RU2023478C1 - Method of and device for gas cleaning - Google Patents
Method of and device for gas cleaning Download PDFInfo
- Publication number
- RU2023478C1 RU2023478C1 SU4930453A RU2023478C1 RU 2023478 C1 RU2023478 C1 RU 2023478C1 SU 4930453 A SU4930453 A SU 4930453A RU 2023478 C1 RU2023478 C1 RU 2023478C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- gas
- vertical pipe
- housing
- walls
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Gas Separation By Absorption (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к очистке газов от взвешенных твердых и жидких мелкодисперсных частиц и может быть использовано в цветной и черной металлургии, химической промышленности, промышленности производства строительных материалов. The invention relates to the purification of gases from suspended solid and liquid fine particles and can be used in non-ferrous and ferrous metallurgy, chemical industry, building materials industry.
В настоящее время для очистки газов от механических примесей используется два метода: мокрый и сухой. Несмотря на высокую степень очистки, достигаемую применением мокрой очистки газов, данный способ получил меньшее распространение, чем сухой (ввиду необходимости наличия запаса воды, достаточно большой энергоемкости процесса, забивания аппаратов влажной пылью, большого гидравлического сопротивления и т.д.). Гораздо более распространены различные реализации сухого способа очистки газов. Currently, two methods are used to clean gases from mechanical impurities: wet and dry. Despite the high degree of purification achieved by the use of wet gas purification, this method is less widely used than dry (due to the need for a water supply, a sufficiently high energy intensity of the process, clogging of the apparatus with wet dust, high hydraulic resistance, etc.). Much more common are various implementations of the dry gas purification process.
Известен способ очистки газов от механических примесей [1], при котором нагретый очищаемый газ пропускают через вертикальную трубу, сообщают примесям электрический заряд, осаждают их на стенках трубы и удаляют за ее пределы. Данный способ позволяет достичь высокой степени очистки (размер осаждаемых частиц составляет доли микрометра). Однако он требует значительных затрат энергии для своей реализации. Кроме того, необходимость периодической очистки стенок трубы от осевшей пыли снижает производительность процесса. A known method of purification of gases from mechanical impurities [1], in which the heated cleaned gas is passed through a vertical pipe, impurities are informed of an electric charge, deposited on the walls of the pipe and removed beyond it. This method allows to achieve a high degree of purification (the size of the deposited particles is a fraction of a micrometer). However, it requires significant energy costs for its implementation. In addition, the need for periodic cleaning of the walls of the pipe from settled dust reduces the productivity of the process.
Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является способ газоочистки [2], при котором нагретый очищаемый газ пропускают через вертикальную трубу снизу вверх, охлаждают при взаимодействии со стенками вертикальной трубы и удаляют выделенные примеси. The closest in technical essence to this invention is a gas purification method [2], in which the heated cleaned gas is passed through a vertical pipe from bottom to top, cooled by interaction with the walls of a vertical pipe, and the separated impurities are removed.
Указанный способ, основанный на явлении термофореза, обеспечивает достаточно высокую степень очистки газа, однако она снижается по мере осаждения примесей и формирования слоя частичек на стенках вертикальной трубы. В связи с этим возрастает термическое сопротивление стенок вертикальной трубы, а значит снижается эффективность способа. Для поддержания необходимой степени очистки необходимо понижать температуру стенок вертикальной трубы, что существенно повышает энергоемкость процесса. Как и описанный в аналоге, данный способ периодический, что снижает его производительность. The specified method, based on the phenomenon of thermophoresis, provides a sufficiently high degree of gas purification, however, it decreases with the deposition of impurities and the formation of a layer of particles on the walls of the vertical pipe. In this regard, the thermal resistance of the walls of the vertical pipe increases, which means that the efficiency of the method is reduced. To maintain the required degree of purification, it is necessary to lower the temperature of the walls of the vertical pipe, which significantly increases the energy intensity of the process. As described in the analogue, this method is periodic, which reduces its performance.
Целью изобретения является снижение энергоемкости и повышение производительности процесса путем обеспечения его непрерывности. The aim of the invention is to reduce energy intensity and increase the productivity of the process by ensuring its continuity.
Цель достигается тем, что при способе газоочистки, при котором нагретый очищаемый газ пропускают через вертикальную трубу снизу вверх, охлаждают при взаимодействии со стенками вертикальной трубы и удаляют выделенные примеси, высоту трубы выбирают не меньше ее эквивалентного диаметра, а газ пропускают со скоростью, при которой для частиц наибольшего размера критерий Рейнольдса соответствует следующему соотношению: 10 ≅ Re витания ≅ 1000. Пpи этом в устройстве для газоочистки, содержащем корпус с патрубками подвода очищаемого газа и отвода очищенного газа и установленную в корпусе охлаждаемую вертикальную трубу, высота вертикальной трубы не меньше ее эквивалентного диаметра, корпус снабжен дополнительной трубой, расположенной снаружи вертикальной трубы, образующей с последней герметичную полость и снабженной патрубками подвода и отвода хладагента, при этом в нижней части корпуса со стороны дополнительной трубы выполнено окно для отвода отделенных примесей. В предпочтительном варианте исполнения устройства вертикальная труба выполнена с возможностью перемещения вдоль ее продольной оси; верхний участок дополнительной трубы выполнен коническим, сходящимся к соответствующему торцу вертикальной трубы, кроме того верхний участок вертикальной трубы снабжен кольцевым козырьком, отогнутым с внешней стороны в направлении дополнительной трубы. The goal is achieved by the fact that in the gas purification method, in which the heated gas to be purified is passed through a vertical pipe from the bottom up, it is cooled by interacting with the walls of a vertical pipe and the separated impurities are removed, the pipe height is chosen not less than its equivalent diameter, and the gas is passed at a speed at which for particles of the largest size, the Reynolds criterion corresponds to the following relation: 10 ≅ Re solenoid ≅ 1000. Moreover, in a gas purification device comprising a housing with nozzles for supplying the gas to be cleaned and outlet about cleaned gas and a cooled vertical pipe installed in the casing, the height of the vertical pipe is not less than its equivalent diameter, the casing is equipped with an additional pipe located outside the vertical pipe, forming a pressurized cavity from the last one and equipped with refrigerant inlet and outlet pipes, while in the lower part of the casing an additional pipe made a window for the removal of separated impurities. In a preferred embodiment of the device, the vertical pipe is movable along its longitudinal axis; the upper section of the additional pipe is made conical, converging to the corresponding end of the vertical pipe, in addition, the upper section of the vertical pipe is equipped with an annular visor, bent from the outside in the direction of the additional pipe.
Отличительными признаками заявляемого технического решения являются: выбор высоты трубы не менее ее эквивалентного диаметра; обеспечение скорости газа, при которой для частиц наибольшего размера критерий Рейнольдса соответствует неравенству: 10 ≅ Re витания ≅ 1000; размещение в корпусе дополнительной трубы; расположение последней снаружи вертикальной трубы; образование указанными трубами герметичной полости и снабжение ее патрубками подвода и отвода хладагента; снабжение корпуса в нижней части со стороны дополнительной трубы окном для отвода отделенных примесей; выполнение вертикальной трубы с возможностью перемещения вдоль ее продольной оси; выполнение верхнего участка дополнительной трубы коническим, сходящимся к соответствующему торцу вертикальной трубы; снабжение верхнего участка вертикальной трубы кольцевым козырьком, отогнутым с внешней стороны в направлении дополнительной трубы. Distinctive features of the proposed technical solution are: the choice of pipe height not less than its equivalent diameter; ensuring the gas velocity at which for the largest particles the Reynolds criterion corresponds to the inequality: 10 ≅ Re soaring ≅ 1000; placement of an additional pipe in the housing; the location of the latter outside the vertical pipe; the formation of the indicated tubes in a sealed cavity and supplying it with pipes for supplying and discharging refrigerant; supplying the housing in the lower part from the side of the additional pipe with a window for discharging the separated impurities; the implementation of a vertical pipe with the ability to move along its longitudinal axis; the implementation of the upper section of the additional pipe conical, converging to the corresponding end of the vertical pipe; supplying the upper section of the vertical pipe with an annular visor, bent from the outside in the direction of the additional pipe.
Данный способ можно назвать непрерывной термоочисткой газа от механических примесей. Он основан на явлении термофореза [2] и изменении режима движения газа в пограничном подслое (вблизи стенок канала (трубы). This method can be called continuous heat treatment of gas from mechanical impurities. It is based on the phenomenon of thermophoresis [2] and a change in the regime of gas movement in the boundary sublayer (near the walls of the channel (pipe).
При термофорезе молекулы газа, соприкасаясь с более горячим телом, приобретают большую скорость и с большей силой воздействуют на взвешенные в газовом потоке частицы, способствуя их движению из ядра горячего газового потока к его периферии, ограниченной холодными стенками. Здесь молекулы газа охлаждаются, вязкость потока возрастает, скорость твердых частиц замедляется, и последние вследствие броуновского движения стремятся достичь холодной стенки. Таким образом градиент температуры между горячим газом и холодными стенками вертикальной трубы способствует движению частиц от ядра газового потока к его периферии. Под действием поступательного движения газового потока и микрозавихрений, возникающих у стенок трубы, частички пыли движутся вдоль холодных стенок, и, достигнув верхнего среза вертикальной трубы, отбрасываются за его пределы и осаждаются в накопителе. During thermophoresis, gas molecules, in contact with a hotter body, acquire greater speed and act with greater force on particles suspended in the gas stream, facilitating their movement from the core of the hot gas stream to its periphery bounded by cold walls. Here, the gas molecules are cooled, the viscosity of the flow increases, the speed of the solid particles slows down, and the latter tend to reach the cold wall due to Brownian motion. Thus, the temperature gradient between the hot gas and the cold walls of the vertical pipe facilitates the movement of particles from the core of the gas stream to its periphery. Under the action of the translational motion of the gas flow and micro-eddies that occur at the walls of the pipe, dust particles move along the cold walls, and, reaching the upper cut of the vertical pipe, are thrown out and deposited in the accumulator.
В известном способе [2], использующем явление термофореза (а не основанном на последнем, как в данном изобретении), механические частицы, выделяемые из газового потока, осаждаются на стенках трубы, что не только снижает производительность процесса (делает его периодическим), но и снижает эффективность очистки. In the known method [2], using the phenomenon of thermophoresis (and not based on the latter, as in this invention), mechanical particles released from the gas stream are deposited on the walls of the pipe, which not only reduces the productivity of the process (makes it periodic), but also reduces cleaning efficiency.
В данном изобретении благодаря обеспечению скорости газа в трубе, при которой для наибольших частиц 10 ≅ Re витания ≅ 1000, гарантируется непрерывное движение выделенных примесей вдоль стенок трубы и удаление их за ее пределы. При этом критерий Рейнольдса определен через скорость витания наибольших частиц потому, что именно они имеют наибольшее время перемещения из центра газового потока к стенкам канала (трубы) в силу своей инерционности. In this invention, by ensuring the gas velocity in the pipe, at which for the
При обеспечении указанного режима для частиц максимального размера время движения меньших частиц к периферии газового потока будет обеспечено. Экспериментально доказано, что высота трубы для обеспечения эффективности очистки газа должна быть не менее его эквивалентного диаметра (или просто диаметра при использовании трубы круглого сечения). При Re витания < 10 отдельные частицы максимального размера осаждаются на стенках трубы и не удаляются за пределы последней, что снижает эффективность процесса газоочистки. При Re витания > 1000 отдельные большие частицы не успевают достичь стенки трубы даже при значительной ее высоте, что можно объяснить наступлением переходного и даже турбулентного режима движения газа по всему объему трубы, что приводит к хаотическому перемешиванию газа и частичек и исключает гарантированное движение последних к стенкам трубы. Providing the specified regime for particles of maximum size, the movement time of smaller particles to the periphery of the gas stream will be provided. It has been experimentally proved that the height of the pipe to ensure gas cleaning efficiency must be at least its equivalent diameter (or simply the diameter when using a round pipe). When Re soiling <10, individual particles of maximum size are deposited on the walls of the pipe and are not removed beyond the latter, which reduces the efficiency of the gas cleaning process. When Re whirling> 1000, individual large particles do not have time to reach the pipe wall even at a considerable height, which can be explained by the onset of a transitional and even turbulent gas movement throughout the pipe, which leads to random mixing of gas and particles and excludes the guaranteed movement of the latter to the walls pipes.
Критерий Рейнольдса в данном случае определяется зависимостью:
Reвитания= , где Vвитания = Vгаза - Vчастицы - скорость витания, представляющая разность скорости газа и скорости движения частицы, м/с;
dэкв - определяющий размер, равный эквивалентному (приведенному диаметру частицы наибольшего размера), м.Reynolds criterion in this case is determined by the dependence:
Re soaring = where V soaring = V gas - V particles - soaring speed, representing the difference in gas velocity and particle velocity, m / s;
d equiv - determining the size equal to the equivalent (reduced diameter of the largest particle size), m
Эквивалентный диаметр частицы неправильной формы вычисляют как диаметр условного шара, объем V которого равен объему тела неправильной формы:
dэкв == 1,24, где М - масса частицы, кг;
ρ - плотность материала частицы, кг/м3;
ν - кинематическая вязкость газа при определяющей температуре t, равной:
t = 0,5 ˙(tстенки + ), где tстенки - температура стенки, оС;
- средняя температура газа в трубе, оС.The equivalent diameter of an irregularly shaped particle is calculated as the diameter of a conditional ball whose volume V is equal to the volume of an irregularly shaped body:
d eq = = 1.24 where M is the particle mass, kg;
ρ is the density of the particle material, kg / m 3 ;
ν is the kinematic viscosity of the gas at a determining temperature t equal to:
t = 0.5 ˙ ( wall t + ), where t of the wall is the wall temperature, о С;
- the average temperature of the gas in the pipe, about C.
На чертеже изображено устройство для реализации способа газоочистки. The drawing shows a device for implementing the method of gas purification.
Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.
Газ со взвешенными примесями (порошкообразным твердым материалом и капельной жидкостью) нагревают (либо используют уже нагретый технологический газ, например топочный) и подают в нижнюю часть вертикальной трубы. A gas with suspended impurities (powdered solid material and a dropping liquid) is heated (or an already heated process gas, for example flue gas, is used) and fed to the lower part of the vertical pipe.
Стенки вертикальной трубы непрерывно охлаждают (водой, растворами солей, жидким азотом). При движении газа вдоль трубы механические примеси за счет явления термофореза и микрозавихрений у стенок трубы, вызванных градиентом температур, перемещаются из ядра газового потока к его периферии. Отбор примесей осуществляется за пределы вертикальной трубы за счет гидродинамики пристенного слоя, которая способствует перемещению частичек у верхнего участка трубы из последнего за ее пределы. The walls of the vertical pipe are continuously cooled (water, salt solutions, liquid nitrogen). When a gas moves along a pipe, mechanical impurities due to the phenomenon of thermophoresis and micro-eddies at the pipe walls caused by a temperature gradient move from the core of the gas stream to its periphery. The selection of impurities is carried out outside the vertical pipe due to the hydrodynamics of the wall layer, which facilitates the movement of particles at the upper section of the pipe from the latter beyond its limits.
Устройство для реализации данного способа содержит корпус 1 с патрубками 2 и 3 для подвода очищаемого газа и отвода очищенного газа соответственно. В центре корпуса 1 установлена вертикальная труба 4, снаружи которой размещена дополнительная труба 5. Трубы 4 и 5 образуют между собой герметичную кольцевую полость 6, снабженную патрубками 7 и 8 для подвода и отвода хладагента. В нижней части корпуса 1 со стороны дополнительной трубы 5 выполнено окно (или патрубок) для отвода примесей. Вертикальная 4 и дополнительная 5 трубы могут быть выполнены с возможностью перемещения по вертикали. Это делает возможным регулирование высоты рабочего канала устройства, а значит степени очистки газа. Верхний участок 9 дополнительной трубы 5 может быть выполнен коническим, сходящимся к соответствующему торцу вертикальной трубы 4, а верхний участок последней снабжен кольцевым козырьком 10, отогнутым с внешней стороны в направлении дополнительной трубы 5. На входе в патрубок 3 может быть дополнительно установлен отбойник 11, обеспечивающий гарантированное и своевременное удаление выделенных из газа примесей за пределы рабочего канала. Кроме того в центре вертикальной трубы 4 может быть установлен нагреватель, который увеличивает градиент температуры между горячим газом и холодными стенками вертикальной трубы 4, что повышает эффективность процесса очистки. A device for implementing this method comprises a
При выполнении канала для прохода газа в виде трубы его эквивалентный диаметр равен внутреннему диаметру трубы, а при снабжении трубы 4 цилиндрическим нагревателем (т.е. выполнение канала в виде кольца) эквивалентный диаметр канала равен разности внутреннего диаметра трубы 4 и наружного диаметра нагревателя. Высота Н трубы 4 выбирается не меньше ее эквивалентного диаметра. When the channel for the gas passage in the form of a pipe is made, its equivalent diameter is equal to the inner diameter of the pipe, and when the pipe 4 is supplied with a cylindrical heater (i.e., the channel is made in the form of a ring), the equivalent diameter of the channel is equal to the difference between the inner diameter of the pipe 4 and the outer diameter of the heater. The height H of the pipe 4 is selected not less than its equivalent diameter.
П р и м е р. Проводят экспериментальные исследования процесса очистки топочного газа от порошкообразного материала размером до 500 мкм, при температуре газа 250оС и запыленностью 50 г/м3. Диаметр вертикального канала 0,2 м, высота канала от 0,15 до 0,50. Результаты исследований приведены в табл. 1.PRI me R. Experimental studies carried out flue gas cleaning process of the pulverulent material up to 500 microns, at a gas temperature of 250 ° C and 50 g dust / m 3. The diameter of the vertical channel is 0.2 m, the height of the channel is from 0.15 to 0.50. The research results are given in table. 1.
При высоте трубы меньше его эквивалентного диаметра (менее 0,2) и при любых режимах движения газа, а также при Re витания > 1000 и любой высоте трубы (но не менее ее эквивалентного диаметра) отдельные частицы не успевают достичь стенки трубы и остаются в потоке газа, удаляемом из устройства. При Re витания < 10 частицы осаждаются на стенках трубы, что приводит к росту термического сопротивления и снижению степени очистки газа. Это объясняется тем, что состав примесей в общем случае полидисперсный, некоторые крупные частицы практически не движутся вдоль стенки трубы. При этом более мелкие частицы в силу одинаковой физической природы примесей начинают оседать на более крупных, происходит своеобразная коагуляция частиц, их масса растет и происходит осаждение частиц на стенке, что снижает эффективность процесса. Устойчивая же газоочистка имела место при режиме движения газа, указанного в табл. 2. When the pipe height is less than its equivalent diameter (less than 0.2) and for any gas movement modes, as well as when Re-soaring> 1000 and any pipe height (but not less than its equivalent diameter), individual particles do not have time to reach the pipe wall and remain in the stream gas removed from the device. When Re soiling <10, particles are deposited on the walls of the pipe, which leads to an increase in thermal resistance and a decrease in the degree of gas purification. This is explained by the fact that the composition of impurities is generally polydisperse; some large particles practically do not move along the pipe wall. In this case, smaller particles, due to the identical physical nature of impurities, begin to settle on larger particles, a kind of coagulation of particles occurs, their mass grows and particles precipitate on the wall, which reduces the efficiency of the process. Sustainable gas cleaning took place during the regime of gas movement indicated in the table. 2.
Как видно из табл. 2, наиболее эффективная газоочистка осуществляется в диапазоне 10 ≅ Re витания ≅ 1000. As can be seen from the table. 2, the most efficient gas purification is carried out in the range of 10 ≅ Re soaring ≅ 1000.
Использование данного способа обеспечивает надежную степень очистки газа, а его реализация - простое аппаратурное оформление. Using this method provides a reliable degree of gas purification, and its implementation is a simple hardware design.
Claims (5)
10 ≅ Re витания ≅ 1000.1. The method of gas purification, which consists in the fact that the heated purified gas is passed through a vertical pipe from the bottom up, cooled by interacting with the walls of the vertical pipe and the separated impurities are removed, characterized in that, in order to reduce the energy intensity and increase the productivity of the process by ensuring its continuity, gas is passed at a speed at which the Reynolds criterion corresponds to the relation
10 ≅ Re soaring ≅ 1000.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4930453 RU2023478C1 (en) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | Method of and device for gas cleaning |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4930453 RU2023478C1 (en) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | Method of and device for gas cleaning |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2023478C1 true RU2023478C1 (en) | 1994-11-30 |
Family
ID=21571394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4930453 RU2023478C1 (en) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | Method of and device for gas cleaning |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2023478C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2752405C1 (en) * | 2020-12-10 | 2021-07-27 | Акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" (АО "ЭНИН") | Device for quenching and cleaning high-temperature gases from solid particles |
-
1991
- 1991-04-08 RU SU4930453 patent/RU2023478C1/en active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 1. Гордон Г.М., Пейсахов И.Л. Пылеулавливание и очистка газов в цветной металлургии. М.: Металлургия, 1977, с.456, 252-298. * |
| 2. Там же, с.15, 81-90. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2752405C1 (en) * | 2020-12-10 | 2021-07-27 | Акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" (АО "ЭНИН") | Device for quenching and cleaning high-temperature gases from solid particles |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4584003A (en) | Apparatus for treating dust-containing gas | |
| US3351195A (en) | Method and apparatus for continuous classification of solid particles dispersed in afluid carrier | |
| RU2007137436A (en) | SOLID PARTICLES, METHOD AND DEVICE FOR THEIR MANUFACTURE | |
| CS253491A3 (en) | Apparatus for separating dispersed particles from a gas flow | |
| RU2023478C1 (en) | Method of and device for gas cleaning | |
| US3265775A (en) | Continuous treatment of subdivided material with gas | |
| JPH07505823A (en) | Method and apparatus for removing airborne particulates from gases and liquids | |
| US3883324A (en) | Method and apparatus for agglomerating dry dust particles in a gas stream and separation | |
| US4531570A (en) | Method and apparatus for continuously cleaning a heat exchanger during operation | |
| SU1747202A1 (en) | Method of separation of powdery material | |
| WO1989004220A1 (en) | Method and apparatus for classifying particles | |
| US2550877A (en) | Method of heat expanding perlite while wiping furnace interiors | |
| CN1027230C (en) | Device for treating filter sludge consisting essentially of diatomaceous earth and method for operating such a device | |
| US3623297A (en) | Flue gas scrubber | |
| US3024909A (en) | Vortical type grit separator | |
| US4327067A (en) | Method for refining metal carbides containing free carbon | |
| RU2394669C1 (en) | Pyrolysis plant | |
| SU1000090A1 (en) | Melt granulator | |
| RU2175579C2 (en) | Method of dry classification of powder material particles | |
| SU1728607A1 (en) | Liquid, paste and disperse materials dryer | |
| SU1004729A1 (en) | Multistage cyclone-type heat exchanger | |
| JPH10249121A (en) | Gas-solid separator | |
| SU1558496A1 (en) | Hydrocyclone | |
| RU2024340C1 (en) | Device for dust separating | |
| SU1664376A1 (en) | Scrubber |