RU2261139C1

RU2261139C1 - Vortex scrubber

Info

Publication number: RU2261139C1
Application number: RU2004122932/15A
Authority: RU
Inventors: Руфат Шовкет Оглы Абиев (RU); Руфат Шовкет оглы Абиев
Priority date: 2004-07-26
Filing date: 2004-07-26
Publication date: 2005-09-27

Abstract

FIELD: heat-and-mass exchange apparatus; chemical and food-processing industries; metallurgy.

SUBSTANCE: proposed scrubber is used for wet cleaning of gases from solid, liquid and gaseous admixtures as well as for cooling and condensation of vapor, conducting chemical reactions in the gas-liquid-solid systems. Proposed scrubber includes housing 1 equipped with cylindrical and taper contraction tube 2, neck 3 and diffuser 4, nozzle 5 mounted coaxially in housing and provided with branch pipe 11 for admitting the dust-and-gas flow and L-shaped supply branch pipes 7 which are turnable around their axes; it is also provided with gas-separating reservoir 8 equipped with branch pipes for discharge of cleaned gas and water with entrapped particles; supply branch pipes 7 are connected to liquid absorbent delivery system; nozzle 5 is axially movable relative to housing 1. Dust-concentration sensor 12 built in dust-and-gas flow inlet branch pipe is connected with controller 13 connected in its turn to actuating mechanism 14 of adjusting valve 15 mounted between liquid absorbent delivery system and supply branch pipes 7. Branch pipe 9 used for discharge of liquid containing entrapped particles is mounted tangentially relative to gas separating reservoir 8. Cleaned gas is evacuated from apparatus through branch pipe 10. Nozzle 5 is mounted hermetically in housing 1 by means of seal 6. Proposed scrubber makes it possible to conduct violent reactions in liquid-solid systems and in gas-liquid-solid systems without preliminary cleaning in other apparatus and to exclude use of drip pans; it also provides for control of force (centrifugal) field in scrubber depending on parameters of dust-and-gas flow.

EFFECT: enhanced efficiency of scrubbing; reduced length of apparatus with no change in productivity.

3 cl, 3 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к тепломассообменной аппаратуре химической, пищевой, металлургической и других отраслей промышленности и предназначено для мокрой очистки газов от твердых, жидких и газообразных примесей, а также охлаждения и конденсации паров, проведения химических реакций в системе газ - жидкость - твердое.The invention relates to heat and mass transfer equipment of the chemical, food, metallurgical and other industries and is intended for wet cleaning of gases from solid, liquid and gaseous impurities, as well as cooling and condensation of vapors, conducting chemical reactions in a gas-liquid-solid system.

Известен скруббер Вентури, состоящий из конфузора, горловины, диффузора и сопла (Лукин В.Д., Курочкина М.И. Очистка вентиляционных выбросов в химической промышленности. - Л.: Химия, 1980. - с.66-69). В конфузор подают запыленный газ, через сопло всасывается жидкость, служащая для смачивания частиц, образования конгломератов и последующего отделения их от газа. Скруббер Вентури используется в промышленности при скорости газа в горловине трубы от 30 до 200 м/с и удельном орошении (отношении расхода воды к расходу газа) в диапазоне (0,1÷6)·10^-3 м³/м³ газа. Скрубберы Вентури весьма эффективны при улавливании частиц с размером более 10 мкм. Однако они недостаточно хорошо улавливают более мелкие частицы. Кроме того, вылетающие из скруббера Вентури капли жидкости с частицами пыли необходимо направлять в каплеуловители, иногда двухступенчатые. Это приводит к усложнению установки и увеличению ее металлоемкости.Known Venturi scrubber, consisting of a confuser, neck, diffuser and nozzle (Lukin V.D., Kurochkina M.I. Purification of ventilation emissions in the chemical industry. - L .: Chemistry, 1980. - p.66-69). Dusty gas is fed into the confuser, and liquid is sucked through the nozzle, which serves to wet the particles, form conglomerates, and subsequently separate them from the gas. A Venturi scrubber is used in industry with a gas velocity in the neck of the pipe from 30 to 200 m / s and specific irrigation (the ratio of water to gas consumption) in the range (0.1 ÷ 6) · 10 ^-3 m ³ / m ^{3 of} gas. Venturi scrubbers are very effective at trapping particles larger than 10 microns. However, they do not capture fine particles well enough. In addition, droplets of liquid with dust particles escaping from the Venturi scrubber must be sent to droplet eliminators, sometimes two-stage ones. This leads to a complication of the installation and an increase in its metal consumption.

Известен скруббер Вентури (МПК⁴ В 01 D 47/10, а.с. СССР № 1233919, Б.И. № 20, 1986 г.), состоящий из конфузора, горловины, диффузора, подводящего патрубка и узла орошения, снабженное дополнительным узлом орошения, установленным в подводящем патрубке, размещенном тангенциально камере и выполненным в виде конфузора. Известный скруббер позволяет достичь довольно высокой степени очистки, особенно для частиц с размером крупнее 10 мкм. Частицы меньших размеров могут уноситься турбулентными вихрями, образующимися в потоке газа, и эффективность их улавливания в известном скруббере недостаточно высока.Known Venturi scrubber (IPC ⁴ V 01 D 47/10, AS USSR No. 1233919, B.I. No. 20, 1986), consisting of a confuser, a neck, a diffuser, a supply pipe and an irrigation unit, equipped with an additional unit irrigation installed in the inlet pipe, placed tangentially in the chamber and made in the form of a confuser. Known scrubber allows you to achieve a fairly high degree of purification, especially for particles larger than 10 microns. Smaller particles can be carried away by turbulent vortices formed in the gas stream, and the efficiency of their capture in a known scrubber is not high enough.

Известен скруббер (МПК⁵ В 01 D 47/10, пат. РФ №2010590), состоящий из вертикальной трубы Вентури, подающего и отводящего патрубков, эжекторной вставки, установленной в конфузоре трубы Вентури, каплеуловителя, расположенного на диффузоре трубы Вентури и установленного соосно ему внутри корпуса скруббера Вентури, и завихрителя, расположенного в кольцевом зазоре между трубой Вентури в нижней ее части и внутренней стенкой каплеуловителя, эжекторная вставка выполнена в виде нисходящей спиральной ленты, образующей конус, к вершине которого жестко закреплен шток, соединенный резьбой с крышкой установленного над конфузором трубы Вентури дополнительного бака абсорбента (жидкого поглотителя пыли), которым снабжен скруббер, причем спиральная лента в основании конуса жестко прикреплена к нижней наружной стенке дополнительного бака абсорбента, а каплеуловитель выполнен в виде усеченного конуса с меньшим основанием в нижней части трубы Вентури и углом раскрытия конуса, равным 7-8°, при этом отводящий патрубок в верхней части каплеуловителя и подающий патрубок трубы Вентури выполнены тангенциальными, а скруббер дополнительно снабжен переливной трубой, соединяющей дополнительный бак абсорбента с нижней частью кармана, образованного наружной стенкой усеченного конуса каплеуловителя и внутренней стенкой корпуса скруббера.Known scrubber (IPC ⁵ V 01 D 47/10, pat. RF №2010590), consisting of a vertical venturi, inlet and outlet pipes, an ejector insert installed in the venturi of the venturi, a droplet eliminator located on the diffuser of the venturi and installed coaxially with it inside the case of the venturi scrubber and the swirl located in the annular gap between the bottom of the venturi and the inner wall of the drip tray, the ejector insert is made in the form of a downward spiral tape forming a cone, to the top of which it is rigidly closed the rod is connected by a thread to the lid of the additional absorbent tank (liquid dust absorber) installed above the venturi of the venturi, which is equipped with a scrubber, the spiral tape at the base of the cone is rigidly attached to the lower outer wall of the additional absorbent tank, and the droplet eliminator is made in the form of a truncated cone with a smaller a base in the lower part of the venturi and an opening angle of the cone equal to 7-8 °, while the outlet pipe in the upper part of the droplet eliminator and the supply pipe of the venturi are made tang ntsialnymi and scrubber is further provided with an overflow pipe connecting an additional tank to a lower portion of the absorbent pocket formed by the outer wall of the truncated cone eliminator and the inner wall of the scrubber housing.

Известный скруббер обладает довольно высокой эффективностью улавливания твердых частиц, что достигается за счет возникающей в горловине трубы Вентури центробежной силы, обусловленной тангенциальным вводом пылегазового потока. Кроме того, завихритель в нижней части способствует отделению капель жидкости от газа.The well-known scrubber has a fairly high efficiency of collecting particulate matter, which is achieved due to the centrifugal force arising in the neck of the venturi, due to the tangential entry of the dust and gas stream. In addition, the swirl at the bottom helps to separate liquid droplets from gas.

Однако известный скруббер обладает следующими недостатками:However, the known scrubber has the following disadvantages:

1) в нем использован тангенциальный ввод пылегазового потока, обладающего недостаточно высокой кинетической энергией, и поэтому эффективность силового воздействия на твердые частицы недостаточно высока;1) it used the tangential inlet of a dusty gas stream with a kinetic energy that is not high enough, and therefore the effectiveness of the force action on solid particles is not high enough;

2) капли, образующиеся в скруббере, при высокой запыленности пылегазового потока, не способны поглотить большую часть частичек пыли;2) the droplets formed in the scrubber, with a high dust content of the dust and gas stream, are not able to absorb most of the dust particles;

3) в случае ввода потока с высокой концентрацией твердых частиц эффективность очистки известного скруббера резко снизится вследствие недостаточного количества орошаемой жидкости, частицы будут скапливаться в нижней части скруббера, засоряя его и переливную трубу, соединяющую нижнюю часть кармана с дополнительным баком абсорбента.3) if a stream with a high concentration of solid particles is introduced, the cleaning efficiency of a known scrubber will sharply decrease due to insufficient amount of irrigated liquid, particles will accumulate in the lower part of the scrubber, clogging it and the overflow pipe connecting the lower part of the pocket with an additional absorbent tank.

Наиболее близким к заявляемому является скруббер (МПК⁶ В 01 D 47/10, пат. РФ № 2139128), содержащий трубу Вентури, снабженную горловиной, диффузором с вытеснителем, конфузором, соединенным с патрубком подвода запыленного газа, узел орошения водой, один или несколько патрубков с соплами и пульсаторами для подачи газа или воздуха, причем патрубки с соплами смонтированы внутри патрубка подвода запыленного газа на входе в конфузор, причем каждый из патрубков выполнен Г-образным, установлен в направляющей опоре и снабжен узлом фиксации, а выходное отверстие сопла направлено в сторону движения запыленного газа, допуская возможным его перемещение в горизонтальной плоскости, а также поворот оси сопла относительно оси трубы на некоторый угол.Closest to the claimed one is a scrubber (IPC ⁶ V 01 D 47/10, US Pat. RF No. 2139128), containing a Venturi pipe equipped with a neck, a diffuser with a displacer, a confuser connected to a pipe for supplying dusty gas, an irrigation unit with water, one or more nozzles with nozzles and pulsators for supplying gas or air, and nozzles with nozzles are mounted inside the nozzle for supplying dusty gas at the inlet to the confuser, and each of the nozzles is made L-shaped, installed in the guide support and equipped with a fixing unit, and the outlet The nozzle is directed in the direction of motion of the dusty gas, allowing it to move in the horizontal plane, as well as the rotation of the nozzle axis relative to the axis of the pipe by a certain angle.

Известному скрубберу присущи следующие недостатки:A well-known scrubber has the following disadvantages:

1) в нем реализован тангенциальный ввод пылегазового потока, обладающего невысокой кинетической энергией, вследствие чего эффективность силового воздействия на твердые частицы, а значит, и степень очистки газа, недостаточно высоки;1) it implements the tangential introduction of a dusty gas stream having a low kinetic energy, as a result of which the efficiency of the force action on solid particles, and hence the degree of gas purification, is not high enough;

2) капли, образующиеся в скруббере, при высокой запыленности не способны эффективно поглотить пыль из концентрированного пылегазового потока; мелкие частицы могут уноситься турбулентными вихрями, образующимися в потоке газа;2) droplets formed in the scrubber, with high dust content, are not able to effectively absorb dust from a concentrated dust and gas stream; small particles can be carried away by turbulent vortices formed in a gas stream;

3) скруббер не может эффективно использоваться в качестве аппарата для проведения химических реакций в системе газ - жидкость - твердое в широком диапазоне режимных параметров, поскольку в его конструкции не предусмотрен ввод большого количества жидкости и значительной концентрации твердых частиц в пылегазовом потоке;3) the scrubber cannot be effectively used as an apparatus for conducting chemical reactions in a gas-liquid-solid system in a wide range of operating parameters, since its design does not provide for the introduction of a large amount of liquid and a significant concentration of solid particles in the dust and gas stream;

4) в случае ввода потока с высокой концентрацией твердых частиц, особенно мелких, эффективность очистки известного скруббера резко снизится вследствие недостаточного расхода орошаемой жидкости.4) in the case of the input stream with a high concentration of solid particles, especially small particles, the cleaning efficiency of the known scrubber will sharply decrease due to insufficient flow of irrigated liquid.

Кроме того, эффективность работы известного скруббера сильно зависит от расхода пылегазового потока: при снижении расхода центробежные силы, пропорциональные квадрату расхода, резко уменьшаются, и даже достаточно крупные частицы могут пройти через скруббер. Этот недостаток связан с отсутствием в известном скруббере регулировки силового (центробежного) поля в существенной мере и расхода жидкости в зависимости от параметров пылегазового потока (его расхода и концентрации частиц).In addition, the operating efficiency of the known scrubber strongly depends on the flow rate of the dust and gas stream: when the flow rate decreases, centrifugal forces proportional to the square of the flow rate decrease sharply, and even sufficiently large particles can pass through the scrubber. This disadvantage is associated with the absence in the known scrubber of adjusting the force (centrifugal) field to a significant extent and fluid flow depending on the parameters of the dust and gas stream (its flow rate and particle concentration).

Задачами предлагаемого изобретения являются повышение эффективности работы скруббера и снижение капитальных и эксплуатационных затрат, что достигается за счет:The objectives of the invention are to increase the efficiency of the scrubber and reduce capital and operating costs, which is achieved by:

1) повышения степени очистки газа за счет использования большой кинетической энергии вращающегося потока жидкости;1) increasing the degree of gas purification through the use of large kinetic energy of a rotating fluid flow;

2) обеспечения возможности проведения быстропротекающих реакций в системах жидкость - твердое и газ - жидкость - твердое или тех стадий этих реакций, скорость которых лимитируется диффузией;2) providing the possibility of carrying out fast reactions in liquid-solid and gas-liquid-solid systems or those stages of these reactions whose rate is limited by diffusion;

3) сокращения длины аппарата при заданной производительности;3) reducing the length of the apparatus for a given performance;

4) возможности очистки сильно запыленных потоков без их предварительной очистки в других аппаратах;4) the ability to clean highly dusty streams without first cleaning them in other devices;

5) возможности исключения из обвязки скруббера каплеуловителей;5) the possibility of exclusion from the piping of the scrubber drop eliminators;

6) обеспечения возможности регулировки силового (центробежного) поля в скруббере в широких пределах в зависимости от параметров пылегазового потока.6) providing the ability to adjust the power (centrifugal) field in the scrubber over a wide range depending on the parameters of the dust and gas flow.

Поставленные задачи достигаются тем, что вихревой скруббер включает корпус в виде трубы Вентури, состоящий из цилиндроконического конфузора, горловины и диффузора, установленное в корпусе соосно с ним сопло, снабженное патрубком ввода пылегазового потока, и имеющий подводящие патрубки Г-образной формы, выполненные с возможностью поворота вокруг своей оси, и газоотделительную емкость, снабженную патрубками отвода очищенного газа и жидкости с уловленными частицами, причем подводящие патрубки подключены к системе подачи жидкого поглотителя, а сопло выполнено с возможностью осевого перемещения относительно корпуса, в патрубок ввода пылегазового потока встроен датчик концентрации пыли, соединенный с контроллером, подключенным к исполнительному механизму регулирующего клапана, установленного между системой подачи жидкого поглотителя и подводящими патрубками при этом патрубок отвода жидкости с уловленными частицами выполнен тангенциально к газоотделительной емкости.The tasks are achieved in that the vortex scrubber includes a body in the form of a Venturi pipe, consisting of a cylinder conical confuser, a neck and a diffuser, a nozzle coaxially mounted with it, provided with a dust and gas inlet nozzle, and having L-shaped inlets made with the possibility of rotation around its axis, and a gas separation tank equipped with nozzles for the removal of purified gas and liquid with trapped particles, and the inlet pipes are connected to a liquid absorption system spruce, and the nozzle is made with the possibility of axial movement relative to the housing, a dust concentration sensor is integrated into the dust-gas flow inlet pipe, connected to a controller connected to the actuator of the control valve installed between the liquid absorber supply system and the supply pipes, while the liquid discharge pipe with trapped particles made tangentially to the gas separation tank.

Заявляемое техническое решение является новым, обладает изобретательским уровнем и промышленно применимо.The claimed technical solution is new, has an inventive step and is industrially applicable.

На фиг.1 представлена схема вихревого скруббера, на фиг.2 - поперечный разрез скруббера в плоскости А-А, на фиг.3 - вариант исполнения подводящего патрубка, выполненного с возможностью его поворота вокруг своей оси.Figure 1 presents a diagram of a vortex scrubber, figure 2 is a transverse section of the scrubber in the plane aa, figure 3 is an embodiment of the inlet pipe, made with the possibility of rotation around its axis.

Вихревой скруббер (фиг.1) содержит корпус 1 в виде трубы Вентури, состоящий из цилиндроконического конфузора 2, горловины 3 и диффузора 4, установленное в корпусе 1 соосно с ним сопло 5, герметизированное посредством уплотнения 6. Корпус снабжен подводящими патрубками 7 Г-образной формы (на фиг.1 показан случай одного патрубка 7), выполненными с возможностью поворота вокруг своей оси. Вихревой скруббер содержит также газоотделительную емкость 8, снабженную патрубком 9 отвода жидкости с уловленными частицами и патрубком 10 отвода очищенного газа. Сопло 5 соединено с патрубком 11 ввода пылегазового потока. Подводящие патрубки 7 подключены к системе подачи жидкого поглотителя (на фиг.1 не показана), а сопло 5 имеет возможность осевого перемещения относительно корпуса 1 благодаря наличию уплотнения 6 (например, типа сальникового). В патрубок 11 ввода пылегазового потока встроен датчик 12 концентрации пыли, соединенный с контроллером 13, подключенным к исполнительному механизму 14 регулирующего клапана 15, установленного между системой подачи жидкого поглотителя и подводящими патрубками 7. Патрубок 9 отвода жидкости с уловленными частицами выполнен тангенциально к газоотделительной емкости 8.The vortex scrubber (Fig. 1) contains a housing 1 in the form of a Venturi pipe, consisting of a cylindrical conical cone 2, a neck 3 and a diffuser 4, a nozzle 5 coaxially aligned with it, sealed by a seal 6. The housing is equipped with 7 L-shaped inlet pipes shape (figure 1 shows the case of one pipe 7), made with the possibility of rotation around its axis. The vortex scrubber also contains a gas separation vessel 8, equipped with a pipe 9 for discharging liquid with trapped particles and a pipe 10 for discharging purified gas. The nozzle 5 is connected to the pipe 11 of the input of the dust and gas stream. The inlet nozzles 7 are connected to the supply system of the liquid absorber (not shown in FIG. 1), and the nozzle 5 has the possibility of axial movement relative to the housing 1 due to the presence of a seal 6 (for example, of a stuffing box type). A dust concentration sensor 12 is integrated into the pipe 11 for introducing the dust and gas flow, connected to the controller 13 connected to the actuator 14 of the control valve 15 installed between the liquid absorber supply system and the supply pipes 7. The pipe 9 for removing liquid with trapped particles is made tangentially to the gas separation tank 8 .

Подводящие патрубки 7, оканчивающиеся выходными коленами 16 (фиг.2), могут быть выполнены поворотными, например, по схеме, показанной на фиг.3. Фланец патрубка 7 зажимается между фланцем 17, жестко соединенным с корпусом 1 вихревого скруббера и фланцем 18, соединенным с системой подачи жидкого поглотителя (крепежные элементы - болты, гайки и шайбы - условно не показаны). Между фланцами 17, 18 и фланцем патрубка 7 установлены антифрикционные кольца 19, выполненные, например, из фторопласта или капролона; одновременно кольца 19 способствуют повышению герметичности соединения. Основными герметизирующими элементами являются кольца 20, выполненные из эластичного материала, например из резины. Во фланце патрубка 7 предусмотрены глухие отверстия 21, причем их количество предпочтительно на единицу больше количества болтовых отверстий во фланцах 17 и 18. Отверстия 21 предназначены для облегчения поворота патрубка 7 на необходимый угол путем установки в них рычагов в виде металлического прутка и их поворота вокруг оси патрубка 7, показанной на фиг.3. Таким путем достигается изменение направления выходного колена 16 патрубка 7.The inlet pipes 7 ending in the output elbows 16 (FIG. 2) can be made rotatable, for example, according to the circuit shown in FIG. 3. The flange of the nozzle 7 is clamped between the flange 17, rigidly connected to the housing 1 of the vortex scrubber and the flange 18, connected to the supply system of the liquid absorber (fasteners - bolts, nuts and washers - are not shown conditionally). Between the flanges 17, 18 and the flange of the pipe 7 anti-friction rings 19 are installed, made, for example, of fluoroplastic or caprolon; at the same time, the rings 19 increase the tightness of the joint. The main sealing elements are rings 20 made of an elastic material, such as rubber. Blind holes 21 are provided in the flange of the pipe 7, and their number is preferably one greater than the number of bolt holes in the flanges 17 and 18. The holes 21 are designed to facilitate the rotation of the pipe 7 to the desired angle by installing levers in the form of a metal bar and turning them around the axis pipe 7 shown in figure 3. In this way, a change in the direction of the output bend 16 of the pipe 7 is achieved.

Количество патрубков 7, соединенных параллельно, определяется размерами скруббера и требованиями к равномерности распределения скорости потока жидкости, истекающего из патрубков 7.The number of nozzles 7 connected in parallel is determined by the size of the scrubber and the requirements for uniform distribution of the flow rate of the fluid flowing from the nozzles 7.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. В патрубки 7 через регулирующий клапан 15 из системы подачи жидкого поглотителя под давлением подается жидкий поглотитель (например, вода). Попав в колена 16 патрубков 7, расположенные под углом к оси корпуса 1, жидкий поглотитель имеет большую скорость, направленную под углом к оси корпуса 1 скруббера. Благодаря этому жидкий поглотитель, поступающий через патрубки 7, приобретает вращательное движение вокруг оси корпуса 1. По мере движения по конфузору 2 к горловине 3 окружная составляющая скорости жидкого поглотителя увеличивается. Кроме того, за счет сужающейся формы конфузора 2 в горловине 3 достигает максимума и осевая составляющая скорости. Таким образом, в зоне входа в горловину 3 и осевая, и окружная составляющие скорости жидкости достигают максимальных значений. В соответствии с законом сохранения энергии давление в этой зоне принимает минимальное значение, то есть на конце сопла 5 возникает большое разрежение, степень которого регулируется его осевым перемещением относительно корпуса 1. В результате этого вблизи выхода из сопла 5 складываются условия (высокая скорость вращательного и осевого движения, значительное разрежение), способствующие передаче импульса и момента импульса от жидкого поглотителя к пылегазовому потоку, подаваемому через патрубок 11. Пылегазовый поток приобретает мощный импульс от вращающейся жидкости и интенсивно закручивается в горловине 5, служащей камерой смешения, где образуется трехфазная система газ - жидкость - твердое. Под действием больших центробежных сил, возникающих во вращающемся потоке трехфазной системы, в диффузоре 4 происходит первичная сепарация фаз: частицы наиболее тяжелой - твердой - фазы отбрасываются к стенке диффузора 4, наиболее легкая газовая фаза образует вращающийся конусовидный шнур в центральной части диффузора 4, а слой жидкости располагается между поверхностями вращающегося шнура и стенкой диффузора 4. По мере движения вдоль диффузора происходит расширение потока, в результате чего снижается и скорость вращения потоков, и момент количества движения. При выходе трехфазной системы из диффузора 4 в газоотделительную емкость 8 происходит вторичная сепарация, заключающаяся в отделении газа от жидкости, содержащей уловленные частицы. Газ в виде пузырей барботируется через слой жидкости в газоотделительной емкости 8, где может происходить его доочистка от твердых частиц. Очищенный газ выводится из газоотделительной емкости 8 через патрубок 10, который расположен в верхней части газоотделительной емкости 8, по возможности ближе к оси корпуса 1. Жидкость с уловленными частицами отводится через патрубок 9, который может быть выполнен тангенциально к газоотделительной емкости 8. Благодаря тангенциальному соединению патрубка 9 часть кинетической энергии вращательного движения, которой обладает вращающийся поток, выходящий из диффузора 4, преобразуется в потенциальную энергию давления. Жидкость с уловленными частицами из патрубка 9 может далее подаваться на очистку от уловленных частиц (например, на фильтре), и затем снова возвращаться в скруббер через патрубки 7 при помощи насоса системы подачи жидкого поглотителя (на фиг.1 не показан).The proposed device operates as follows. In the nozzles 7 through the control valve 15 from the supply system of the liquid scavenger, a liquid scavenger (for example, water) is supplied under pressure. Once in the elbows 16 nozzles 7 located at an angle to the axis of the housing 1, the liquid absorber has a high speed directed at an angle to the axis of the housing 1 of the scrubber. Due to this, the liquid absorber entering through the nozzles 7 acquires a rotational movement around the axis of the housing 1. As the confuser 2 moves towards the neck 3, the peripheral component of the velocity of the liquid absorber increases. In addition, due to the narrowing shape of the confuser 2 in the neck 3, the axial component of the velocity also reaches a maximum. Thus, in the zone of entry into the neck 3, both the axial and peripheral components of the fluid velocity reach maximum values. In accordance with the law of conservation of energy, the pressure in this zone takes a minimum value, that is, at the end of the nozzle 5 there is a large vacuum, the degree of which is controlled by its axial movement relative to the housing 1. As a result, conditions are formed near the exit of the nozzle 5 (high speed of rotational and axial movement, significant rarefaction), contributing to the transfer of momentum and angular momentum from the liquid absorber to the dust and gas stream supplied through the pipe 11. The dust and gas stream acquires a powerful pulse from the rotating liquid and twists rapidly in the neck portion 5 serving as a mixing chamber, where it forms a three-phase system of gas - liquid - solid. Under the action of large centrifugal forces arising in the rotating flow of the three-phase system, the primary phase separation occurs in diffuser 4: particles of the heaviest - solid - phases are discarded to the wall of diffuser 4, the lightest gas phase forms a rotating conical cord in the central part of diffuser 4, and the layer the liquid is located between the surfaces of the rotating cord and the wall of the diffuser 4. As you move along the diffuser, the flow expands, resulting in a decrease in both the speed of rotation of the flows and the moment amount of movement. When the three-phase system exits from the diffuser 4 into the gas separation vessel 8, secondary separation occurs, which consists in separating the gas from the liquid containing the trapped particles. Gas in the form of bubbles is bubbled through the liquid layer in the gas separation tank 8, where it can be further treated from solid particles. The purified gas is discharged from the gas separation vessel 8 through a nozzle 10, which is located in the upper part of the gas separation vessel 8, as close as possible to the axis of the housing 1. Liquid with trapped particles is discharged through the pipe 9, which can be performed tangentially to the gas separation vessel 8. Thanks to the tangential connection nozzle 9 part of the kinetic energy of the rotational motion, which has a rotating stream exiting the diffuser 4, is converted into potential pressure energy. The liquid with the trapped particles from the nozzle 9 can then be fed to clean the trapped particles (for example, on the filter), and then returned to the scrubber through the nozzles 7 using the pump of the liquid scavenger supply system (not shown in Fig. 1).

Регулирование эффективности работы предлагаемого скруббера осуществляется следующим образом. Установленный в патрубке 11 датчик 12 подает на контроллер 13 информацию о концентрации пыли в подаваемом через патрубок 11 пылегазовом потоке. Контроллер 13 управляет исполнительным механизмом 14 регулирующего клапана 15, установленного между системой подачи жидкого поглотителя и подводящими патрубками 7 следующим образом. При увеличении концентрации пыли сопротивление регулирующего клапана 15 снижается и расход жидкого поглотителя возрастает, в результате чего увеличиваются скорость вращательного движения жидкости и центробежная сила, а значит, и интенсивность воздействия на твердые частицы; кроме того, улучшаются условия смачивания большого количества пыли. При снижении концентрации пыли сопротивление регулирующего клапана 15 возрастает, а расход жидкого поглотителя снижается, в результате чего скорость вращательного движения жидкости и центробежная сила также уменьшаются; это позволяет снизить неоправданные потери энергии и жидкого поглотителя.Regulation of the performance of the proposed scrubber is as follows. The sensor 12 installed in the pipe 11 supplies the controller 13 with information about the concentration of dust in the dust and gas stream supplied through the pipe 11. The controller 13 controls the actuator 14 of the control valve 15 installed between the supply system of the liquid absorber and the supply pipes 7 as follows. With an increase in dust concentration, the resistance of the control valve 15 decreases and the flow rate of the liquid absorber increases, as a result of which the rotational speed of the fluid and the centrifugal force increase, and hence the intensity of exposure to solid particles; in addition, wetting conditions for a large amount of dust are improved. With a decrease in dust concentration, the resistance of the control valve 15 increases, and the flow rate of the liquid absorber decreases, as a result of which the rotational speed of the liquid and the centrifugal force also decrease; this allows to reduce unjustified losses of energy and liquid absorber.

Таким образом, абсолютное значение скорости жидкости, вытекающей из колен 16 патрубков 7, регулируется клапаном 15, а направление вектора этой скорости изменяется поворотом патрубков 7 относительно оси корпуса 1. Поворот патрубков 7 осуществляется путем установки в отверстия 21 рычагов, например, в виде металлического прутка круглого сечения, с приложением к этим рычагам вращающего момента относительно осей патрубков 7. При повороте патрубков 7 направление закрутки рабочей жидкости, создаваемое выходными коленами 16 патрубков 7, может меняться в пределах ±180°. При необходимости управление поворотом патрубков 7 может также производиться автоматически при помощи исполнительного механизма, подключенного к контроллеру 13.Thus, the absolute value of the velocity of the fluid flowing from the elbows 16 of the nozzles 7 is controlled by the valve 15, and the direction of the vector of this speed is changed by turning the nozzles 7 relative to the axis of the housing 1. The nozzles 7 are rotated by installing levers in the holes 21, for example, in the form of a metal bar circular cross section, with the application of torque to these levers relative to the axes of the nozzles 7. When the nozzles 7 are rotated, the direction of swirl of the working fluid created by the output bends 16 of the nozzles 7 can change within ± 180 °. If necessary, the rotation control of the nozzles 7 can also be done automatically using the actuator connected to the controller 13.

Пример конкретного выполнения 1. Вихревой скруббер выполнен из стекла по схеме, изображенной на фиг.1, с одним подводящим патрубком 7, в который насосом нагнетается вода под давлением 2 кгс/см² (изб.) со скоростью 5 м/с. Поток воздуха, содержащий частицы глинозема с максимальным размером 10 мкм (пылегазовый поток), подается через патрубок 11. Наблюдения через прозрачную стенку скруббера показали, что на расстоянии 3-5 мм от обреза сопла 5 частицы глинозема под действием центробежной силы отбрасываются к стенке скруббера; в воздухе, выходящем из газоотделительной емкости 8, частицы пыли не обнаружены.An example of a specific implementation 1. The vortex scrubber is made of glass according to the scheme shown in figure 1, with one inlet pipe 7, into which water is pumped at a pressure of 2 kgf / cm ² (g.) At a speed of 5 m / s. An air stream containing alumina particles with a maximum size of 10 μm (dust and gas stream) is supplied through the nozzle 11. Observations through the transparent wall of the scrubber showed that at a distance of 3-5 mm from the nozzle edge 5, the alumina particles are discarded to the scrubber wall by centrifugal force; no dust particles were detected in the air leaving the gas separation vessel 8.

Таким образом, в предлагаемом скруббере удается эффективно очистить газ от пыли размером менее 10 мкм за счет использования большой кинетической энергии вращающегося потока жидкости.Thus, in the proposed scrubber, it is possible to effectively clean the gas from dust with a size of less than 10 microns due to the use of large kinetic energy of the rotating fluid flow.

Пример конкретного выполнения 2. Вихревой скруббер выполнен из стекла по схеме, изображенной на фиг.1, с одним подводящим патрубком 7, в который насосом нагнетается вода под давлением 2 кгс/см² (изб.) со скоростью 5 м/с. Поток воздуха, содержащий частицы извести с максимальным размером 2 мм (пылегазовый поток), подается через патрубок 11. Наблюдения через прозрачную стенку скруббера показали, что на расстоянии 3-5 мм от обреза сопла 5 частицы негашеной извести под действием центробежной силы отбрасываются к стенке скруббера и быстро растворяются (процесс растворения сопровождается химической реакцией и лимитируется диффузией); частицы мельче 1 мм успевают раствориться еще в корпусе 1 скруббера, остальные - в газоотделительной емкости 8. В воздухе, выходящем из газоотделительной емкости 8, частицы извести не обнаружены.An example of a specific implementation 2. The vortex scrubber is made of glass according to the scheme shown in figure 1, with one inlet pipe 7, into which water is pumped at a pressure of 2 kgf / cm ² (g.) At a speed of 5 m / s. An air stream containing lime particles with a maximum size of 2 mm (dust and gas stream) is supplied through pipe 11. Observations through the transparent wall of the scrubber showed that at a distance of 3-5 mm from the edge of the nozzle 5, quicklime particles are discarded by the centrifugal force to the scrubber wall and quickly dissolve (the dissolution process is accompanied by a chemical reaction and is limited by diffusion); particles smaller than 1 mm have time to dissolve even in the scrubber body 1, the rest - in the gas separation vessel 8. No lime particles were found in the air leaving the gas separation vessel 8.

Таким образом, в предлагаемом скруббере возможно проведение быстропротекающих реакций в системах жидкость - твердое и газ - жидкость - твердое или тех стадий этих реакций, скорость которых лимитируется диффузией.Thus, in the proposed scrubber, it is possible to carry out fast reactions in liquid-solid and gas-liquid-solid systems or those stages of these reactions whose rate is limited by diffusion.

Сокращение длины аппарата при заданной производительности возможно благодаря использованию свойств закрученного потока: в диффузоре снижается риск отрыва потока от стенок вследствие действия центробежных сил, поэтому угол раскрытия диффузора может быть увеличен с 8-10° до 30-60°, что позволяет существенно уменьшить длину диффузора, что особенно важно при стесненных условиях работы.Reducing the length of the apparatus at a given capacity is possible due to the use of the properties of a swirling flow: in the diffuser, the risk of separation of the flow from the walls due to the action of centrifugal forces is reduced, therefore, the opening angle of the diffuser can be increased from 8-10 ° to 30-60 °, which can significantly reduce the length of the diffuser , which is especially important in cramped working conditions.

В предлагаемом скруббере удельное количество жидкости, приходящее на 1 м³запыленного газа, существенно выше, чем в известных скрубберах, поэтому в нем возможна очистка сильно запыленных потоков без их предварительной очистки в других аппаратах. Это позволяет снизить капитальные затраты на оборудование и эксплуатационные затраты на его обслуживание.In the proposed scrubber, the specific amount of liquid arriving per 1 m ^{3 of} dusty gas is significantly higher than in the known scrubbers, therefore, it is possible to clean highly dusty streams in it without first cleaning them in other devices. This allows you to reduce the capital costs of equipment and operating costs for its maintenance.

Благодаря тому что жидкий поглотитель в скруббер подается не в виде капель, как в известных скрубберах, а в виде сплошного потока, отсутствует необходимость установки на его выходе каплеуловителей. Капли, которые могут образовываться в газоотделительной емкости 8, под действием центробежной силы отбрасываются к стенке газоотделительной емкости 8. Это также позволяет снизить капитальные затраты.Due to the fact that the liquid absorber is supplied to the scrubber not in the form of drops, as in the known scrubbers, but in the form of a continuous stream, there is no need to install drop eliminators at its output. Drops that can form in the gas separation vessel 8 are thrown to the wall of the gas separation vessel 8 by centrifugal force. This also reduces capital costs.

Обеспечение возможности регулировки центробежного поля в скруббере в широких пределах (в зависимости от параметров пылегазового потока) реализовано за счет двух параметров - расхода жидкости, изменяющегося при изменении сопротивления регулирующего клапана 15, и направления скорости жидкости, вытекающей из колен 16 патрубков 7. Такое регулирование осуществляется благодаря системе автоматического управления, состоящей из датчика 12 концентрации пыли, соединенного с контроллером 13, подключенным к исполнительному механизму 14 регулирующего клапана 15. Контроллер 13 может быть также подключен к исполнительным механизмам, управляющим углом поворота патрубков 7.The possibility of adjusting the centrifugal field in the scrubber over a wide range (depending on the parameters of the dust and gas flow) is realized due to two parameters - the flow rate of the fluid, which changes when the resistance of the control valve 15 changes, and the direction of the fluid velocity flowing from the elbows 16 of the nozzles 7. Such regulation is carried out thanks to an automatic control system consisting of a dust concentration sensor 12 connected to a controller 13 connected to an actuator 14 regulating valve 15. The controller 13 can also be connected to actuators that control the angle of rotation of the nozzles 7.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет обеспечить более эффективную работу вихревого скруббера и снизить капитальные и эксплуатационные затраты.Thus, the present invention allows for more efficient operation of the vortex scrubber and reduce capital and operating costs.

Claims

1. Vortex scrubber, comprising a housing in the form of a Venturi pipe, consisting of a cylindrical-conical confuser, a neck and a diffuser, a nozzle coaxially installed with it in the housing, equipped with a dust-gas flow inlet nozzle, and having an L-shaped inlet nozzle configured to rotate around its axis, and a gas separation tank equipped with nozzles for removing purified gas and liquid with trapped particles, characterized in that the inlet pipes are connected to the supply system of the liquid absorber, and the nozzle is made with the possibility of axial movement relative to the housing.

2. The vortex scrubber according to claim 1, characterized in that a dust concentration sensor is integrated in the input pipe of the dust and gas stream, connected to a controller connected to the actuator of the control valve installed between the liquid absorber supply system and the supply pipes.

3. The vortex scrubber according to claim 1, characterized in that the fluid outlet pipe with trapped particles is made tangentially to the gas separation vessel.