RU2061528C1

RU2061528C1 - Foam generator

Info

Publication number: RU2061528C1
Application number: RU93006374A
Authority: RU
Original assignee: Индивидуальное частное предприятие "ЛиК"; Литвиненко Константин Матвеевич
Priority date: 1993-02-03
Filing date: 1993-02-03
Publication date: 1996-06-10

Abstract

FIELD: gas scrubbing to remove dust prone to sticking together. SUBSTANCE: located inside body 1 with gas and liquid inlet 3 and outlet 8 is partition 2 with central opening 9 to pass reagents. Gas flow cone deflector is provided above the partition and its top is directed towards gas flow. Blade stabilizer 7 is installed at the level of cone base. EFFECT: higher efficiency. 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к мокрой очистке газов и может быть использовано при проведении тепло- и массообменных процессов. The invention relates to wet cleaning of gases and can be used when conducting heat and mass transfer processes.

Известен пенный аппарат, который содержит цилиндрический корпус, патрубки подвода и вывода газа, стабилизатор пенного слоя, орошающее устройство, сборник жидкости, горизонтальную перегородку с усеченным конусом, размещенную внутри корпуса с кольцевой щелью. Кроме того, пенный аппарат снабжен плоским кольцом, прикрепленным к стенке корпуса на уровень горизонтальной перегородки, и стабилизатором стока жидкости, размещенным в кольцевой щели между перегородкой и кольцом и выполненным в виде обечайки, верхний срез которой расположен выше уровня перегородки на 0,3 0,6 ширины кольцевой щели [1] Основной недостаток описанного пенного аппарата заключается в снижении работоспособности и эффективности при очистке газов от пылей, склонных к слипанию и отложений на элементах конструкции или при проведении массообменных процессов с образованием продуктов с аналогичными свойствами (например, фосфаты кальция, аммония, сода, некоторые соединения фтора и др.), которое происходит вследствие наличия значительного количества различных элементов конструкции (кольца, лопатки и т.п.) в рабочей зоне. Known foam apparatus, which contains a cylindrical body, nozzles for supplying and discharging gas, a foam stabilizer, an irrigation device, a fluid collector, a horizontal partition with a truncated cone, placed inside the housing with an annular gap. In addition, the foam apparatus is equipped with a flat ring attached to the wall of the housing at the level of the horizontal partition, and a fluid drain stabilizer placed in the annular gap between the partition and the ring and made in the form of a shell, the upper cut of which is located above the partition by 0.3 0, 6 width of the annular gap [1] The main disadvantage of the described foam apparatus is to reduce the working capacity and efficiency when cleaning gases from dusts prone to sticking and deposits on structural elements or when and mass transfer processes to form products with similar properties (e.g., calcium phosphates, ammonium, sodium, some fluorine compounds, etc.), which occurs due to the presence of significant amounts of the various structural elements (rings and vanes, etc.) in the work area.

Наиболее близким аналогом к изобретению является пенный аппарат, содержащий корпус с патрубками для ввода и вывода газа и жидкости, внутри которого расположены перегородка с центральным проходным отверстием и стабилизатор пенного слоя, диаметр отверстия перегородки равен 0,4 0,7D, где D диаметр устройства, а стабилизатор выполнен в виде сетчатого стакана высотой 0,1 0,4d, где d диаметр отверстия диафрагмы, и диаметром 1,1 - 1,5d, установленного открытым торцом над отверстием диафрагмы на расстоянии, равном 0,1 0,3d [2]
Существенным недостатком этого устройства является его низкая работоспособность при очистке газов от пылей, склонных к слипанию, или при проведении массообменных процессов с образованием продуктов реакции, склонных к сложению и нарастанию на элементах конструкции. В этих случаях наблюдается залипание ячеек сетки, прекращаются ее стабилизирующие функции, нарушаются пенный режим и структура слоя, вследствие чего работоспособность и эффективность работы устройства резко снижается.The closest analogue to the invention is a foam apparatus containing a housing with nozzles for input and output of gas and liquid, inside of which there is a partition with a central passage opening and a foam layer stabilizer, the diameter of the partition opening is 0.4 0.7D, where D is the diameter of the device, and the stabilizer is made in the form of a mesh cup with a height of 0.1 0.4d, where d is the diameter of the diaphragm hole, and a diameter of 1.1 - 1.5d, installed with an open end above the diaphragm hole at a distance equal to 0.1 0.3d [2]
A significant disadvantage of this device is its low efficiency when cleaning gases from dusts prone to sticking, or when conducting mass transfer processes with the formation of reaction products, prone to addition and growth on structural elements. In these cases, sticking of the mesh cells is observed, its stabilizing functions cease, the foam mode and layer structure are violated, as a result of which the operability and efficiency of the device decreases sharply.

Технический результат изобретения повышение работоспособности и эффективности пенного аппарата при очистке газов от пылей, склонных к слипанию или при проведении массообменных процессов с образованием продуктов, склонных к отложению на элементах конструкции. The technical result of the invention to increase the efficiency and effectiveness of the foam apparatus when cleaning gases from dusts prone to sticking together or during mass transfer processes with the formation of products prone to deposition on structural elements.

Технический результат достигается тем, что в пенном аппарате, содержащем корпус с патрубками для ввода и вывода газа и жидкости, внутри которого расположена перегородка с центральным отверстием для прохода реагентов и стабилизатор пенного слоя, над отверстием перегородки установлен конусный рассекатель газового потока, вершина которого направлена навстречу газовому потоку, диаметр конуса превышает диаметр отверстия перегородки, минимальное проходное сечение между перегородкой и боковой поверхностью конусного рассекателя выполнено равновеликим площади отверстия перегородки, стабилизатор имеет вид лопастей, размещенных на уровне основания конуса рассекателя. The technical result is achieved in that in a foam apparatus containing a housing with nozzles for gas and liquid inlet and outlet, inside of which there is a partition with a central hole for the passage of reagents and a foam layer stabilizer, a conical gas flow divider is installed above the partition opening, the apex of which is directed towards gas flow, the diameter of the cone exceeds the diameter of the hole of the partition, the minimum bore between the partition and the side surface of the cone divider equal to the area of the opening of the partition, the stabilizer has the form of blades placed at the level of the base of the cone of the divider.

Пенный аппарат показан на чертеже. The foam apparatus is shown in the drawing.

Пенный аппарат содержит корпус 1, перегородку 2, входной тангенциальный патрубок 3 для ввода газа, патрубок 4 для ввода жидкости, конусный рассекатель 5 газового потока, патрубок 6 для вывода жидкости, центробежный стабилизатор 7, имеющий вид лопастей, размещенных на уровне основания конуса рассекателя 5, патрубок 8 для вывода очищенного газа. The foam apparatus comprises a housing 1, a partition 2, an inlet tangential nozzle 3 for introducing gas, a nozzle 4 for introducing a liquid, a cone divider 5 for gas flow, a nozzle 6 for discharging a fluid, a centrifugal stabilizer 7 having the form of blades placed at the level of the base of the cone of the divider 5 , pipe 8 for the output of purified gas.

Пенный аппарат работает следующим образом. The foam apparatus operates as follows.

Газ, содержащий склонную к слипанию пыль, например пыль дикальцийфосфата, вводится тангенциально в нижнюю часть корпуса 1 под перегородку 2 через входной тангенциальный патрубок 3. Пройдя через центральное отверстие 9 перегородки, закрученный газовый поток встречается с жидкостью, например водой, которая поступает в пространство над перегородкой через патрубок 4. В пространстве над перегородкой 2 происходит взаимное диспергирование газа и жидкости. В результате этого взаимодействия над перегородкой 2 между стенкой корпуса 1 и боковой поверхностью конусного рассекателя 5 образуется подвижный пенный (газо-эмульсионный) слой с высокоразвитой поверхностью контакта фаз, где происходит пылеулавливание. A gas containing dust that is prone to sticking together, for example dicalcium phosphate dust, is introduced tangentially into the lower part of the housing 1 under the baffle 2 through the tangential inlet pipe 3. After passing through the central bore 9 of the baffle, the swirling gas stream meets a liquid, for example water, which enters the space above the partition through the pipe 4. In the space above the partition 2 there is a mutual dispersion of gas and liquid. As a result of this interaction, a movable foam (gas-emulsion) layer with a highly developed phase contact surface where dust is collected is formed over the partition 2 between the wall of the housing 1 and the lateral surface of the conical divider 5.

В пенном аппарате в зоне пенного слоя, где происходит взаимодействие фаз, отсутствуют какие-либо дополнительные устройства. Это исключает возможность образования отложений и зарастания рабочего пространства. Этим обеспечиваются постоянная во времени эффективность и работоспособность аппарата. Высокая эффективность пенного аппарата обеспечивается, во-первых, за счет сужения рабочего пространства установленным конусным рассекателем газового потока. Вследствие его наличия увеличивается удельная энергия газового потока, приводящаяся на единицу объема рабочей зоны, что при диспергировании фаз способствует улучшению структуры слоя, образованию более развитой межфазной поверхности и соответственно эффективности процесса. In the foam apparatus in the area of the foam layer, where the phases interact, there are no additional devices. This eliminates the possibility of deposits and overgrowing of the workspace. This ensures a constant in time efficiency and operability of the apparatus. The high efficiency of the foam apparatus is ensured, firstly, due to the narrowing of the working space by the installed conical gas flow divider. Due to its presence, the specific energy of the gas stream increases per unit volume of the working zone, which, when the phases are dispersed, improves the layer structure, the formation of a more developed interphase surface and, accordingly, the process efficiency.

Кроме того, имеет место нарастание удельной энергии газового потока в горизонтальных сечениях рабочей зоны от минимума на уровне перегородки до максимума на уровне основания корпуса вследствие сужения соответствующих поперечных сечений. В результате этого в некоторой степени выравнивается эффективность пылеулавливания в нижних и верхних зонах пенного слоя, вызванная снижением концентраций пыли и газовом потоке вследствие пылеулавливания. При этом общая эффективность процесса возрастает. Сужение проходного сечения аппарата также способствует подавлению процесса волнообразования и фонтанирования, т. е. стабилизации пенного слоя. Конусный рассекатель препятствует прямому проскоку газов по центру устройства без участия в процессе взаимодействия. Меняя направление движения газов, он также способствует образованию дополнительных вихрей в пенном слое, увеличивая поверхность контакта фаз и повышая общую эффективность процесса. In addition, there is an increase in the specific energy of the gas stream in horizontal sections of the working area from a minimum at the partition level to a maximum at the level of the housing base due to the narrowing of the corresponding cross sections. As a result of this, the dust collection efficiency in the lower and upper zones of the foam layer is evened out to some extent, caused by a decrease in dust concentrations and gas flow due to dust collection. In this case, the overall efficiency of the process increases. The narrowing of the cross section of the apparatus also helps to suppress the process of wave formation and gushing, i.e., stabilization of the foam layer. The cone divider prevents the direct passage of gases in the center of the device without participating in the interaction process. By changing the direction of gas movement, it also promotes the formation of additional vortices in the foam layer, increasing the contact surface of the phases and increasing the overall efficiency of the process.

Диаметр основания конусного рассекателя несколько (в 1,05 1,3 раза) превышает диаметр отверстия перегородки. Это предотвращает как прямой проскок газов, минуя рассекатель, в выводной патрубок, так и прямой провал жидкости в пространство под перегородкой без взаимодействия с газовым потоком. Жидкость попадает на перегородку и газовым потоком вовлекается в процесс взаимодействия. Происходит сток с перегородки ее излишка, т.е. процесс по жидкой фазе стабилизируется. The diameter of the base of the cone divider is somewhat (1.05 1.3 times) larger than the diameter of the bore hole. This prevents both a direct leak of gases, bypassing the divider, into the outlet pipe, and a direct liquid dip in the space under the partition without interacting with the gas stream. The liquid enters the septum and is drawn into the interaction process by gas flow. There is a drain from the partition of its excess, i.e. the process in the liquid phase is stabilized.

Вынос стабилизатора из пенного слоя в верхнюю часть, где слой фактически распадается, позволяет сохранить сепарационный эффект по брызгоулавливанию, не загромождать рабочее пространство в пенном слое дополнительными элементами конструкции и, при правильно выбранной высоте и диаметре конуса, зависящих от гидравлических и др. условий процесса и геометрических параметров, в совокупности с другими признаками полностью ликвидировать фонтанирование слоя, стабилизировать межфазный процесс, исключив при этом образование отложений уловленной пыли на элементах конструкции в рабочей зоне. Removing the stabilizer from the foam layer to the upper part, where the layer actually breaks up, allows you to maintain the separation effect by spraying, not to clutter the working space in the foam layer with additional structural elements and, if the height and diameter of the cone are correctly selected, depending on hydraulic and other process conditions and geometric parameters, together with other signs, completely eliminate the flowing of the layer, stabilize the interfacial process, while eliminating the formation of deposits dust on the structural elements in the working area.

Кроме того, установка конусного рассекателя таким образом, что площадь проходного отверстия перегородки и минимальное проходное сечение между перегородками и боковой поверхностью конусного рассекателя, определяемое в нормальном сечении от кромки отверстия перегородки к боковой поверхности рассекателя, на чертеже обозначено символом "п", выполнены равновеликими,что дает возможность добиться высокой эффективности аппарата без существенного изменения его энергетических характеристик (гидравлического сопротивления) по сравнению с прототипом. In addition, the installation of the cone divider in such a way that the area of the passage opening of the partition and the minimum passage section between the partitions and the side surface of the cone divider, defined in the normal section from the edge of the opening of the partition to the side surface of the divider, is indicated by the symbol "p" in the drawing, which makes it possible to achieve high efficiency of the apparatus without a significant change in its energy characteristics (hydraulic resistance) in comparison with prototypes.

Сближение конического рассекателя с перегородкой уменьшает проходное сечение, вследствие чего существенно увеличивается общее гидравлическое сопротивление без существенного изменения эффективности процесса. The convergence of the conical divider with the baffle reduces the flow area, resulting in a significant increase in the total hydraulic resistance without a significant change in the efficiency of the process.

Увеличение проходного сечения между перегородкой и рассекателем при снижении общего гидравлического сопротивления существенно снижает эффективность процесса. Из этого следует, что случай с равновеликими отверстием перегородки и сечением между перегородкой и рассекателем является оптимальным. Сравнительная проверка технических характеристик наиболее близкого аналога и пенного аппарата проведена при очистке газов от пыли дикальцийфосфата на стендовом аппарате диаметром 0,5, диаметре отверстия перегородки 0,21 м, нагрузке по газовой фазе 1700 м³/ч (условная нагрузка 2,4 м²/м²с), плотности орошения водой, равной 0,5 л/с, начальной запыленности, 2/8 г/м³ при среднемедианном размере частиц около 28 мкм. Результаты приведены в таблице.The increase in the bore between the partition and the divider while reducing the total hydraulic resistance significantly reduces the efficiency of the process. It follows from this that the case with an equal opening of the partition and the cross section between the partition and the divider is optimal. A comparative check of the technical characteristics of the closest analogue and foam apparatus was carried out when cleaning gases from dicalcium phosphate dust on a bench apparatus with a diameter of 0.5, a diameter of a baffle opening of 0.21 m, a gas phase load of 1700 m ³ / h (nominal load 2.4 m ² / m ² s), the density of irrigation with water equal to 0.5 l / s, the initial dust content, 2/8 g / m ³ with an average median particle size of about 28 microns. The results are shown in the table.

Из приведенных в таблица результатов следует, что в начальный момент времени известный аппарат превосходит новое техническое решение по эффективности пылеулавливания (99 6 против 99,2), но уступает ему по энергоемкости (2200 Па против 1950 Па) и брызгоуносу. Но уже после 6 часов эксплуатации он уступает новому техническому решению по всем показателям. From the results given in the table it follows that at the initial moment of time, the known apparatus surpasses the new technical solution in terms of dust collection efficiency (99 6 vs. 99.2), but is inferior to it in energy intensity (2200 Pa vs. 1950 Pa) and spray boom. But after 6 hours of operation, it is inferior to the new technical solution in all respects.

Повышенный брызгоунос в известном аппарате объясняется отсутствием сепарирующих элементов в конструкции, в то время как у нового технического решения присутствует центробежный фактор отделения брызг на лопастном стабилизаторе. Из этого следует, что для известного аппарата требуется установка брызгоулавливающего устройства, которая повлечет на собой дополнительные энергозатраты на преодоление его сопротивления. The increased spraying in the known apparatus is explained by the absence of separating elements in the structure, while the new technical solution has a centrifugal factor for separating the spray on the blade stabilizer. From this it follows that for the known apparatus requires the installation of a spray catcher, which will entail additional energy costs to overcome its resistance.

Благодаря совокупности признаков технические характеристики изобретения стабильны во времени при улавливании склонных к слипанию пылей. Due to the combination of features, the technical characteristics of the invention are stable in time when trapping dust prone to sticking.

Изобретение может быть рекомендовано для промышленного использования. ТТТ1 The invention may be recommended for industrial use. TTT1

Claims

A foam apparatus comprising a housing with nozzles for gas and liquid inlet and outlet, inside of which there is a partition with a central passage opening and a foam layer stabilizer, characterized in that it is provided with a conical gas flow divider mounted above the partition opening with a vertex towards the gas flow, the diameter of the cone is made large by the diameter of the hole of the partition, the minimum passage section between the partition and the side surface of the cone divider is equal to the area of the hole dk, and the stabilizer has the form of blades placed at the level of the base of the cone of the divider.