RU2403951C2

RU2403951C2 - Bubbling-swirling apparatus with conical swirler

Info

Publication number: RU2403951C2
Application number: RU2008153015/21A
Authority: RU
Inventors: Регина Равилевна Усманова (RU); Регина Равилевна Усманова; Александр Константинович Панов (RU); Александр Константинович Панов
Priority date: 2008-12-31
Filing date: 2008-12-31
Publication date: 2010-11-20
Also published as: RU2008153015A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention can be used in wet cleaners of gas outbursts used in chemical, oil and gas industries, etc. Proposed device comprises cyclone, cylindrical chamber with inlet tube, tube to allow sludge to flow into sludge collector, axial sprayer perforated over its entire length and plugged at its outlet, and swirlers. Besides said cylindrical chamber incorporates plates arranged in vertical lines along gas flow. Swirlers are arranged staggered on plate surface and represent hollow truncated cones with their lather bases located in the plate plane. Surface of said cones is profiled along conical spiral. Plates are arranged to form zigzag-like gas passage.

EFFECT: higher efficiency, efficient environmental protection.

2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для мокрой очистки газовых выбросов и может быть использовано в химической, нефтяной и других отраслях промышленности.The invention relates to a device for wet cleaning of gas emissions and can be used in chemical, oil and other industries.

Известно устройство для мокрой очистки газа, содержащее циклон, цилиндрическую камеру, форсунки, завихритель газового потока, представляющий собой пару пересекающихся плоскостей, образующих четыре лопасти, имеющие на входном участке поверхности плоской прямоугольной формы, постепенно переходящие в параболическую, причем лопасти формируют проточные секции и изогнуты так, что большей стороной касаются внутренней поверхности камеры и жестко прикреплены к ней по всей длине (Патент РФ №2316383, МКИ В01D 47/06, 2002. Бюл. №15).A device for wet gas cleaning, containing a cyclone, a cylindrical chamber, nozzles, a swirl of gas flow, which is a pair of intersecting planes forming four blades, having in the input section of the surface of a flat rectangular shape, gradually turning into a parabolic, and the blades form flow sections and are curved so that the greater side touch the inner surface of the camera and are rigidly attached to it along the entire length (RF Patent No. 2316383, MKI B01D 47/06, 2002. Bull. No. 15).

Недостаток этого устройства заключается в низкой эффективности газоочистки в связи с тем, что в проточных секциях завихрителя не обеспечивается необходимого уровня вращательных скоростей потока, и возникающие при этом центробежные силы не достаточны для проведения эффективного процесса газоочистки.The disadvantage of this device is the low efficiency of gas purification due to the fact that in the flow sections of the swirler the required level of rotational flow velocities is not provided, and the resulting centrifugal forces are not sufficient to conduct an effective gas purification process.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для мокрой очистки газа, содержащее циклон, цилиндрическую камеру с входной трубой, трубу перетока шлама в шламосборник, осевой ороситель, перфорированный по всей длине отверстиями малого диаметра и заглушенный с выходного конца. При этом к оросителю жестко прикреплены лопасти завихрителя, формирующие проточные секции (Патент РФ №2316383, МКИ В01D 47/06, 2008. Бюл. №4, прототип).The closest in technical essence and the achieved effect is a device for wet gas purification, containing a cyclone, a cylindrical chamber with an inlet pipe, a pipe for the transfer of sludge into a sludge collector, an axial sprinkler perforated along the entire length with small diameter holes and muffled from the output end. Moreover, swirl blades are rigidly attached to the sprinkler, forming flow sections (RF Patent No. 2316383, MKI B01D 47/06, 2008. Bull. No. 4, prototype).

Недостаток этого устройства заключается в малой поверхности межфазного обмена, что препятствует рациональному использованию рабочего объема устройства и снижает эффективность газоочистки.The disadvantage of this device is the small surface of the interphase exchange, which prevents the rational use of the working volume of the device and reduces the efficiency of gas purification.

Изобретение направлено на интенсификацию процесса газоочистки за счет более эффективного использования рабочего объема устройства и увеличения поверхности контактирующих фаз.The invention is aimed at intensifying the gas cleaning process due to more efficient use of the working volume of the device and increasing the surface of the contacting phases.

Указанная задача решается за счет того, что в барботажно-вихревом аппарате для мокрой очистки газа, содержащем циклон, цилиндрическую камеру с входной трубой, трубу перетока шлама в шламосборник, осевой ороситель, перфорированный по всей длине отверстиями малого диаметра и заглушенный с выходного конца, завихрители, в отличие от прототипа цилиндрическая камера снабжена пластинами, установленными вертикальными рядами по ходу газового потока, а завихрители расположены на поверхности пластин в шахматном порядке и выполнены в виде полых усеченных конусов, большим основанием лежащих в плоскости пластин, причем поверхность усеченных конусов профилирована по конической спирали, а пластины установлены с образованием зигзагообразного канала для прохождения газового потока.This problem is solved due to the fact that in a bubble gas-vortex apparatus for wet gas purification, containing a cyclone, a cylindrical chamber with an inlet pipe, a sludge flow pipe into a sludge collector, an axial sprinkler perforated along the entire length with small diameter holes and muffled from the output end, swirls , unlike the prototype, the cylindrical chamber is equipped with plates installed in vertical rows along the gas flow, and the swirlers are staggered on the surface of the plates and are made in the form of hollow echennyh cone, large base lying in the plane of the plates, the surface of the truncated cone is shaped according to a conical helix, and plate installed to form a zigzag channel for the passage of the gas stream.

Технический результат, обеспечиваемый барботажно-вихревым аппаратом с коническим завихрителем, выражается в увеличении поверхности контактирующих фаз, за счет чего более эффективно используется рабочий объем устройства.The technical result provided by the bubbler-vortex apparatus with a conical swirl is expressed in an increase in the surface of the contacting phases, due to which the working volume of the device is used more efficiently.

Это достигается посредством установки в цилиндрической камере ряда вертикальных пластин, которые установлены с образованием зигзагообразного канала для прохождения газового потока. Газ проходит через зазоры между пластинами, многократно меняя свое направление, что приводит к дроблению газожидкостного потока, обновлению поверхности контактирующих фаз и интенсификации процесса газоочистки. При этом в закрученный поток поступает жидкость из осевого оросителя, происходит высокоинтенсивный контакт фаз снаружи и внутри конических завихрителей, что повышает эффективность процесса газоочистки и позволяет более рационально использовать рабочий объем устройства. Расположение конических завихрителей в шахматном порядке позволяет увеличить поверхность межфазового обмена, не увеличивая при этом габаритных размеров устройства.This is achieved by installing a series of vertical plates in the cylindrical chamber, which are installed with the formation of a zigzag channel for the passage of the gas stream. Gas passes through the gaps between the plates, repeatedly changing its direction, which leads to crushing of the gas-liquid flow, updating the surface of the contacting phases and intensification of the gas cleaning process. At the same time, fluid from the axial sprinkler enters the swirling flow, a high-intensity contact of the phases outside and inside the conical swirlers occurs, which increases the efficiency of the gas purification process and allows more efficient use of the working volume of the device. The location of the conical swirls in a checkerboard pattern allows you to increase the surface of the interphase exchange, without increasing the overall dimensions of the device.

Сущность изобретения поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

на фиг.1 - общий вид барботажно-вихревого аппарата с коническим завихрителем; на фиг.2 - конический завихритель.figure 1 is a General view of the bubble-vortex apparatus with a conical swirl; figure 2 - conical swirl.

Барботажно-вихревой аппарат с коническим завихрителем в соответствии с фиг.1 и 2 содержит цилиндрическую камеру 1 с входной трубой 2, осевой ороситель 3, перфорированный отверстиями малого диаметра 4 и заглушенный с выходного конца. Цилиндрическая камера 1 снабжена вертикальными пластинами 5, которые установлены с образованием зигзагообразного канала 6 для прохождения газового потока. Завихрители выполнены в форме полых усеченных конусов 7, большим основанием лежащих в плоскости пластин 5. Поверхность усеченных конусов профилирована по конической спирали. Цилиндрическая камера 1 присоединена с наклоном к циклону 8 с учетом стока шлама при помощи фланцев 9. Угол наклона цилиндрической камеры 1 подобран опытным путем в пределах 5-8°, достаточным для отвода шлама. Отвод дисперсных частиц осуществляется при помощи трубы перетока шлама 10 в шламосборник 11. Жидкость на орошение поступает по штуцеру ввода орошающей жидкости 12.The bubble-swirl apparatus with a conical swirl in accordance with FIGS. 1 and 2 comprises a cylindrical chamber 1 with an inlet pipe 2, an axial sprinkler 3, perforated with holes of small diameter 4 and muffled from the output end. The cylindrical chamber 1 is equipped with vertical plates 5, which are installed with the formation of a zigzag channel 6 for the passage of the gas stream. The swirls are made in the form of hollow truncated cones 7, with a large base lying in the plane of the plates 5. The surface of the truncated cones is profiled in a conical spiral. The cylindrical chamber 1 is connected with an inclination to the cyclone 8, taking into account the flow of sludge using the flanges 9. The angle of inclination of the cylindrical chamber 1 is selected empirically within 5-8 °, sufficient to drain the sludge. Dispersed particles are removed by means of a pipe for transferring sludge 10 to the sludge collector 11. Fluid for irrigation is supplied through a nozzle for introducing irrigation liquid 12.

Барботажно-вихревой аппарат работает следующим образом. Запыленный газ подается в цилиндрическую камеру 1 по входной трубе 2. Одновременно в осевой ороситель 3 поступает орошающая жидкость по штуцеру ввода орошающей жидкости 12, которая диспергирует по всему объему цилиндрической камеры из отверстий оросителя. Газ, содержащий твердые и газообразные примеси, движется вдоль стенок цилиндрической камеры 1 и разделяется с помощью завихрителя на потоки. Газовые потоки проходят в зазоры между пластинами 5, многократно меняя свое направление, что приводит к дроблению жидкости и интенсификации процесса межфазового обмена. В зазорах между пластинами происходит интенсивное столкновение частиц с каплями орошающей жидкости, что способствует улавливанию мелкодисперсных примесей.The bubble-vortex apparatus operates as follows. Dusty gas is supplied to the cylindrical chamber 1 through the inlet pipe 2. At the same time, an irrigation liquid enters the axial sprinkler 3 through the nozzle of the inlet of the irrigation liquid 12, which disperses the entire volume of the cylindrical chamber from the holes of the sprinkler. A gas containing solid and gaseous impurities moves along the walls of the cylindrical chamber 1 and is separated by flows using a swirler. Gas flows pass into the gaps between the plates 5, repeatedly changing their direction, which leads to crushing of the liquid and the intensification of the process of interphase exchange. In the gaps between the plates there is an intense collision of particles with droplets of irrigating liquid, which contributes to the capture of fine impurities.

Профилирование завихрителя 7 по конической спирали одновременно с закруткой потока снижает возможность отрыва дисперсных частиц и уноса их в выходную трубу. Таким образом, капли жидкости с мелкодисперсными частицами со значительно меньшими потерями уноса достигают шламосборника 11.The profiling of the swirler 7 along a conical spiral simultaneously with the swirling of the flow reduces the possibility of separation of dispersed particles and their entrainment into the outlet pipe. Thus, droplets of liquid with fine particles with significantly less loss of entrainment reach the sludge trap 11.

Отделившийся шлам смывается жидкостью и при помощи наклона цилиндрической камеры 1 транспортируется по трубе перетока шлама 10 в шламосборник 11.The separated sludge is washed off by the liquid and, by tilting the cylindrical chamber 1, is transported through the sludge overflow pipe 10 to the sludge collector 11.

Последующее разделение суспензии происходит в циклоне 8, откуда шлам также поступает в шламосборник 11.Subsequent separation of the suspension occurs in cyclone 8, from where the sludge also enters the sludge trap 11.

Аппарат испытан в лабораторных условиях для очистки воздуха от пыли талька диаметром частиц 1,5 мкм.The device was tested in laboratory conditions for air purification from dust of talcum powder with a particle diameter of 1.5 microns.

В цилиндрической камере диаметром 1,1 м и длиной 1 м был установлен осевой ороситель, перфорированный отверстиями диаметром 0,005 м.An axial sprinkler was installed in a cylindrical chamber with a diameter of 1.1 m and a length of 1 m, perforated with holes of 0.005 m in diameter.

Завихрители выполнены в форме усеченного конуса с соотношением оснований r/R=0,6 и высотой h=0,2 м. Шаг между пластинами принимался равным 0,25h.The swirls are made in the form of a truncated cone with a base ratio of r / R = 0.6 and a height of h = 0.2 m. The step between the plates was taken equal to 0.25h.

Поверхность усеченных конусов профилирована по конической спирали, описываемой уравнениями:The surface of the truncated cones is profiled in a conical spiral described by the equations:

x=a·e^kφ·cosφ,x = a · e ^kφ · cosφ,

у=а·e^kφ·sinφ,y = a · e ^kφ · sinφ,

z=b·e^kφ.z = b · e ^kφ .

Для данной формы поверхности z=200 мм, х=у=120 мм.For a given surface shape, z = 200 mm, x = y = 120 mm.

Потери газа при скорости его движения 18 м/с составляют не более 1,2 кПа. Эффективность очистки газа достигается в пределах 95÷97%.Loss of gas at a speed of 18 m / s is not more than 1.2 kPa. The efficiency of gas purification is achieved within 95 ÷ 97%.

Предлагаемый барботажно-вихревой аппарат с коническим завихрителем позволяет повысить эффективность газоочистки и улучшить защиту окружающей среды.The proposed bubble-vortex apparatus with a conical swirl allows to increase the efficiency of gas purification and improve environmental protection.

Claims

A bubble vortex apparatus for wet gas purification, comprising a cyclone, a cylindrical chamber with an inlet pipe, a sludge flow pipe into a sludge collector, an axial sprinkler perforated along the entire length with small diameter holes and muffled from the outlet end, swirlers, characterized in that the cylindrical chamber is provided with plates installed in vertical rows along the gas flow, and the swirlers are staggered on the surface of the plates and are made in the form of hollow truncated cones, with a large base lying in loskosti plates, wherein the frustoconical surface is profiled by a conical spiral and plate installed to form a zigzag-shaped channel for passage of the gas stream.