RU155708U1 - Батарейный эмульгатор - Google Patents

Abstract

1. Батарейный эмульгатор, содержащий корпус с установленным в нем завихрителем, состоящим из орошаемых насадок в виде параллелепипедов с установленным в нижней части каждого из них лопастным аппаратом, при этом завихритель снабжен водораспределительными стаканами, врезанными в верхнюю часть каждых четырех насадок на пересечении их граней и имеющими отверстия в каждую насадку, патрубок ввода газов, снабженный, по меньшей мере, тремя козырьками, патрубок вывода газов, узел орошения, включающий установленный по всему периметру замкнутый коллектор, каплеуловитель, рабочая поверхность лопаток которого установлена под углом к горизонтали, а выходная поверхность выполнена закругленной, отбойное кольцо, сборный бункер и золосмывной аппарат с гидрозатвором, отличающийся тем, что стенки орошаемых насадок внутри завихрителя выполнены разорванными над лопастными аппаратами с образованием свободного пространства высотой не менее 1/3 от высоты лопастных аппаратов.2. Батарейный эмульгатор по п. 1, отличающийся тем, что лопастной аппарат состоит из четырех лопастей в виде прямоугольных треугольников, длина меньшего из катетов которых равна половине диагонали сечения параллелепипеда, при этом треугольники установлены под углом друг к другу таким образом, что их гипотенузы располагаются на гранях параллелепипеда, а прямые углы соприкасаются в одной точке, лежащей на его оси.3. Батарейный эмульгатор по п. 1, отличающийся тем, что стенки орошаемых насадок выполнены из титана толщиной не менее двух миллиметров.4. Батарейный эмульгатор по п. 1, отличающийся тем, что отверстия водораспределительных стаканов выполнены круглы�

Description

Полезная модель относится к технике мокрой очистки дымовых газов от твердых, жидких и токсичных газообразных включений, а именно, к батарейным эмульгаторам II поколения, и может быть использована в энергетике, металлургии, химической и других отраслях промышленности.

Принцип работы батарейных эмульгаторов основан на высокоэффективном тепломассообмене между восходящим потоком закрученных в лопаточных аппаратах завихрителей дымовых газов и подаваемой противотоком жидкостью с образованием вихревого эмульсионного слоя, в котором и происходит эффективная очистка газов (т.н. режим инверсии фаз).

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является батарейный эмульгатор (патент на полезную модель RU 129017 U1, МПК B01D 47/06, B01D 47/14, опубликовано 20.06.2013. Батарейный эмульгатор состоит из корпуса, в котором установлен завихритель, патрубков ввода и вывода газов, узла орошения. Завихритель состоит из орошаемых насадок в виде параллелепипедов с установленными в нижней части каждого из них четырьмя лопастями в виде тупоугольных треугольников, тупые углы которых вписаны в двугранные углы параллелепипедов, а середины противолежащих сторон касаются друг друга в одной точке, лежащей на оси параллелепипедов, В верхнюю часть каждых четырех насадок на пересечении их граней врезаны водораспределительные стаканы, которые имеют отверстия в каждую насадку. Патрубок ввода газов снабжен, по меньшей мере, тремя козырьками. Узел орошения включает в себя замкнутый коллектор, установленный по всему периметру корпуса, каплеуловитель, отбойное кольцо и сборный бункер с гидрозатвором. Рабочая поверхность лопаток каплеуловителя установлена под углом к горизонтали, а их выходная поверхность выполнена закругленной.

Практика эксплуатации предприятием «Свердловэнергоремонт» указанного батарейного эмульгатора выявила следующие недостатки.

1. Дымовые газы распределяются по насадкам завихрителя неравномерно, чрезмерно увеличивая нагрузку на часть насадок, из-за чего дымовой газ в этих насадках очищается недостаточно, что ведет к снижению качества процесса золоулавливания.

2. На стенках орошаемых насадок в зоне непосредственно над лопастями происходит отложение трудносмываемых солей жесткости, содержащихся в орошающей жидкости, что ведет к уменьшению сечения насадок, вплоть до полного их перекрытия, что отрицательно влияет на качество очистки дымовых газов, кроме того, требуется проведение внеплановых ремонтных работ эмульгатора, что снижает надежность его работы.

3. Стенки орошаемых насадок выполнены из тонкого листового титана, что при длительной эксплуатации приводит к их износу и изменению формы из-за постоянно действующих температурно-динамических нагрузок от потока дымовых газов, в результате чего нарушается расчетный режим эмульгирования и снижается прочность завихрителя.

Задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства, позволяющего обеспечить больший объем свободного пространства для прохождения дымовых газов и увеличить межремонтный период.

Технический результат - повышение качества очистки дымовых газов и надежности работы эмульгатора.

Для решения поставленной задачи и достижения технического результата в батарейном эмульгаторе, содержащем корпус с установленным в нем завихрителем, состоящим из орошаемых насадок в виде параллелепипедов с установленным в нижней части каждого из них лопастным аппаратом, при этом завихритель снабжен водораспределительными стаканами, врезанными в верхнюю часть каждых четырех насадок на пересечении их граней и имеющими отверстия в каждую насадку, патрубок ввода газов, снабженный, по меньшей мере, тремя козырьками, патрубок вывода газов, узел орошения, включающий установленный по всему периметру замкнутый коллектор, каплеуловитель, рабочая поверхность лопаток которого установлена под углом к горизонтали, а выходная поверхность выполнена закругленной, отбойное кольцо, сборный бункер и золосмывной аппарат с гидрозатвором, согласно полезной модели, стенки орошаемых насадок внутри завихрителя выполнены разорванными над лопастными аппаратами с образованием свободного пространства высотой не менее 1/3 от высоты лопастных аппаратов.

При этом:

Лопастной аппарат орошаемых насадок состоит из четырех лопастей, выполненных в виде прямоугольных треугольников, длина меньшего из катетов которых равна половине диагонали сечения параллелепипеда, при этом треугольники установлены под углом друг к другу таким образом, что их гипотенузы располагаются на гранях параллелепипеда, а прямые углы соприкасаются в одной точке, лежащей на его оси.

Стенки орошаемых насадок выполнены из титана толщиной не менее двух миллиметров.

Отверстия водораспределительных стаканов завихрителя выполнены круглыми.

Входной патрубок выполнен в виде диффузора, обеспечивающего радиальный вход газов в корпус батарейного эмульгатора.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен общий вид батарейного эмульгатора, на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - общий вид завихрителя.

В качестве рабочей жидкости используется вода.

Устройство содержит корпус 1, патрубок 2 ввода газов с установленными, по меньшей мере, тремя козырьками 9, патрубок 3 вывода газов, завихритель 4, узел орошения, состоящий из замкнутого коллектора 5, водораспределительных труб 11 и водораспределительных стаканов 8, лопастной каплеуловитель 6, отбойное кольцо 10, сборный бункер 7, золосмывной аппарат 14 с гидрозатвором.

Завихритель 4 состоит из орошаемых насадок в виде параллелепипедов. Стенки орошаемых насадок выполнены из титана толщиной не менее двух миллиметров, что позволяет в условиях постоянно действующих температурно-динамических нагрузок от потока дымовых газов сохранить более длительное время геометрию ячеек, обеспечивающую расчетный режим эмульгирования, и повысить прочность завихрителя.

В нижней части каждой орошаемой насадки завихрителя 4 установлен лопастной аппарат, состоящий из четырех лопастей 12, выполненных в виде прямоугольных треугольников. Длина меньшего из катетов прямоугольного треугольника равна половине диагонали сечения параллелепипеда. Лопасти 12 установлены под углом друг к другу таким образом, что гипотенузы треугольников располагаются на гранях параллелепипеда, а прямые углы соприкасаются в одной точке, лежащей на его оси. Лопастной аппарат из четырех лопастей 12 может быть выполнен согласно патенту на полезную модель RU №129017 (прототип предлагаемого технического решения), в котором лопасти 12 имеют форму тупоугольных треугольников, тупые углы которых вписаны в двугранные углы параллелепипеда, а середины противолежащих сторон касаются друг друга в одной точке, лежащей на оси параллелепипеда. Однако, предприятием

«Свердловэнергоремонт» при испытаниях батарейного эмульгатора, выполненного по патенту на полезную модель RU №129017, было установлено, что качество золоулавливания при использовании лопаточного аппарата по предлагаемому техническому решению, не меняется, при этом вес лопаточных аппаратов из-за уменьшения их высоты снижается ориентировочно в два раза, что позволяет экономить затраты на титан, идущий на изготовление лопаточных аппаратов.

Стенки орошаемых насадок завихрителя 4 выполнены, за исключением его наружного контура, разорванными над лопастными аппаратами с образованием внутри завихрителя 4 свободного пространства 13 высотой не менее 1/3 от высоты лопастных аппаратов. Наличие над лопастными аппаратами пространства, свободного от препятствий для прохождения дымовых газов, приводит к выравниванию давления этих газов по всему сечению завихрителя 4 и к последующему равномерному распределению дымовых газов по всем орошаемым насадкам завихрителя. Таким образом, исключается чрезмерная нагрузка дымовыми газами на отдельные орошаемые насадки, что ведет к повышению качества очистки дымовых газов. Кроме того, благодаря наличию свободного пространства 13, в завихрителе 4 отсутствует участок отложения трудносмываемых солей жесткости, содержащихся в орошающей жидкости, на стенках орошаемых насадок. Сечение орошаемых насадок остается при этом неизменным, что не только положительно влияет на качество очистки дымовых газов, но и повышает надежность работы батарейного эмульгатора, т.к. уменьшается количество внеплановых остановок эмульгатора для его ремонта и очистки.

В верхней части каждой из четырех насадок на пересечении их граней установлен водораспределительный стакан 8, в котором имеются круглые отверстия в каждую насадку (на фиг. не показаны). Круглая форма отверстий позволяет замедлить процесс зарастания отверстий золой, что увеличивает срок безремонтной эксплуатации эмульгатора.

Вокруг корпуса 1 установлен замкнутый коллектор 5 узла орошения, который соединен с водораспределительными трубами 11, расположенными над водораспределительными стаканами 8 и имеющими отверстия над последними (на фиг. не показаны). Подвод воды в узел орошения производится с двух противоположных сторон корпуса (обозначено стрелками на фиг. 2)

Над завихрителем 4 установлен лопастной каплеуловитель 6, рабочая поверхность лопаток которого установлена под углом к горизонтали, а выходная поверхность выполнена закругленной. В верхней части лопастного каплеуловителя 6 расположено отбойное кольцо 10.

К корпусу 1 примыкают два патрубка: входной патрубок 2 для ввода дымовых газов и выходной патрубок 3 для вывода очищенных газов, а также сборный бункер 7 с присоединенным к нему золосмывным аппаратом 14 с гидрозатвором для слива отработанной жидкости (пульпы).

Входной патрубок 2 выполнен в виде диффузора, снабжен, по меньшей мере, тремя козырьками 9 и установлен на корпусе 1 таким образом, что дымовые газы входят в корпус 1 радиально, что обеспечивает более равномерный, без дополнительного аэродинамического сопротивления на изменение направления движения потока, их вход в лопастные аппараты 12 завихрителя 4. Увеличивающееся сечение (диффузор) входного патрубка 2 снижает скорость дымовых газов на входе в корпус ориентировочно до 11 м/с. При более высоких скоростях входа дымовых газов в эмульгатор часть потока газов «проскакивает» мимо завихрителя 4 и ударяется в противоположную входу часть корпуса 1, образуя вихревой поток газов, направленный вниз, в бункер 7, где этот поток подхватывает пульпу, сливающуюся с завихрителя 4, и забрасывает ее во входной патрубок 2. В результате на нижней стенке входного патрубка 2 образуется отложение золы. Выполнение входного патрубка 2 согласно предлагаемой полезной модели позволяет дымовым газам равномерно входить в корпус 1 со скоростью ориентировочно до 11 м/с, что позволяет значительно замедлить процесс образования золовых отложений во входном патрубке 2, длительное время удерживая их в объеме, не препятствующем работе батарейного эмульгатора. Тем самым снижается количество рабочего времени, необходимого для технического обслуживания эмульгатора, что повышает эффективность его работы, и увеличивается межремонтный период эксплуатации эмульгатора.

Использование данного батарейного эмульгатора обеспечивает:

1. повышение качества очистки дымовых газов благодаря равномерному их распределению по орошающим насадкам и сохранению сечения насадок неизменным, что обеспечивается наличием в завихрителе 4 свободного пространства 13;

2. повышение надежности работы батарейного эмульгатора, т.к. снижается количество внеплановых остановок эмульгатора для ремонта завихрителя 4 за счет:

- сохранения сечения насадок неизменным благодаря наличию свободного пространства 13 в завихрителе 4, исключающего возможность отложения трудносмываемых солей жесткости орошающей жидкости;

- выполнения стенок орошающих насадок из титана толщиной не менее двух миллиметров;

- выполнения отверстий водораспределительных стаканов круглыми;

- конструкции входного патрубка 2 и его установки таким образом, что процесс образования золовых отложений в нем происходит медленно и длительное время количество отложений удерживается в объеме, не препятствующем работе батарейного эмульгатора.

Батарейный эмульгатор работает следующим образом.

Дымовые газы поступают через патрубок 2 ввода газов в нижнюю часть корпуса 1 и входят в параллельно расположенные орошаемые насадки завихрителя 4, где они интенсивно закручиваются лопастями 12. В свободном пространстве 13 происходит выравнивание давления газов по всему сечению завихрителя 4, после чего они равномерно распределяются по всем орошаемым насадкам. Орошающая жидкость в виде воды подается в коллектор 5, откуда она поступает в водораспределительные трубы 11, а из отверстий труб - в водораспределительные стаканы 8, и далее через отверстия в стаканах в каждую насадку. При взаимодействии воды с вращающимся газовым потоком происходит образование пенного вращающегося слоя, который накапливается над лопастями. Вращение этого слоя способствует его турболизации, при этом повышается межфазная контактная поверхность и ее обновляемость. В слое пены с высокоразвитой поверхностью улавливаются мелкие частицы золы, оставшиеся после прохождения газового потока через лопасти 12 завихрителя 4. Отработанная жидкость с уловленной золой сливается через лопасти 12 насадок завихрителя 4 в сборный бункер 7 и далее в золосмывной аппарат 14 с гидрозатвором.

Дымовые газы после очистки в эмульсионном слое поступают в лопастной каплеуловитель 6, где потерявшие вращательную скорость газы дополнительно закручиваются для сепарации водяных капель из дымовых газов, а оставшиеся на выходе из каплеуловителя несепарированные водяные капли собираются под отбойным кольцом 10 и сливаются через лопасти каплеуловителя для дальнейшего участия в процессе очистки газов.

Таким образом, предлагаемая полезная модель выполняет поставленную задачу, и имеет технический результат - повышение качества очистки дымовых газов и надежности работы батарейного эмульгатора. При этом снижаются затраты на изготовление лапаточных аппаратов благодаря экономии титана, на обслуживание эмульгатора благодаря увеличению межремонтного периода эксплуатации, что, в итоге, повышает его экономичность.

Claims (5)

1. Батарейный эмульгатор, содержащий корпус с установленным в нем завихрителем, состоящим из орошаемых насадок в виде параллелепипедов с установленным в нижней части каждого из них лопастным аппаратом, при этом завихритель снабжен водораспределительными стаканами, врезанными в верхнюю часть каждых четырех насадок на пересечении их граней и имеющими отверстия в каждую насадку, патрубок ввода газов, снабженный, по меньшей мере, тремя козырьками, патрубок вывода газов, узел орошения, включающий установленный по всему периметру замкнутый коллектор, каплеуловитель, рабочая поверхность лопаток которого установлена под углом к горизонтали, а выходная поверхность выполнена закругленной, отбойное кольцо, сборный бункер и золосмывной аппарат с гидрозатвором, отличающийся тем, что стенки орошаемых насадок внутри завихрителя выполнены разорванными над лопастными аппаратами с образованием свободного пространства высотой не менее 1/3 от высоты лопастных аппаратов.

2. Батарейный эмульгатор по п. 1, отличающийся тем, что лопастной аппарат состоит из четырех лопастей в виде прямоугольных треугольников, длина меньшего из катетов которых равна половине диагонали сечения параллелепипеда, при этом треугольники установлены под углом друг к другу таким образом, что их гипотенузы располагаются на гранях параллелепипеда, а прямые углы соприкасаются в одной точке, лежащей на его оси.

3. Батарейный эмульгатор по п. 1, отличающийся тем, что стенки орошаемых насадок выполнены из титана толщиной не менее двух миллиметров.

4. Батарейный эмульгатор по п. 1, отличающийся тем, что отверстия водораспределительных стаканов выполнены круглыми.

5. Батарейный эмульгатор по п. 1, отличающийся тем, что входной патрубок выполнен в виде диффузора, обеспечивающего радиальный вход дымовых газов в корпус батарейного эмульгатора.

Images