конический форсуночный скруббер типа импульс 2

Формула изобретения

Конический форсуночный скруббер, содержащий 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, отличающийся тем, что оросительное устройство выполнено в виде акустической форсунки для распыливания жидкостей, содержащей корпус с размещенным внутри генератором звуковых колебаний ультразвукового частотного диапазона в виде сопла и кольцевого объемного резонатора, причем корпус выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка для подвода воздуха, а перпендикулярно ее оси расположена трубка для подвода жидкости, причем внутри корпуса, соосно ему, жестко закреплена втулка с верхним и нижним фланцами, при этом нижний фланец жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе, а внутри втулки, соосно ей, расположен стержень диаметром d, на конце которого запрессован кольцевой объемный резонатор, выполненный в виде чашки с конической поверхностью, а в хвостовой части стержня расположены фиксирующие диски, взаимодействующие с внутренней поверхностью втулки, а в нижнем фланце расположено, по крайней мере, одно сопло под углом к оси резонатора, величина которого лежит в следующем интервале величин: 20÷40°, при этом продолжение оси сопла лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности резонатора, а отношение высоты h₁ кольцевого объемного резонатора к расстоянию h между верхним основанием конической поверхности и нижней торцевой поверхностью корпуса лежит в оптимальном интервале величин h₁ /h=1÷3; отношение внутреннего диаметра d ₁ чашки резонатора к диаметру d₂ его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин d₁/d₂=0,7÷0,9; отношение внутреннего диаметра d₁ чашки резонатора к диаметру d его стержня лежит в оптимальном интервале величин d₁/d=1,25÷3; отношение внутреннего диаметра d₁ чашки резонатора к высоте h ₁ кольцевого объемного резонатора лежит в оптимальном интервале величин d₁/h₁=1÷2.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.

Известен аппарат для мокрой очистки запыленного воздуха по а.с. СССР №1711952, кл. B01D 47/06 от 14.05.90, содержащий корпус, водрразбрызгиватель, ввод газового потока, выходной патрубок очищенного газа и устройство для выхода шлама.

Недостатком его является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания, а также усложненная конструкция.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является скруббер, известный из книги А.А.Русанова. Справочник по пыле- и золоулавливанию. М., - Энергоатомиздат, - 1983 г., стр.106, рис.4.24а (прототип), содержащий корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, форсуночное оросительное устройство, опорные и ограничительные тарелки, между которыми расположена насадка, брызгоуловитель и устройство для отвода шлама.

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, содержащем 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, оросительное устройство выполнено в виде акустической форсунки для распыливания жидкостей, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, причем корпус выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка для подвода воздуха, а перпендикулярно ее оси расположена трубка для подвода жидкости, внутри корпуса, соосно ему, жестко закреплена втулка с фланцами верхним и нижним, причем нижний фланец жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе, а внутри втулки, соосно ей, расположен стержень, на конце которого запрессован кольцевой объемный резонатор, выполненный в виде чашки с конической поверхностью, а в его хвостовой части расположены фиксирующие диски, взаимодействующие с внутренней поверхностью втулки, а в нижнем фланце расположено, по крайней мере, одно сопло под углом к оси резонатора, величина которого лежит в следующем интервале величин: 20°:40°, при этом продолжение оси сопла лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности резонатора.

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 - схема акустической форсунки.

Конический форсуночный скруббер с подвижной насадкой 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 акустической форсунки. На нижней опорной тарелке 8 расположен слой насадка 9. Брызгоуловитель выполнен в виде слоя насадки 9, размещенной между опорной 5 и ограничительной 6 тарелками (фиг.1). Нижние 5 и 8 опорные тарелки и насадка 9 выполнены из упругих материалов. Насадка 9, размещенная над нижней опорной тарелкой, выполнена из упругих материалов, например, в форме полиэтиленовых шаров.

На нижней опорной тарелке 8 может быть установлен вибратор (на чертеже не показано). Насадка 9 выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка (фиг.2), или в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности. Насадка 9 выполнена в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка (фиг.3), или в виде винтовой линии, образованной на цилиндрической поверхности. Насадка 9 выполнена в виде тороидальных колец (на чертеже не показано). Насадка выполнена из упругих полимерных материалов, композиционных материалов, и получена способами формования или спекания.

В качестве распылителя используется акустическая форсунка (фиг.2), содержащая корпус 10 с размещенным внутри генератором звуковых колебаний ультразвукового частотного диапазона в виде сопла 12 и кольцевого объемного резонатора 14. Корпус 10 выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка 16 для подвода воздуха, а перпендикулярно ее оси расположена трубка 17 для подвода жидкости. Внутри корпуса 10, соосно ему, жестко закреплена втулка 23 с фланцами верхним 11 и нижним 15, причем нижний фланец 15 жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе 10.

Внутри втулки 23, соосно ей, расположен стержень диаметром d, на конце которого запрессован кольцевой объемный резонатор 14, выполненный в виде чашки 18 с конической поверхностью 20. В хвостовой части стержня 13 расположены фиксирующие диски 21 и 22, выполненные в виде упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью втулки 23. В нижнем фланце 15 расположено по крайней мере одно сопло 19 под углом к оси резонатора 14, величина которого лежит в следующем интервале величин: 20°-40°, причем продолжение оси сопла 19 лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхностью 20. На внутренней поверхности втулки 23 выполнены соосные коническое 24 и цилиндрическое 25 отверстия.

Для оптимальной работы форсунки должны соблюдаться следующие соотношения ее параметров:

отношение высоты h ₁ кольцевого объемного резонатора 14 к расстоянию h между верхним основанием конической поверхности 20 и нижней торцевой поверхностью корпуса 10 лежит в оптимальном интервале величин: h₁/h=1÷3;

отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 18 резонатора 14 к диаметру d₂ его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин: d₁ /d₂=0,7÷0,9;

отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 18 резонатора 14 к диаметру d его стержня лежит в оптимальном интервале величин: d ₁/d=1,25÷3;

отношение внутреннего диаметра d ₁ чашки 18 резонатора 14 к высоте h₁ кольцевого объемного резонатора 14 лежит в оптимальном интервале величин: d₁/h₁=1÷2.

Конический форсуночный скруббер с подвижной насадкой 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 обеспечении свободного перемещения насадки 9 в газожидкостной смеси ее плотность не должна превышать плотности жидкости. Процесс пылеулавливания протекает в оптимальном гидродинамическом режиме газопромывателя, характеризующемся режимом полного развитого псевдоожижения. Для интенсификации гидродинамического режима на нижней опорной тарелке 8 может быть 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.

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом. Распыливающий агент, например воздух, подается по трубке 16, где встречает на своем пути кольцевой объемный резонатор 14. В результате прохождения резонатора 14 распыливающим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распиливающего агента способствуют более тонкому распыливанию жидкости, подаваемой через трубку 17 в сопла 19, откуда она попадает на окружность, находящуюся в средней части конической поверхностью 20 резонатора 14, затем дробится под воздействием акустических колебаний воздуха на мелкие капли, в результате чего образуется факел распыленного раствора с воздухом, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности 20 резонатора 14.

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 пылеулавливания, 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%.