Устройство для очистки газа
GAS CLEANING DEVICE

Техническое решение относится к устройствам для очистки газа от примесей посредством контакта газовой и жидкостной сред.
Из уровня техники известно решение, представляющее собой устройство для очистки газа и воздуха, включающее корпус с патрубками для подвода и отвода газа и жидкости и размещенные в нем завихритель газожидкостной смеси и сепаратор. Устройство содержит одну или более смесительных ступеней, расположенных соосно по вертикали, каждая из которых выполнена в виде завихрителя, представляющего собой цилиндрическую обечайку с тангенциальными щелями и прямыми лопатками, установленными по касательной к внутренней окружности, причем торец обечайки, обращенный к поступающему потоку смеси, закрыт диском таким образом, чтобы при растекании смесь попадала через щели в пространство между лопатками, а с другого торца лопатки обечайки закреплены на диске с центральным отверстием, предназначенным для выхода закрученного вспененного газожидкостного потока. Сепаратором служит жестко закрепленный статичный элемент, размещенный под центральным отверстием диска последней смесительной ступени, перекрывающий сечение выходящего потока и использующий для разделения жидкости и газа центробежные силы от закрутки газожидкостного потока на выходе из завихрителя. Патент на изобретение РФ № 2404838, МПК B01D 3/30; B01D 53/18, опубликован 27.11.2010.
Известно техническое решение, выбранное в качестве ближайшего аналога, представляющее собой устройство для очистки газа, включающее корпус с патрубками для подвода газа и жидкости в верхней его части и с патрубками для отвода жидкости и газа в нижней его части. Корпус состоит из, как минимум, двух частей, расположенных одна над другой, и размещенных в нем один над другим смесительные блоки, каждый из которых имеет обечайку с тангенциальными щелями в стенках, образованными лопатками, и сепарационный блок, включающий нижнее основание в форме на основе усеченного конуса, и содержащий козырек, выполненный по периметру нижнего основания сепарационного блока и образующий щель между сепарационным блоком и внутренней поверхностью стенок корпуса. Патент на изобретение РФ № 2672426, МПК B01D 3/30; B01D 53/18, опубликован 14.11.2018.
Отличительным признаком заявляемого технического решения является наличие люка для обслуживания смесительного блока, выполненного в стенке корпуса.
В известных технических решениях отсутствуют средства, позволяющие осматривать и проводить ремонтные работы в смесительном блоке без демонтажа конструктивных частей устройства или всего блока. Для осуществления технического осмотра таких устройств необходимо задействование большого количества персонала и специальных инструментов, в том числе, подъемных. Кроме того, данный процесс является длительным и энергозатратным.
Технический результат заявляемого технического решения проявляется в уменьшении трудозатрат и количества времени, необходимых для осуществления технического обслуживания и ремонта устройства для очистки газа.
Технический результат достигается тем, что устройство для очистки газа включает цилиндрический вертикально ориентированный корпус, в верхней части которого выполнены патрубки для подвода жидкости и газа, а в нижней части патрубки для отвода жидкости и газа, при этом в корпусе установлен, по меньшей мере, один смесительный блок, и размещенный под ним сепарационный блок, при этом, в стенке корпуса выполнен люк для обслуживания смесительного блока. Для каждого смесительного блока могут быть выполнены, по меньшей мере, три люка для обслуживания смесительного блока. Люки для обслуживания смесительного блока, соответствующие одному смесительному блоку, могут быть расположены равноудаленно друг относительно друга.  По периметру люка для обслуживания смесительного блока могут быть установлены уплотнители. Крышка люка для обслуживания смесительного блока может быть закреплена к стенке корпуса посредством замков. Корпус может состоять из, как минимум, двух частей, расположенных одна над другой, каждая из которых представляет собой цилиндрический корпус с фланцами, выполненными с возможностью соединения частей корпуса друг с другом. Смесительный блок может включать обечайку с щелями в стенках, образованными лопатками, расположенными под углом к касательной к окружности, верхняя часть обечайки закрыта верхним диском, диаметр которого равен диаметру обечайки, а нижняя часть обечайки закреплена на нижнем диске, который содержит центральное отверстие, диаметр которого меньше, чем диаметр обечайки. Нижний диск смесительного блока может быть жестко закреплен между фланцами частей корпуса. Сепарационный блок может содержать нижнее основание в форме на основе усеченного конуса и дополнительно содержать козырек, выполненный по периметру нижнего основания сепарационного блока и образующий щель между сепарационным блоком и внутренней поверхностью стенок корпуса. Сепарационный блок может включать лопатки, ориентированные в сторону, противоположную стороне, в которую ориентированы лопатки смесительного блока.
Заявленное устройство для очистки газа, представляющее собой центробежно-барботажный аппарат - это устройство, принцип работы которого основан на пропускании газа через вращающийся слой жидкости, удерживаемый газовым потоком и центробежными силами. Такого рода устройства должны отвечать определенным требованиям к условиям их эксплуатации. К таким требованиям относятся, в частности, регулярное проведение технического осмотра, своевременное осуществление ремонта и замена деталей. При этом, устройства для очистки газа характеризуются своими внушительными габаритами: высота может достигать до десяти метров, а масса одного блока - до нескольких сотен килограмм. Для доступа во внутренние части конструкции и их осмотра, необходимо использовать специальную подъемную технику, оборудование для демонтажа блока, большое количество квалифицированного персонала и т.д.
Заявляемое техническое решение направлено на обеспечение простого доступа к внутренним частям смесительного блока, исключающего необходимость в задействовании дополнительной техники.
Люк для обслуживания смесительного блока, выполненный в стенке корпуса и снабженный крышкой, позволяет быстро и самостоятельно произвести осмотр конструктивных элементов смесительного блока. В случае необходимости, через люк можно также произвести соответствующие ремонтные работы или замену неисправных элементов. Выполнение, по меньшей мере, трех люков для обслуживания смесительного блока, позволяет увеличить обозреваемую область внутри конструкции: осмотр любого участка смесительного блока можно произвести через ближайший к этому участку люк. В предпочтительном варианте, люки для обслуживания смесительного блока, соответствующие одному смесительному блоку, расположены друг относительно друга равноудаленно, то есть, угол сектора, ограниченного радиусами, ведущими к двум соседним люкам, в смесительном блоке с тремя люками, составляет 120°. При таком исполнении, обеспечивается простой доступ к любому участку конструкции внутри смесительного блока.
Уплотнители, предпочтительно, силиконовые, выполненные по периметру люка для обслуживания смесительного блока являются надежным средством герметизации устройства. При этом, для его быстрой разгерметизации, необходимой для осмотра конструкции, достаточно разъединить замки и снять крышку люка. Под замками следует понимать любое устройство, позволяющее открывать и закрывать крышку люка.
Выполнение нижнего основания сепарационного блока в форме усеченного конуса, обращенного своим меньшим основанием к центральному отверстию нижнего диска смесительного блока, позволяет увеличить площадь сечения сепарационного блока, что, в свою очередь, уменьшает сопротивление устройства. Это позволяет увеличить производительность устройства, не увеличивая мощности нагнетающего или всасывающего вентилятора, что влияет на эффективность работы устройства в целом. При такой форме выполнения нижнего основания сепарационного блока смесь жидкости и газа продолжает двигаться по спирали, спускается по конусообразной поверхности нижнего основания сепарационного блока и, проходя между лопатками сепарационного блока, получает дополнительное ускорение. Лопатки сепарационного блока ориентированы в противоположную сторону, чем лопатки смесительных блоков, что обеспечивает направленное прохождение потока, который получает дополнительное ускорение. Дальше поток, на выходе из щелей сепарационного блока ударяется о стенки корпуса, жидкость стекает вниз и затем уходит через патрубок для отвода жидкости, а газ поднимается и выходит через патрубок для отвода газа. Козырек, выполненный по периметру сепарационного блока и образующий щель между сепарационным блоком и внутренней поверхностью стенок корпуса, не позволяет жидкости, осаждающейся из газожидкостной смеси, стекать по внешней нижней поверхности конусообразного основания и попадать в отвод для очищенного газа. Кроме того, описанная конструкция является простой в демонтаже ее элементов с целью их замены или ремонта.
Выполнение корпуса состоящим из, как минимум, двух частей, расположенных одна над другой, каждая из которых представляет собой цилиндрический корпус с фланцами, выполненными с возможностью соединения частей корпуса друг с другом и  закрепление каждого нижнего диска смесительного блока жестко и герметично между фланцами корпуса и выполнение нижнего диска по диаметру большим, чем внутренний диаметр корпуса, позволяет, при необходимости, быстро и легко разобрать корпус и прочистить или заменить смесительный блок.
Заявляемое техническое решение далее поясняется с помощью фигур, на которых условно представлен один из возможных вариантов исполнения устройства для очистки газа.
На фиг. 1 представлен вид устройства для очистки газа сбоку.
На фиг. 2 представлен разрез смесительного блока.
На фиг. 1, 2 изображено устройство (1) для очистки газа, включающее корпус (2), содержащий патрубок (3) для подвода жидкости, патрубок (4) для подвода газа, патрубок (5) для отвода жидкости, патрубок (6) для отвода газа, смесительный блок (7), сепарационный блок (8), люк (9) для обслуживания смесительного блока (7) с замками (10).
Далее со ссылками на фигуры описана конструкция устройства (1) для очистки газа.
Устройство (1) для очистки газа включает цилиндрический вертикально ориентированный корпус (2), в верхней части которого выполнены патрубок (4) для подвода газа и патрубок (3) для подвода жидкости. Патрубков (3) для подвода жидкости может быть несколько, в соответствии с количеством смесительных блоков (7) в конструкции устройства (1).
В нижней части корпуса (2) выполнены патрубки (5) и (6) для отвода жидкости и газа, соответственно.
В корпусе (2) установлен, по меньшей мере, один смесительный блок (7), под которым размещен сепарационный блок (8).
В стенке корпуса (2) выполнен люк (9) для обслуживания смесительного блока (7). Предпочтительно, для каждого смесительного блока (7) выполнено, по меньшей мере, три люка (9) для обслуживания смесительного блока (7). Люки (9) для обслуживания смесительного блока (7), соответствующие одному смесительному блоку (7), могут быть расположены друг относительно друга равноудаленно.
Преимущественно, по периметру люка (9) для обслуживания смесительного блока установлены уплотнители, например, силиконовые.
Крышка люка (9) для обслуживания смесительного блока (7) может быть закреплена к стенке корпуса (2) посредством замков (10), таких как, например, быстроразъемные защелки. Крышка люка (9) может быть также закреплена к стенке корпуса (2) посредством элементов с резьбой.
Для удобного снятия крышки люка (9), на ней предусмотрена, по меньшей мере, одна ручка.
В предпочтительном варианте, корпус (2) состоит из, как минимум, двух частей, расположенных одна над другой, каждая из которых представляет собой цилиндрический корпус с фланцами, выполненными с возможностью соединения частей корпуса (2) друг с другом.
Предпочтительно, смесительный блок (7) включает обечайку с щелями в стенках, образованными лопатками, расположенными под углом к касательной к окружности, верхняя часть обечайки закрыта верхним диском, диаметр которого равен диаметру обечайки, а нижняя часть обечайки закреплена на нижнем диске, который содержит центральное отверстие, диаметр которого меньше, чем диаметр обечайки. При этом нижний диск смесительного блока (7) может быть жестко закреплен между фланцами частей корпуса.
В предпочтительном варианте, сепарационный блок (8) содержит нижнее основание в форме на основе усеченного конуса и дополнительно содержит козырек, выполненный по периметру нижнего основания сепарационного блока и образующий щель между сепарационным блоком и внутренней поверхностью стенок корпуса. Преимущественно, сепарационный блок (8) включает лопатки, ориентированные в сторону, противоположную стороне, в которую ориентированы лопатки смесительного блока (7).
Далее представлен один из возможных вариантов использования устройства (1) для очистки газа.
При возникновении необходимости, например, в случае отказа устройства (1) или неправильной его работы, или для проведения планового осмотра, необходимо осуществить доступ к внутренним частям смесительного блока (7). Для этого, прекращают непосредственную эксплуатацию устройства (1), отключая подачу очищаемого газа и жидкости.
Специалист, обслуживающий устройство (1), без применения специальной техники или инструмента, осуществляет осмотр смесительного блока (7), открыв соответствующий люк (9), разъединив элементы быстросъемных замков (10). Конструкция корпуса (2) при этом не демонтируется. В случае диагностирования поломки в какой-либо части конструкции, специалист также может осуществить соответствующие ремонтные работы. По завершению осмотра, люк (9) закрывается, и работа устройства (1) может быть продолжена.
Эксплуатация устройства (1) для очистки газа осуществляется следующим образом.
В устройство (1), через патрубок (4) для подвода газа, подают газовоздушную смесь, а жидкость через патрубок (3). Жидкость и газовоздушная смесь заполняют пространство корпуса (2) смесительного блока (7), при этом, благодаря уплотнителям в люках (9) наружу не попадают ни жидкость, ни очищаемый газ. Лопатки смесительного блока (7), образующие щели в обечайке, являются единственным входом в смесительный блок (7) для смеси газожидкостного потока. Газожидкостный поток, проходя через щели обечайки, движется по лопаткам, что задает ему вращательное круговое движение по направлению лопаток. Под действием центробежных сил жидкость, поступающая в смесительный блок (7), прижимается к внутренней поверхности обечайки, где постоянно раскручивается поступающим газом. При этом внутри смесительного блока (7) образуется газожидкостное кольцо, удерживаемое на внутренних поверхностях обечайки. Газ с жидкостью двигаются по спиральной траектории от периферии к центру. Поскольку скорость газа в десятки раз превышает скорость жидкости, то при его прохождении через вращающееся газожидкостное кольцо, газ с жидкостью дробятся на очень мелкие пузырьки с развитой быстрообновляемой поверхностью контакта, что обеспечивает тщательное смешивание газа и жидкости, пока оно не заполнит пространство обечайки, дойдя до центрального отверстия нижнего диска. Далее газожидкостный поток поступает в сепарационный блок (7), где происходит разделение жидкой фазы и газа. При этом газожидкостный поток, продолжая двигаться по спирали, спускается по конусообразной поверхности нижнего основания сепарационного блока (7) и проходит между лопатками. Далее поток ударяется о стенки корпуса (2), жидкость, с содержащимися в ней частицами пыли стекает вниз и удаляется через патрубок (5) для отвода жидкости, а газ выходит через патрубок (6) для отвода газа.
Представленные фигуры, описание конструкции и использования не исчерпывают возможные варианты исполнения и не ограничивают каким-либо образом объем заявляемого технического решения. Возможны иные варианты исполнения и использования в объеме заявляемой формулы. В зависимости от назначения, устройство для очистки газа может быть изготовлено разных размеров, цветов и конфигураций.