РЕШЕТКА СКРУББЕРА

Полезная модель относится к технике газоочистки «мокрым» способом, в частности к генераторам турбулентности, применяемым в устройствах типа «мокрых» скрубберов для отделения дисперсных частиц от газов, воздуха или паров с использованием жидкости в качестве отделяющего агента.
Известно устройство для очистки газов, содержащее корпус, центральную трубу с перфорированными перегородками, между которыми секционно расположены полые перфорированные цилиндры и кольцевые жалюзийные решетки с подвижной насадкой в виде шаров (Патент РФ №2159145 С1, дата приоритета 31.03.1999, дата публикации 20.11.2000, авторы: Нечаев Ю.Г. и Осипова Г.П., RU).
Недостатком известного аналога является необходимость использования насадки для обеспечения эффективной турбулентности, а также крупногабаритных кольцевых жалюзийных решеток.
Известно использование генераторов турбулентности в устройстве для улавливания высокодисперсной пыли, выполненных в виде решеток из стержней в форме пчелиных сот и в виде гексагональной решетки (Патент США № UA 94508 (С2), дата приоритета 13.10.2009, дата публикации 10.05.2011).
Недостатком данного аналога является необходимость использования нескольких решеток разного типа для обеспечения эффективной турбулентности.
В качестве прототипа принята диспергирующая решетка, используемая в конструкции аппаратов «Вортекс»: Гидроклинер ВОРТЭКС, вихревые гидрофильтры, например, Мульти Вихревой Гидрофильтр «МВГ ВОРТЭКС» (http://blueskylab.org/, дата просмотра 04.03.2016), (Сборник докладов Седьмая Международная конференция - технологии газоочистки в металлургии, энергетике, нефтегазовой и цементной промышленности «Пылегазоочистка - 2014», г. Москва). Диспергирующая решетка Вортекс состоит из множества одинаковых элементов квадратной формы с отверстиями и с углублением в центре на поверхности. При этом струи очищаемого газа, формируемые отверстиями каждого элемента, имеют наклон в разные стороны и образуют над решеткой взаимно перекрещенную структуру в виде множества вихревых потоков, создающих дисперсный газожидкостной слой.
Недостатками известной, принятой в качестве прототипа диспергирующей решетки Вортекс, создающей высокий турбулентный эффект, являются:
- во-первых, высокое сопротивление конструкции крупногабаритной решетки, для компенсации которого требуются дополнительные мощности устройства подачи газа, повышающие энергозатраты;
- во-вторых, высокая вероятность недостаточного использования крайних областей решетки, а также скапливания в них уловленной грязи из-за конструктивной формы и в случае неравномерного распределения жидкости по поверхности;
- в-третьих, низкая пропускная способность решетки, к тому же, нерегулируемая, ограничивающая производительность очистного оборудования, из-за высокого сопротивления и образования множества вихревых потоков.
Задачей полезной модели является создание более эффективной конструкции решетки, обладающей меньшим сопротивлением, высокой пропускной способностью при уменьшенных габаритах, а также возможностью использования в оборудовании с широким диапазоном параметров очистки в разных областях промышленности.
Для решения поставленной задачи решетка, устанавливаемая в корпусе скруббера, согласно полезной модели, выполнена в форме кольца с возможностью создания вихревого газожидкостного потока и образована коаксиально расположенными кольцами и лопастями, закрепленными на кольцах, причем крайние лопасти, ограничивающие внутренний и наружный диаметры решетки, закреплены соответственно на внутренней поверхности внутреннего кольца и на внешней поверхности наружного кольца, а в промежутках между кольцами лопасти закреплены на внутренних и внешних поверхностях колец, лопасти выполнены в виде секторов с размерами, соответствующими кольцам, на которых закреплены, при этом лопасти наклонены к основанию решетки и расположены внахлест, причем верхний конец каждой лопасти перекрывает нижний конец предшествующей лопасти, а 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.
Согласно полезной модели, лопасти наклонены к основанию решетки под углом от 5° до 45° для создания «угла атаки» с возможностью выполнения разных его значений в пределах колец решетки.
На фиг. 1 изображена объемная конструктивная схема решетки; на фиг. 2 схематично изображена решетка, общий вид; на фиг. 3 - то же, вид сверху; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3.
Решетка скруббера, снабженного устройствами ввода газа под решетку, ввода жидкости на решетку и вывода очищенного газа, образована коаксиально расположенными кольцами 1, 2, 3, 4 и закрепленными на них, например, посредством сварки лопастями 5, 6, 7, 8, 9, образующими поверхность решетки и ее кольцевую форму. Крайние лопасти 5 и 9, ограничивающие внутренний и наружный диаметры решетки, закреплены соответственно на внутренней поверхности внутреннего кольца 1 и на внешней поверхности наружного кольца 4, а в промежутках между кольцами лопасти 6, 7, 8 закреплены на внутренних и внешних поверхностях колец. Лопасти выполнены в виде секторов с размерами, соответствующими кольцам, на которых закреплены. При этом лопасти наклонены к основанию решетки и расположены внахлест, причем верхний конец каждой лопасти перекрывает нижний конец предшествующей лопасти, а в области нахлеста между лопастями образованы щелевые отверстия 10, создающие «живое сечение» для ускорения газа, изменения направления его движения, тангенциального срыва стекающей жидкости и образования вихревого газожидкостного потока.
Угол наклона (α) лопастей к основанию решетки, образованному торцами колец, характеризующий сопротивление и «угол атаки», может быть установлен в пределах от 5° до 45° с изменением его значений от периферии к центру.
Расстояние между лопастями, образующими щелевые отверстия 10, характеризуется как «живое сечение», также влияющее на скорость потока, и может варьироваться по величине в пределах площади решетки.
Задача по очистке газа путем продувания его сквозь распыленную жидкость, в частности воду или растворы, по существу решается в «мокром» скруббере. Одним из основных его элементов для осуществления этого процесса является решетка, установленная в корпусе скруббера, которая может использоваться при любом режиме работы скруббера.
Заявляемая решетка, выполненная в форме кольца, функционирует следующим образом. При предварительной очистке газ, поступающий в подрешетчатое пространство, проходя через кольцевую решетку, образует вихрь, при этом ускоряется в щелевых отверстиях и за счет центробежных сил отбрасывает твердые частицы к стенкам корпуса. Для повышения степени очистки газа устройством подачи жидкости на решетку разными способами подается жидкость. При ее подаче, например, в центр решетки, жидкость подхватывается потоком газа, проходящим через внутреннее кольцо 1 с лопастями 5. При подаче жидкости на внешнюю стенку этого или следующего кольца 2 образуется конус из распыленной жидкости, сквозь который пробивается предварительно подкрученный в подрешетчатом пространстве за счет тангенциального ввода поток газа, который, пройдя щелевые отверстия 10, ускоряется, срывает стекающую по наклонной лопасти жидкость, закручивает ее, образуя газожидкостной вихрь и, благодаря центробежным силам, отбрасывает жидкость с захваченными ею твердыми частицами к стенке корпуса скруббера. Таким образом, при любом варианте подачи жидкости на решетку газ и жидкость встретятся, и жидкость соберет на себя все твердые и мелкодисперсные частицы. Для повышения эффективности оптимальным является равномерное распределение жидкости по поверхности решетки.
Данный процесс может происходить при больших скоростях перемещения потока за счет центробежных сил, снижения сопротивления, возможности варьирования «углом атаки» лопастей и величиной щелевых отверстий между лопастями. При этом в связи с высокой пропускной способностью, а также возможностью изменения параметров вихревого потока размеры кольцевой решетки могут быть сокращены.
Приведенная функциональная характеристика свидетельствует о высокой эффективности конструкции заявляемой кольцевой решетки, создающей вихревой газожидкостной поток и имеющей высокий технический результат, который заключается в уменьшении сопротивления, повышении пропускной способности, уменьшении габаритов, расширении области использования в оборудовании с широким диапазоном параметров очистки.