УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ
GAS SCRUBBER

Устройство для очистки газов относится к аппаратам барботажного типа, применяемым для улавливания пыли во взвешенном слое жидкости вытяжных вентиляционных и аспирационных систем.
Известно устройство для очистки газов, содержащее корпус с патрубками ввода и вывода газовоздушного потока и патрубком слива жидкого шлама, состоящий из трех соосно установленных и герметично соединенных между собой блоков: технологического, блока-поддона, заполненного водой и снабженного регулятором подачи и поддержания уровня жидкости, и сепарационного с установленной между технологическим и блоком-поддоном горизонтальной перегородкой с отверстиями, в которых смонтированы контактные камеры, расположенные по окружности равноудаленно друг от друга [патент РФ на ПМ RU №107485 B01D 47/02 - прототип].
Недостатком устройства по прототипу является низкая эффективность, обусловленная недостаточной степенью интенсивности протекающих массообменных процессов между жидкостью и поступающим на очистку пылегазовым потоком и, следовательно, недостаточной степенью улавливания пыли из очищаемой пылегазовой смеси.
Недостатком устройства также является низкий уровень образования и стабилизации барботажно-пенного слоя из-за недостаточно равномерного распределения очищаемого пылегазового потока как внутри устройства, так и внутри контактных камер и, следовательно, недостаточное обеспечение стабильности и надежности работы устройства в целом.
Кроме того, устройство имеет значительное гидравлическое сопротивление, что требует дополнительные энергетические затраты при эксплуатации вентиляционных систем.
Технический результат - повышение эффективности работы устройства для очистки газов от пыли.
Техническая задача - повышение эффективности работы устройства за счет конструктивного исполнения, направленного на повышение массообменных процессов при обработке пылегазового потока.
Техническая задача решается тем, что в устройстве для очистки газов, содержащем металлический цилиндрический корпус с патрубками выхода пылегазового потока и слива жидкого шлама, состоящий из трех соосно установленных и герметично соединенных между собой блоков: технологического, блока-поддона, заполненного водой и снабженного регулятором подачи и поддержания уровня жидкости, и сепарационного с установленной между технологическим блоком и блоком-поддоном горизонтальной перегородкой с отверстиями, в которых по окружности смонтированы шесть рабочих контактных камер равноудаленно друг от друга; дополнительно содержит горизонтальную перегородку, установленную между технологическим и сепарационным блоками, при этом в центре горизонтальной перегородки, отделяющей технологический блок от блока-поддона, выполнено отверстие, в котором установлена металлическая цилиндрическая труба, предназначенная для подачи в нее запыленного воздуха, снабженная входным парубком, выполненным в виде усеченного конуса и установленным перпендикулярно вертикальной оси цилиндрической трубы и тангенциально к ее поверхности меньшим в поперечном сечении диаметром патрубка, в нижнем горизонтальном сечении цилиндрическая труба снабжена диффузором с углом расширения 20 градусов, при этом контактные рабочие камеры в нижней горизонтальном сечении снабжены конфузорами с углом сужения 25-30 градусов, а в верхнем горизонтальном сечении снабжены диффузорами с углом расширения 20 градусов, причем диффузор, установленный на цилиндрической трубе, выполнен с превышением по высоте конфузоров рабочих контактных камер, внутри которых на диаметрально противоположных сторонах смонтированы две металлические стойки, одна из которых закреплена неподвижно, а другая с возможностью регулирования в вертикальной плоскости, с закрепленными на каждой из них сферическими  насадками на межцентровом расстоянии друг от друга, равном 1,5-3,0 диаметра сферической насадки, причем сферические насадки, закрепленные на одной из вертикальных стоек, смещены относительно сферических насадок, закрепленных на диаметрально противоположной стойке, на межцентровом расстоянии, равном 1,0-1,5 диаметра сферической насадки, при этом диаметр сферической насадки равен 0,5-0,8 диаметра контактной камеры, а пластины в пластинчатом сепараторе расположены под углом 90° друг к другу.
Сущность
Технический результат обеспечивается тем, что в устройстве для очистки газов от пыли в технологическом блоке в центре горизонтальной перегородки, отделяющей технологический блок от блок-поддона, выполнено отверстие, в котором установлена цилиндрическая труба, с тангенциально установленным к ее поверхности патрубком для подачи запыленного воздуха, выполненным в виде усеченного конуса, установленным перпендикулярно вертикальной оси цилиндрической трубы и тангенциально к ее поверхности меньшим в поперечном сечении диаметром патрубка. Такое выполнение патрубка обеспечивает повышение скорости поступающему в цилиндрическую трубу пылегазовому потоку с формированием его в интенсивном закрученном режиме. В нижнем горизонтальном сечении цилиндрическая труба снабжена диффузором с углом расширения 20 градусов. Контактные рабочие камеры, размещенные внутри технологического блока, в верхнем горизонтальном сечении снабжены диффузорами с углом расширения 20 градусов, а в нижней горизонтальном сечении снабжены конфузорами с углом сужения 25-30 градусов, причем диффузор цилиндрической трубы выполнен с превышением по высоте конфузоров рабочих контактных камер. При таком конструктивном исполнении цилиндрической трубы и контактных камер подлежащий очистке пылегазовый поток, попадая из цилиндрической трубы в поддон с водой в закрученном режиме, равномерно распределяется и перемешивается в воде с образованием пенного слоя, обеспечивая интенсивное поглощение водой примесей пыли до того, как образовавшийся слой пены поступает в конфузоры контактных камер, тем самым способствуя повышению эффективности улавливания пыли из пылегазового потока при работе устройства.
Внутри рабочих контактных камер, на диаметрально противоположных сторонах смонтированы две металлические стойки, одна из которых закреплена неподвижно, а другая с возможностью регулирования в вертикальной плоскости, на каждой из стоек закреплены сферические насадки на межцентровом расстоянии друг от друга, равном 1,5-3,0, причем насадки, закрепленные на одной из стоек в каждой контактной камере, смещены относительно сферических насадок, закрепленных на диаметрально противоположной стойке на межцентровом расстоянии, равном 1,0-1,5 диаметра сферической насадки, составляющем 0,5-0,8 диаметра контактной камеры, при этом одна из стоек в каждой контактной камере закреплена неподвижно, а другая с возможностью регулирования в вертикальной плоскости. Такое расположение сферических насадок внутри контактных камер обеспечивает гидродинамический режим работы устройства с образованием устойчивого пеноподобного слоя без выноса капельной жидкости из контактных камер в сепаратор, что также позволяет повысить эффективность и надежность работы устройства по улавливанию пыли.
Кроме этого использование сферических насадок позволяет повысить массообменные процессы внутри контактных камер за счет увеличения площади контакта пеножидкостного слоя и очищаемого пылегазового потока. При этом взвешенные частицы пыли частично осаждаются на поверхности сферических насадок, а частично со стекающей по гладкой поверхности сферических насадок водой снова попадают в блок-поддон с последующим удалением через патрубок слива в виде пылесодержащего жидкого шлама, что также повышает эффективность пылеулавливания и надежность работы устройства.
А возможность перемещения в контактных рабочих камерах в вертикальной плоскости одной из стоек с закрепленными на ней сферическими насадками позволяет регулировать площадь поперечного сечения между насадками и тем самым обеспечить заданный стабильный гидродинамический режим с образованием пеноподобного слоя в работе устройства при проведении пусконаладочных работ и его профилактическом обслуживании.
Расположение пластин в сепараторе под углом 90° друг к другу создает равномерный поток очищенного газа после сепаратора, предотвращая перетекание очищенного газа в пространство под сепаратором и в контактные камеры и предотвращая снижение массообменных процессов, повышая тем самым эффективность работы устройства и его надежность.
Заявляемое изобретение поясняется графическим материалом:
- на фиг. 1 схематично представлен общий вид устройства;
- на фиг. 2 горизонтальный разрез А-А.
Устройство содержит металлический цилиндрический корпус, состоящий из трех герметично соединенных между собой, например, сваркой блоков: технологического 1, на котором сверху соосно установлен сепарационный блок 2, а снизу смонтирован блок-поддон 3.
Технологический блок 1 снабжен входным патрубком 4 загрязненного воздуха, сепарационный блок снабжен патрубком выхода очищенного газа, а блок-поддон 3 патрубком слива 6 жидкого пылесодержащего шлама-пульпы и регулятором подачи и поддержания уровня жидкости 7 в поддоне 3.
Внутри корпуса устройства установлены металлические горизонтальные перегородки 8 и 9, отделяющие технологический блок 1 от сепарационного 2 и блок-поддона 3 соответственно. В горизонтальных металлических перегородках 8 и 9 выполнены круглые отверстия 10, в которых по окружности смонтированы шесть рабочих контактных камер 11 равно удаленно друг от друга. Кроме того, в центре горизонтальной перегородки 9 выполнено отверстие 12 с установленной в нем металлической трубой 13, предназначенной для подачи в нее запыленного воздуха через входной патрубок 4, выполненный в виде усеченного конуса и установленный перпендикулярно вертикальной оси цилиндрической трубы 13 и тангенциально к ее поверхности меньшим в поперечном сечении диаметром патрубка. Контактные рабочие камеры 11 в нижнем горизонтальном сечении снабжены конфузорами 14 с углом сужения 25-30 градусов, а в верхнем горизонтальном сечении снабжены диффузорами 15 с углом расширения 20 градусов. Цилиндрическая труба 13 в нижнем горизонтальном сечении снабжена диффузором 16 с углом расширения 20 градусов. При этом диффузор 16 выполнен с превышением по высоте конфузоров 14 контактных камер 11. Внутри каждой из контактных камер 11 на диаметрально противоположных сторонах смонтированы две вертикальные металлические стойки 17 с закрепленными на них металлическими сферическими насадками 18 на межцентровом расстоянии друг от друга, равном 1,5-3,0 диаметра сферической насадки. При этом сферические насадки 18, закрепленные на одной стойке в каждой контактной камере, смещены относительно сферических насадок, закрепленных на противоположной стойке на расстоянии, равном 1,0-1,5 диаметра сферической насадки, при этом диаметр сферической насадки составляет 0,5-0,8 диаметра контактной камеры, причем одна из стоек 17 в каждой контактной камере закреплена неподвижно, а другая с возможностью регулирования в вертикальной плоскости.
Внутри сепарационного блока 2 размещен пластинчатый сепаратор 19, в котором в поперечном сечении пластины расположены под углом 90 градусов друг к другу.
Работа устройства
Подлежащий очистке пылегазовый поток, содержащий примеси, через тангенциальный патрубок 4 загрязненного воздуха поступает в цилиндрическую трубу 13 технологического блока 1 тангенциально к цилиндрической поверхности трубы 13 и, в закрученном режиме проходя через диффузор 16, опускается в блок-поддон 3, заполненный водой, где формируется гидродинамический режим интенсивного перемешивания поступающего в закрученном режиме пылегазового потока и воды, с частичным поглощением водой примесей пыли, с образованием турбулизированного пылежидкостного слоя, который через сужающиеся конфузоры 14 поступает в рабочее пространство контактных камер 11 с размещенными внутри сферическими насадками 18, на которых оседают взвешенные частицы пыли.
Частично очищенный таким образом от пылевых примесей газовоздушный поток, проходя через расширяющиеся диффузоры 15, в которых происходит основная сепарация капельной жидкости, оседающей на стенках диффузоров 15, поступает в сепарационный блок 2, где окончательно происходит отделение рабочей жидкости-агента и отводится через выходной патрубок 5, а через патрубок слива 6 из блока-поддона 3 удаляется отработанная вода в виде жидкого шлама.
Предлагаемое устройство обеспечивает, в сравнении с устройством по прототипу, повышение массообменных процессов между очищаемым пылевоздушным потоком и водной средой, тем самым повышая эффективность улавливания пыли и производительность устройства по выходу очищаемого газа. Использование сферических насадок внутри контактных камер обеспечивает достижение необходимого гидродинамического режима стабильной и надежной работы заявленного устройства. Кроме этого, использование устройства для улавливания пыли, в вытяжных вентиляционных и аспирационных системах в стройиндустрии, например, в бетоносмесительных установках, при обжиге керамзита, производстве цемента и кирпича и т.п., способствует снижению вредного воздействия выбросов в окружающую среду.