PL173375B1 - Dysza rozpylająca do urządzenia oczyszczającego gaz - Google Patents

Abstract

Dysza rozpylajaca do urzadzenia oczyszczajacego gaz, zawie- rajaca otoczony wewnetrzna scianka, cylindryczny kanal doprowa- dzajacy ciecz, wokól którego jest usytuowany, otoczony zewnetrzna scianka, pierscieniowy kanal doprowadzajacy sprezony gaz oraz posiadajaca posrednia komore mieszania i wylotowy otwór gazu zmieszanego z zawiesina, przy czym posrednia komora mieszania i pierscieniowy kanal sa usytuowane wspólosiowo wzgledem siebie, zas cylindryczny kanal jest oddzielony od posredniej komory mie- szania wewnetrzna scianka zawierajaca promieniowe otwory, do- prowadzajace ciecz do komory mieszania w kierunku prostopadlym do glównego kierunku strumienia gazu w komorze mieszania, a w cylindrycznym kanale, powyzej promieniowych otworów w kierun- ku przeplywu gazu oraz w posredniej komorze mieszania jest umie- szczona wkladka z otworami, przy czym pomiedzy wkladka i wylotowym otworem jest usytuowany zbiezny kanal, znamienna tym, ze w zewnetrznej sciance (31) ma pierscieniowy wewnetrzny kanal (37), który jest polaczony z pierscieniowym kanalem (31b) za posrednictwem trzech promieniowych otworów (36), usytuowa- nych w zewnetrznej sciance (31), w sasiedztwie posredniej komory mieszania (51), przy czym pierscieniowy wewnetrzny kanal (37) jest otoczony oslonka (33) usytuowana wokól zewnetrznej scianki (34) dyszy (12b) i ma na koncu uformowana pierscieniowa szczeli- ne (40), która jest usytuowana w wylotowym otworze (41) Fig. 2 PL

Description

Przedmiotem wynalazkujest dysza rozpylająca do urządzenia oczyszczającego gaz, stosowana zwłaszcza do usuwania zanieczyszczeń z przepływającego gazu, korzystnie z gazu spalinowego.

Z europejskich opisów patentowych EP 079 081 i EP 185 630 znane są dysze do doprowadzania i rozpylania o wysokiej zawartości substancji stałych. Przykłady dysz do doprowadzania całkowicie suchego absorbentu w postaci pyłu podano w szwedzkim opisie patentowym SE 8500612-0, zaś dysze do doprowadzania samej wody lub zawiesiny o wysokiej zawartości suchych substancji stałych ujawniono w opisach patentowych niemieckim DE 26 27 880, amerykańskim US 4,625,916 i międzynarodowym WO 9112084.

W niemieckim opisie patentowym DE 26 27 880 ujawniono dyszę w postaci dwóch koncentrycznych rur lub jednej rury z otaczającąją komorą. Do rury wewnętrznej pompuje się ciecz, a do zewnętrznej, lub do komory, doprowadza się sprężone powietrze. W dyszy istnieje przegroda z licznymi otworami, którymi sprężone powietrze wpływa do rury wewnętrznej i miesza się z cieczą. Mieszanka wypływa z dyszy stopniowo rozprężając się, w wyniku czego następuje silne rozpylenie cieczy przy niskim zużyciu energii.

W amerykańskim opisie patentowym US 4,625,916 przedstawiono dyszę podobną do wspomnianej powyżej, ale kończącą się rozbieżnym kanałem, a zatem, prawdopodobnie, nie dającym wzrostu do żadnego stopniowego ciśnienia na wylocie. Ponadto w tym przypadku zastosowano przegrodę z otworami rozmieszczonymi w szczególny sposób, co ma usprawnić mieszanie powietrza z cieczą.

W międzynarodowym opisie patentowym WO 9112084 ujawniono dyszę do rozpylania cieczy wtryskiwanej do obrabianego gazu, na przykład w celu oddzielenia od gazu zawartego w nim arsenu. Dysza ta składa się z centralnej przestrzeni mieszania, przez którąpłynie, w zasadzie prostoliniowo, gaz rozpylający i do której jest doprowadzana ciecz przez w zasadzie promieniowo biegnące otworki. Powietrze pod ciśnieniem i ciecz doprowadza się do dyszy dwiema oddzielnymi rurkami. Dysza ta składa się z kilku skręconych razem elementów. Szczelność wlotów względem otoczenia zapewniono za pomocą uszczelek.

173 375

W polskim opisie patentowym nr 131 470 ujawniono dyszę rozpylającą, która ma koncentryczne kanały doprowadzania cieczy i gazu, przy czym kanały doprowadzające ciecz zawierają prostopadłe do swojej osi otwory, usytuowane na wysokości komory mieszania. Kanał doprowadzający ciecz jest otwarty na końcu komory mieszania zakończonej rozbieżnym dyfuzorem. Kanał doprowadzający gaz ma na końcu spiralny zawirowywacz.

W polskim opisie patentowym nr 134 062 kanał doprowadzaj ący cieczjest na końcu poszerzony stożkowo, a kanał doprowadzający gaz ma ukształtowane przewężenie. W tym rozwiązaniu mieszanie gazu z cieczą występuje dopiero w wylotowej części dyszy.

Te znane dysze rozpylające do urządzenia oczyszczającego gaz z zawieszonych w nim stałych cząstek cieczy mają otwór wlotowy dla cieczy i sprężonego gazu, otwór wylotowy dla mieszaniny gazu z silnie rozpyloną cieczą, a także pośrednią komorę mieszania. Zadaniem otworu wlotowego sprężonego gazu jest nadanie mu prostoliniowego kierunku przepływu przez komorę mieszania. Otwór wlotowy dla cieczy jest oddzielony, od komory mieszania, wewnętrzną ścianką z licznymi pierwszymi otworami do doprowadzania cieczy do komory mieszania w kierunku prostopadłym do głównego kierunku przepływu gazu w komorze mieszania. Komora mieszania znajduje się za wewnętrzną ścianką zawierającą dużą liczbę drugich otworów.

Tego typu dysze charakteryzują się małą szczelnością, w wyniku której ciecz ucieka do kanału powietrznego w niepożądanych miejscach. Wskutek tego trudna jest regulacja ciśnienia, co powoduje wypłynięcie cieczy przez otworki przeznaczone do doprowadzania powietrza. W przypadku zawartości suchych cząstek w cieczy, skutkiem takiego wadliwego działania jest szybkie osadzanie się materiału w kanałach powietrznych i czasochłonne ich czyszczenie w celu przywrócenia dyszy zdolności do pracy.

Dysza rozpylająca do urządzenia oczyszczającego gaz, według wynalazku, zawiera otoczony wewnętrzną ścianką cylindryczny kanał doprowadzający ciecz, wokół którego jest usytuowany otoczony zewnętrzną ścianką, pierścieniowy kanał doprowadzający sprężony gaz. Dysza posiada pośrednią komorę mieszania i wylotowy otwór gazu zmieszanego z zawiesiną, przy czym pośrednia komora mieszania i pierścieniowy kanał są usytuowane współosiowo względem, zaś cylindryczny kanał jest oddzielony od pośredniej komory mieszania wewnętrzną ścianką zawierającą promieniowe otwory doprowadzające ciecz do komory mieszania w kierunku prostopadłym do głównego kierunku strumienia gazu w komorze mieszania. W cylindrycznym kanale, powyżej promieniowych otworów w kierunku przepływu gazu oraz w pośredniej komorze mieszania jest umieszczona wkładka z otworami, przy czym pomiędzy wkładką i wylotowym otworem jest usytuowany zbieżny kanał.

Dysza rozpylająca do urządzenia oczyszczającego gaz, charakteryzuje się tym, że w zewnętrznej ściance jest usytuowany pierścieniowy, wewnętrzny kanał, który jest połączony z pierścieniowym kanałem, doprowadzającym sprężony gaz, za pośrednictwem trzech promieniowych otworów, usytuowanych w zewnętrznej ściance, w sąsiedztwie pośredniej komory mieszania, przy czym pierścieniowy wewnętrzny kanał jest otoczony osłonką usytuowaną wokół zewnętrznej ścianki dyszy i ma na końcu uformowanąpierścieniową szczelinę, którajest usytuowana w wylotowym otworze.

Dysza rozpylająca, według wynalazku, zapewnia rozpylanie cieczy lub zawiesiny cieczy, bez możliwości przeciekania cieczy lub gazu, pomimo braku gumowych lub podobnych uszczelek, co znacznie ułatwia manipulowanie, demontaż i konserwację instalacji do oczyszczania gazów.

W dyszy rozpylającej zawiesinę, według niniejszego wynalazku, w odróżnieniu od znanych rozwiązań dotyczących rozpylania zawiesin o małej lepkości, doprowadza się zawiesinę do kanału, którym płynie gaz, a następnie powoduje się jej wypływ z dyszy wraz z gazem. Gaz jest zimny i korzystnie wilgotny, w związku z czym suche cząstki nie osadzają się w przewodzie, którym płyną, ponieważ nie wysychają. Wszelkie substancje wykazujące skłonność do przywierania do ścianek ciągle porywa płynący gaz. W razie wystąpienia nieszczelności na połączeniach pomiędzy częściami dyszy a kanałami doprowadzającymi, istnieje możliwość, poprzez umieszczenie kanału doprowadzającego zawiesinę wewnątrz przewodu z powietrzem, zapobiegnięcia wytryskowi zawiesiny w postaci strumienia do gazu nośnego, zawierającego suchy odzyskany

173 375 pył, albo do gazu zanieczyszczonego, gdzie wyschnie i osadzi się na ściankach kanału lub na innych elementach konstrukcyjnych. W takiej sytuacji zawiesina tylko wpłynie do kanału ze sprężonym gazem, który uniesie ją dalej.

Komora mieszania, stanowiąca bezpośrednie przedłużenie kanału z gazem, jest zakończona podkładką bez specjalnych elementów uszczelniających ją względem ścianki, dzięki czemu konstrukcja jest łatwa w produkcji i demontażu.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urządzenie zawierające dyszę według wynalazku, fig. 2 - przekrój pionowy dyszy według wynalazku, zaś fig. 3 przedstawia przekrój poprzeczny dyszy wzdłuż płaszczyzny III-III oznaczonej na fig. 2.

Przedstawione na fig. 1 urządzenie oczyszczające gaz zawiera kanał 1 doprowadzający zanieczyszczony gaz ze spalarni (nie pokazano). Gaz ten płynie kanałem 1 do reaktora 8. Gaz nośny doprowadza się kanałem 2 i pompuje wentylatorem 3 i kanałem 4, do którego wpływa, otworem wlotowym 5, z pyłem odzyskanym w odpylaczu (nie pokazanym) znaj duj ącym się za reaktorem 8.

Zawierający pył, gaz nośny, płynie kanałem 4 do rozdzielacza 6, gdzie dzieli się na liczne strumienie częściowe, które wpływają licznymi rurami 7a, 7b, 7c o średnicy 100 mm do reaktora 8 i mieszają się tam z gazami spalinowymi. Zawierająca pył mieszaninia gazów spalinowych z gazem nośnym wypływa z reaktora 8 do odpylacza (nie pokazanego), w którym oddziela się od niej pył. Główną część tego pyłu zawraca się do gazów spalinowych przez otwór wlotowy 5 kanału 4.

Wewnątrz rur 7a, 7b, 7c o znacznej średnicy znajdują się podwójnie osłonięte rurki 11 a, 11b, 11c, o zewnętrznej średnicy 40 mm, do których doprowadza się kanałem 9 rozcieńczoną zawiesinę wapna, a kanałem 10 sprężone powietrze. Zawiesinę wapna rozpyla się dyszami 12a, 12b, 12c usytuowanymi w dolnych końcach podwójnie osłoniętych rurek 11a, 11b, 11c i wtryskuje się do cząstkowych strumieni gazu nośnego, zmieszanego z odzyskanym pyłem. Dysze 12a, 12b, 12c są umieszczone w sąsiedztwie otworów wylotowych 13a, 13b, 13c dużych rur 7a, 7b, 7c, korzystnie, bezpośrednio przed odpowiednimi otworami wylotowymi.

Na figurze 2 przedstawiono pionowy przekrój dyszy rozpylającej 12b. Podwójnie osłonięta rura 11b zawiera grubą ściankę zewnętrzną 31 i koncentryczną, cieńszą wewnętrzną ściankę 32, otaczającą cylindryczny kanał 32b o średnicy 10 mm. Pomiędzy tymi ściankami jest uformowany pierścieniowy kanał 31b o średnicy wewnętrznej 12 mm i zewnętrznej 30 mm. Oba kanały 31b i 32b mają, usytuowaną najednym końcu, poprzeczną ściankę w postaci wkładki 35 z ośmioma okrągłymi otworami 39 o średnicy 6 mm. Rozmieszczenie otworów 39 na wkładce 35 odpowiada ich usytuowaniu w pierścieniowym kanale 31b, natomiast środkowa część wkładki nie zawiera otworów i stanowi zamknięcie dla kanału 32b. W cienkiej wewnętrznej ściance 32, pomiędzy cylindrycznym kanałem 32b a pierścieniowym kanałem 31b są ułożone promieniowo otwory 38 o średnicy 3 mm, usytuowane we wkładce 35 bezpośrednio przed otworami 39.

Przedłużenie zewnętrznej ścianki 31 dyszy 12b stanowi cieńsza osłonka 33, otaczająca wewnętrzny kanał 37, która z kolei otacza zewnętrzną ściankę 34 dyszy 12b. Pierścieniowy kanał 31b łączy się za pomocą promieniowo ułożonych otworów 36 z wewnętrznym kanałem 37. Na końcu dysza 12b zbieżny kanał 57 i okrągły wylotowy otwór41 o średnicy 11 mm, usytuowany za otworami 39 uformowanymi we wkładce 35 dyszy. Wewnętrzny kanał 37 zakończony jest pierścieniowym otworem 40 o średnicy zewnętrznej 20 mm, który jest usytuowany pomiędzy ścianka^ zewnętrzną 34 dyszy a cieńszą osłonką 33.

W celu ułatwienia produkcji i konserwacji dysza 12b posiada kilka łatwo odłączalnych części, skręconych razem lub włożonych jedna w drugą. Korzystnie wkładka 35 dyszy z częścią rurki 32 jest umieszczona z luzem w zewnętrznej ściance 34 dyszy, za pomocą której jest połączona gwintem z grubą ścianką 31. Dla uproszczenia rysunku szczegółów tego rozwiązania nie pokazano.

Figura 3 przedstawia przekrój dyszy 12b wzdłuż płaszczyzny III-III, oznaczonej na fig. 2. Numery oznaczeń są takie same jak na fig. 2.

173 375

Sposób działania dyszy jest następujący.

Zimne i mające optymalne parametry nawilżenia, sprężone powietrze pompuje się pierścieniowym kanałem 31b z instalacji (nie pokazanej) do dyszy 12b, a stamtąd otworami 39 wkładki 3 5 na zewnątrz przez okrągły wylotowy otwór 41, gdzie miesza się sprężone powietrze z zawierającym pył gazem nośnym, wdmuchiwanym przez rurę 7b za pomocą wentylatora 3.

Cylindrycznym kanałem 32b pompuje się zawiesinę wapna zawierającą około 5-10% suchych składników stałych. Zawiesinę tę wytłacza się na zewnątrz, promieniowymi otworami 38 ukształtowanymi w wewnętrznej ściance 32, do otaczającej pośredniej komory mieszania 51, umieszczonej na przedłużeniu pierścieniowego kanału 31b, gdzie rozpyla się jąza pomocą strumienia sprężonego powietrza i przemieszcza się okrągłymi otworami 39 uformowanymi we wkładce 35, a następnie zbieżnym kanałem 57 i wylotowym otworem 41 w dyszy 12b rozpyla się na zewnątrz zawiesinę do otaczającego gazu nośnego, zmieszanego z odzyskanym pyłem.

Do wewnętrznego kanału 37 doprowadza się sprężone powietrze, promieniowymi otworami 36, uformowanymi w grubej ściance 31. Powietrze to wypływa z wewnętrznego kanału pierścieniowym otworem 40, pomiędzy ściariką34 dyszy aotaczającącien.kąosłonką33. Powietrze to nie miesza się z kropelkami wody zawierającymi wapno i działa jako ekran zapobiegający osadzaniu się wilgotnego wapna, ze względu na powstawanie wirów na powierzchni dyszy, co rozwiązuje problemy zanieczyszczenia i unieruchomienia urządzenia, wymagające częstego czyszczenia.

Dysza według niniejszego wynalazku korzystnie jest stosowana w urządzeniu oddzielającym zanieczyszczenia gazowe od gazu, np. gazów spalinowych, w którym doprowadza się strumień gazów absorbentu w postaci suchych cząstek i/lub w postaci zawiesiny w cieczy. Ilość cieczy reguluje się tak, aby po zetknięciu z gazem zupełnie wyparowała. Uzyskany w ten sposób suchy pył zawierający nieprzereagowany absorbent i produkty reakcji oddziela się w znajdującym się dalej odpylaczu i odzyskuje, co najmniej częściowo, z przeznaczeniem do ponownego użytku.

Strumień gazu nośnego, na przykład powietrza, doprowadza się z odzyskanym pyłem i ewentualnie z częścią świeżego absorbentu. Stosunek gazu nośnego do łącznej ilości składników suchych w strumieniu gazu nośnego może wynosić od 0,1 do 10 kg na metr sześcienny.

Do tego strumienia gazu nośnego, zawierającego duże ilości pyłu, dodaje się następnie rozpyloną zawiesinę świeżego absorbentu. Zawartość składników suchych w zawiesinie jest stosunkowo mała, co najwyżej 15%, a korzystnie poniżej 10%. Zadaniem tej suchej substancji jest ułatwienie przenoszenia wilgoci do odzyskanego pyłu otoczonego przez gaz nośny. Umożliwia to bardziej równomierne rozprowadzenie wilgoci, co ma decydujące znaczenie dla skuteczności oddzielania zanieczyszczeń. Stwierdzono również, że korzystne jest stosowanie świeżego absorbentu w postaci zawiesiny, ponieważ jest on w takiej formie bardziej reakcyjny od odzyskanego pyłu. Różnica ta ma bardzo istotne znaczenie polegające na tym, że tylko świeży absorbent doprowadza się w postaci zawiesiny.

Unika się wielu problemów związanych z tworzeniem się osadów podczas rozpylania zawiesiny doprowadzając sprężony gaz o takiej temperaturze i wilgotności, a podczas rozpylania i stykania się sprężonego gazu z silnie rozdrobnionymi kropelkami nie następuje znaczniejsze parowanie silnie rozdrobnionej cieczy. W sytuacji tego typu bardzo dobrze może działać konstrukcja nawrotna, a tym samym istnieje możliwość poważnego zmniejszenia problemów z nieszczelnościami, a w konsekwencji dłuższe okresy czasu pracy instalacji pomiędzy przerwami na konserwację.

173 375

173 375

Fig. 3

173 375

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz

Cena 2,00 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Dysza rozpylająca do urządzenia oczyszczającego gaz, zawierająca otoczony wewnętrzną ścianką, cylindryczny kanał doprowadzający ciecz, wokół którego jest usytuowany, otoczony zewnętrzną ścianką, pierścieniowy kanał doprowadzający sprężony gaz oraz posiadająca pośrednią komorę mieszania i wylotowy otwór gazu zmieszanego z zawiesiną, przy czym pośrednia komora mieszania i pierścieniowy kanał są usytuowane współosiowo względem siebie, zaś cylindryczny kanał jest oddzielony od pośredniej komory mieszania wewnętrzną ścianką zawierającą promieniowe otwory, doprowadzające ciecz do komory mieszania w kierunku prostopadłym do głównego kierunku strumienia gazu w komorze mieszania, a w cylindrycznym kanale, powyżej promieniowych otworów w kierunku przepływu gazu oraz w pośredniej komorze mieszania jest umieszczona wkładka z otworami, przy czym pomiędzy wkładką i wylotowym otworem jest usytuowany zbieżny kanał, znamienna tym, że w zewnętrznej ściance (31) ma pierścieniowy wewnętrzny kanał (37), któryjest połączony z pierścieniowym kanałem (31b) za pośrednictwem trzech promieniowych otworów (36), usytuowanych w zewnętrznej ściance (31), w sąsiedztwie pośredniej komory mieszania (51), przy czym pierścieniowy wewnętrzny kanał (37) jest otoczony osłonką (33) usytuowaną wokół zewnętrznej ścianki (34) dyszy (12b) i ma na końcu uformowaną pierścieniową szczelinę (40), która jest usytuowana w wylotowym otworze (41).