АБСОРБЕР
ABSORBER

Изобретение относится к колонным массообменным аппаратам и предназначен для мокрой очистки воздуха от газообразных вредностей.
Наиболее близким известным техническим решением по своей сущности и достигаемому эффекту является абсорбер, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с входным патрубкам для газа, горизонтальные массообменные тарелки, ороситель и каплеуловитель в виде двух горизонтальных перегородок, между которыми концентрично размещены каплеосадительные обечайки по патенту РФ №8630 (прототип).
Недостатком известного устройства является то, что в абсорбере при изменениях расхода газа часть концентрических каналов между обечайками закрывают или открывают вручную с помощью поворотных клапанов, что обеспечивает требуемую скорость движения газа по каналам и интенсивность сепарации. Однако из-за трудности определения момента, когда такая регулировка необходима, последнюю производят несвоевременно и ориентировочно, а в случае, когда имеет место частое изменение расхода газа, такая регулировка не производится из-за того, что при этом требуются остановка абсорбера и его частичная разборка.
Технический результат - повышение эффективности каплеулавливания при переменных расходах газа.
Это достигается тем, что в абсорбере, содержащим вертикальный цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками для газа, горизонтальные массообменные тарелки, ороситель и каплеуловитель в виде двух горизонтальных перегородок, между которыми концентрично размещены каплеосадительные обечайки, в центральной обечайке размещен подвешенный на пружине поршень, зазор между перегородками снабжен по крайней мере одной дополнительной горизонтальной перегородкой и вертикально установленной радиальной стенкой, образующей две камеры, ограниченные по высоте верхней и нижней перегородками, одна из которых сообщена с полостью центральной обечайки через окно, выполненное на всю высоту этой камеры, и снабжена входными окнами в каналы между обечайками, а вторая камера снабжена выходными окнами указанных каналов и центральным выходным окном, выполненным в верхней перегородке, форсунка оросителя содержит корпус с камерой завихрения и сопловый вкладыш, при этом корпус выполнен с впускным патрубком, имеющим отверстие, соосной с ним входной цилиндрической камерой, камерой завихрения, расположенной коаксиально по отношению к входной камеры и выполненной в виде цилиндрического стакана, имеющего на боковой поверхности по крайней мере три тангенциально расположенных отверстия, оси которых расположены касательно по отношению к камере завихрения, а соосно камере завихрения расположен сопловый вкладыш, выполненный из твердых материалов, внутри вкладыша выполнены последовательно расположенные и соосные друг другу и цилиндрической поверхности камеры завихрения два калиброванных отверстия: цилиндрическое отверстие и коническое отверстие, выполняющее функции диффузора, увеличивающего угол конуса при вершине факела распыла жидкости, а к днищу цилиндрического стакана камеры завихрения со стороны соплового вкладыша осесимметрично и коаксиально прикреплен шнек с винтовыми лопастями, направление которых обратно направлению крутки потока в камере завихрения.
На фиг. 1 - схема абсорбера, на фиг. 2 - вид по сечению А-А, на фиг. 3 - вид по сечению В-В, на фиг. 4 - вид по сечению С-С, на фиг. 5 - схема оросителя 6 в виде широкофакельной центробежной форсунки, на фиг. 6 - сечение камеры завихрения форсунки по тангенциальному многоканальному вводу.
Абсорбер содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с входными и выходными патрубками 2 и 3 для газа, горизонтальные массообменные тарелки 4 с насадкой 5, ороситель 6 и каплеуловитель в виде двух горизонтальных перегородок 7 и 8, между которыми концентрично размещены каплеосадительные обечайки 9.
В центральной обечайке 10 размещен подвешенный на пружине 11 поршень 12. Зазор между перегородками 7 и 8 снабжен по крайней мере одной дополнительной перегородкой 13. Указанный зазор снабжен так же вертикально установленной радиальной стенкой 14, образующей две камеры 15 и 16. Камеры 15 и 16 ограничены по высоте верхней и нижней перегородками 7 и 8.
Камера 16 сообщена с полостью центральной обечайки 10 через окно 17, выполненное на всю высоту этой камеры, и снабжена входными окнами 18 в сепарационные каналы между обечайками 9.
Камера 15 снабжена выходными окнами 19 каналов между обечайками 9 и центральным выходным окном 20, выполненным в верхней перегородке 7.
Перегородки 13 снабжены отверстиями 22 и лотками 23 для сбора отсепарированной жидкости, стекающей с обечаек 9. Лотки 23 соединены с вертикальными трубками 24. Нижний конец трубок 24 размещен у козырька 25 для слива уловленной жидкости на стенке корпуса 1. Нижняя часть корпуса 1 снабжена патрубком 26 для слива загрязненной жидкости. Верхняя часть центральной обечайки 10 снабжена упором 21.
Абсорбер работает следующим образом.
Орошающая жидкость подается в абсорбер и распыляется по сечению с помощью оросителя 6. Жидкость смачивает насадку 5 на верхней тарелке 4 и, проваливаясь вниз, смачивает такую же насадку на нижней тарелке 4. Далее жидкость стекает в нижнюю часть корпуса и через патрубок 26 выводится из абсорбера.
Загрязненный газ через патрубок 2 входит в корпус, проходит перфорацию тарелок 4, сжижая насадку 5, и очищается от вредностей. Далее газ поступает в каплеуловитель через полость центральной обечайки 10, своим напором поднимает поршень 12 до установления равновесия между весом поршня и напором газа, после чего через окно 17 входит в камеру 16 откуда через окна 18 направляется в сепарационные криволинейные каналы между обечайками 9, где под действием центробежных сил производится осаждение капель жидкости на стенках обечаек 9. Очищенный от капельной жидкости газ через выходные окна 19 входит в камеру 15 и через окно 20 верхней горизонтальной перегородки 7 (фиг. 3) направляется через патрубок 3 потребителю.
При увеличении расхода газа поршень 12 приподнимается вверх и открывает окно 17 центральной обечайки на большую высоту, поэтому газ поступает на сепарацию не только в нижние каналы, ограниченные нижней перегородкой 8 и смежной с ней дополнительной перегородкой 13, но и в вышележащий ярус каналов, ограниченный дополнительными перегородками 13. При дальнейшем увеличении расхода газа и повышения его напора поршень 12 поднимается до упора 21, открывая все яруса сепарационных каналов.
При уменьшении расхода газа поршень 12 под действием своего веса растягивает пружину 11 и опускается вниз, закрывая часть высоты окна 17 и прекращая доступ газу на сепарацию в верхние яруса сепарационных каналов.
Таким образом, чем больше расход газа, тем выше площадь поперечного сечения сепарационных каналов, через которые проходит газ с одновременной сепарацией, и наоборот, чем меньше расхода газа, тем ниже площадь поперечного сечения этих каналов. Это обеспечивает постоянство скорости движения газа по каналам с оптимальной сепарацией. Жидкость, уловленная на поверхности обечаек, стекает в виде пленки вниз и через отверстия 22 попадает в лотки 23, откуда через вертикальные трубки 24 направляется на козырек 25 и далее в виде пленки стекает вниз по стенке корпуса 1.
Ороситель 6 в виде широкофакельной центробежной форсунки (фиг. 5, 6) состоит из корпуса 27 с впускным патрубком 30, имеющим отверстие 29, соосной с ним входной цилиндрической камеры 35, камеры завихрения 34, расположенной коаксиально по отношению к входной камеры 35 и выполненной в виде цилиндрического стакана 28, имеющего на боковой поверхности по крайней мере три тангенциально расположенных отверстия 36, оси которых расположены касательно по отношению к камере завихрения 28, т.е. имеет место мгогоканальный тангенциальный ввод.
Соосно камере завихрения 28 расположен сопловый вкладыш 31, выполненный из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира. Внутри вкладыша выполнены последовательно расположенные и соосные друг другу и цилиндрической поверхности камеры завихрения 34 два калиброванных отверстия: цилиндрическое отверстие 32 и коническое отверстие 33, выполняющее функции диффузора, увеличивающего угол конуса при вершине факела распыла жидкости. К днищу цилиндрического стакана 28 камеры завихрения 34 со стороны соплового вкладыша 31 осесимметрично и коаксиально прикреплен шнек 37 с винтовыми лопастями 38, направление которых обратно направлению крутки потока в камере завихрения 34.
Возможен вариант, когда направление винтовых лопостей 38 шнека 37, осесимметрично и коаксиально прикрепленного к днищу цилиндрического стакана 28 камеры завихрения 34, совпадает с направлением крутки потока в камере завихрения 8, при этом винтовые лопасти 12 шнека 37 расположены на нем с увеличением их внешнего диаметра в сторону от днища цилиндрического стакана 28, вписываясь при этом в ограничивающую их коническую поверхность 39.
Ороситель 6 в виде широкофакельной центробежной форсунки для распыливания жидкостей работает следующим образом.
Жидкость подается по впускному отверстию 29, затем проходит во входную цилиндрическую камеру 35 и поступает по многоканальному тангенциальному вводу в камеру завихрения 34, выполненную в виде цилиндрического стакана 28. Вращающийся поток жидкости из камеры завихрения 34 проходит через калиброванное цилиндрическое отверстие 32 соплового вкладыша 31, коническое отверстие 33, в результате чего образуется факел распыленной жидкости, корневой угол которого определяется величиной угла при вершине конуса конического отверстия 33, выполняющего функции диффузора. Шнек 37 с винтовыми лопастями 38 увеличивает мелкодисперсность и величину факела распыла жидкости.
Возможен вариант, когда винтовые лопасти 38 шнека 37 заключены в диффузор, вписываясь при этом в его коническую поверхность 39, которая в свою очередь соединена с распылителем 40, выполненным в виде цилиндрической обечайки, при этом коническая поверхность 39 диффузора прикреплена к сопловому вкладышу 31 посредством по крайней мере трех спиц 41.
Технико-экономическая эффективность предложенного абсорбера заключается в повышении качества каплеулавливания до 15-20% за счет автоматической регулировки живого сечения сепарационных каналов между обечайками в зависимости от изменения расхода газа благодаря использованию подвешенного на пружине поршня, который за счет использования энергии напора газа изменяет свое положение по высоте и тем самым регулирует проходное сечение сепарационных каналов между обечайками.