ГАЗОПРОМЫВАТЕЛЬ
SCRUBBER

Изобретение относится к устройствам для очистки и охлаждения газов и может быть использовано в химической, нефтяной и других отраслях промышленности.
Известно устройство для очистки и охлаждения газов, содержащее вертикальный корпус, установленный внутри него конический завихритель, содержащий заглушенное нижнее и кольцевое верхнее основания, соединенные друг с другом посредством однонаправленных лопастей, осевой патрубок подвода жидкости, размещенный перед завихрителем. При этом завихритель снабжен пакетом радиальных зигзагообразных элементов, размещенных с частичным перекрытием в плане (Авторское свидетельство СССР №1421379, МКИ В01D 47/06, 1988. Бюл. №33).
Недостатком этого устройства является незначительная интенсивность турбулентного потока, приводящая к снижению эффективности очистки и охлаждения газа.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является газопромыватель, содержащий вертикальный корпус, установленный внутри него конический завихритель, содержащий заглушенное нижнее и кольцевое верхнее основания, соединенные друг с другом посредством однонаправленных лопастей, осевой патрубок подвода жидкости, размещенный перед завихрителем. При этом завихритель закреплен на вращающемся роторе, а нижнее основание завихрителя снабжено коническим рассекателем, основание которого размещено на уровне верхнего обреза осевого патрубка, образуя с ним зазор (Патент РФ №2339435, МКИ В01D 47/06, 2008. Бюл. №33, прототип).
Недостатком этого устройства является то, что с увеличением в исходном газе концентрации примесей, находящихся в паровой и газовой фазах, вследствие высокой адгезии, происходит налипание примесей на лопасти завихрителя с последующим их забиванием. Это приводит к нарушению режима работы аппарата, увеличению гидравлического сопротивления и снижению эффективности очистки газовых выбросов.
Кроме того, вращение ротора значительно увеличивает энергозатраты на очистку газа, что не компенсируется сравнительно небольшой эффективностью сепарации.
Изобретение направлено на повышение эффективности очистки газа от механических и газообразных примесей.
Задачей изобретения является снижение гидравлического сопротивления устройства за счет исключения застойных зон, образованных в результате забиваемости лопастей завихрителя отложениями частиц. Это увеличивает эффективность работы аппарата и позволяет повысить энергетическую эффективность всего процесса газоочистки.
Указанная задача решается за счет того, что в газопромывателе, содержащем вертикальный корпус, установленный внутри него конический завихритель, содержащий заглушенное нижнее и кольцевое верхнее основания, соединенные друг с другом посредством однонаправленных лопастей, осевой патрубок подвода жидкости, размещенный перед завихрителем, в отличие от прототипа, лопасти завихрителя профилированы по равнобочной гиперболе и закреплены на нижнем основании жестко, а на верхнем основании посредством пружин с возможностью вибрации.
Технический результат, обеспечиваемый газопромывателем, выражается в исключении застойных зон, что позволяет снизить гидравлическое сопротивление устройства и повысить энергетическую эффективность процесса газоочистки.
Повышение энергетической эффективности процесса газоочистки достигается за счет выполнения лопастей завихрителя профилированными по равнобочной гиперболе. Этот профиль наиболее целесообразен вследствие монотонности изменения контуров без скачков кривизны, вызывающих увеличение гидравлического сопротивления.
Крепление лопастей завихрителя на пружинах с возможностью их вибрации позволяет создать благоприятные условия для движения дисперсного потока через завихритель, исключает застойные зоны, что приводит к повышению эффективности очистки газа и снижению гидравлического сопротивления.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
на фиг.1 - продольный разрез газопромывателя; на фиг.2 - узел крепления лопастей завихрителя, на фиг.3 - лопасть завихрителя.
Газопромыватель в соответствии с фиг.1, 2 и 3 содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с бункером 2 сбора шлама, патрубки входа 3 и выхода 4 газового потока. Внутри корпуса установлен конический завихритель 5, содержащий кольцевое верхнее основание 6 и конический рассекатель 7, размещенный на нижнем основании 8 завихрителя 5. Основания 6 и 8 соединены друг с другом посредством однонаправленных лопастей 9, изогнутых по гиперболическому профилю. Лопасти 9 скреплены с нижним основанием жестко и с верхним основанием посредством пружин 10 с возможностью вибрации. Перед завихрителем 5 размещен осевой патрубок 11 подвода жидкости, на уровне верхнего обреза которого расположено с зазором основание конического рассекателя 7. На выходе газового потока предусмотрены каплеотбойники 12.
Газопромыватель работает следующим образом.
Газовый поток, содержащий механические или газообразные примеси, поступает в устройство по тангенциальному патрубку 3. Жидкость подается в аппарат посредством осевого патрубка 11. Размещение основания конического рассекателя 7 на уровне верхнего обреза осевого патрубка 11 обеспечивает подачу жидкости в устройство в виде плоских радиальных струй, дробящихся о стенки корпуса 1 и образующих жидкостную завесу.
Газовый поток, проходя завихритель 5, отклоняется по траектории гиперболического профиля и приобретает ускорение без роста турбулентного пульсирования. Благодаря этому не возникает турбулентной неоднородности по сечению потока и связанных с этим потерь энергии.
Рабочие поверхности лопастей 9 в сечении представляют часть ветви кривой 2-го порядка (гиперболы) с наклоном касательной к рабочей поверхности лопасти в месте ее пересечения с верхней кромкой лопасти и под углом 67° в сторону вращения газового потока и 48° к радиусу цилиндрического корпуса.
Жидкость попадает на поверхность лопастей завихрителя 5, смачивает их и разбрызгивается в виде мелких капель на пути движения очищаемых газов, что обеспечивает высокоинтенсивный контакт фаз снаружи конического завихрителя 5 и повышает эффективность очистки газа. Закрученная газожидкостная смесь взаимодействует с лопастями 9, интенсивно дробится, что приводит к обновлению поверхности контакта фаз и интенсификации процессов межфазного обмена.
Наряду с центробежными силами возникают вибрации, вызванные нежестким креплением лопастей завихрителя к верхнему основанию посредством пружин 10. Вибрации передаются на газовый поток и находящиеся в нем дисперсные примеси, это приводит к интенсивному сталкиванию частиц и орошающей жидкости и создает условия для коагуляции частиц, что способствует эффективному улавливанию тонкодисперсных примесей. При интенсивной вибрации исключается налипание дисперсных примесей на поверхность лопастей завихрителя и их забивание отложениями частиц. Это наиболее важно при работе с отходящими газами, склонными к высокой адгезии. Уловленные мелкодисперсные частицы в виде шлама непрерывно удаляются из бункера 2. Очищенный от примесей газ вместе с брызгами жидкости проходит через каплеотбойники 12, освобождается от части брызг и, огибая патрубок 11, покидает устройство через патрубок 4.