RU2158166C1

RU2158166C1 - Gas scrubber

Info

Publication number: RU2158166C1
Application number: RU99108747A
Authority: RU
Inventors: В.И. Бейльман; П.Ф. Удачин
Priority date: 1999-04-20
Filing date: 1999-04-20
Publication date: 2000-10-27

Abstract

FIELD: heat power engineering, chemical industry, metallurgy. SUBSTANCE: proposed device is designed for cleaning of gases from hard gaseous impurities. Device has cylindrical housing with gas inlet and outlet branch pipes, sprinkler, water distributor, foam generator made in form of horizontal partition, foam stabilizer arranged over ring vane swirler. Drip trap and guard lip are installed in direction of gas liquid mixture flow. Outlet gas heater is installed at scrubber outlet before outlet branch pipe to maintain temperature of gases higher than dew point. Proposed device provides three-stage emulsification. Contaminated gas flow, directed tangentially into cylindrical housing of gas scrubber, passes through ring vane swirler, being emulsified by interaction of swirled gas flow with liquid delivered in countercurrent flow. Second stage of emulsification is provided by passing gas-liquid mixture through drip trap. Third stage of emulsification occurs in wall area of cylindrical housing under guard lip. EFFECT: improved efficiency of cleaning and reliability of operation with provision of high capacity by intensification of heat-mass exchange, elimination of drop carryover, reduced corrosion. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к мокрой очистке газов от твердых и газообразных составляющих, и может быть использовано в химической, металлургической и других отраслях промышленности. The invention relates to the field of power engineering, in particular to the wet cleaning of gases from solid and gaseous components, and can be used in the chemical, metallurgical and other industries.

Известен пенный аппарат, включающий цилиндрический корпус, патрубки подвода и отвода газов, расположенные соосно с корпусом, горизонтальную перегородку с образованием кольцевого зазора со стенкой корпуса, стабилизатор пенного слоя, выполненный в виде радиальных наклонных пластин, расположенных между стенкой корпуса и центральным усечением конусом аппарата (авт. свид. N 1212515, МПК B 01 D 17/01, 1986 г.). A foam apparatus is known, including a cylindrical body, gas supply and exhaust pipes aligned with the body, a horizontal partition to form an annular gap with the body wall, a foam layer stabilizer made in the form of radial inclined plates located between the body wall and the central truncation by the cone of the device ( author certificate N 1212515, IPC B 01 D 17/01, 1986).

Недостатками указанного технического решения являются:
- отсутствие надежной системы каплеулавливания;
- недостаточная производительность;
- недостаточный тепломассообмен в аппарате,
что приводит к снижению эффективности очистки газов, невозможности осуществления процесса газоочистки в аппарате большого диаметра.The disadvantages of this technical solution are:
- lack of a reliable drip collection system;
- insufficient performance;
- insufficient heat and mass transfer in the apparatus,
which leads to a decrease in the efficiency of gas purification, the inability to implement the gas purification process in a large-diameter apparatus.

Наиболее близким техническим решением является устройство для мокрой очистки газов, содержащее цилиндрический корпус, патрубки подвода и отвода газов, дозатор орошающей жидкости, выполненный в виде тарельчатого элемента, кольцевой лопаточный завихритель, расположенный между тарельчатым элементом и корпусом (патент RU N 2086293, МПК 6 B 01 D, 47/04, 1994 г.). The closest technical solution is a device for wet cleaning of gases, containing a cylindrical body, nozzles for supplying and discharging gases, an irrigation fluid dispenser made in the form of a disk element, an annular blade swirler located between the disk element and the housing (patent RU N 2086293, IPC 6 B 01 D, 47/04, 1994).

Недостатком данного технического решения является недостаточная эффективность и надежность работы. The disadvantage of this technical solution is the lack of efficiency and reliability.

Это объясняется тем, что в известном устройстве отсутствует надежная система улавливания брызг и капель, которые присутствуют в газовом потоке, движущемся вверх после процесса высокоскоростного эмульгирования в слое жидкости. This is due to the fact that the known device lacks a reliable system for trapping sprays and drops that are present in the gas stream moving upward after the process of high-speed emulsification in the liquid layer.

Другим недостатком известного устройства является низкая температура уходящих газов. При температуре газов на входе в газоочиститель 120 - 160^oC и удельном расходе воды на орошение 0,172 - 0,185 кг/м³ (при нормальных условиях) происходит глубокое охлаждение газов до температуры конденсации водяных паров, что создает трудности при транспортировке очищенных газов перед выбросом их в атмосферу в связи с возможностью появления влаги, пылевых отложений и образования коррозии.Another disadvantage of the known device is the low temperature of the exhaust gases. When the gas temperature at the inlet of the gas scrubber is 120 - 160 ^o C and the specific flow rate of water for irrigation is 0.172 - 0.185 kg / m ³ (under normal conditions), the gases are deeply cooled to the condensation temperature of water vapor, which makes it difficult to transport the purified gases before emitting them into the atmosphere due to the possibility of moisture, dust deposits and the formation of corrosion.

Кроме того, тарельчатый элемент имеет большую площадь, в результате чего при вращении жидкости в центральной части тарельчатого элемента образуется застойная зона, где возможны отложения уловленных частиц, что снижает надежность работы аппарата. In addition, the plate element has a large area, as a result of which, when the liquid rotates in the central part of the plate element, a stagnant zone is formed where deposits of trapped particles are possible, which reduces the reliability of the apparatus.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, - интенсификация тепломассообмена, ликвидация каплеуноса, повышение температуры очищенных газов, исключение коррозии оборудования и отложения пыли. The technical problem solved by the present invention is the intensification of heat and mass transfer, the elimination of droplets, increasing the temperature of the purified gases, eliminating corrosion of equipment and dust deposits.

Для достижения указанного технического результата аппарат мокрой очистки газа, содержащий цилиндрический корпус, входной патрубок, установленный тангенциально, выходной патрубок, орошающее устройство, пенообразователь с лопаточным завихрителем, размещенный в кольцевой щели, снабжен распределителем орошающей жидкости, выполненным в виде конуса, расположенного соосно с цилиндрическим корпусом и орошающим устройством, при этом основание конуса расположено над перегородкой, а его диаметр меньше диаметра перегородки, и стабилизатором пены, выполненным в виде наклонных направляющих, примыкающих к корпусу и верхней части лопаточного завихрителя, а перед выходным патрубком установлен патрубок подвода горячего воздуха или подогреватель. To achieve the technical result, a gas wet cleaning apparatus comprising a cylindrical body, an inlet nozzle mounted tangentially, an outlet nozzle, an irrigation device, a foaming agent with a blade swirl placed in an annular gap is provided with an irrigation fluid distributor made in the form of a cone located coaxially with the cylindrical case and irrigation device, while the base of the cone is located above the partition, and its diameter is less than the diameter of the partition, and the stabilizer heaters made in the form of inclined guides adjacent to the casing and the upper part of the blade swirl, and a hot air supply pipe or heater is installed in front of the outlet pipe.

Над орошающим устройством установлен каплеуловитель, над которым по периметру цилиндрического корпуса установлен козырек. A drop eliminator is installed above the irrigation device, over which a visor is installed around the perimeter of the cylindrical body.

Отличительными признаками предлагаемого аппарата мокрой очистки газов от указанного выше известного устройства, наиболее близкого к нему, являются наличие распределителя орошающей жидкости, выполненного в виде конуса и расположенного соосно с цилиндрическим корпусом и орошающим устройством, при этом основание конуса расположено над перегородкой, а его диаметр меньше диаметра перегородки, и стабилизатора пены, выполненного в виде наклонных направляющих, примыкающих к корпусу и верхней части лопаточного завихрителя. The distinctive features of the proposed apparatus for wet cleaning of gases from the above known device closest to it are the presence of a distributor of irrigation fluid, made in the form of a cone and located coaxially with the cylindrical body and the irrigation device, while the base of the cone is located above the partition, and its diameter is smaller the diameter of the partition, and the foam stabilizer, made in the form of inclined guides adjacent to the casing and the upper part of the blade swirl.

Перед выходным патрубком установлен патрубок подвода горячего воздуха или подогреватель. A hot air supply pipe or heater is installed in front of the outlet pipe.

Предлагаемый аппарат мокрой очистки газов поясняется чертежом. The proposed apparatus for wet cleaning of gases is illustrated in the drawing.

Аппарат мокрой очистки газов содержит цилиндрический корпус 1 с патрубками подвода загрязненных газов 2 и отвода очищенных газов 3, орошающее устройство 4, распределитель воды 5, пенообразователь 6, выполненный в виде горизонтальной перегородки, стабилизатор пены 7, расположенный над кольцевым лопаточным завихрителем 8. По ходу движения газожидкостной смеси установлены каплеуловитель 9 и защитный козырек 10. В верхней части корпуса 1 перед патрубком отвода очищенных газов 3 установлен патрубок подвода горячего воздуха 11 или подогреватель (на чертеже не показан). В нижней части корпуса 1 расположен сливной патрубок 12. The apparatus for wet cleaning of gases contains a cylindrical body 1 with nozzles for supplying contaminated gases 2 and for removing purified gases 3, an irrigation device 4, a water distributor 5, a foaming agent 6 made in the form of a horizontal partition, a foam stabilizer 7 located above the annular blade swirler 8. In the direction For the movement of the gas-liquid mixture, a droplet eliminator 9 and a protective visor 10 are installed. In the upper part of the housing 1 in front of the outlet pipe for cleaned gases 3 there is a nozzle for supplying hot air 11 or a heater (for not shown). In the lower part of the housing 1 is a drain pipe 12.

Работа аппарата мокрой очистки газов осуществляется следующим образом. Загрязненный газовый поток поступает в цилиндрический корпус 1 газоочистителя через тангенциально установленный патрубок 2, где отжимается к стенке и закручивается. Затем, поднимаясь вверх, газ проходит через лопаточный завихритель 8, подвергаясь вторичной закрутке в том же направлении, и вступает в контакт с жидкостью, стекающей с поверхности распределителя воды 5, в результате чего образуется вращающийся газожидкостный слой с образованием на поверхности слоя пены. Стабилизатор 7 способствует поддержанию устойчивого слоя пены у стенок корпуса 1. The operation of the apparatus for wet gas cleaning is as follows. The contaminated gas stream enters the cylindrical body of the scrubber 1 through a tangentially mounted pipe 2, where it is pressed against the wall and twisted. Then, rising upward, the gas passes through the scapular swirl 8, undergoing secondary swirling in the same direction, and comes into contact with the liquid flowing from the surface of the water distributor 5, as a result of which a rotating gas-liquid layer is formed with the formation of a foam layer on the surface. The stabilizer 7 helps to maintain a stable layer of foam at the walls of the housing 1.

При контакте загрязненных газов с жидкостью в ограниченном пространстве между стенками корпуса 1 и распределителем воды 5 происходит интенсивный тепломассообмен с очисткой газов от твердых и газовых включений. В слое пены с высокоразвитой контактной поверхностью улавливаются мелкие частицы, оставшиеся после прохождения газового потока через слой жидкости. When contaminated gases come into contact with liquid in a limited space between the walls of the housing 1 and the water distributor 5, intense heat and mass transfer occurs with the gases being cleaned of solid and gas inclusions. In the foam layer with a highly developed contact surface, small particles are trapped, remaining after the passage of the gas stream through the liquid layer.

При прохождении через каплеуловитель 9 газожидкостной смеси происходит сепарация брызг и капель жидкости, уносимых скоростным потоком. Уловленные в каплеуловителе 9 капли жидкости отбрасываются из газового потока к стенкам корпуса 1 и стекают вниз. Защитный козырек 10 препятствует выносу с потоком газов из корпуса газоочистителя капель жидкости с пристенного слоя. When passing through the droplet eliminator 9 of the gas-liquid mixture, splashes and drops of liquid are carried away, carried away by the high-speed stream. Liquid droplets trapped in the droplet eliminator 9 are discarded from the gas stream to the walls of the housing 1 and flow down. The protective visor 10 prevents the removal of liquid droplets from the wall layer with the flow of gases from the scrubber body.

Перед выходом из корпуса 1 газоочистителя происходит подогрев очищенных газов, например, горячим воздухом, при температуре, обеспечивающей испарение капель жидкости и нагрев газов до температуры, превышающей точку росы газов. Before exiting the scrubber body 1, the purified gases are heated, for example, with hot air, at a temperature that ensures the evaporation of liquid droplets and the heating of the gases to a temperature exceeding the dew point of the gases.

Очищенные и подогретые газы удаляются из корпуса газоочистителя 1 через патрубок 3, а жидкость, с уловленными вредными компонентами стекает вниз и через сливной патрубок 12 сливается из газоочистителя. The cleaned and heated gases are removed from the scrubber body 1 through the pipe 3, and the liquid, with the harmful components caught, flows down and is drained from the scrubber through the drain pipe 12.

В газовом потоке при прохождении последнего через каплеуловитель содержатся твердые и газообразные составляющие и достаточно большое количество капель жидкости, выносимых из динамически подвижного пенного слоя. В каплеуловителе происходит процесс взаимодействия этих частиц с каплями жидкости, т. е. продолжается процесс тепломассообмена, в результате чего происходит осаждение твердых частиц и растворение газообразных включений в каплях жидкости, что приводит к повышению общей эффективности аппарата. During the passage of the latter through the droplet eliminator, the gas stream contains solid and gaseous components and a sufficiently large number of liquid droplets carried out from the dynamically moving foam layer. In the droplet eliminator, the process of interaction of these particles with liquid droplets takes place, i.e., the heat and mass transfer process continues, as a result of which solid particles are precipitated and gaseous inclusions dissolve in the liquid droplets, which leads to an increase in the overall efficiency of the apparatus.

Уловленные в каплеуловителе капли жидкости с осевшими на них частицами твердых в газообразных включениях отбрасываются из газового потока к стенкам корпуса и стекают вниз. Защитный козырек препятствует выносу этих капель, с потоком газов с пристенного слоя корпуса газоочистителя, что включает появление отложений в выходном патрубке аппарата, сохраняет стабильным аэродинамическое сопротивление последнего и, как следствие, повышает его надежность. Liquid droplets trapped in the droplet eliminator with solid particles deposited on them in gaseous inclusions are discarded from the gas stream to the walls of the casing and flow down. A protective visor prevents the removal of these droplets, with the flow of gases from the wall layer of the scrubber body, which includes the appearance of deposits in the outlet pipe of the apparatus, keeps the aerodynamic resistance of the latter stable and, as a result, increases its reliability.

При известном мокром способе газоочистки на выходе из корпуса газоочистителя очищенные газы имеют температуру конденсации водяных паров, что приводит к появлению влаги, пылевых отложений и коррозии оборудования, в результате чего снижается надежность работы газоочистителя. With the known wet method of gas purification at the outlet of the scrubber body, the purified gases have a condensation temperature of water vapor, which leads to moisture, dust deposits and corrosion of the equipment, resulting in reduced reliability of the gas scrubber.

Подогрев же очищенных газов в предлагаемом решении приводит к испарению мелких капель жидкости, снижению влажности газов и повышению температуры уходящих газов до превышающей температуру точки росы, что исключает появление отложений и коррозию оборудования и тем самым повышает надежность работы газоочистителя. Heating the purified gases in the proposed solution leads to the evaporation of small droplets of liquid, lowering the humidity of the gases and raising the temperature of the exhaust gases to above the dew point temperature, which eliminates deposits and corrosion of the equipment and thereby increases the reliability of the gas scrubber.

Предложения конструкция распределителя воды позволяет обеспечить равномерную подачу орошающей жидкости к лопаточному завихрителю, через который поступает очищенный газовый поток, что способствует более качественному процессу эмульгирования, повышает тем самым эффективность газоочистки. The design of the water distributor allows for a uniform supply of irrigation fluid to the scapular swirler through which the cleaned gas stream enters, which contributes to a better emulsification process, thereby increasing the efficiency of gas purification.

Установленный над лопаточным завихрителем стабилизатор пены обеспечивает турбулизацию пенного слоя, способствует интенсификации тепломассообмена, что значительно повышает эффективность газоочистки. A foam stabilizer installed above the scapular swirler provides turbulization of the foam layer, promotes the intensification of heat and mass transfer, which significantly increases the efficiency of gas purification.

Claims

1. Apparatus for wet cleaning of gases, comprising a cylindrical body, an inlet nozzle mounted tangentially, an outlet nozzle, an irrigation device, a foaming agent with a blade swirler placed in an annular gap, characterized in that it is equipped with a distributor of irrigation fluid made in the form of a cone located coaxially with a cylindrical body and an irrigation device, while the base of the cone is located above the partition, and its diameter is less than the diameter of the partition, and a foam stabilizer made in the form of inclined guides adjacent to the casing and the upper part of the blade swirl, and in front of the outlet pipe there is a pipe for supplying hot air or a heater.

2. The device according to claim 1, characterized in that a drop eliminator is installed above the irrigation device.

3. The device according to claim 2, characterized in that a visor is installed above the droplet eliminator along the perimeter of the cylindrical body.