RU2506115C1

RU2506115C1 - Scrubber with moving packed bed

Info

Publication number: RU2506115C1
Application number: RU2012140193/05A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева; Мария Михайловна Стареева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева; Мария Михайловна Стареева
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2014-02-10

Abstract

FIELD: process engineering.SUBSTANCE: invention relates to dust separation equipment. Proposed scrubber comprises case with dusty and clean gas pipes, bottom distribution tray and top limitation tray with vibrators fitted thereat. Packed-bed layer, liquid trap and slime discharge device are arranged there between. Note here that packed-bed consists of hollow or cylindrical balls with helical groove cut at their surface, or of helical line made at spherical or cylindrical surface. Its has profile of circle, polyhedron, "Berli saddle" or "Itallox sadle" in cross-section perpendicular to helical line. Atomiser comprises cylindrical hollow case with fluid feed channel and coaxial sleeve rigidly coupled with said case and having nozzle secured at its bottom. Said nozzle is composed by cylindrical two-step sleeve, its top cylindrical step being thread-jointed to central core. Said central core is arranged with clearance relative to cylindrical sleeve central surface and is composed of cylindrical part with ball segment secured coaxially at its bottom part. Said ball segment has orifices their axes being parallel with atomiser case axis.EFFECT: higher efficiency and reliability of dust separation.1 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 скруббер с подвижной насадкой по патенту РФ 2007123341, B01D 47/06 от 27.12.2008, содержащий корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, оросительное форсуночное устройство, нижнюю опорно-распределительную тарелку и верхнюю ограничительную тарелку, выполненные из упругих материалов с установленными на них вибраторами, между которыми расположен слой насадка, брызгоуловитель и устройство для отвода шлама, причем насадка выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, или в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс», или в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, или в виде винтовой линии, образованной на цилиндрической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс»,The closest technical solution to the claimed object is a scrubber with a movable nozzle according to the patent of the Russian Federation 2007123341, B01D 47/06 of 12/27/2008, comprising a housing with nozzles for dusty and purified gas, an irrigation nozzle device, a lower support and distribution plate and an upper limit plate, made of elastic materials with vibrators installed on them, between which there is a nozzle layer, a spray trap and a device for removing sludge, and the nozzle is made in the form of hollow balls, on a spherical surface the spines of which a helical groove is cut, either in the form of a helix formed on a spherical surface and having in cross section perpendicular to the helix a profile such as a circle, a polygon, a Berl saddle or an Itallox saddle, or in the form of cylindrical rings, on the side the surface of which a helical groove is cut, or in the form of a helix formed on a cylindrical surface and having in cross section perpendicular to the helix a profile such as a circle, polygon, Berl saddle or Itallox saddle,

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 оросительного устройства.The technical result is an increase in the efficiency and reliability of the dust collection process by increasing the degree of atomization of the irrigation device.

Это достигается тем, что в скруббер с подвижной насадкой, содержащий корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, оросительное форсуночное устройство, нижнюю опорно-распределительную тарелку и верхнюю ограничительную тарелку, выполненные из упругих материалов с установленными на них вибраторами, между которыми расположен слой насадка, брызгоуловитель и устройство для отвода шлама, причем насадка выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, или в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс», или в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, или в виде винтовой линии, образованной на цилиндрической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс», при этом, оросительное устройство выполнено в виде форсунки, которая содержит полый корпус с соплом и центральным сердечником, корпус выполнен с каналом для подвода жидкости и имеет соосную, жестко связанную с корпусом втулку с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки, верхняя цилиндрическая ступень которой соединена посредством резьбового соединения с центральным сердечником, установленным с кольцевым зазором относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки, и состоящим из цилиндрической части с закрепленным соосно с ней в нижней части шаровым сегментом, имеющим дроссельные отверстия, оси которых расположены по радиусам сферической поверхности, образующей шаровой сегмент, а кольцевой зазор соединен, по крайней мере, с тремя радиальными каналами, выполненными в двухступенчатой втулке, соединяющими его с кольцевой полостью, образованной внутренней поверхностью втулки и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени, причем кольцевая полость связана с каналом корпуса для подвода жидкости, при этом на боковой поверхности цилиндрической части центрального сердечника, в его нижней части, соединенной с шаровым сегментом, выполнено, по крайней мере, два ряда цилиндрических дроссельных отверстий, с осями, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси сердечника, а в каждом ряду выполнено, по крайней мере, три отверстия, при этом оси дроссельных отверстий одного ряда смещены относительно осей дроссельных отверстий другого ряда на угол, лежащий в диапазоне 15÷60°.This is achieved by the fact that in a scrubber with a movable nozzle containing a housing with nozzles for dusty and purified gas, an irrigation nozzle device, a lower support and distribution plate and an upper restrictive plate made of elastic materials with vibrators installed on them, between which the nozzle layer is located , a spray catcher and a device for removing sludge, and the nozzle is made in the form of hollow balls, on a spherical surface of which a helical groove is cut, or in the form of a helical line formed on a spherical surface, and having a cross section perpendicular to the helix, a profile such as a circle, a polygon, a Berl saddle or an Itallox saddle, or in the form of cylindrical rings, on which a helical groove is cut through, or in the form of a helix, formed on a cylindrical surface, and having a cross section perpendicular to the helix, a profile such as a circle, polygon, Berl saddle or Itallox saddle, while the irrigation device is made in the form of a nozzle, which contains a hollow body with a nozzle m and the central core, the housing is made with a channel for supplying fluid and has a coaxial sleeve rigidly connected to the housing with a nozzle fixed in its lower part made in the form of a cylindrical two-stage sleeve, the upper cylindrical step of which is connected by a threaded connection to the central core installed with an annular gap relative to the inner surface of the cylindrical sleeve, and consisting of a cylindrical part with a spherical segment fixed coaxially with it in the lower part, having oselny holes, the axes of which are located along the radii of the spherical surface forming the spherical segment, and the annular gap is connected with at least three radial channels made in a two-stage sleeve, connecting it to the annular cavity formed by the inner surface of the sleeve and the outer surface of the upper cylindrical stage moreover, the annular cavity is connected with the channel of the housing for supplying fluid, while on the side surface of the cylindrical part of the Central core, in its lower part, is connected At least two rows of cylindrical throttle holes are made with the spherical segment, with axes lying in planes perpendicular to the core axis, and at least three holes are made in each row, while the axis of the throttle holes of one row are offset relative to the axes of the throttle holes of another row at an angle lying in the range of 15 ÷ 60 °.

На фиг.1 изображен скруббер с подвижной насадкой, на фиг.2 - насадка в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, на фиг.3 - насадка в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, на фиг.4 - насадка в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, имеющая в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа «седла Берля» или седла «Италлокс», на фиг.5 - общий вид форсунки для распыливания жидкостей.Figure 1 shows a scrubber with a movable nozzle, figure 2 - nozzle in the form of hollow balls, on the spherical surface of which a helical groove is cut, figure 3 - nozzle in the form of cylindrical rings, on the side surface of which a helical groove is cut, in fig .4 - a nozzle in the form of cylindrical rings, on the lateral surface of which a helical groove is cut, having in cross section perpendicular to the helical line a profile of the “Berl saddle” or “Itallox” saddle, FIG. 5 is a general view of the nozzle for spraying liquids.

Скруббер с подвижной насадкой содержит корпус 1 с патрубками 2 и 3 соответственно для запыленного и очищенного газа, оросительное устройство 7, нижнюю опорно-распределительную тарелку 4 и верхнюю ограничительную тарелку 6, между которыми расположен слой насадка 5, брызгоуловитель 9 и устройство для отвода шлама 8 (фиг.1). Нижняя 4 опорно-распределительная и верхняя 6 ограничительная тарелки и насадка 5 выполнены из упругих материалов. На нижней опорно-распределительной тарелке 4 может быть установлен вибратор (на чертеже не показано). На верхней ограничительной тарелке 6 может быть установлен вибратор (на чертеже не показано). На нижней 4 опорно-распределительной и верхней 6 ограничительной тарелках может быть установлено по вибратору (на чертеже не показано).The scrubber with a movable nozzle comprises a housing 1 with nozzles 2 and 3, respectively, for dusty and purified gas, an irrigation device 7, a lower support and distribution plate 4 and an upper restriction plate 6, between which there is a layer of nozzle 5, a spray trap 9 and a device for removing sludge 8 (figure 1). The lower 4 supporting distribution and upper 6 restrictive plates and nozzle 5 are made of elastic materials. A vibrator (not shown) can be installed on the lower support-distribution plate 4. On the upper restrictive plate 6 can be installed a vibrator (not shown). On the lower 4 supporting distribution and upper 6 restrictive plates can be installed on a vibrator (not shown).

Насадка 5 выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка (фиг.2) или в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс» (фиг.4).The nozzle 5 is made in the form of hollow balls, on a spherical surface of which a helical groove is cut (Fig. 2) or in the form of a helix formed on a spherical surface and having in profile a cross-section perpendicular to the helix, a profile such as a circle, polygon, “Berl saddle” or Itallox saddles (FIG. 4).

Форсунка (фиг.5) содержит цилиндрический полый корпус 10 с каналом 12 для подвода жидкости и соосную, жестко связанную с корпусом втулку 11 с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки 13, верхняя цилиндрическая ступень 15 которой соединена посредством резьбового соединения с центральным сердечником, установленным с кольцевым зазором 18 относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки 13, и состоящим из цилиндрической части 16 с закрепленным соосно с ней в нижней части шаровым сегментом 20, имеющим дроссельные отверстия 21, оси которых расположены параллельно оси корпуса 10 форсунки. Дроссельные отверстия 21, выполненные в шаровом сегменте 20, могут быть расположены по радиусам сферической поверхности, образующей шаровой сегмент 20.The nozzle (Fig. 5) contains a cylindrical hollow body 10 with a channel 12 for supplying liquid and a coaxial sleeve 11 rigidly connected to the body with a nozzle fixed in its lower part, made in the form of a cylindrical two-stage sleeve 13, the upper cylindrical step 15 of which is connected by a threaded connection with a central core installed with an annular gap 18 relative to the inner surface of the cylindrical sleeve 13, and consisting of a cylindrical part 16 with a ball segment fixed coaxially with it in the lower part ntom 20 having throttle holes 21, the axes of which are parallel to the axis of the housing 10 of the nozzle. The throttle holes 21 made in the spherical segment 20 can be located along the radii of the spherical surface forming the spherical segment 20.

Кольцевой зазор 18 соединен, по крайней мере, с тремя радиальными каналами 14, выполненными в двухступенчатой втулке 13, соединяющими его с кольцевой полостью 17, образованной внутренней поверхностью втулки 11 и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени 15, причем кольцевая полость 17 связана с каналом 12 корпуса 10 для подвода жидкости.The annular gap 18 is connected with at least three radial channels 14, made in a two-stage sleeve 13, connecting it with an annular cavity 17 formed by the inner surface of the sleeve 11 and the outer surface of the upper cylindrical stage 15, and the annular cavity 17 is connected with the channel 12 of the housing 10 for fluid supply.

На боковой поверхности цилиндрической части 16 центрального сердечника, в его нижней части, соединенной с шаровым сегментом 20, выполнено, по крайней мере, два ряда цилиндрических дроссельных отверстий 19, с осями, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси сердечника, а в каждом ряду выполнено, по крайней мере, три отверстия. При этом оси дроссельных отверстий одного ряда смещены относительно осей дроссельных отверстий другого ряда на угол, лежащий в диапазоне 15°÷60°.At least two rows of cylindrical throttle holes 19, with axes lying in planes perpendicular to the axis of the core, are made on the lateral surface of the cylindrical part 16 of the central core, in its lower part connected to the spherical segment 20, and in each row, at least three holes. In this case, the axes of the throttle holes of one row are offset relative to the axes of the throttle holes of the other row by an angle lying in the range of 15 ° ÷ 60 °.

Брызгоуловитель 9 выполнен в виде концентрично расположенных цилиндрических колец толщиной 1…2 мм, и с расстоянием между ними 3…4 мм. Брызгоуловитель выполнен в виде концентрично расположенных колец, имеющих в сечении, проходящем через ось кольца, зигзагообразный профиль, например синусоидальный, причем толщина колец 1…2 мм, а расстояние между ними 3…4 мм. Брызгоуловитель выполнен в виде концентрично расположенных колец, имеющих в сечении, проходящем через ось кольца, профиль, состоящий из последовательно соединенных кругов, причем толщина колец по максимальной толщине 3…4 мм, а расстояние между ними 4…5 мм (на чертеже не показано).The spray catcher 9 is made in the form of concentric cylindrical rings 1 ... 2 mm thick, and with a distance between them 3 ... 4 mm. The spray catcher is made in the form of concentrically arranged rings having, in cross section passing through the axis of the ring, a zigzag profile, for example a sinusoidal one, moreover, the thickness of the rings is 1 ... 2 mm, and the distance between them is 3 ... 4 mm. The spray catcher is made in the form of concentrically arranged rings having a section in the section passing through the axis of the ring, a profile consisting of series-connected circles, with the rings having a maximum thickness of 3 ... 4 mm and a distance between them of 4 ... 5 mm (not shown in the drawing) .

Скруббер с подвижной насадкой работает следующим образом.A scrubber with a movable nozzle operates as follows.

Запыленный газовый поток поступает в корпус 1, через ввод запыленного газового потока 2, и встречает на своем пути завесу из насадки, которая смачивается водой или другим абсорбентом из оросительного устройства. Для удаления шлама применено устройство для удаления шлама в виде канала в днище корпуса или отдельного механизма. Для обеспечении свободного перемещения насадки 5 в газожидкостной смеси ее плотность не должна превышать плотности жидкости. Процесс пылеулавливания протекает в оптимальном гидродинамическом режиме газопромывателя, характеризующимся режимом полного развитого псевдоожижения. Для интенсификации гидродинамического режима на нижней опорно-распределительной тарелке 4 может быть установлен вибратор (на чертеже не показан), или верхней ограничительной тарелке 6 может быть установлен вибратор (на чертеже не показан), или одновременно на нижней 4 опорно-распределительной и верхней 6 ограничительной тарелках может быть установлено по вибратору (на чертеже не показаны). Это позволит скрубберу перейти в режим вибропсевдоожиженного слоя, при котором увеличится эффективность взаимодействия насадка 5, орошаемого жидкостью, с газовой фазой, а следовательно, и увеличит эффективность работы аппарата в целом. Выполнение насадки 5, нижней 4 опорно-распределительной и верхней 6 ограничительной тарелок из упругого материала позволит, при определенных условиях создавать режим колебаний или автоколебаний, который также будет способствовать увеличению эффективности взаимодействия насадка 5 с орошаемой жидкостью. Форсунка работает следующим образом. Жидкость под давлением подается в полость корпуса форсунки 10 и затем поступает по двум направлениям: первое - в кольцевую полость 17 через радиальные каналы 14 в кольцевой зазор 18 между соплом и центральным сердечником. При давлениях на входе более 0,2 МПа жидкость разгоняется на внешней цилиндрической поверхности сердечника с образованием пленки жидкости, которая не отрывается от его внешней поверхности. Разгон жидкости в нижней части этой поверхности сопровождается понижением в ней статического давления и в результате этого парообразованием и выделением растворимых газов. Это явление дополнительно подготавливает жидкость к дроблению на мелкие капли. При достижении жидкостного потока встречных потоков, истекающих из цилиндрических дроссельных отверстий 19, происходит многократное дробление пленки с образованием мелкодисперсной фазы.The dusty gas stream enters the housing 1, through the inlet of the dusty gas stream 2, and meets a curtain from the nozzle, which is wetted with water or other absorbent from the irrigation device. To remove sludge, a device is used to remove sludge in the form of a channel in the bottom of the housing or a separate mechanism. To ensure free movement of the nozzle 5 in the gas-liquid mixture, its density should not exceed the density of the liquid. The process of dust collection takes place in the optimal hydrodynamic mode of the gas scrubber, characterized by the regime of full developed fluidization. To intensify the hydrodynamic regime, a vibrator (not shown in the drawing) can be installed on the lower support distribution plate 4, or a vibrator (not shown in the drawing) can be installed on the upper restriction plate 6, or simultaneously on the lower 4 distribution and upper limit 6 plates can be installed on a vibrator (not shown in the drawing). This will allow the scrubber to switch to the vibro-fluidized bed mode, in which the interaction efficiency of the nozzle 5, irrigated by the liquid, with the gas phase will increase, and, consequently, will increase the overall efficiency of the apparatus. The implementation of the nozzle 5, the lower 4 of the support distribution and upper 6 restrictive plates of elastic material will allow, under certain conditions, create a mode of oscillation or self-oscillations, which will also increase the efficiency of interaction of the nozzle 5 with the irrigated liquid. The nozzle works as follows. Liquid under pressure is supplied to the cavity of the nozzle body 10 and then flows in two directions: the first into the annular cavity 17 through radial channels 14 into the annular gap 18 between the nozzle and the central core. At inlet pressures of more than 0.2 MPa, the liquid accelerates on the outer cylindrical surface of the core with the formation of a liquid film that does not come off from its outer surface. Acceleration of the liquid in the lower part of this surface is accompanied by a decrease in its static pressure and, as a result, vaporization and the release of soluble gases. This phenomenon further prepares the liquid for crushing into small drops. Upon reaching a liquid flow of oncoming flows flowing from the cylindrical throttle holes 19, multiple film crushing occurs with the formation of a finely dispersed phase.

Второе направление, по которому поступает жидкость - через канал 12 для подвода жидкости в полость центрального сердечника, а затем в нижнюю часть цилиндрической части 16 сердечника, из которой часть жидкости истекает через радиальные отверстия 19, при этом происходит многократное дробление капельных потоков жидкости, истекающих из дроссельных отверстий.The second direction in which the liquid enters is through the channel 12 for supplying liquid to the cavity of the central core, and then to the lower part of the cylindrical part 16 of the core, from which part of the liquid flows through the radial holes 19, with multiple crushing of droplet flows of fluid flowing from throttle bores.

Сруббер 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 абсорбции насад очных газопромывателей. Эффективность предлагаемой конструкции насадочного скруббера увеличивается за счет большей поверхности взаимодействия насадка в вышеуказанных процессах, а также оптимизации гидродинамической обстановки, и составляет при улавливании пылевых частиц размером больше 2 мкм порядка 97%.The srubber 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 the process of dust collection, gas cooling and absorption of gas spray nozzles. The effectiveness of the proposed design of the nozzle scrubber increases due to the larger interaction surface of the nozzle in the above processes, as well as optimization of the hydrodynamic situation, and amounts to about 97% when collecting dust particles larger than 2 microns in size.

Claims

A scrubber with a movable nozzle, comprising a housing with nozzles for dusty and purified gas, an irrigation nozzle device, a lower support and distribution plate and an upper restrictive plate made of elastic materials with vibrators installed on them, between which there is a nozzle layer, a spray trap and a device for removal sludge, moreover, the nozzle is made in the form of hollow balls, on a spherical surface of which a helical groove is cut, or in the form of a helix formed on a spherical surface and having a section perpendicular to the helix, a profile such as a circle, a polygon, a Berl saddle or an Itallox saddle, or in the form of cylindrical rings on which a helical groove is cut on the side surface, or in the form of a helical line formed on a cylindrical surface and having in cross section perpendicular to the helix a profile such as a circle, polygon, Berl saddle or Itallox saddle, characterized in that the irrigation device is made in the form of a nozzle, which contains a hollow body with a nozzle and central core, the housing is made with a channel for supplying fluid and has a coaxial sleeve rigidly connected to the housing with a nozzle fixed in its lower part, made in the form of a cylindrical two-stage sleeve, the upper cylindrical step of which is connected by a threaded connection to a central core installed with an annular gap relative to the inner surface of the cylindrical sleeve, and consisting of a cylindrical part with a ball segment having throttle openings coaxially attached to it in the lower part rstia, whose axes are located along the radii of the spherical surface forming the spherical segment, and the annular gap is connected with at least three radial channels made in a two-stage sleeve, connecting it with the annular cavity formed by the inner surface of the sleeve and the outer surface of the upper cylindrical stage, moreover, the annular cavity is connected with the channel of the housing for supplying fluid, while on the side surface of the cylindrical part of the Central core, in its lower part, connected to the balls m segment, made at least two rows of cylindrical throttle holes with axes lying in planes perpendicular to the axis of the core, and at least three holes made in each row, while the axes of the throttle holes of one row are offset relative to the axes of the throttle holes another row at an angle lying in the range of 15 ÷ 60 °.