RU131646U1

RU131646U1 - SCRUBBER-ABSORBER VENTURI

Info

Publication number: RU131646U1
Application number: RU2012139596/05U
Authority: RU
Inventors: Феликс Сергеевич Югай; Николай Петрович Швырев; Сергей Анатольевич Завьялов; Айрат Монирович Сафаргалиев; Елена Александровна Милькова
Original assignee: ООО "Химтехнология"
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2013-08-27

Abstract

Устройство для очистки газов, которое содержит два последовательно соединенных по ходу газового потока промывателя Вентури, при этом первая труба Вентури снабжена узлом подачи орошаемой жидкости, отличающееся тем, что диффузор первой трубы Вентури соединен с горловиной второй трубы Вентури, причем длина горловины второй трубы Вентури как правило в 5-8 раз больше длины горловины первой, и вторая труба Вентури снабжена узлом подачи орошающей жидкости.A device for gas purification, which contains two venturi washers connected in series along the gas flow, the first venturi being equipped with an irrigated fluid supply unit, characterized in that the diffuser of the first venturi is connected to the neck of the second venturi, and the length of the neck of the second venturi is the rule is 5-8 times longer than the length of the neck of the first, and the second venturi is equipped with an irrigation fluid supply unit.

Description

Устройство для очистки газа от пыли и поглощения вредных газовых компонентов может использоваться в химической, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности.A device for cleaning gas from dust and absorption of harmful gas components can be used in chemical, metallurgical, food and other industries.

Известны скрубберы Вентури (промыватели Вентури) для улавливания пыли и аэрозолей из газов [1]. В этих аппаратах используется инерционный механизм улавливания частиц, в горловине скруббера Вентури поддерживается высокая скорость газового потока порядка 70….150 (вплоть до 200 м/с) и низкие удельные расходы орошающей жидкости от 0,1 до 1,0 л/м³ газа. Применение высоких скоростей газа, как правило, приводит к повышенным гидравлическим сопротивлениям аппарата.Known venturi scrubbers (venturi washers) for trapping dust and aerosols from gases [1]. In these devices, an inertial particle capture mechanism is used, a high gas flow rate of about 70 ... .150 (up to 200 m / s) and low specific flow rates of irrigation fluid from 0.1 to 1.0 l / m ^{3 of} gas are maintained in the neck of the Venturi scrubber . The use of high gas velocities, as a rule, leads to increased hydraulic resistance of the apparatus.

Известны абсорберы Вентури, предназначенные для поглощения газов (НСl; HF; H₂S; SO₂ и пр.) из газовых смесей [2]. В этих аппаратах используется диффузионный механизм поглощения газов на молекулярном уровне, поэтому в горловине абсорбера поддерживается пониженная скорость газа (порядка 20.60 м/с) и повышенные удельные расходы орошающей жидкости (2.10 л/м³ газа и более). Диффузионный механизм поглощения требует более длительного взаимодействия контактирующих газовой и жидкостной фаз. Поэтому в практике абсорбционных процессов часто используются последовательно включенные трубы Вентури со ступенчатым противотоком по орошающей жидкости.Venturi absorbers are known for absorbing gases (HCl; HF; H ₂ S; SO ₂ , etc.) from gas mixtures [2]. These devices use the diffusion mechanism of gas absorption at the molecular level, therefore, in the neck of the absorber a reduced gas velocity (about 20.60 m / s) and increased specific flow rates of the irrigating liquid (2.10 l / m ^{3 of} gas and more) are maintained. The diffusion absorption mechanism requires a longer interaction of the contacting gas and liquid phases. Therefore, in the practice of absorption processes, series-connected Venturi tubes with stepwise countercurrent along the irrigating fluid are often used.

Известно устройство для очистки газов, содержащее два последовательно включенных по ходу газового потока промывателя Вентури, из которых первый установлен под углом к горизонтали (предпочтительно 5.15°) с уклоном в сторону второго промывателя Вентури, а второй установлен вертикально [3].A device for cleaning gases, containing two sequentially connected along the gas stream of the venturi, of which the first is installed at an angle to the horizontal (preferably 5.15 °) with a slope towards the second venturi, and the second is installed vertically [3].

Габаритные размеры двух установленных последовательно промывателей Вентури, соединенных коленным переходом, достаточно велики, особенно при обработке газовых потоков объемными расходами свыше 100 тыс. м³/ч, причем в указанном аналоге не предусмотрено орошение второго по ходу газа промывателя Вентури.Dimensions of two venturi washers mounted in series, connected by a knee junction are sufficiently large, especially in the processing of gas streams volumetric flow rate of 100 thousand. M ³ / h, in which said analogue does not provide irrigation during the second venturi scrubber gas.

Наиболее близким по назначению и конструктивному исполнению является устройство по а.с. №388764 [4], которое содержит два последовательно соединенных по ходу газового потока промывателя Вентури, при этом диффузор первой трубы Вентури соединен с конфузором второй трубы Вентури, при этом первая труба Вентури снабжена узлом подачи орошаемой жидкости.The closest in purpose and design is the device for A. with. No. 388644 [4], which contains two venturi washers connected in series along the gas flow, the diffuser of the first venturi being connected to the confuser of the second venturi, the first venturi being provided with an irrigation fluid supply unit.

Как показывают исследования и практика эксплуатации труб Вентури, в процессе взаимодействия в самом узком месте аппарата, в горловине скруббера Вентури, основная масса введенной жидкости (80…90%) с уловленной пылью отбрасывается к стенке и стекает в дальнейшем по стенке диффузора первой трубы и далее второй трубы Вентури.As research and practice of operating Venturi pipes show, in the process of interaction in the bottleneck of the apparatus, in the neck of the Venturi scrubber, the bulk of the injected liquid (80 ... 90%) with trapped dust is thrown to the wall and subsequently flows down the diffuser wall of the first pipe and further second venturi pipe.

Эффективность очистки во втором скруббере Вентури ничтожно мала, так как остатки распыленной жидкости и неуловленные частицы пыли движутся с одинаковой скоростью, со скоростью газового потока. Вторичный срыв капель жидкости со стенки в ядро потока при геометрических размерах промышленных аппаратов так же существенно не повлияет на повышение эффективности второй трубы Вентури.The cleaning efficiency in the second Venturi scrubber is negligible, since the remnants of the atomized liquid and uncoiled dust particles move at the same speed, with the speed of the gas stream. The secondary disruption of liquid droplets from the wall to the flow core with the geometric dimensions of industrial apparatus also does not significantly affect the efficiency of the second venturi.

Цели предлагаемой полезной модели - снижение габаритных размеров устройства, повышение эффективности работы устройства за счет создания оптимальных гидродинамических условий для очистки газов от взвешенных частиц в первой горловине скруббера-абсорбера Вентури и абсорбции газов во второй горловине за счет снижения скорости газа, повышения плотности орошения и увеличения длительности контакта взаимодействующих фаз, снижение гидравлического сопротивления устройства. Поставленные цели достигаются тем, что диффузор первой трубы Вентури соединен с горловиной второй, причем длина горловины второй, как правило, в 5…8 раз больше горловины первой и вторая труба Вентури снабжена узлом подачи орошающей жидкости.The objectives of the proposed utility model are to reduce the overall dimensions of the device, to increase the efficiency of the device by creating optimal hydrodynamic conditions for cleaning gases from suspended particles in the first neck of the venturi scrubber absorber and absorbing gases in the second neck by reducing the gas velocity, increasing the irrigation density and increasing the contact duration of the interacting phases, a decrease in the hydraulic resistance of the device. The goals are achieved in that the diffuser of the first venturi is connected to the neck of the second, and the length of the neck of the second, as a rule, is 5 ... 8 times longer than the neck of the first and the second venturi is equipped with an irrigation fluid supply unit.

На фиг. 1 представлен эскиз предлагаемого скруббера-абсорбера Вентури. Здесь: 1 - конфузор, 2 - первая горловина, 3 - первый диффузор, 4 - форсунки первого яруса орошения, 5 - вторая горловина, 6 - второй диффузор, 7 - форсунки второго яруса орошения.In FIG. 1 is a sketch of a proposed venturi scrubber absorber. Here: 1 - the confuser, 2 - the first neck, 3 - the first diffuser, 4 - nozzles of the first tier of irrigation, 5 - the second neck, 6 - the second diffuser, 7 - nozzles of the second tier of irrigation.

Работает скруббер-абсорбер следующим образом. Рассматривается случай, когда необходима одновременная очистка газа от пыли и абсорбция газового компонента.The scrubber absorber operates as follows. The case is considered when simultaneous cleaning of the gas from dust and absorption of the gas component is necessary.

Из газохода газ поступает в конфузор 1 скруббера-абсорбера Вентури, где газовый поток ускоряется пропорционально принятому углу сужения конфузора

до заданной расчетной скорости газа в первой горловине 2.From the gas duct, gas enters the confuser 1 of the venturi scrubber absorber, where the gas flow is accelerated in proportion to the accepted narrowing angle of the confuser

to a given design gas velocity in the first neck 2.

В зависимости от требуемой степени эффективности очистки газа от пыли в первой горловине трубы Вентури 2 устанавливаются оптимальные расчетные скорости газа (в пределах 70…150 м/с) и удельные расходы жидкости на орошение (в пределах 0,1…1,0 л/м³ газа). В первой горловине реализуется инерционный механизм улавливания и частично, с меньшей эффективностью, проходит абсорбция газового компонента жидкостью (абсорбентом). В первом диффузоре 3 газовый поток снижает линейную скорость газа до расчетной скорости, принятой во второй горловине 5. Скорости газа во второй горловине 5 принимаются в диапазоне 20…60 м/с при удельных расходах жидкости на орошение в пределах 2…10 л/м³ газа. Гидравлический режим во второй горловине устанавливается в зависимости от заданной эффективности поглощения газового компонента. Однако, наряду с оптимальными условиями, созданными для поглощения газового компонента, что выражается в снижении скорости, увеличении длины горловины, а следовательно и времени контакта взаимодействующих фаз, создаются условия для улавливания микронных и субмикронных частиц пыли за счет диффузионного механизма улавливания. Во второй горловине 5 реализуются оптимальные условия для абсорбции газового компонента, и дополнительная очистка газа от мельчайших частиц пыли. После второй горловины газовый поток переходит во второй диффузор 6, где происходит постепенное снижение скорости газа до приемлемой скорости в газоходах. Форсунки подачи орошающей жидкости первого яруса орошения 4 и второго яруса орошения 7 рассчитываются по принятому удельному расходу жидкости на каждом ярусе орошения.Depending on the required degree of gas cleaning from dust in the first mouth of the Venturi 2, optimal design gas velocities (within 70 ... 150 m / s) and specific liquid flow rates for irrigation (within 0.1 ... 1.0 l / m ³ gas). In the first neck, an inertial trapping mechanism is implemented and, partially, with less efficiency, the gas component is absorbed by the liquid (absorbent). In the first diffuser 3 gas stream reduces the linear velocity of the gas to the calculated speed adopted in the second neck 5. The gas velocity in the second neck 5 taken in the range of 20 ... 60 m / s at specific flow of irrigation fluid within 2 ... 10 l / ^m3 gas. The hydraulic mode in the second neck is set depending on the given absorption efficiency of the gas component. However, along with the optimal conditions created for the absorption of the gas component, which manifests itself in a decrease in speed, an increase in the length of the neck, and therefore the contact time of the interacting phases, conditions are created for capturing micron and submicron dust particles due to the diffusion mechanism of capture. In the second neck 5, optimal conditions are realized for the absorption of the gas component, and additional purification of the gas from the smallest dust particles. After the second neck, the gas flow passes to the second diffuser 6, where the gas velocity gradually decreases to an acceptable speed in the gas ducts. The nozzles for supplying the irrigation fluid of the first tier of irrigation 4 and the second tier of irrigation 7 are calculated according to the accepted specific fluid flow rate for each tier of irrigation.

Предлагаемый скруббер-абсорбер Вентури работает как два последовательно установленных по ходу газа промывателя Вентури, один из которых работает в оптимальном режиме по очистке газа от пыли и в неоптимальном режиме по абсорбции газовых компонентов и наоборот при снижении скорости газа во второй горловине скруббера-абсорбера Вентури. Сложение эффективного и неэффективного режимов в двух ступенях очистки дает в целом повышенную полноту очистки газа от пыли и абсорбции газовых примесей.The proposed Venturi scrubber absorber operates as two sequentially installed Venturi washers, one of which operates in the optimal mode for cleaning gas from dust and in the non-optimal mode for absorbing gas components and vice versa when the gas velocity decreases in the second neck of the Venturi scrubber absorber. The addition of effective and ineffective modes in two stages of purification gives a generally increased completeness of gas purification from dust and absorption of gas impurities.

Например, можно получить высокую эффективность очистки в одном аппарате Вентури (99%), применяя интенсивный гидродинамический режим: скорость газа в горловине 100 м/с и удельный расход жидкости на орошение 0,5 л/м³. Однако при этом гидравлическое сопротивление аппарата составит 600 мм вод. ст.Можно использовать два последовательно включенных по ходу газа аппарата Вентури с менее интенсивным гидродинамическим режимом: скорость газа в горловине 40…45 м/с и удельный расход 3 л/м³ газа. При этом в каждом аппарате будет получена эффективность поглощения газовых примесей и улавливания пыли 90%. Суммарная эффективность двух аппаратов Вентури составит:For example, it is possible to obtain high cleaning efficiency in a single apparatus venturi (99%), applying intensive hydrodynamic regime: gas velocity in the throat 100 m / s and a specific liquid flow rate for irrigation 0,5 l / m ^3. However, the hydraulic resistance of the apparatus will be 600 mm of water. Art. You can use two venturi apparatus sequentially connected along the gas flow with a less intensive hydrodynamic regime: the gas velocity in the neck is 40 ... 45 m / s and the specific flow rate is 3 l / m ^{3 of} gas. In this case, the efficiency of absorption of gas impurities and dust collection in 90% will be obtained in each apparatus. The total efficiency of the two Venturi devices will be:

η=0,9+(1-0,9)·0,9=0,99 или 99%.η = 0.9 + (1-0.9); 0.9 = 0.99 or 99%.

При этом суммарное гидравлическое сопротивление двух последовательно установленных аппарата Вентури на этих режимах составит не более 200 мм вод. ст. Снижение гидравлического сопротивления системы очистки в три раза. Именно этот принцип выбора гидравлических режимов используется в предлагаемом скруббере-абсорбере Вентури с двухъярусным орошением.In this case, the total hydraulic resistance of two successively installed Venturi apparatus in these modes will be no more than 200 mm of water. Art. Three times lower hydraulic resistance of the cleaning system. It is this principle of choosing hydraulic modes that is used in the proposed Venturi scrubber absorber with two-tier irrigation.

На фиг. 2 показан общий вид промышленного скруббера-абсорбера Вентури. Здесь: 1 - скруббер-абсорбер Вентури; 2 - газоход; 3 - каплеуловитель. Скруббер-абсорбер Вентури с двухъярусным орошением в настоящее время успешно эксплуатируются на ряде промышленных предприятий при газовой нагрузке от 5,0 тыс. м³/ч до 100 тыс. м³/ч, в частности, работает в системе газоочистки после сушильного барабана при сушке железорудного концентрата на Лебединском ГОК (г.Старый Оскол), в системе газоочистки после сушильного барабана сушки хромового шлама в ОАО «Русский Хром» (г.Первоуральск, Свердловской обл.), на очистке газов от хлористого кальция после сушлки-гранулятора в ОАО «Сода» (г.Стерлитамак, Башкортостан), в реагентном отделении в системе очистки газов от известковой пыли ОАО «Среднеуральский Медеплавильный Завод» (г.Ревда, Свердловской обл.), на Балхашском ГМК (г.Балхаш, Казахстан) в сернокислотном цехе на промывке технологического газа и абсорбции триоксида серы серной кислотой, в «Пермской Химической Компании» (г.Пермь), в системе очистки воздуха аспирации от пыли и паров йода и атомарного хлора.In FIG. 2 shows a general view of an industrial venturi scrubber absorber. Here: 1 - a venturi scrubber absorber; 2 - flue; 3 - droplet eliminator. The Venturi scrubber absorber with bunk irrigation is currently successfully operated in a number of industrial enterprises with a gas load of 5.0 thousand m ³ / h to 100 thousand m ³ / h, in particular, it works in the gas cleaning system after the dryer drum during drying iron ore concentrate at Lebedinsky GOK (Stary Oskol), in a gas treatment system after a drying drum for drying chrome sludge at Russian Chrome OJSC (Pervouralsk, Sverdlovsk Region), at gas purification from calcium chloride after a granulator dryer at OJSC Soda ”(Sterlitamak, Ba Shkortostan), in the reagent compartment in the gas purification system for lime dust from OJSC Sredneuralskiy Medeplavilny Zavod (Revda, Sverdlovsk Region), at the Balkhash MMC (Balkhash, Kazakhstan) in a sulfuric acid workshop for flushing process gas and absorbing sulfur trioxide sulfuric acid, in the Perm Chemical Company (Perm), in the air purification system of aspiration from dust and vapors of iodine and atomic chlorine.

Использованные источники.Used sources.

1. Ужов В.И., Вальдберг А.Ю. и др. Очистка промышленных газов от пыли. - М.: Химия, 1981.1. Uzhov V.I., Waldberg A.Yu. and other Purification of industrial gases from dust. - M.: Chemistry, 1981.

2. Рамм В.М. Абсорбция газов. Изд. 2-е переработанное и дополненное. - М.: Химия, 1976.2. Ramm V.M. Gas absorption. Ed. 2nd revised and supplemented. - M.: Chemistry, 1976.

3. А.с. №324055. Установка для очистки газов. Авторы: Брыляков В.Е., Ещенко Л.И.3. A.S. No. 324055. Installation for gas purification. Authors: Brylyakov V.E., Yeshenko L.I.

4. А.с. №388764 Устройство для очистки газов. Авторы: Кропп Л.И., Акбрут А.И.4. A.S. No. 3888764 A device for cleaning gases. Authors: Kropp L.I., Akbrut A.I.

Claims

A device for gas purification, which contains two venturi washers connected in series along the gas flow, the first venturi being equipped with an irrigated fluid supply unit, characterized in that the diffuser of the first venturi is connected to the neck of the second venturi, and the length of the neck of the second venturi is the rule is 5-8 times longer than the length of the neck of the first, and the second venturi is equipped with an irrigation fluid supply unit.