третьей особенностью каналов служит их спиральное смещение, выполненное с переменным шагом относительно оси, благодаря которому на выходе из решетки образуется вращающийся поток отработавших газов.
Решетку диспергационного гидрофильтра изготавливают литьем или с использованием аддитивных технологий, что позволяет достичь высокой геометрической точности изделия. К тому же использование таких технологий значительно проще и менее трудоемко, чем при изготовлении с помощью сварки, как в случае аналогов.
Отработавшие газы проходят сквозь решетку диспергационного гидрофильтра снизу (со стороны, где каналы имеют большее проходное сечение) вверх (по направлению сужения каналов). Жидкий реагент подают сверху (со стороны, где каналы имеют меньшее проходное сечение), и под действием встречного потока отработавших газов образуется пенный слой, высота которого регулируется и зависит от расхода реагента и скоростных характеристик потока отработавших газов. В пенном слое происходит нейтрализация оксидов серы, содержащихся в отработавших газах. Газожидкостная система находится в равновесии, избыток подаваемого реагента стекает через решетку под действие гравитационных сил.
В результате испытаний опытного образца решетки диспергационного гидрофильтра для судового скруббера было подтверждено, что использование предложенной решетки позволяет повысить эффективность судового скруббера по очистке отработавших газов судового дизеля от оксидов серы до 99%.
При использовании решетки образование качественного пенного (газожидкостного) слоя начинается с низких расходов отработавших газов судового дизеля, характерных для долевых режимов работы (менее 25% от номинальной мощности), что позволяет обеспечивать качественную очистку отработавших газов от оксида серы во всем рабочем диапазоне судового дизеля.