КОНИЧЕСКИЙ ФОРСУНОЧНЫЙ СКРУББЕР С ВИХРЕВЫМ ОРОСИТЕЛЕМ
CONICAL JET SCRUBBER WITH VORTEX SPRAYER

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является скруббер по патенту РФ №2324256 (прототип), содержащий корпус, состоящий из цилиндрической части, конической части, нижняя часть которой соединена с цилиндрической частью и коническим шламосборником, патрубки соответственно для запыленного и очищенного газа, оросительное устройство выполнено в виде установленной в центре корпуса форсунки.
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 с вихревым оросителем, 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 содержит полый цилиндрический корпус, в верхней части которого выполнена внешняя резьба для подсоединения к штуцеру распределительного трубопровода для подвода жидкости, а в нижней части корпуса выполнена внешняя резьба для соединения с рассекателем вихревого потока, при этом в корпусе имеется внутренняя цилиндрическая камера, которая служит для подвода жидкости, в цилиндрической камере, соосно ей, установлен с зазором относительно внутренней боковой поверхности камеры завихритель, а рассекатель вихревого потока крепится к корпусу посредством обоймы, имеющей внутреннюю резьбу и выполненную в форме кольца, к которому прикреплены две диаметрально расположенные вертикальные пластины, соединенные в нижней части горизонтально расположенным стержнем, посередине которого расположен второй завихритель, выполненный в виде диска с винтовыми лопастями, охватывающего с зазором стержень в его средней части и имеющего по краям упоры в виде дисков, расположенных перпендикулярно стержню, а в цилиндрической камере, соосно ей, установлен с зазором относительно внутренней боковой поверхности камеры полый конический завихритель, выполненный в виде конической поверхности с винтовой сквозной нарезкой, при этом вершина конической поверхности полого конического завихрителя закреплена на торцевой поверхности штока.
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»; на фиг. 5 - схема оросительного устройства.
Конический форсуночный скруббер с вихревым оросителем 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 форсунки. Брызгоуловитель выполнен в виде слоя насадки 9, размещенной между опорной 5 и ограничительной 6 тарелками (фиг. 1). На нижней опорной тарелке 8 также расположен слой насадки. Нижние 5 и 8 опорные тарелки и насадка 9 выполнены из упругих материалов. Насадка, размещенная над нижней опорной тарелкой, выполнена из упругих материалов, например в форме полиэтиленовых шаров. На фиг. 2 представлен вариант насадки 10 в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, на фиг. 3 - вариант насадки в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, на фиг. 4 - вариант насадки в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, имеющая в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа «седла Берля» или седла «Италлокс». На нижней опорной тарелке 8 может быть установлен вибратор (на чертеже не показано). Насадка может быть выполнена из упругих полимерных материалов, композиционных материалов, и получена способами формования или спекания.
Оросительное устройство (фиг. 5) содержит полый цилиндрической корпус 11, в верхней части которого выполнена внешняя резьба для подсоединения к штуцеру (на чертеже не показано) распределительного трубопровода для подвода жидкости, а в нижней части корпуса выполнена внешняя резьба для соединения с рассекателем 18 вихревого потока.
В корпусе 11 имеется внутренняя цилиндрическая камера 14, которая служит для подвода жидкости. Для создания наибольшего эффекта образования мелкодисперсной сплошной фазы распыливаемой жидкости в цилиндрической камере 14, соосно ей, установлен с зазором 17 относительно внутренней боковой поверхности камеры 14 полый конический завихритель 13, выполненный в виде конической поверхности с винтовой сквозной нарезкой 6. Вершина конической поверхности полого конического завихрителя 13 закреплена на торцевой поверхности штока 12. Шток 12 закреплен в своей верхней части посредством сетчатого фильтра 15 к корпусу 11.
Рассекатель 18 вихревого потока крепится к корпусу посредством обоймы 19, имеющей внутреннюю резьбу и выполненную в форме кольца, к которому прикреплены две диаметрально расположенные вертикальные пластины 20 и 21, соединенные в нижней части горизонтально расположенным стержнем 22, посередине которого расположен второй завихритель 23, выполненный в виде диска с винтовыми лопастями 24, охватывающего с зазором 25 стержень 22 в его средней части, и имеющего по краям упоры 26 и 27 в виде дисков, расположенных перпендикулярно стержню 22.
Работа форсунки осуществляется следующим образом.
При подаче жидкости в корпус 11 под действием перепада давления 0,4 … 0,8 МПа в камере 14 благодаря завихрителю 13 создаются вихревые потоки жидкости, которые устремляются в рассекатель 18 вихревого потока, а при последовательном прохождении расширяющихся потоков жидкости, истекающих через зазор 17, происходит образование веерообразного газожидкостного потока в виде пелены, реализуемое вторым завихрителем 23, выполненным в виде диска с винтовыми лопастями 24.
Конический форсуночный скруббер с вихревым оросителем 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 обеспечения 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 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.
Скруббер 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 пылеулавливании, 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%.