конический форсуночный скруббер

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 акустических колебаний в виде сопла и резонатора, и трубки для подвода распыливающего агента и жидкости, причем корпус выполнен в виде стакана с днищем, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня с клиновой щелью и соплом, при этом жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом воздух подается через штуцер в корпусе и отверстию резонатора, а затем поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель, расположенную под углом по отношению к оси резонатора, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин 30÷60°, а в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу.

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, водоразбрызгиватель, 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 Д.А.Русанова. Справочник по пыле- и золоулавливанию. М.: Энергоатомиздат, 1983 г., стр.106, рис.4.24 а (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, и трубки для подвода распыливающего агента и жидкости, причем корпус выполнен в виде стакана с днищем с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня с клиновой щелью и соплом, при этом жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом воздух подается через штуцер в корпусе и отверстию резонатора, а затем поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель, расположенную под углом по отношению к оси резонатора, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин: 30°÷60°, а в кольцевом зазоре между внутренней поверхностей стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу.

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.

Акустическая форсунка (фиг.4) для распыливания жидкостей содержит корпус 21, выполненный в виде стакана с днищем 22, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня 14 с клиновой щелью 15 и соплом 10. Жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора 14 и внутренней поверхностью сопла 10, а затем в кольцевой зазор 11 между внутренней поверхностью корпуса 21 и внешней поверхностью стакана 24. После чего по каналу 25, выполненному в боковой стенке стакана 24, установленного соосно корпусу 21, жидкость поступает в кольцевой зазор между внутренней поверхностью стакана 24 и внешней поверхностью резонатора 5, причем канал 25 расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана 24 и выполнен в форме прямоугольной щели.

Воздух подается через штуцер 16, расположенный соосно корпусу 21 форсунки по трубке 12 с отверстием 17, отверстию 19, выполненному в клапане 18, соосно штуцеру 16 и отверстию 13 резонатора 14, а затем поступает по крайней мере в одну клиновую щель 15. Клиновая щель 15 расположена под углом по отношению к оси резонатора 14, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин 30°÷60°. Клапан 18 взаимодействует с седлом 20, выполненным за одно целое с резонатором 14 и опирающимся на упругую прокладку 23, расположенную между торцевыми поверхностями стакана 24 и седла 20. В кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана 24 и внешней поверхностью резонатора 14 размещено винтовое направляющее устройство 26, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу 25.

Для работы форсунки в оптимальном режиме предусмотрены следующие соотношения ее параметров: отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища 22 корпуса 21 до нижнего торца клапана 18 к расстоянию h от внешней поверхности днища 22 корпуса 21 до точки пересечения осей внутреннего отверстия 13 резонатора 14 с клиновой щелью 15, лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h=6÷10;

отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища 22 корпуса 21 до нижнего торца клапана 18 к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища 22 корпуса 21 до оси канала 25 подвода жидкости лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h₁=1,5÷3;

отношение диаметра d₂ сопла 10 к диаметру h₁ внешней поверхности резонатора 14 лежит в оптимальном интервале величин: d₂/d ₁=1,3÷1,7;

отношение диаметра d ₂ сопла 10 к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища 22 корпуса 21 до оси канала 25 подвода жидкости лежит в оптимальном интервале величин: d₂ /h₁=3,5÷4,5;

отношение диаметра d внутреннего отверстия 13 резонатора 14 к расстоянию h от внешней поверхности днища 22 корпуса 21 до точки пересечения осей внутреннего отверстия 13 резонатора 14 с клиновая щелью 15 лежит в оптимальном интервале величин: d/h=0,3÷0,7.

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 отверстию 17 трубки 12, затем отверстию 19, выполненному в клапане 18, и отверстию 13 резонатора 14, после чего поступает по крайней мере в одну клиновую щель 15. Жидкость по каналу 25, выполненному в боковой стенке стакана 24, поступает в кольцевой зазор между внутренней поверхностью стакана 24 и внешней поверхностью резонатора 14. В результате прохождения резонатора 14 распыливающим агентам (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого в кольцевой зазор, при этом, ударяясь, создает звуковые колебания, воздействующие на струю жидкости. Указанная форсунка обеспечивает хорошее качество распыления при малых расходах воздуха. Опыты показали, что при давлении воздуха 100 кПа средний диаметр капель составляет 90 мкм, при увеличении давления воздуха примерно в 4 раза (до 400 кПа) средний диаметр капель уменьшается незначительно и составляет 87 мкм.

Сруббер 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%.