RU2393911C2

RU2393911C2 - Gas cleaner

Info

Publication number: RU2393911C2
Application number: RU2006128127/15A
Authority: RU
Inventors: Сергей Григорьевич Просвиров (RU); Сергей Григорьевич Просвиров; Николай Степанович Шибитов (RU); Николай Степанович Шибитов; Александр Михайлович Грицишин (RU); Александр Михайлович Грицишин; Наталия Валентиновна Шибитова (RU); Наталия Валентиновна Шибитова
Priority date: 2006-08-02
Filing date: 2006-08-02
Publication date: 2010-07-10
Also published as: RU2006128127A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to gas wet cleaning devices to clean gases in mechanical foam layer. Proposed device comprises housing 1 with gas inlet branch pipe, vertical exhaust pipe 3, separator 4 and swirler 5. The latter represents hollow truncated cone with cutouts 10 and vanes 8 rigidly secured on cone inner and outer surfaces. Note here that swirler 5 is mounted independently to axial reciprocate to adjust clearance between itself and pipe 3.

EFFECT: higher efficiency of cleaning and reduced hydraulic losses.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к средствам мокрой очистки газов в слое механической пены, образуемой путем диспергирования жидкости закрученным потоком обрабатываемого газа.The invention relates to a means of wet cleaning of gases in a layer of mechanical foam formed by dispersing a liquid by a swirling flow of the treated gas.

Известно устройство для обработки газа, содержащее корпус, частично заполненный жидкостью, с патрубком ввода газа и размещенную внутри корпуса вертикальную выхлопную трубу, верхний конец которой оборудован сепаратором, а нижний - закручивателем в виде лопаток, равномерно укрепленных по окружности выхлопной трубы, и плоской кольцевой диафрагмой, установленной на на их верхних кромках (пат. РФ №1719027, В01Д 47/02, 1992 г.).A device for treating gas is known, comprising a housing partially filled with liquid, with a gas inlet pipe and a vertical exhaust pipe located inside the housing, the upper end of which is equipped with a separator, and the lower end with a curler in the form of blades uniformly fixed around the circumference of the exhaust pipe and a flat annular diaphragm mounted on their upper edges (US Pat. RF No. 1719027, V01D 47/02, 1992).

Недостаток этого устройства состоит в значительных гидравлических потерях напора газа из-за наличия зоны отрывного течения при повороте на 90° потоков, движущихся в закручиватель, а также дополнительного сопротивления, создаваемого сужением отверстия для прохода газа внутрь трубы из-за размещения в ее торце плоской кольцевой диафрагмы, что особенно проявляется при повышении объема пропускаемого газа.The disadvantage of this device is a significant hydraulic loss of gas pressure due to the presence of a separate flow zone when turning 90 ° of the flows moving into the swirl, as well as the additional resistance created by narrowing the hole for gas to enter the pipe due to the placement of a flat ring in its end diaphragms, which is especially manifested with an increase in the volume of gas passed through.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для обработки газа, включающее корпус, частично заполненный жидкостью, с патрубком ввода газа, вертикальной выхлопной трубой, верхний конец которой оборудован сепаратором, а нижний - закручивателем в виде лопаток, равномерно укрепленных по окружности выхлопной трубы под острым углом к касательной в точке крепления, и кольцевой диафрагмы на их верхних кромках, выполненной в виде обратного усеченного конуса с углом раскрытия 90°-150° (пат. РФ №2067019, В01Д 47/02, 1993 г.).Closest to the proposed device is a gas treatment device, comprising a housing partially filled with liquid, with a gas inlet pipe, a vertical exhaust pipe, the upper end of which is equipped with a separator, and the lower end with a curler in the form of blades uniformly mounted around the circumference of the exhaust pipe at an acute angle to tangent at the attachment point, and an annular diaphragm on their upper edges, made in the form of a reverse truncated cone with an opening angle of 90 ° -150 ° (US Pat. RF No. 2067019, V01D 47/02, 1993).

Это решение позволяет несколько снизить гидравлические потери в сравнении с вышеописанным путем снижения интенсивности турбулентных пульсаций за счет плавного поворота потока газа конической поверхностью диафрагмы, а также за счет увеличения диаметра отверстия входа в выхлопную трубу кольцевой конической диафрагмы по сравнению с плоской.This solution allows to slightly reduce hydraulic losses in comparison with the above by reducing the intensity of turbulent pulsations due to the smooth rotation of the gas flow with a conical surface of the diaphragm, as well as by increasing the diameter of the inlet opening of the annular conical diaphragm in comparison with a flat one.

Недостатком этого устройства является недостаточная эффективность очистки из-за неравномерного распеделения пены по сечению выхлопной трубы, поскольку в потоке газожидкостной системы, поступающей в выхлопную трубу, под действием центробежных сил жидкость, как более тяжелая фракция, стремится к стенкам трубы, что приводит к разделению жидкой и газовой фракций, т.е. уменьшению поверхности их контакта. Кроме того, в известном решении остаются достаточно высокие гидравлические потери из-за наличия диафрагмы и сужения проходного отверстия трубы.The disadvantage of this device is the lack of cleaning efficiency due to the uneven distribution of the foam over the cross section of the exhaust pipe, because in the flow of a gas-liquid system entering the exhaust pipe, under the action of centrifugal forces, the liquid, as a heavier fraction, tends to the pipe walls, which leads to liquid separation and gas fractions, i.e. reducing the surface of their contact. In addition, in the known solution there remain sufficiently high hydraulic losses due to the presence of the diaphragm and the narrowing of the pipe bore.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности очистки газа за счет обеспечения равномерного регулируемого распределения газожидкостных потоков по сечению выхлопной трубы, а также снижение гидравлических потерь путем обеспечения более плавного поворота потока газа и увеличения диаметра отверстия входа газожидкостной системы в выхлопную трубу.An object of the invention is to increase the efficiency of gas purification by ensuring uniform controlled distribution of gas-liquid flows over the cross section of the exhaust pipe, as well as reducing hydraulic losses by providing a smoother rotation of the gas stream and increasing the diameter of the inlet of the gas-liquid system into the exhaust pipe.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для обработки газа, содержащем корпус, частично заполненный жидкостью, с патрубком ввода газа и вертикальной выхлопной трубой, верхний конец которой оборудован сепаратором, а нижний - закручивателем из лопаток, равномерно распределенных относительно окружности выхлопной трубы, в нем новым является то, что закручиватель выполнен автономным, т.е. не связанным с трубой, для этого он снабжен дополнительной опорой для крепления лопаток, выполненной в виде прямого усеченного полого конуса, установленного соосно-оппозитно с трубой, на котором жестко закреплены лопатки. При этом лопатки установлены как на наружной, так и на внутренней поверхности конуса, а в стенке конуса выполнены прорези, частично погруженные в жидкость, для поступления внутрь конуса газовых потоков и обеспечения эжектирования жидкости как снаружи, так и внутри конуса.The technical result is achieved by the fact that in a gas treatment device comprising a housing partially filled with liquid, with a gas inlet pipe and a vertical exhaust pipe, the upper end of which is equipped with a separator, and the lower end is a twist of blades uniformly distributed relative to the circumference of the exhaust pipe, in it new is that the curler is autonomous, i.e. not connected to the pipe, for this it is equipped with an additional support for mounting the blades, made in the form of a direct truncated hollow cone mounted coaxially opposite to the pipe on which the blades are rigidly fixed. In this case, the blades are installed both on the outer and inner surfaces of the cone, and slots are made in the cone wall, partially immersed in the liquid, to allow gas flows to enter the cone and to ensure ejection of the liquid both outside and inside the cone.

Такое решение позволяет:This solution allows you to:

- снизить гидравлические потери и повысить степень эжектирования жидкости за счет исключения в известном решении диафрагмы и соответственно сужения входного сечения выхлопной трубы, при этом функции диафрагмы, т.е. обеспечение плавного поворота потока газа, уменьшение угла поворота, сокращение зоны отрыва и интенсивности турбулентных пульсаций, выполняет конус;- reduce hydraulic losses and increase the degree of fluid ejection by eliminating the diaphragm in the known solution and, accordingly, narrowing the inlet section of the exhaust pipe, while the diaphragm function, i.e. ensuring a smooth rotation of the gas flow, reducing the angle of rotation, reducing the separation zone and the intensity of turbulent pulsations, performs a cone;

- повысить степень очистки газа за счет равномерного распределения газожидкостных потоков по сечению выхлопной трубы, а также более полного контакта газовой и жидкой фаз, что обеспечивается путем установки лопаток как снаружи, так и внутри конуса, и отсутствием сужения на входе в трубу.- to increase the degree of gas purification due to the uniform distribution of gas-liquid flows over the cross section of the exhaust pipe, as well as a more complete contact of the gas and liquid phases, which is ensured by installing blades both outside and inside the cone, and the absence of narrowing at the inlet to the pipe.

Кроме того, новым является то, что конус имеет, преимущественно, дугообразно-вогнутую наружную образующую поверхность, что позволяет дополнительно снизить гидравлические потери за счет более плавного направления потока газа.In addition, it is new that the cone has a predominantly arcuate-concave outer forming surface, which further reduces hydraulic losses due to a smoother gas flow direction.

Новым является также то, что закручиватель выполнен с возможностью возвратно-поступательного осевого перемещения относительно трубы, что позволяет регулировать кольцевой зазор между ними, изменяя соотношение потоков, поступающих в трубу через наружные и внутренние лопатки, для обеспечения максимально равномерного их прохождения по сечению и высоте трубы.Also new is the fact that the curler is made with the possibility of reciprocating axial movement relative to the pipe, which allows you to adjust the annular gap between them, changing the ratio of flows entering the pipe through the outer and inner vanes, to ensure their maximum uniform passage over the cross section and the pipe height .

На фиг.1 - схематично показан общий вид устройства; на фиг.2 - вид по А-А на фиг.1; на фиг.3 - вариант выполнения закручивателя.Figure 1 - schematically shows a General view of the device; figure 2 is a view along aa in figure 1; figure 3 is an embodiment of a twister.

Устройство содержит корпус 1 с патрубком ввода газа 2, выхлопную трубу 3 (по меньшей мере одну), верхний конец которой оборудован сепаратором 4. В нижней части корпуса 1, частично заполненного жидкостью, соосно с трубой 3 автономно установлен закручиватель, включающий опору в виде прямого полого усеченного конуса 5, на наружной 6 и внутренней 7 поверхностях которого жестко закреплены лопатки, наружные 8 и внутренние 9, равномерно распределенные по его окружности (соответственно относительно проходного отверстия выхлопной трубы 3), под углом к касательной в точке крепления. В стенке конуса 5 выполнены сквозные прорези 10, частично заглубленные в жидкость.The device comprises a housing 1 with a gas inlet 2, an exhaust pipe 3 (at least one), the upper end of which is equipped with a separator 4. In the lower part of the housing 1, partially filled with liquid, a curler is independently mounted coaxially with the pipe 3 and includes a support in the form of a straight line a hollow truncated cone 5, on the outer 6 and inner 7 surfaces of which the blades are rigidly fixed, the outer 8 and inner 9, evenly distributed around its circumference (respectively, relative to the exhaust port 3 passage opening), at an angle to atelnoy attachment point. In the wall of the cone 5, through slots 10 are made, partially buried in the liquid.

Конус 5 снабжен приводом 11 осевого возвратно-поступательного перемещения, например винтовой парой.The cone 5 is provided with an axial reciprocating drive 11, for example a screw pair.

Конус 5 выполнен, преимущественно, с дугообразно-вогнутой или с прямолинейной наружной поверхностью 6.The cone 5 is made mainly with an arcuate-concave or with a rectilinear outer surface 6.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Подлежащий обработке газ поступает в корпус 1 через входной патрубок 2 и, распределяясь в пространстве между корпусом и выхлопной трубой 3, опускается вниз, к поверхности жидкости, заполняющей нижнюю часть корпуса, в которую частично погружены лопатки, наружные 8 и внутренние 9, и прорези 10 закручивателя. Достигший жидкости газ начинает двигаться внутрь выхлопной трубы 3, получая при этом первичный вращательный импульс и разделяясь лопатками 8 и 9 на потоки, равномерно распределенные внутри и снаружи конуса 5. Эти потоки движутся с ускорением в сужающихся межлопаточных каналах закручивателя и, приобретая высокую скорость вращения, вызывают вихреобразную инжекцию капель и струй жидкости с ее поверхности. При этом образуется газожидкостная система с развитой внутренней поверхностью контакта фаз, движущаяся за счет кинетической энергии газа внутрь выхлопной трубы, снаружи закручивателя 5, через кольцевой зазор «а» в периферийную часть трубы 3 и через его внутреннюю полость - в центральную часть трубы 3, т.е. равномерно заполняя все пространство трубы. За счет сужения проходных межлопаточных сечений скорость потоков возрастает, что увеличивает интенсивность очистки, а при попадании газожидкостной системы внутрь трубы из-за скачкообразного расширения сечения резко падает скорость газа, и он проходит к восходящему движению, в то время как капли и струи жидкости, плотность которых в ~10³ раз превышает плотность газа, сохраняют вращательное движение. Такая разнонаправленность движения газа и жидкости способствует их интенсивному перемешиванию с образованием механической пены, обеспечивая высокую эффективность обработки газа. Жидкость, достигшая поверхности трубы, тормозится о нее и стекает вниз. Другая часть жидкости совместно с газом достигает сепаратора, где обработанный газ освобождается от остаточной жидкости.The gas to be treated enters the housing 1 through the inlet pipe 2 and, distributed in the space between the housing and the exhaust pipe 3, falls down to the surface of the liquid filling the lower part of the housing, in which the blades are partially immersed, outer 8 and inner 9, and slots 10 twister. The gas that has reached the liquid begins to move inside the exhaust pipe 3, while receiving a primary rotational impulse and being divided by blades 8 and 9 into flows uniformly distributed inside and outside the cone 5. These flows move with acceleration in the narrowing interscapular channels of the swirl and, acquiring a high speed of rotation, cause a vortex injection of drops and jets of liquid from its surface. In this case, a gas-liquid system is formed with a developed internal contact surface of the phases, moving due to the kinetic energy of the gas inside the exhaust pipe, outside the swirl 5, through the annular gap "a" to the peripheral part of the pipe 3 and through its internal cavity to the central part of the pipe 3, t .e. uniformly filling the entire space of the pipe. Due to the narrowing of the through interscapular sections, the flow rate increases, which increases the cleaning intensity, and when the gas-liquid system gets inside the pipe, the gas velocity drops sharply due to the abrupt expansion of the section, and it passes to an upward movement, while drops and jets of liquid, the density which are ~ 10 ³ times higher than the gas density, retain rotational motion. This multidirectional movement of gas and liquid contributes to their intensive mixing with the formation of mechanical foam, providing high efficiency gas processing. The liquid that reaches the surface of the pipe is braked against it and flows down. Another part of the liquid, together with the gas, reaches the separator, where the treated gas is freed from the residual liquid.

До начала производственного процесса, т.е. при настройке установки на заданные режимы, в частности на объем запускаемого газа, производят регулировку зазора «а» посредством подъема/опускания конуса 5 относительно торца трубы 3 от привода 11.Before the start of the production process, i.e. when setting the installation to the specified modes, in particular the volume of gas to be launched, the gap “a” is adjusted by raising / lowering the cone 5 relative to the end of the pipe 3 from the drive 11.

Claims

1. A device for gas purification, comprising a housing partially filled with liquid, with a gas inlet pipe and a vertical exhaust pipe, the upper end of which is equipped with a separator, and the lower end with a curler, including blades arranged uniformly with respect to the circumference of said pipe, characterized in that the curler is additionally equipped with a support for mounting the blades, made in the form of a straight truncated hollow cone mounted independently, coaxially opposite to the lower end of the exhaust pipe and the annular gap between therebetween, the blades are fixedly attached to the outer and inner surfaces of the cone and the wall of the latter in the slits partially submerged in said liquid.

2. The device according to claim 1, characterized in that the cone has an arcuate concave forming surface.

3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the spinner is equipped with a means for axial reciprocating movement, for regulating the annular gap.