RU2361647C1

RU2361647C1 - Acoustic scrubber

Info

Publication number: RU2361647C1
Application number: RU2007148570/15A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов (RU); Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Кочетова (RU); Мария Олеговна Кочетова
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2009-07-20

Abstract

FIELD: technological processes, filters.

SUBSTANCE: invention is related to procedure of wet dust collection and may be used in different industries for cleaning of dusty gases. Acoustic scrubber comprises body, including conic, cylindrical parts and sludge collector, nozzle for entry of dusty gas, nozzle for exit of cleaned gas, spraying device, including external pipeline with lower and upper nozzles cut into body. Nozzles of spraying device are arranged in the form of acoustic nozzle. Nozzle comprises body with generator of acoustic oscillations installed inside, ring with conic surface connected to body and sprayer. Sprayer is fixed in body by means of hollow rod with auger swirler and collar at the end for installation of annular platform, on which liquid flows from sprayer. Resonator is arranged in the form of at least one spherical cavity installed in ring wall. Spherical cavity is connected by calibrated hole to annular slot created by end planes of body and ring from the side of conic surface. Ring is installed with the possibility of fixed displacement along body axis by means of threaded joint.

EFFECT: higher efficiency and reliability of dust collection process by increasing extent of liquid dispersion by nozzles.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.The invention relates to techniques for wet dust collection and can be used in chemical, textile, food, light and other industries for the purification of dusty gases.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является газопромыватель, известный из книги А.А.Русанова. Справочник по пыле- и золоулавливанию. М.: Энергоатомиздат, 1983 г., стр.114, рис.4.41 (прототип), содержащий корпус, включающий коническую, цилиндрическую части и шламосборник, патрубок для ввода запыленного газа, патрубок для выхода очищенного, оросительное устройство, включающее внешний трубопровод с врезанными в корпус нижним и верхним соплами.The closest technical solution to the claimed object is a gas scrubber, known from the book of A. A. Rusanov. A guide to dust and ash collection. M .: Energoatomizdat, 1983, p. 114, Fig. 4.41 (prototype), comprising a housing including a conical, cylindrical part and a sludge collector, a nozzle for introducing dusty gas, a nozzle for exiting the cleaned one, an irrigation device including an external pipeline with into the body of the lower and upper nozzles.

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания за счет недостаточно развитой поверхности распыления жидкости.The disadvantage of the prototype is the relatively low efficiency of the dust collection process due to the underdeveloped spray surface of the liquid.

Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания путем увеличения степени распыла жидкости форсунками.EFFECT: increased efficiency and reliability of the dust collection process by increasing the degree of liquid atomization by nozzles.

Это достигается тем, что в скруббере, содержащим корпус, включающий коническую, цилиндрическую части и шламосборник, патрубок для ввода запыленного газа, патрубок для выхода очищенного, оросительное устройство, включающее внешний трубопровод с врезанными в корпус нижними и верхними соплами, причем отношение диаметра аппарата D к диаметру входного патрубка D₀ находится в оптимальном интервале величин: D/D₀=2,2…2,5, a отношение высоты аппарата Н к диаметру входного патрубка D₀ находится в оптимальном интервале величин: H/D₀=4,8…5,7, сопла оросительного устройства выполнены в виде акустической форсунки для распыливания жидкостей, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний с концентрическими кольцевыми щелями, расположенными в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, кольцо с конической поверхностью, связанное с корпусом и служащее для формирования образующегося факела распыливаемой жидкости, и распылитель, служащий для образования жидкостной пленки, перекрывающей выход из генератора, и закрепленный в корпусе посредством полого стержня со шнековым завихрителем на конце и буртиком для размещения кольцевой площадки, на которую вытекает жидкость из распылителя, причем резонатор выполнен в виде, по крайней мере одной, сферической полости, расположенной в стенке кольца, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности, а кольцо расположено с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси корпуса посредством резьбового соединения.This is achieved by the fact that in a scrubber containing a housing including a conical, cylindrical part and a sludge collector, a nozzle for introducing dusty gas, a nozzle for the outlet of a cleaned gas, an irrigation device comprising an external pipeline with lower and upper nozzles embedded in the housing, and the ratio of the diameter of the apparatus D to the diameter of the inlet pipe D ₀ is in the optimal range of values: D / D ₀ = 2.2 ... 2.5, and the ratio of the height of the apparatus N to the diameter of the inlet pipe D ₀ is in the optimal range of values: H / D ₀ = 4.8 ... 5.7, nozzle sprinkler The device is made in the form of an acoustic nozzle for spraying liquids, comprising a housing with an acoustic oscillation generator located inside it with concentric annular slots located in a plane perpendicular to the axis of the housing, a ring with a conical surface connected to the housing and used to form the resulting spray of the sprayed liquid, and a sprayer used to form a liquid film blocking the outlet of the generator and fixed in the housing by means of a hollow rod with a screw a swirl at the end and a shoulder to accommodate an annular platform onto which liquid flows from the atomizer, the resonator being made in the form of at least one spherical cavity located in the wall of the ring, the spherical cavity being connected by a calibrated hole to an annular gap formed by end planes the case and the ring from the side of the conical surface, and the ring is located with the possibility of fixed movement along the axis of the case by means of a threaded connection.

На фиг.1 изображен общий вид скруббера, на фиг.2 - его вид сверху, на фиг.3 - вид акустической форсунки.In Fig.1 shows a General view of the scrubber, Fig.2 is a top view thereof, Fig.3 is a view of an acoustic nozzle.

Скруббер содержит корпус, включающий коническую 1, цилиндрическую 2 части и шламосборник 3, патрубок 4 для ввода запыленного газа, патрубок 5 для выхода очищенного газа со спиральным раскручивателем потока. Оросительное устройство выполнено в виде, по крайней мере двух, внешних трубопроводов 6 и 7, связанных с общим подводом жидкости, каждый из которых имеет врезанные в корпус 1 нижние 8 и верхние 9 сопла, имеющие противоположное направление крутки распыленной жидкости из оросительного устройства. Верхние сопла 9, а также нижние 8 (на трубопроводе 7 сопло не показано) оросительного устройства выполнены в виде акустических форсунок, соединенных с подводящими соответственно газ и жидкость магистралями (см. фиг.1). В нижней части корпуса размещен шламосборник 3 с Г-образной пластиной. Отношение диаметра аппарата D к диаметру входного патрубка D₀ находится в оптимальном интервале величин: D/D₀=2,2…2,5. Отношение высоты аппарата Н к диаметру входного патрубка D₀ находится в оптимальном интервале величин: H/D₀=4,8…5,7.The scrubber contains a housing including a conical 1, a cylindrical 2 parts and a sludge collector 3, a pipe 4 for introducing dusty gas, a pipe 5 for exiting the purified gas with a spiral flow straightener. The irrigation device is made in the form of at least two external pipelines 6 and 7 connected with a common fluid supply, each of which has lower 8 and upper 9 nozzles embedded in the housing 1, having the opposite direction of twisting of the sprayed liquid from the irrigation device. The upper nozzle 9, as well as the lower 8 (on the pipe 7, the nozzle is not shown) of the irrigation device are made in the form of acoustic nozzles connected to the gas and liquid supply lines, respectively (see figure 1). In the lower part of the casing there is a sludge collector 3 with a L-shaped plate. The ratio of the diameter of the apparatus D to the diameter of the inlet pipe D ₀ is in the optimal range of values: D / D ₀ = 2.2 ... 2.5. The ratio of the height of the apparatus N to the diameter of the inlet pipe D ₀ is in the optimal range of values: H / D ₀ = 4.8 ... 5.7.

Акустическая форсунка (фиг.3) для распыливания жидкостей содержит корпус 10 с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла 11 и резонатора 12. На корпусе 10 расположено кольцо 13 с конической поверхностью 14, связанное с корпусом и служащее для формирования образующегося факела распиливаемой жидкости, поступающей через канал полого стержня 15. Распиливающий агент, например воздух или любой другой газ, поступает в газовый канал 16, а из него через сопло 11, выполненное в виде кольцевой щели, концентрично расположенной кольцевой щели 17, в кольцо 13 навстречу шнековому завихрителю 18, служащему для образования жидкостной пленки, перекрывающей выход из резонатора 12. Жидкость подается из полого стержня 15 со шнековым завихрителем 18 на конце и буртиком для размещения кольцевой площадки 19, на которую она и вытекает. Резонатор выполнен в виде, по крайней мере одной, сферической полости 12, расположенной в стенке кольца 13, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием 20 с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями корпуса 10 и кольца 13 со стороны конической поверхности 14, а кольцо 13 расположено с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси корпуса 10 посредством его резьбового соединения 21.The acoustic nozzle (figure 3) for spraying liquids contains a housing 10 with an acoustic oscillator located inside the nozzle 11 and a resonator 12. On the housing 10 there is a ring 13 with a conical surface 14 connected to the housing and used to form the resulting torch of the sawn liquid, entering through the channel of the hollow rod 15. A sawing agent, such as air or any other gas, enters the gas channel 16, and from it through the nozzle 11, made in the form of an annular gap concentrically located annular slot 17, into the ring 13 towards the screw swirl 18, which serves to form a liquid film that blocks the exit from the resonator 12. The fluid is supplied from the hollow rod 15 with the screw swirl 18 at the end and a shoulder to accommodate the annular platform 19, to which it flows. The resonator is made in the form of at least one spherical cavity 12 located in the wall of the ring 13, and the spherical cavity is connected by a calibrated hole 20 with an annular gap formed by the end planes of the housing 10 and the ring 13 from the side of the conical surface 14, and the ring 13 is located with the possibility of a fixed movement along the axis of the housing 10 by means of its threaded connection 21.

Резонатор может быть выполнен с возможностью регулирования генерируемой частоты акустических колебаний за счет регулирования ширины кольцевой щели 17, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности, посредством установки между корпусом 10 и кольцом 13 калиброванных прокладок 22, толщина которых соответствует заданной частоте акустических колебаний.The resonator can be configured to control the generated frequency of acoustic vibrations by adjusting the width of the annular gap 17 formed by the end planes of the housing and the ring from the side of the conical surface by installing calibrated spacers 22 between the housing 10 and ring 13, the thickness of which corresponds to a given frequency of acoustic vibrations.

Скруббер работает следующим образом.Scrubber works as follows.

Запыленный газовый поток поступает в корпус 1 через тангенциальный ввод 4 запыленного газового потока и встречает на своем пути закрученный распыленный поток жидкости, имеющий направление крутки, как противоположное направлению крутки газового потока, так и попутное. В результате такого взаимодействия образуется газожидкостная взвесь, которая поступает через раскручиватель в патрубок 5 и выбрасывается в атмосферу. Отвод шлама осуществляется через шламосборник 3.The dusty gas stream enters the housing 1 through the tangential inlet 4 of the dusty gas stream and encounters a swirling atomized liquid stream in its way, having a twist direction, both opposite to the direction of twist of the gas stream, and in passing. As a result of this interaction, a gas-liquid suspension is formed, which enters through the spreader into the pipe 5 and is released into the atmosphere. Sludge is discharged through a sludge collector 3.

Акустическая форсунка для распиливания жидкостей работает следующим образом. Распыливающий агент, например воздух, подается по газовому каналу 16, где встречает на своем пути резонатор 12, выполненный в виде сферической полости, соединенной с соплом 11 посредством калиброванного отверстия 20. В результате прохождения резонатора 12 распыливающим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого в канал полого стержня 15. Из шнекового завихрителя 18 жидкость вытекает в виде пленки на площадку 19, а затем дробится под воздействием акустических колебаний воздуха на мелкие капли, в результате чего образуется факел распыленного раствора с воздухом, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности 14 кольца 13, Основные параметры, влияющие на эффективность работы такой системы газоочистки: полнота заполнения живого сечения воздуховода водяным туманом; продолжительность контакта воды и воздуха; плотность водяного тумана.Acoustic nozzle for cutting liquids is as follows. A spraying agent, for example air, is supplied through a gas channel 16, where it meets a resonator 12 made in the form of a spherical cavity connected to the nozzle 11 via a calibrated hole 20. As a result of the passage of the resonator 12, a spraying agent (for example, air) in the latter pressure pulsations creating acoustic vibrations, the frequency of which depends on the parameters of the resonator. The acoustic vibrations of the spraying agent contribute to finer atomization of the solution supplied to the channel of the hollow rod 15. From the screw swirler 18, the liquid flows in the form of a film to the platform 19, and then crushes under the influence of acoustic vibrations of air into small droplets, resulting in the formation of a spray torch with air, the root angle of which is determined by the angle of inclination of the conical surface 14 of the ring 13, The main parameters affecting the efficiency of such a gas cleaning system: and filling the living section of the duct with water fog; duration of contact of water and air; water fog density.

Акустические форсунки, применяемые для газоочистки выбросного воздуха, расходуют сжатого воздуха 0,6…0,8 м/мин и воды 1,5…2,2 л/мин. Создаваемый им водяной факел позволяет устанавливать их в воздуховодах диаметром до 600 мм. Нижние рабочие давления сред: воды - 1,5 атм; сжатого воздуха - 1,5…2 атм (0,15…0,2 МПа). Предлагаемый аппарат может быть применен для очистки от тонкой фракции пыли и увлажнения воздуха в вентиляционных установках и установках кондиционирования воздуха, а также при улавливании туманов, хорошо растворимой пыли, а также при совместном протекании процессов пылеулавливании, охлаждения газов и их абсорбции. Эффективность предлагаемой конструкции аппарата увеличивается за счет большей поверхности газожидкостной взвеси, путем применения встречно-закрученных потоков жидкости и газа, и составляет в вышеуказанных процессах и при улавливании пылевых частиц размером больше 5 мкм порядка 95-97%.The acoustic nozzles used for gas purification of exhaust air consume 0.6 ... 0.8 m / min of compressed air and 1.5 ... 2.2 l / min of water. The water torch he creates allows them to be installed in ducts with a diameter of up to 600 mm. Lower working pressures of media: water - 1.5 atm; compressed air - 1.5 ... 2 atm (0.15 ... 0.2 MPa). The proposed device can be used to clean fine dust and humidify air in ventilation units and air conditioning units, as well as in trapping mists, readily soluble dust, as well as in joint processes of dust collection, gas cooling and absorption. The effectiveness of the proposed apparatus design increases due to the larger surface of the gas-liquid suspension, by using counter-swirling flows of liquid and gas, and in the above processes and when collecting dust particles larger than 5 microns in size is about 95-97%.

Claims

1. An acoustic scrubber comprising a housing comprising a conical, cylindrical part and a sludge collector, a nozzle for introducing dusty gas, a nozzle for exiting a cleaned gas, an irrigation device comprising an external pipeline with lower and upper nozzles embedded in the housing, the ratio of the diameter of the apparatus D to the diameter of the inlet the pipe D ₀ is in the optimal range of values: D / D ₀ = 2.2 ... 2.5, and the ratio of the height of the apparatus N to the diameter of the inlet pipe D ₀ is in the optimal range of values: H / D ₀ = 4.8 ... 5, 7, characterized in that the nozzles and the irrigation device is made in the form of an acoustic nozzle for spraying liquids, containing a housing with acoustic concentric ring slots located inside the generator located in a plane perpendicular to the axis of the housing, a ring with a conical surface connected to the housing and used to form the resulting spray of the sprayed liquid, and a sprayer , which serves to form a liquid film that blocks the exit from the generator and is fixed in the housing by means of a hollow rod from the screws a swirl at the end and a shoulder to accommodate an annular platform onto which fluid flows from the atomizer, the resonator being made in the form of at least one spherical cavity located in the wall of the ring, the spherical cavity being connected by a calibrated hole to the annular gap formed by end planes the casing and the ring on the side of the conical surface, and the ring is located with the possibility of fixed movement along the axis of the casing by means of a threaded connection.

2. The acoustic scrubber according to claim 1, characterized in that the nozzle resonator is configured to control the generated frequency of acoustic vibrations by adjusting the width of the annular gap formed by the end planes of the housing and the ring from the side of the conical surface by installing calibrated gaskets between the housing and the ring, whose thickness corresponds to a given frequency of acoustic vibrations.