RU2752405C1 - Устройство для закалки и очистки высокотемпературных газов от твёрдых частиц - Google Patents
Устройство для закалки и очистки высокотемпературных газов от твёрдых частиц Download PDFInfo
- Publication number
- RU2752405C1 RU2752405C1 RU2020140653A RU2020140653A RU2752405C1 RU 2752405 C1 RU2752405 C1 RU 2752405C1 RU 2020140653 A RU2020140653 A RU 2020140653A RU 2020140653 A RU2020140653 A RU 2020140653A RU 2752405 C1 RU2752405 C1 RU 2752405C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diameter
- cylindrical part
- gases
- inlet
- cooling
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000010791 quenching Methods 0.000 title claims description 6
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 title claims description 6
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 8
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 150000004827 dibenzo-1,4-dioxins Chemical class 0.000 description 1
- 150000004826 dibenzofurans Chemical class 0.000 description 1
- 238000005108 dry cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000002906 medical waste Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 238000010517 secondary reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 238000004056 waste incineration Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
- B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
- B04C5/20—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed with heating or cooling, e.g. quenching, means
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано для очистки высокотемпературных запыленных газов. Устройство содержит вертикальный корпус с крышкой, патрубками ввода и вывода газов и устройством вывода твердых частиц. Верхняя цилиндрическая часть корпуса снабжена двумя патрубками ввода - охлаждаемого и охлаждающего газов, введенными в одной плоскости, тангенциально с противоположных направлений. Диаметры патрубков одинаковы и равны 0,43 диаметра корпуса. Высота цилиндрической части корпуса равна 1,5-2,0 его диаметра. Нижняя часть корпуса имеет форму конуса и снабжена камерой сбора твердых частиц с шлюзовым устройством их выгрузки. Внутри цилиндрической части корпуса коаксиально расположен конфузор патрубка вывода охлажденной смеси газов, входной срез которого размещен на расстоянии 0,3-0,7 диаметра цилиндрической части корпуса по вертикали от оси входных патрубков и имеет диаметр 0,7-0,9 диаметра цилиндрической части. Патрубок охлаждающего газа снабжен регулирующим устройством с вентилятором. Обеспечивается высокоскоростное - около 1500°С/с охлаждение газов с их одновременной очисткой от твердых частиц. 1 ил.
Description
Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано в установках с хлорсодержащими высокотемпературными запыленными газами в коммунальном хозяйстве, энергетике, химической, металлургической и нефтехимической промышленностях.
Во многих производственных процессах существует проблема быстрого охлаждения высокотемпературных запыленных газов. Например, при термической утилизации хлорсодержащих медицинских отходов дымовые газы, образующиеся в результате сжигания отходов, необходимо быстро охладить и обеспылить для предотвращения возможности повторного синтеза на частицах пыли полихлорированных дибензо-пара-диоксинов (ПХДД) и дибензофуранов (ПХДФ) (при совместном упоминании ПХДД/Ф), являющихся высокотоксичными стойкими органическими загрязнителями.
В нефтехимической промышленности пиролизные установки должны быть снабжены средствами закалки газов пиролиза для предотвращения вторичных реакций. Чтобы потери олефинов не превысили допустимого уровня, время закалочного охлаждения газов (с 950°С до 650°С) не должно превышать 0,03-0,05 секунды.
Известен аппарат для закалки газов пиролиза [1], содержащий внешнюю и внутреннюю трубы, патрубки подвода и отвода газов пиролиза, патрубки подвода и отвода охлаждающей среды, и струйный эжектор, включающий сопло, приемную камеру и камеру смешения. Сопло соединено с патрубком подвода газов пиролиза. Внутренняя труба одним из концов соединена с камерой смешения, а другим концом через тройник соединена с приемной камерой и патрубком отвода газов пиролиза.
Поступающие из патрубка подвода горячие газы пиролиза формируются соплом эжектора в струю, которая подсасывает находящиеся в приемной камере охлажденные газы, имеющие температуру 650°С. Перемещаясь по внутренней трубе, смесь газов охлаждается, отдавая свое тепло среде, протекающей в зазоре между внешней и внутренней трубами. Часть охлажденной смеси поступает в приемную камеру, а часть выводится из аппарата.
Недостатком устройства является то, что взаимодействие между охлаждаемым и охлаждающим газами происходит в режиме спутных потоков, характеризующихся низкой эффективностью тепломассообмена, и устройство не предусматривает выделения из газа твердых частиц.
Известно устройство [2], выполненное в виде двухтрубной конструкции, состоящей из наружной и внутренней труб, образующих между собой кольцевой канал и зону смешивания, находящуюся перед внутренней трубой. Высокотемпературные газы поступают в устройство и в зоне смешивания смешиваются с охлаждающими газами, поступающими в эту зону в виде вихревого потока, следующего по спиральной траектории сверху вниз через кольцевой канал между наружной и внутренней трубами. Затем смешанные газы выводятся снизу - вверх через внутреннюю трубу для обработки на последующих стадиях процесса.
Недостатком устройства является то, что из-за вращательного движения потока охлаждающего газа, он в зоне смешивания взаимодействует только с периферийными слоями охлаждаемого газа, а основное взаимодействие между охлаждаемым и охлаждающим газами происходит уже во внутренней трубе в режиме спутных потоков, характеризующихся низкой эффективностью тепломассообмена.
Другим недостатком устройства является то, что охлаждающий и охлаждаемый потоки газов движутся в противотоке и, вследствие теплообмена через стенку внутренней трубы, охлаждающий газ нагревается еще до прямого контакта с охлаждаемым газом, что снижает эффективность устройства.
Еще одним недостатком является то, что устройство не предусматривает выделения из газа твердых частиц. Поэтому частицы пыли и конденсируемые компоненты, находящиеся в охлаждаемом газе, оседают на внутренней поверхности охлаждаемой снаружи внутренней трубы, постепенно изменяя гидродинамические условия движения газов.
Известно большое количество инерционных пылеотделителей для сухой очистки газов от пыли, но они не обеспечивают охлаждения газов.
Известен циклон для очистки и охлаждения высокотемпературных и запыленных газов [3], содержащий корпус с тангенциальным входным патрубком, осевую выхлопную трубу, стенки которой выполнены из тепловых труб с испарительными и конденсационными зонами. Недостатками устройства является необходимость использования внешнего хладоагента и сравнительно низкая эффективность теплопередачи через стенку, не позволяющие осуществлять требуемое высокоскоростное охлаждение газа.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по конструктивному устройству является прямоточный циклон с нижним выводом газа, содержащий цилиндрический корпус с тангенциальным входным патрубком, конусное днище, заканчивающееся сборником пыли и выходной патрубок, входной срез которого размещен по оси циклона [4]. Недостатком устройства, применительно к задаче заявленного изобретения, является принципиальное отсутствие возможности охлаждения газа.
Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение является обеспечение высокоскоростного (свыше 1000°С/с) охлаждения газов с их одновременной очисткой от твердых частиц.
Технический результат достигается в устройстве, содержащем вертикальный корпус с крышкой, патрубками ввода и вывода газов и устройством вывода твердых частиц. Верхняя цилиндрическая часть корпуса снабжена двумя патрубками ввода - охлаждаемого и охлаждающего газов, введенными в одной плоскости, тангенциально с противоположных направлений. Диаметры патрубков одинаковы и равны 0,43 диаметра корпуса. Высота цилиндрической части корпуса равна 1,5-2,0 его диаметра. Нижняя часть корпуса имеет форму конуса и снабжена камерой сбора твердых частиц с шлюзовым устройством их выгрузки. Внутри цилиндрической части корпуса коаксиально расположен конфузор патрубка вывода охлажденной смеси газов, входной срез которого размещен на расстоянии 0,3-0,7 диаметра цилиндрической части корпуса по вертикали от оси входных патрубков и имеет диаметр 0,7-0,9 диаметра цилиндрической части. Патрубок охлаждающего газа снабжен регулирующим устройством с вентилятором.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом на фиг. 1.
Устройство содержит корпус с крышкой 1, патрубок ввода охлаждающего газа 2, патрубок ввода охлаждаемого газа 3, патрубок вывода охлажденной газовой смеси 4, камеру сбора твердых частиц 5 с шлюзовым устройством, регулятор расхода охлаждающего газа 6.
Устройство работает следующим образом.
Подачу в устройство охлаждаемого газа, например, дымовых газов от сжигания продуктов пиролиза, производят через входной патрубок 3 за счет перепада давления, создаваемого вентилятором, расположенным на линии входного патрубка охлаждающего газа 2 и дымососом, расположенным на линии выходного патрубка 4, через который выводится охлажденная смесь газов. Подачу охлаждающего газа, например атмосферного воздуха, осуществляют через патрубок 2 за счет давления, создаваемого вентилятором и разрежения, создаваемого дымососом. Количество поступающего воздуха регулируют устройством 6. Выгрузку из камеры сбора твердых частиц 5, расположенной в нижней части корпуса 1, производят периодически, по мере накопления через шлюзовое устройство.
Снабжение корпуса двумя, введенными тангенциально и противоположно направленными патрубками обеспечивает сложное взаимодействие «горячего» и «холодного» потоков газов - одновременно происходит частичное соударение встречно-смещенных струй и переход образующейся смеси газов во вращательное вихревое движение. При таких условиях происходит интенсивное смешивание газов с одновременной турбулизацией, что кардинально интенсифицирует процессы тепломассопереноса, и обеспечивает высокую (около 1500°С/с) скорость охлаждения газа [5]. При выбранных соотношениях размеров процесс охлаждения практически завершается на выходе из конфузора выходного патрубка охлажденных газов.
Размещение входного среза конфузора патрубка охлажденной смеси газов внутри цилиндрической части корпуса устройства на расстоянии 0,3-0,7 диаметра цилиндрической части корпуса от оси входных патрубков газов обеспечивает траекторию движения смеси газов в виде вихревого потока, сохраняющего скорость закручивания, способствующую наиболее полному удалению твердых частиц из потока. За счет центробежных сил происходит выбрасывание частиц пыли из потока на стенку корпуса, по которой слой пыли сползает в его нижнюю часть через кольцевой зазор между стенкой корпуса и стенкой конфузора (зазор составляет 0,05-0,15 от диаметра цилиндрической части корпуса), что снижает вероятность возврата твердых частиц в уходящий поток.
Размещение входного среза конфузора патрубка охлажденной смеси газов внутри цилиндрической части корпуса устройства на расстоянии 0,3-0,7 диаметра цилиндрической части корпуса от оси входных патрубков обеспечивает требуемую скорость охлаждения и, соответственно, время пребывания газа в устройстве.
Обеспечение патрубка ввода охлаждающего газа регулирующим устройством позволяет изменять количество поступающего газа и, тем самым, регулировать конечную температуру охлажденной смеси газов.
Снабжение нижней части корпуса камерой сбора твердых частиц с шлюзовым устройством обеспечивает герметичность системы при выгрузке.
Таким образом, заявленное техническое решение обеспечивает обеспыливание и высокоскоростное охлаждение потока газа.
Источники информации
1. Способ получения низших олефинов, реактор для пиролиза и аппарат для закалки газов пиролиза// Патент RU 2124039 /Бушуев В.А.
2. Method and apparatus for cooling exhaust gas from bypass of kiln// EP 0927707 /Kaneko. 25.06.1998,. 07.07.1999.
3. Циклон для очистки и охлаждения высокотемпературных и запыленных газов // Патент SU 1144732/ Старков Л.А., Домрачев B.C. / Опубл. 07.07.1985.
4. Циклоны прямоточные с нижним выводом газа, ttps://mahp.net.ru/gas-cleaning/dry-gas-cleaning/ciklony-mokrye/144-2009-01-11-20-39-10.
5. Зройчиков H.A., Фадеев С.А., Бирюков Я.А., Пай А.В., Тарасов Г.А. Компьютерное моделирование тепломассобмена в контактном вихревом газоохладителе и верификация результатов расчета на физической модели // Наука сегодня: реальность и перспективы: Международная научно-практическая конференция, г. Вологда, 2019. - с. 21-23.
Claims (1)
- Устройство для закалки и очистки высокотемпературных газов от твердых частиц, содержащее вертикальный цилиндрический корпус с крышкой, патрубки ввода и вывода газов и нижнюю часть корпуса, имеющую форму усеченного конуса, отличающееся тем, что верхняя цилиндрическая часть корпуса снабжена двумя патрубками ввода охлаждаемого и охлаждающего газов, имеющими одинаковые диаметры, равные 0,43 диаметра цилиндрической части корпуса, и введенными в его верхнюю часть в одной плоскости, тангенциально с противоположных направлений, а нижняя часть корпуса имеет форму усеченного конуса и снабжена коаксиально расположенным по оси конуса конфузором патрубка вывода охлажденной и обеспыленной смеси газов, входной срез которого размещен на расстоянии 0,3-0,7 диаметра цилиндрической части корпуса по вертикали от оси входных патрубков и имеет диаметр 0,7-0,9 диаметра цилиндрической части корпуса, нижняя конусная часть устройства снабжена камерой сбора твердых частиц с шлюзовым устройством для вывода пыли, а патрубок ввода охлаждающего газа снабжен регулирующим устройством.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020140653A RU2752405C1 (ru) | 2020-12-10 | 2020-12-10 | Устройство для закалки и очистки высокотемпературных газов от твёрдых частиц |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020140653A RU2752405C1 (ru) | 2020-12-10 | 2020-12-10 | Устройство для закалки и очистки высокотемпературных газов от твёрдых частиц |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2752405C1 true RU2752405C1 (ru) | 2021-07-27 |
Family
ID=76989355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020140653A RU2752405C1 (ru) | 2020-12-10 | 2020-12-10 | Устройство для закалки и очистки высокотемпературных газов от твёрдых частиц |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2752405C1 (ru) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU453182A1 (ru) * | 1972-07-12 | 1974-12-15 | Устройство для закалки газов пиролиза углеводородов | |
| SU948461A1 (ru) * | 1980-12-17 | 1982-08-07 | Предприятие П/Я В-8685 | Устройство дл очистки газа |
| SU1144732A1 (ru) * | 1983-07-07 | 1985-03-15 | Производственное объединение "Уралэнергоцветмет" | Циклон дл очистки и охлаждени высокотемпературных и запыленных газов |
| SU1150040A1 (ru) * | 1983-07-11 | 1985-04-15 | Предприятие П/Я В-8685 | Устройство дл очистки газа |
| DE3618272A1 (de) * | 1986-05-30 | 1987-12-03 | Krupp Gmbh | Vorrichtung zum abscheiden von in heissem gas dispergierten feststoffen |
| RU2023478C1 (ru) * | 1991-04-08 | 1994-11-30 | Юрий Станиславович Шемец | Способ газоочистки и устройство для его осуществления |
| RU2034633C1 (ru) * | 1992-11-24 | 1995-05-10 | Владимир Николаевич Галанцев | Способ обработки отходящих запыленных высокотемпературных газов и устройство для его осуществления |
| RU2095121C1 (ru) * | 1993-06-11 | 1997-11-10 | А.Альстрем Корпорэйшн | Способ обработки горячих газов и устройство для его осуществления |
| RU55647U1 (ru) * | 2006-03-22 | 2006-08-27 | ООО "ПТБ ПСО Волгоградгражданстрой" | Вихревой пылеуловитель |
-
2020
- 2020-12-10 RU RU2020140653A patent/RU2752405C1/ru active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU453182A1 (ru) * | 1972-07-12 | 1974-12-15 | Устройство для закалки газов пиролиза углеводородов | |
| SU948461A1 (ru) * | 1980-12-17 | 1982-08-07 | Предприятие П/Я В-8685 | Устройство дл очистки газа |
| SU1144732A1 (ru) * | 1983-07-07 | 1985-03-15 | Производственное объединение "Уралэнергоцветмет" | Циклон дл очистки и охлаждени высокотемпературных и запыленных газов |
| SU1150040A1 (ru) * | 1983-07-11 | 1985-04-15 | Предприятие П/Я В-8685 | Устройство дл очистки газа |
| DE3618272A1 (de) * | 1986-05-30 | 1987-12-03 | Krupp Gmbh | Vorrichtung zum abscheiden von in heissem gas dispergierten feststoffen |
| RU2023478C1 (ru) * | 1991-04-08 | 1994-11-30 | Юрий Станиславович Шемец | Способ газоочистки и устройство для его осуществления |
| RU2034633C1 (ru) * | 1992-11-24 | 1995-05-10 | Владимир Николаевич Галанцев | Способ обработки отходящих запыленных высокотемпературных газов и устройство для его осуществления |
| RU2095121C1 (ru) * | 1993-06-11 | 1997-11-10 | А.Альстрем Корпорэйшн | Способ обработки горячих газов и устройство для его осуществления |
| RU55647U1 (ru) * | 2006-03-22 | 2006-08-27 | ООО "ПТБ ПСО Волгоградгражданстрой" | Вихревой пылеуловитель |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106823576A (zh) | 一种换热除尘装置、包含其的余热利用除尘脱硫系统和余热利用与除尘耦合的方法 | |
| CN102076422A (zh) | 具有两个气体出口的旋风分离器以及分离方法 | |
| US3497194A (en) | Apparatus for the removal of dust from converter gases | |
| RU2752405C1 (ru) | Устройство для закалки и очистки высокотемпературных газов от твёрдых частиц | |
| CA1289458C (en) | Gas cleaning apparatus having a centrifugal pre-separator and a compact reactor | |
| CN101489650A (zh) | 用于从向上流动的气体流去除气态污染物的设备和方法 | |
| US4695298A (en) | Apparatus for cleaning solids-laden gas | |
| Makhmudov et al. | Cleaning of Industrial Emissions from Gas and Dispersive Particles | |
| RU2760859C1 (ru) | Способ и устройство для закалки и очистки высокотемпературных газов от твёрдых частиц | |
| EP3411460B1 (en) | Method for treatment of a hot pyrolysis gas | |
| CN114345062A (zh) | 一种洗涤器及挤出机挥发废气处理方法 | |
| CA2858848C (en) | Systems for and methods of handling an off-gas containing carbon monoxide | |
| RU2372972C1 (ru) | Устройство для пылегазозолоулавливания из дымовых и агрессивных газов | |
| CN119212768A (zh) | 分离器 | |
| RU96025U1 (ru) | Модуль тягодутьевого пылегазозолоулавливания из дымовых и агрессивных газов | |
| CN112267002A (zh) | 烟气忽米级颗粒分离装置 | |
| RU208397U1 (ru) | Циклонная камера дожигания дымовых газов для деструкции стойких органических загрязнителей | |
| RU2840156C1 (ru) | Способ мокрой очистки газа с возможностью получения очищенных газов с пониженной влажностью | |
| US3773308A (en) | Gas quencher-scrubber and water seal apparatus for hot particle-laden gas sources | |
| AU689534B2 (en) | Rotary swirl cyclone scrubber | |
| RU2852201C1 (ru) | Способ повышения производительности пылеочистных аппаратов | |
| Usmanova et al. | DESIGN OF APPARATUS FOR CLEARING OF INDUSTRIAL GAS EMISSIONS | |
| CA1124186A (en) | Dry impact capture of aerosol particulates | |
| Usmanova et al. | The New Equipment for Modernization of System for Clearing the Flue Gases | |
| Rashidov | ENVIRONMENTAL PROTECTION FROM POLLUTION USING THE TECHNOLOGY OF AIR PURIFICATION OF WASTE GASES AT INDUSTRIAL ENTERPRISES |