B01D47 / 10 - скрубери Вентурі
Власники патенту RU 2413571:
Кочетов Олег Савелійович (RU)
Винахід відноситься до техніки очищення газів від пилу і може знайти застосування, наприклад, на підприємствах чорної металургії. Скруббер включає конфузор, горловину, дифузор, каплеуловитель. У конфузорі розміщено зрошувальний пристрій, що складається з трубопроводу для подачі води в вигляді двох взаємно перпендикулярних ділянок, а на його кінці закріплена форсунка. Вихід дифузора тангенциально з'єднаний з нижньою частиною циліндричного корпусу прямоточного циклону. Осі дифузора і корпусу циклону взаємно перпендикулярні, причому нижня частина корпусу циклону з'єднана з конічним бункером для відводу шламу, а верхня частина з'єднана з конічною камерою для відводу очищеного газу. Форсунка системи зрошення містить корпус з впускним отвором у вигляді конфузора і співвісного з ним дросельного отвору, камеру завихрення у вигляді циліндричного склянки. Впускний і дросельне отвори розташовані перпендикулярно і тангенціально по відношенню до камери завихрення. Соосно камері завихрення розташований сопловий вкладиш, всередині якого виконані послідовно розташовані і співвісні один одному і циліндричної поверхні камери завихрення три каліброваних отвори: конічне, циліндричне і фасонне у вигляді циліндричної частини з фаскою округлення на виході. Діаметр циліндричного отвору соплового вкладиша дорівнює діаметру верхнього підстави усіченого конуса конічного отвору і діаметру циліндричної частини фасонного отвори. Технічний результат - підвищення ефективності очищення газів від пилу і хімічних шкідливостей. 3 мул.
Винахід відноситься до техніки очищення газів від пилу і хімічних шкідливих умов і може знайти застосування, наприклад, на підприємствах чорної металургії.
Недоліком відомого пристрою є те, що при великих кількостях газів, що очищаються зростають енерговитрати на систему регулювання за рахунок відсутності пристроїв для тонкого розпилювання рідини.
Технічний результат - підвищення ефективності очищення газів від пилу і хімічних шкідливостей.
Це досягається тим, що в скрубері Вентурі, що включає конфузор, горловину, дифузор, систему зрошення, каплеуловитель, в конфузорі розміщено зрошувальний пристрій, що складається з трубопроводу для подачі води, виконаного у вигляді двох взаємно перпендикулярних ділянок, один з яких розміщений Осесиметрична конфузора, а на його кінці, зверненому в бік горловини, закріплена форсунка системи зрошення, при цьому вхідний отвір діаметром d1 конфузора і вихідний отвір діаметром d3 дифузора з'єднані відповідно з подводящим і відводить трубопроводами, а вихід дифузора, з'єднаний з відводить трубопроводом, тангенциально з'єднаний з нижньою частиною циліндричного корпусу прямоточного циклону, що виконує функцію краплевловлювача, при цьому осі дифузора і корпусу циклону взаємно перпендикулярні, причому нижня частина корпусу циклону з'єднана з конічним бункером для відводу шламу, а верхня частина з'єднана з конічною камерою для відводу очищеного газу.
На фіг.1 наведена схема скрубера Вентурі, на фіг.2 - схема труби Вентурі, на Фіг.3 - схема форсунки системи зрошення.
Скрубер Вентурі (фіг.1) включає в себе трубу Вентурі (фіг.2), що складається з конфузора 1, горловини 2, дифузора 3. У конфузорі 1 розміщено зрошувальний пристрій 4, що складається з трубопроводу для подачі води, що складається з двох взаємно перпендикулярних ділянок , один з яких - ділянка 6 - розміщений Осесиметрична конфузора 1, а на його кінці, зверненому в бік горловини 2 труби Вентурі, закріплена форсунка 7. Вхідний отвір діаметром d1 конфузора 1 і вихідний отвір діаметром d3 дифузора 3 з'єднані відповідно з подводящим 8 і відводить9 трубопроводами. Діаметри вхідного і вихідного отворів конфузора і дифузора d1 і d3 приймають рівними діаметрами початку та вкінці трубопроводів.
Вихід дифузора 3, з'єднаний з відводить трубопроводом 9, тангенциально з'єднаний з нижньою частиною циліндричного корпусу 5 прямоточного циклону, що виконує функцію краплевловлювача, при цьому осі дифузора 3 і корпуса 5 циклону взаємно перпендикулярні. Нижня частина корпусу 5 циклону з'єднана з конічним бункером 10 для відведення шламу, а верхня частина з'єднана з конічною камерою 11 для відведення очищеного газу.
Аеродинамічний оптимальними є наступні співвідношення розмірів труб Вентурі круглого перетину:
довжина горловини l2 = 0,15d2. де d2 - діаметр горловини; кут звуження конфузора α1 = 15 ÷ 28 °,
Кут розширення дифузора α2 = 6 ÷ 8 °,
При малих швидкостях газу і дрібнодисперсного пилу слід застосовувати труби Вентурі з подовженою горловиною l2 = (3 ÷ 5) d2. дають в цьому випадку підвищену ефективність. При витратах газу до 3 м 3 / с слід застосовувати труби Вентурі круглого перетину. При великих витратах газу і збільшення діаметра труби можливості рівномірного розподілу зрошення по перерізу круглої труби різко погіршуються. Тому слід застосовувати кілька паралельно працюють труб, а при витратах газу понад 10 м 3 / с рекомендується надавати перетину труби прямокутну (щелевую) форму, при якій умови організації рівномірного зрошення значно полегшуються.
Відцентрова форсунка (Фіг.3) складається з корпусу 12 довжиною L з впускним отвором 15, виконаним у вигляді конфузора довжиною L1. співвісного з ним дросельного отвору 14 діаметром d1. камери завихрення 13, виконаної у вигляді циліндричного склянки, вісь якого в площині креслення перпендикулярна осі впускного 15 і дросельного 14 отворів. При цьому вісь впускного 15 і дросельного 14 отворів в профільній площині розташована щодо по відношенню до камери завихрення 13, тобто має місце тангенціальний введення.
Соосно камері завихрення 13 розташований сопловий вкладиш 16 з зовнішнім діаметром D1. виконаний з твердих матеріалів: карбіду вольфраму, рубіни, сапфіри. Усередині вкладиша виконані послідовно розташовані і співвісні один одному і циліндричної поверхні камери завихрення 13 три каліброваних отвори: конічний отвір 17 з діаметром D нижньої основи усіченого конуса, циліндричний отвір 18 і фасонне отвір 19 у вигляді циліндричної частини з фаскою округлення на виході. При цьому діаметр d циліндричного отвору 18 соплового вкладиша 16 дорівнює діаметру верхнього підстави усіченого конуса конічного отвору 17 і діаметру циліндричної частини фасонного отвори 19.
Для роботи форсунки в оптимальному режимі передбачені наступні співвідношення її параметрів:
відношення діаметра d циліндричного отвору 18 соплового вкладиша 16 до діаметру d1 дросельного отвору 14 корпусу 12 форсунки лежить в оптимальному інтервалі величин: d / d1 = 1,4 ÷ 2,2;
відношення зовнішнього діаметра D1 соплового вкладиша 16 до діаметру D нижньої основи усіченого конуса конічного отвору 17 вкладиша 16 лежить в оптимальному інтервалі величин: D1 / D = 1,2 ÷ 1,8;
відношення довжини L корпусу 12 форсунки до довжини L1 конфузора впускного отвору 15 лежить в оптимальному інтервалі величин: L / L1 = 2,0 ÷ 2,5;
Відцентрова форсунка для розпилювання рідин працює наступним чином.
Рідина подається по впускному отвору 15, виконаному у вигляді конфузора довжиною L1. потім проходить через співвісний з ним дросельний отвір 14 діаметром d1. і надходить по тангенціальному вводу в камеру завихрення 13, виконану у вигляді циліндричного склянки. Обертовий потік рідини з камери завихрення 13 проходить через калібрований конічний отвір 17 соплового вкладиша 16, циліндричний отвір 18 і фасонне отвір 19 вкладиша 16, в результаті чого утворюється факел розпорошеної рідини, кореневої кут якого визначається величиною радіуса фаски заокруглення на виході фасонного отвори 19.
Запропонована конструкція шірокофакельной форсунки з діаметром вихідного отвору 9 мм, при робочих тисках рідини 150 ... 250 кПа забезпечує кут розкриття водяного факела до 140 ° і зберігає стійкість факела при тиску рідини перед форсунками від 40 кПа і вище, при цьому продуктивність форсунки залежить від тиску рідини на вході впускного отвору 15.
Скрубер Вентурі працює наступним чином.
Робота скрубберов Вентурі заснована на дробленні води турбулентним газовим потоком, захопленні краплями води частинок пилу, яку треба буде їх коагуляції і осадженні в краплевловлювачі 5 інерційного типу. При введенні рідини в газовий потік дроблення великих крапель на більш дрібні за рахунок енергії турбулентного потоку відбувається, коли зовнішні сили, що діють на краплю, долають сили поверхневого натягу.
Труба Вентурі складається з конфузора 1, службовця для збільшення швидкості газу, горловини 2, де відбувається осадження частинок пилу на краплях води і дифузора 3, в якому протікають процеси коагуляції, а також за рахунок зниження швидкості відновлюється частина тиску, витраченого на створення високої швидкості газу в горловині 2. у краплевловлювачі 5 завдяки тангенціальному вводу газу створюється обертання газового потоку, внаслідок чого змочені і укрупнені частки пилу відкидаються на стінки і безперервно видаляються з краплевловлювача 5 в в де шламу.
Скрубер Вентурі працює з високою ефективністю 96-98% на пилях із середнім розміром частинок 1 ÷ 2 мкм і вловлює високодисперсні частинки пилу (аж до субмікронних розмірів) в широкому діапазоні початкової концентрації пилу в газі від 0,05 до 100 г / м 3. при роботі в режимі тонкого очищення на високодисперсних пилях швидкість газів в горловині 2 повинна підтримуватися в межах 100 ÷ 150 м / с, а питома витрата води в межах 0,5 ÷ 1,2 дм 3 / м 3. Це обумовлює необхідність великого перепаду тиску (? Р 10 ÷ 20 кПа) і, отже, значних витрат енергії на очистку газу. У ряді випадків, коли труба Вентурі працює тільки як коагулятор перед наступною тонкої очищенням (наприклад, в електрофільтрах) або на крупного пилу розміром частинок більше 5 ÷ 10 мкм, швидкості в горловині 2 можуть бути знижені до 50 ÷ 100 м / с, що значно знижує енерговитрати.
При подачі зрошувальної рідини в трубу Вентурі її початкова швидкість незначна. За рахунок сил динамічного тиску газового потоку краплі одночасно з подрібненням отримують значні прискорення і в кінці горловини 2 набувають швидкість, близьку до швидкості газового потоку. У дифузорі 3 швидкості газового потоку і крапель падають, причому внаслідок сил інерції швидкість крапель перевищує швидкість газового потоку, тому захоплення частинок пилу краплями найбільш інтенсивно йде в кінці конфузора 1 і в горловині 2, де швидкість газу відносно краплі особливо значна і кінематична коагуляція протікає найбільш ефективно.
Скрубер Вентурі, що включає конфузор, горловину, дифузор, систему зрошення, каплеуловитель, причому в конфузорі розміщено зрошувальний пристрій, що складається з трубопроводу для подачі води, виконаного у вигляді двох взаємно перпендикулярних ділянок, один з яких розміщений Осесиметрична конфузора, а на його кінці, зверненому в сторону горловини закріплена форсунка системи зрошення, при цьому вхідний отвір діаметром d1 конфузора і вихідний отвір діаметром d3 дифузора з'єднані відповідно з подводящим і відводить трубопрово дами, а вихід дифузора, з'єднаний з відводить трубопроводом, тангенциально з'єднаний з нижньою частиною циліндричного корпусу прямоточного циклону, що виконує функцію краплевловлювача, при цьому осі дифузора і корпусу циклону взаємно перпендикулярні, причому нижня частина корпусу циклону з'єднана з конічним бункером для відводу шламу, а верхня частина з'єднана з конічною камерою для відводу очищеного газу, при цьому аеродинамічний оптимальними є наступні співвідношення розмірів труби Вентурі круглого перетину:
довжина горловини l2 = 0,15 d2,
довжина конфузора,
довжина дифузора,
де d2 - діаметр горловини; α1 - кут звуження конфузора, α1 = 15 ÷ 28 °, α2 - кут розширення дифузора, α2 = 6 ÷ 8 °; причому при малих швидкостях газу і дрібнодисперсного пилу слід застосовувати труби Вентурі з подовженою горловиною l2 = (3 ÷ 5) d2. відрізняється тим, що форсунка системи зрошення містить корпус, який виконаний з впускним отвором, виконаним у вигляді конфузора і співвісного з ним дросельного отвору, а камера завихрення виконана у вигляді циліндричного склянки, впускне і дросельне отвори розташовані перпендикулярно і тангенціально по відношенню до камери завихрення, причому співвісно камері завихрення розташований сопловий вкладиш, всередині якого виконані послідовно розташовані і співвісні один одному і циліндричної поверхні камери завихрення тр і каліброваних отвори: конічне, циліндричне і фасонне у вигляді циліндричної частини з фаскою округлення на виході, при цьому діаметр циліндричного отвору соплового вкладиша дорівнює діаметру верхнього підстави усіченого конуса конічного отвору і діаметру циліндричної частини фасонного отвори.