RU2142842C1

RU2142842C1 - Universal foam-manufacturing apparatus

Info

Publication number: RU2142842C1
Application number: RU98122414A
Authority: RU
Inventors: А.Ф. Герасимов
Original assignee: Герасимов Александр Филиппович
Priority date: 1998-12-08
Filing date: 1998-12-08
Publication date: 1999-12-20

Abstract

FIELD: sanitary engineering, heat power engineering and chemical industry for performing gas cleaning, heat and mass transfer in the course of endo-and exothermic reactions with participation of liquid and gaseous substances in any branch of national economy. SUBSTANCE: the foam-manufacturing apparatus has a body, reaction chamber, liquid feed pipe, separator, gas-feed and gas-discharge pipe connections, tray and an overflow device. The gas-feed pipe connection is brought to the reaction chamber from the bottom in such a way that its plane of cross-section of the outlet and liquid surface in the tray are located at the same level, and the area of effective operation of the apparatus is conditioned by the value of relations between the height or capacity of the reaction chamber and the height or capacity of the tray respectively within 0.001 to 100. The apparatus reliably operates at a water concentration up to 300 cu.m/sq.m h, for example, in the process of neutralization of alkaline sewage by carbon dioxide of flue gas. The apparatus has no movable parts and members that can get clogget up or be overgrown with salt deposits, which ensures a high reliability of its operation in the presence of impurities in liquid and gas at a time. The apparatus may be used for contact heating of water in boiler houses, thermoelectric plants, water-power stations and gas-transfer stations of any power. EFFECT: enhanced efficiency of operation. 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится преимущественно к санитарной технике, теплоэнергетике и химической промышленности и может быть использовано для проведения процессов газоочистки, тепло- и массообмена при протекании эндо- и экзотермических реакций с участием жидких и газообразных веществ в любой отрасли народного хозяйства, например, для контактного нагрева воды продуктами сгорания природного газа, также для нейтрализации щелочных сточных вод двуокисью углерода дымового газа или для охлаждения и очистки газов от твердых и газообразных примесей, или для кондиционирования воздуха. The invention relates primarily to sanitary engineering, heat power engineering and the chemical industry and can be used for gas purification, heat and mass transfer during endo and exothermic reactions involving liquid and gaseous substances in any sector of the national economy, for example, for contact heating of water with products natural gas combustion, also for neutralizing alkaline wastewater with carbon dioxide flue gas or for cooling and purification of gases from solid and gaseous impurities , or for air conditioning.

Известны пенные аппараты, предназначенные для проведения газоочистки, а также тепло- и массообменных процессов для протекания эндо- и экзотермических реакций с участием жидких и газообразных веществ и имеющие корпус, патрубок с оросительным устройством для подвода и распыления жидкости, патрубок для отвода жидкости, газоподводящий и газотводящий патрубки, решетку, на которой образуется пенный слой, бункер (ТАРАТ Э.Я. и др. Пенный режим и пенные аппараты, Л., Химия, 1997 г., 304 с., рис. 9). Known foam apparatuses designed for gas purification, as well as heat and mass transfer processes for the occurrence of endo- and exothermic reactions involving liquid and gaseous substances and having a housing, a nozzle with an irrigation device for supplying and spraying liquid, a nozzle for draining liquid, gas supply and gas outlet pipes, a grate on which a foam layer is formed, a hopper (TARAT E.Ya. et al. Foam mode and foam devices, L., Chemistry, 1997, 304 p., Fig. 9).

Для создания требуемой площади контакта фаз такие аппараты, как правило, делают многополочными, что обуславливает их металлоемкость и значительные габариты. Кроме того, изготовление решетки требует высокого профессионализма исполнителей и является энергоемким процессом. При обработке особенно сточных вод отверстия в решетке имеют тенденцию к "зарастанию", что значительно снижает эффективность работы такого ценного аппарата и в конечном счете может привести к полной его остановке. To create the required area of contact between the phases, such devices, as a rule, are made multi-shelved, which determines their metal consumption and significant dimensions. In addition, the manufacture of gratings requires high professionalism of the performers and is an energy-intensive process. When treating especially wastewater, holes in the grate tend to “overgrow”, which significantly reduces the efficiency of such a valuable apparatus and can ultimately lead to its complete stop.

Известен ударно-пенный аппарат конструкции ВВИТКУ, имеющий корпус, реакционную камеру, трубу для подачи воды, сепаратор, газоподводящий и газоотводящий патрубки, поддон и переливное устройство (Стефанов Е.В., Вентиляция и кондиционирование воздуха, Л., ВВИТКУ, 1970, 544 с., рис. 5.48). Known shock-foam apparatus design VVITKU having a housing, a reaction chamber, a pipe for supplying water, a separator, gas supply and gas outlet pipes, pan and overflow device (Stefanov E.V., Ventilation and air conditioning, L., VVITKU, 1970, 544 S., Fig. 5.48).

В данном ударно-пенном аппарате конструкции ВВИТКУ газоподводящий патрубок вводят в объем реакционной камеры наклонно и выше поддона, что сокращает рабочий объем реакционной камеры на величину объема, занимаемого газоподводящим патрубком. Кроме того, газоподводящий патрубок своим расположением внутри реакционной камеры снижает исходную площадь плоскости пенообразования в ней на величину площади поперечного сечения газоподводящего патрубка и нарушают равномерность распределения поля скоростей газового потока, что вызывает возникновение застойной зоны над верхней частью поверхности газоподводящего патрубка. In this shock-foam apparatus of the VVITKU design, the gas supply pipe is introduced obliquely and above the pan into the volume of the reaction chamber, which reduces the working volume of the reaction chamber by the volume occupied by the gas supply pipe. In addition, the gas supply pipe by its location inside the reaction chamber reduces the initial area of the foaming plane in it by the size of the cross-sectional area of the gas supply pipe and violates the uniform distribution of the velocity field of the gas flow, which causes the stagnation zone above the upper part of the surface of the gas supply pipe.

Все эти недостатки снижают эффективность работы ударно-пенного аппарата конструкции ВВИТКУ. Кроме того, газовый поток при выходе из газоподводящего патрубка в объеме реакционной камеры делает поворот как минимум на 135^o, что увеличивает гидравлическое сопротивление аппарата.All these disadvantages reduce the efficiency of the shock-foam apparatus of the VVITKU design. In addition, the gas stream at the exit of the gas supply pipe in the volume of the reaction chamber makes a rotation of at least 135 ^o , which increases the hydraulic resistance of the apparatus.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является универсальный пенный аппарат, содержащий корпус, реакционную камеру, трубу для подачи жидкости, сепаратор, газоподводящий и газоотводящий патрубки, поддон и переливное устройство (SU 130177 A, 24.06.1960). The closest analogue of the claimed invention is a universal foam apparatus containing a housing, a reaction chamber, a pipe for supplying liquid, a separator, gas supply and gas outlet pipes, a tray and an overflow device (SU 130177 A, 06.24.1960).

Однако в данном аппарате не устранены указанные выше недостатки. However, the aforementioned disadvantages are not resolved in this apparatus.

Задачей изобретения является создание универсального пенного аппарата, обеспечивающего получение технического результата, состоящего в повышении эффективности работы аппарата и в расширении границ его использования. The objective of the invention is to create a universal foam apparatus, providing a technical result, consisting in increasing the efficiency of the apparatus and in expanding the boundaries of its use.

Этот технический результат в универсальном пенном аппарате, содержащем корпус, реакционную камеру, трубу для подачи жидкости, сепаратор, газоподводящий и газоотводящий патрубки, поддон и переливное устройство, достигается тем, что газоподводящий патрубок подведен к реакционной камере снизу таким образом, что плоскость поперечного сечения его выходного отверстия и поверхность (зеркало) жидкости в поддоне расположены на одном уровне. This technical result in a universal foam apparatus containing a housing, a reaction chamber, a pipe for supplying liquid, a separator, a gas supply and gas outlet pipes, a tray and an overflow device, is achieved by the fact that the gas supply pipe is brought down to the reaction chamber so that its cross-sectional plane the outlet and the surface (mirror) of the liquid in the pan are located at the same level.

Область эффективной работы аппарата обуславливает величина отношений высоты или объема реакционной камеры к высоте или объему поддона соответственно в диапазоне от 0,001 до 100,0. The area of effective operation of the apparatus determines the ratio of the height or volume of the reaction chamber to the height or volume of the pan, respectively, in the range from 0.001 to 100.0.

Подведение газоподводящего патрубка к реакционной камере снизу позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление универсального пенного аппарата на 36 кгс/м²при максимальной скорости газа и увеличить площадь плоскости пенообразования в поперечном сечении реакционной камеры, как минимум на 25%, обеспечивая при этом равномерное распределение скоростей газового потока в объеме и по площади поперечного сечения реакционной камеры, и ликвидировать "застойную" зону, увеличить полезный объем реакционного пространства в реакционной камере максимально на 25%, что способствует росту эффективности и снижению энергоемкости работы универсального пенного аппарата при его неизменных габаритах.Bringing the gas supply pipe to the reaction chamber from below allows reducing the hydraulic resistance of the universal foam apparatus by 36 kgf / m ² at the maximum gas velocity and increasing the area of the foaming plane in the cross section of the reaction chamber by at least 25%, while ensuring a uniform distribution of gas flow velocities in volume and cross-sectional area of the reaction chamber, and eliminate the "stagnant" zone, increase the useful volume of the reaction space in the reaction chamber maximally by 25%, which contributes to increased efficiency and reduced energy intensity of the universal foam apparatus with its constant dimensions.

Возможность изменения соотношений высоты и объема реакционной камеры к высоте и объему поддона соответственно от 0,001 до 100,0 расширяет границы использования универсального пенного аппарата в народном хозяйстве и промышленности. The possibility of changing the ratios of the height and volume of the reaction chamber to the height and volume of the pallet, from 0.001 to 100.0, respectively, expands the boundaries of the use of the universal foam apparatus in the national economy and industry.

На фиг. 1 выполнен продольный разрез универсального пенного аппарата; на фиг. 2 представлен разрез описываемого устройства по сечению А-А. In FIG. 1 is a longitudinal section through a universal foam apparatus; in FIG. 2 shows a section of the described device along section AA.

Универсальный пенный аппарат содержит корпус 1, реакционную камеру 2, трубу для подачи жидкости 3, сепаратор 4, газоподводящий патрубок 5, газоотводящий патрубок 6, поддон 7 и переливное устройство 8. Universal foam apparatus includes a housing 1, a reaction chamber 2, a pipe for supplying liquid 3, a separator 4, a gas supply pipe 5, a gas discharge pipe 6, a tray 7 and an overflow device 8.

В универсальном пенном аппарате поток газа со скоростью до 20 м/с поступает по газоподводящему патрубку 5 в реакционную камеру 2, в которую одновременно поступает жидкость через трубу 3. В реакционной камере 2 жидкость перемешивается с газом - таким образом образуется слой газонасыщенной эмульсии /пена/. Подвижная газожидкостная эмульсия может заполнить весь объем реакционной камеры 2. По мере поступательного движения газожидкостной эмульсии вверх происходит постепенное разрушение пены. Жидкость отбрасывается к стенкам корпуса 1 и под действием силы тяжести стекает вниз в поддон 7. Обработанный в аппарате газ освобождается от захваченных капель жидкости в сепараторе 4 и его отводят наружу по газоотводящему патрубку 6. Высота пены зависит от величины скорости газа и высоты подтопления газоподводящего патрубка 5. Переливное устройство 8 позволяет регулировать и поддерживать заданную высоту подтопления газоподводящего патрубка 5 и производить отведение расчетного расхода обработанной жидкости из поддона 7. Переливное устройство 8 имеет гидрозатвор, препятствующий прохождению газа наружу. In a universal foam apparatus, a gas stream with a speed of up to 20 m / s enters through the gas supply pipe 5 into the reaction chamber 2, into which the liquid simultaneously flows through the pipe 3. In the reaction chamber 2, the liquid is mixed with the gas - this forms a layer of gas-saturated emulsion / foam / . A mobile gas-liquid emulsion can fill the entire volume of the reaction chamber 2. As the gas-liquid emulsion moves upward, the foam gradually breaks down. The liquid is discharged to the walls of the housing 1 and flows down into the sump under the action of gravity 7. The gas processed in the apparatus is freed from the trapped liquid droplets in the separator 4 and it is taken out through the gas outlet 6. The foam height depends on the gas velocity and the height of the gas inlet underflooding 5. The overflow device 8 allows you to adjust and maintain a given height of the underflooding of the gas supply pipe 5 and to discharge the estimated flow rate of the treated liquid from the pallet 7. Overflow device ystvo 8 has a water seal that prevents the passage of gas to the outside.

Универсальный пенный аппарат имеет круглую форму и может быть изготовлен из пластмасс, металла, керамики, асбестоцемента, стекла и бетона. The universal foam apparatus has a round shape and can be made of plastics, metal, ceramics, asbestos cement, glass and concrete.

Использование для климатологической зоны г. Камышина Волгоградской области универсального пенного аппарата, например, для контактного нагрева воды уходящими дымовыми газами от котла КВ-Г - 2,5-95 при работе на газообразном топливе, выпускаемого АО ТКЗ "Красный Котельщик", г. Таганрог, предусматривает многоплановый эффект, расчет которого приведен в таблице. The use of a universal foam apparatus for the climatological zone of Kamyshin, Volgograd Region, for example, for contact heating of water with flue gases from the KV-G boiler - 2.5-95 when working on gaseous fuel, manufactured by TKZ Krasny Kotelshchik JSC, Taganrog provides a multifaceted effect, the calculation of which is given in the table.

Предлагаемый универсальный пенный аппарат может быть использован на котельных, ТЭЦ, ГРЭС и газоперекачивающих станциях любой мощности, что позволяет получить экономию в народном хозяйстве и промышленности, сопровождаемую одновременно решением ряда экологических проблем. The proposed universal foam apparatus can be used in boiler houses, thermal power plants, state district power stations and gas pumping stations of any capacity, which allows to obtain savings in the national economy and industry, accompanied by the simultaneous solution of a number of environmental problems.

Предлагаемый аппарат компактен за счет высокой интенсивности проведения заданного процесса. Так например, аппарат надежно работает при плотности орошения до 300 м³/(м²•ч) в процессе нейтрализации щелочных сточных вод двуокисью углерода дымового газа. В аппарате отсутствуют движущиеся части и элементы, способные забиваться или зарастать отложениями солей, что обеспечивает высокую надежность его работы при наличии загрязнений в жидкости и газе одновременно.The proposed apparatus is compact due to the high intensity of the given process. For example, the apparatus works reliably at an irrigation density of up to 300 m ³ / (m ² • h) in the process of neutralizing alkaline wastewater with carbon dioxide flue gas. There are no moving parts and elements in the device that can clog or overgrow with salt deposits, which ensures high reliability of its operation in the presence of contaminants in the liquid and gas at the same time.

Особо следует отметить сравнительно низкую энергоемкость, малые габариты, простоту изготовления и эксплуатации предлагаемого аппарата. Of particular note is the relatively low energy consumption, small dimensions, ease of manufacture and operation of the proposed device.

Claims

1. A universal foam apparatus comprising a housing, a reaction chamber, a liquid supply pipe, a separator, a gas inlet and a gas outlet, a tray and an overflow device, characterized in that the gas inlet is brought down to the reaction chamber so that the cross-sectional plane of its outlet and the surface (mirror) of the liquid in the pan is located at the same level.

2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the area of effective operation of the apparatus determines the ratio of the height or volume of the reaction chamber to the height or volume of the pallet, respectively, in the range of 0.001 to 100.0.