RU177440U1

RU177440U1 - SCRUBBER-ABSORBER VENTURI

Info

Publication number: RU177440U1
Application number: RU2017116234U
Authority: RU
Inventors: Феликс Сергеевич Югай; Юлия Рафильевна Ситдикова
Original assignee: ООО "Химтехнология"
Priority date: 2017-05-10
Filing date: 2017-05-10
Publication date: 2018-02-21

Abstract

Полезная модель скруббер-абсорбер Вентури предназначена для одновременной очистки газа от пыли и поглощения вредных газовых компонентов. Цель предлагаемого устройства - поддержание системы газоочистки в заданном режиме по гидравлическому сопротивлению и компенсация снижения эффективности очистки при общем снижении газовой нагрузки за счет того, что диффузор скруббера-абсорбера Вентури снабжен третьей тарельчатой ступенью, выполняющей роль регулирующего клапана. Третья ступень состоит из верхней неподвижной профилированной тарелки и нижней подвижной профилированной тарелки с обтекателем и приводом, которые образуют между собой кольцевой канал в виде профиля Вентури. Система управления, которая отслеживает гидравлическое сопротивление аппарата в целом, включает привод и путем увеличения или уменьшения кольцевого зазора между неподвижной и подвижной профилированными тарелками возвращает гидравлическое сопротивление системы очистки газа к заданному. Предлагаемое устройство представлено на фиг. 1.The utility model of a venturi scrubber-absorber is designed for the simultaneous purification of gas from dust and absorption of harmful gas components. The purpose of the proposed device is to maintain the gas purification system in a predetermined mode for hydraulic resistance and to compensate for the decrease in cleaning efficiency with a general decrease in gas load due to the fact that the diffuser of the venturi scrubber-absorber is equipped with a third poppet stage acting as a control valve. The third stage consists of an upper stationary profiled plate and a lower movable profiled plate with a cowl and a drive, which form an annular channel in the form of a Venturi profile. A control system that monitors the hydraulic resistance of the apparatus as a whole includes a drive and, by increasing or decreasing the annular gap between the fixed and movable profiled plates, returns the hydraulic resistance of the gas purification system to a predetermined one. The proposed device is presented in FIG. one.

Description

Устройство может использоваться в химической, металлургической, пищевой, горнодобывающей и других отраслях промышленности для мокрой очистки газов от взвешенных частиц и вредных газовых компонентов.The device can be used in chemical, metallurgical, food, mining and other industries for wet cleaning of gases from suspended particles and harmful gas components.

Типовая конструкция скруббера или абсорбера Вентури состоит из трубы Вентури, содержащей конфузор, горловину, диффузор и инерционный или центробежный брызгоуловитель циклонного типа. Аппарат достаточно хорошо исследован и широко применяется в промышленности для очистки газов от пыли, аэрозолей, возгонов и абсорбции газов [1, 2].A typical design of a scrubber or venturi absorber consists of a venturi tube containing a confuser, a neck, a diffuser and an inertial or centrifugal cyclone-type spray catcher. The apparatus is well studied and widely used in industry for cleaning gases from dust, aerosols, sublimates and gas absorption [1, 2].

При существенных колебаниях газовой нагрузки в системе газоочистки (например, более ±50% от номинальной) традиционная конструкция аппарата не пригодна для использования. При ощутимом падении газовой нагрузки и линейных скоростей газа в горловине, месте наиболее интенсивного взаимодействия фаз (газ-жидкость), снижается эффективность очистки, при увеличении газовой нагрузки эффективность возрастает, но одновременно растет и гидравлическое сопротивление аппарата, что не всегда допустимо в условиях эксплуатации аппарата.With significant fluctuations in the gas load in the gas cleaning system (for example, more than ± 50% of the nominal), the traditional design of the apparatus is not suitable for use. With a noticeable drop in gas load and linear gas velocities in the neck, the place of the most intense phase interaction (gas-liquid), the cleaning efficiency decreases, with an increase in gas load, the efficiency increases, but the hydraulic resistance of the apparatus also increases, which is not always acceptable under the conditions of operation of the apparatus .

Известны устройства с регулируемой горловиной. В первом случае идут по пути установки в горловине гибких вставок или шторок из упруго-эластичного материала, например, как в патентах [3, 4].Known devices with adjustable neck. In the first case, they go along the path of installing in the neck of flexible inserts or blinds from an elastic material, for example, as in patents [3, 4].

В таких устройствах материал гибких вставок со временем теряет свою эластичность, и горловина не адекватно реагирует на изменения газовой нагрузки. При использовании регулируемых шторок, например по патенту [3], приходится использовать скруббер Вентури прямоугольного сечения, который менее технологичен в изготовлении, и требуется обеспечивать устойчивость конструкции и дополнительную жесткость плоских стенок, так как системы газоочистки часто работают под разрежением. Во втором случае, идут по пути установки по центру трубы Вентури конических или клиновидных вставок, перемещение которых вдоль оси обеспечивает изменение сечения горловины, например по патентам [5, 6]. Введение посторонних тел внутрь трубы Вентури искажает гидродинамический режим течения газо-жидкостного потока и, в конечном итоге, влияет на эффективность очистки газов. Введение посторонних тел внутрь пространства трубы Вентури в условиях запыленности газового потока, наличия агрессивных сред и высокотемпературного воздействия приводит к снижению надежности работы аппарата.In such devices, the material of the flexible inserts loses its elasticity over time, and the neck does not adequately respond to changes in gas load. When using adjustable shutters, for example, according to the patent [3], it is necessary to use a rectangular Venturi scrubber, which is less technologically advanced to manufacture, and it is necessary to ensure structural stability and additional rigidity of flat walls, since gas cleaning systems often operate under vacuum. In the second case, they go along the installation path of conical or wedge-shaped inserts in the center of the venturi, the movement of which along the axis provides a change in the neck section, for example, according to patents [5, 6]. The introduction of foreign bodies into the Venturi pipe distorts the hydrodynamic regime of the gas-liquid flow and, ultimately, affects the efficiency of gas purification. The introduction of foreign bodies into the space of the Venturi pipe in the presence of dusty gas flow, the presence of aggressive media and high-temperature effects leads to a decrease in the reliability of the apparatus.

Наиболее близким по конструкции и функциональному назначению к предлагаемому устройству является устройство по патенту на полезную модель скруббер-абсорбер Вентури [7], в котором диффузор первой трубы Вентури соединен с горловиной второй трубы Вентури, причем длина горловины второй трубы Вентури, как правило, в 5…8 раз больше горловины первой, и каждая труба Вентури снабжена узлом подачи орошения.The closest in design and functional purpose to the proposed device is the device according to the patent for a utility model of a venturi scrubber-absorber [7], in which the diffuser of the first venturi is connected to the neck of the second venturi, and the neck length of the second venturi is usually 5 ... 8 times the first neck, and each venturi is equipped with an irrigation feed unit.

Предлагаемый скруббер-абсорбер Вентури работает как два последовательно установленных по ходу газопромывателя Вентури, один из которых работает в оптимальном режиме по очистке газов от пыли и в не оптимальном 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.The proposed Venturi scrubber absorber operates as two sequentially installed along the Venturi scrubber, one of which operates in the optimal mode for cleaning gases from dust and in the non optimal mode for absorbing gas components and, conversely, when the gas velocity decreases in the second neck of the scrubber absorber Venturi. The addition of effective and inefficient modes in two stages of cleaning gives a generally increased completeness of gas cleaning from dust and absorption.

Скруббер-абсорбер Вентури с 2-ярусным орошением позволяет получить высокие эффективности улавливания пыли и абсорбции вредных газовых компонентов при использовании менее интенсивных гидродинамических режимов, чем в одном аппарате Вентури. Однако, обеспечивая достаточно высокую эффективность очистки газов, устройство по патенту на полезную модель по патенту №131646 имеет недостатки, связанные с работой в условиях переменных газовых нагрузок. При существенном снижении газовой нагрузки ниже оптимальной (расчетной) снижается и эффективность очистки газов, а при повышении газовой нагрузки эффективность очистки возрастает, но одновременно возрастает и гидравлическое сопротивление аппарата, что не всегда допустимо в условиях эксплуатации систем газоочистки. Нет устройства, которое удерживало бы систему газоочистки в заданном режиме по гидравлическому сопротивлению в целом и компенсировало бы снижение эффективности очистки при общем снижении газовой нагрузки.A Venturi scrubber-absorber with 2-level irrigation allows to obtain high dust collection and absorption of harmful gas components when using less intensive hydrodynamic regimes than in a single Venturi apparatus. However, providing a sufficiently high efficiency of gas purification, the device according to the patent for utility model according to patent No. 131646 has disadvantages associated with operation under conditions of variable gas loads. With a significant decrease in the gas load below the optimum (calculated), the gas cleaning efficiency also decreases, and with an increase in the gas load, the cleaning efficiency increases, but the hydraulic resistance of the apparatus also increases, which is not always acceptable under the conditions of operation of gas cleaning systems. There is no device that would keep the gas treatment system in a given mode for hydraulic resistance in general and would compensate for the decrease in cleaning efficiency with a general decrease in gas load.

Цель предлагаемого устройства - устранение указанных выше недостатков прототипа (патент на полезную модель №131646, РФ), дальнейшее повышение эффективности улавливания пыли и абсорбции вредных газовых компонентов за счет установки третьей ступени Вентури, снижение общего гидравлического сопротивления системы газоочистки за счет применения менее интенсивных гидродинамических режимов в последовательно установленных трубах Вентури.The purpose of the proposed device is the elimination of the above disadvantages of the prototype (patent for utility model No. 131646, RF), further improving the efficiency of dust collection and absorption of harmful gas components by installing the third Venturi stage, reducing the overall hydraulic resistance of the gas cleaning system due to the use of less intensive hydrodynamic modes in series mounted venturi tubes.

Исследованиями доказана экономическая целесообразность последовательной установки нескольких скрубберов Вентури, работающих на низких скоростях газа и удельных расходах жидкости, по сравнению с одним скруббером Вентури, работающим при повышенных скоростях газа и удельных расходах [8, 9].Studies have proved the economic feasibility of installing several Venturi scrubbers operating at low gas velocities and specific liquid flow rates in comparison with a single Venturi scrubber operating at increased gas velocities and specific flow rates [8, 9].

Указанные недостатки в аппарате по патенту на полезную модель №131646 устраняются тем, что диффузор скруббера-абсорбера Вентури снабжен третьей, тарельчатой ступенью, выполняющей роль регулирующего клапана и состоящей из верхней неподвижной профилированной тарелки и нижней подвижной профилированной тарелки с обтекателем и приводом, которые образуют между собой кольцевой канал в виде профиля Вентури, причем в нижней части неподвижной профилированной тарелки приблизительно на длине диффузора равномерно установлены 12…18 криволинейных лопасти, свободно входящих в прорези подвижной тарелки, а подвижная тарелка снизу снабжена тонкостенной обечайкой с наружным диаметром меньше диаметра расположения концов прорезей под лопасти и по высоте, обеспечивающей гидрозатвор, с учетом перемещения нижней профилированной тарелки при регулировании.These disadvantages in the apparatus according to the patent for utility model No. 131646 are eliminated by the fact that the venturi diffuser of the scrubber-absorber is equipped with a third, poppet stage, which acts as a control valve and consists of an upper stationary profiled plate and a lower movable profiled plate with a cowl and a drive that form between an annular channel in the form of a Venturi profile, moreover, in the lower part of the fixed profiled plate approximately 12 ... 18 curved graze freely movable within the slit plates, and the movable bottom plate is provided with a thin-walled shell with an outer diameter smaller than the diameter of the end location of slots and a blade height, providing the water seal, with the movement of the profiled bottom plate at adjustment.

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; 8 - верхняя неподвижная профилированная тарелка; 9 - нижняя подвижная профилированная тарелка; 10 - обтекатель; 11 - привод; 12 - лопасти криволинейные; 13 - обечайка цилиндрическая; 14 - сборник орошающей жидкости; 15 - крышка сборника; 16 - система подачи орошения тарельчатой ступени; 17 - люк; 18 - штуцер выхода очищенного газа.In FIG. 1 is a sketch of a proposed venturi scrubber absorber. Here: 1 - confuser; 2 - the first neck; 3 - the first diffuser; 4 - nozzles of the first tier of irrigation; 5 - the second neck; 6 - second diffuser; 7 - nozzles of the second tier of irrigation; 8 - upper stationary profiled plate; 9 - lower movable profiled plate; 10 - fairing; 11 - drive; 12 - the blades are curved; 13 - a cylindrical shell; 14 - a collection of irrigation fluid; 15 - collector cover; 16 - plate irrigation feed system; 17 - hatch; 18 - outlet fitting of purified gas.

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

Критическими сечениями, обеспечивающими достижение заданной степени очистки от пыли и абсорбции газов в аппарате в целом являются: первая горловина, вторая горловина и горловина, образованная верхней неподвижной и нижней подвижной профилированными тарелками. Выбор линейных скоростей газа в этих сечениях определяется многими факторами, в том числе: начальной концентрацией и дисперсным составом пыли, начальной концентрацией и растворимостью вредных компонентов газа, заданной степенью очистки, начальной температурой газа и др.The critical sections ensuring the achievement of a given degree of dust removal and gas absorption in the apparatus as a whole are: the first neck, the second neck and neck formed by the upper fixed and lower movable shaped plates. The choice of linear gas velocities in these sections is determined by many factors, including: the initial concentration and dispersed composition of dust, the initial concentration and solubility of harmful gas components, a given degree of purification, initial gas temperature, etc.

При переменной газовой нагрузке расчет критических проходных сечений аппарата проводится на оптимальный гидродинамический режим с учетом перечисленных выше факторов, например, на среднюю газовую нагрузку. При отклонении газовой нагрузки в пределах ±15% от номинальной влияние это на эффективность работы аппарата незначительно и может быть компенсировано изменением плотности орошения на соответствующих ярусах орошения.With a variable gas load, the calculation of the critical passage sections of the apparatus is carried out for the optimal hydrodynamic regime taking into account the factors listed above, for example, for the average gas load. If the gas load deviates within ± 15% of the nominal, this effect on the apparatus’s performance is insignificant and can be compensated by a change in the irrigation density on the corresponding irrigation tiers.

При существенном уменьшении газовой нагрузки, больше минус 15% от номинального, падают линейные скорости газа в первой 2 и второй 5 горловинах аппарата, падает и эффективность очистки по пыли и абсорбции газовых компонентов в этой части аппарата. Но одновременно снижается гидравлическое сопротивление аппарата в целом. Система управления, которая отслеживает падение гидравлического сопротивления аппарата включает привод 11 на восстановление гидравлического сопротивления аппарата до заданного путем уменьшения кольцевого зазора между неподвижной 8 и подвижной 9 профилированными тарелками. Скорость в кольцевом зазоре возрастает по сравнению с расчетной (номинальной), а при подаче орошения через систему орошения тарельчатой ступени 16 компенсируются потери эффективности от снижения скорости на первой и второй горловинах.With a significant decrease in gas load, more than minus 15% of the nominal, linear gas velocities in the first 2 and second 5 necks of the apparatus fall, and the efficiency of dust cleaning and absorption of gas components in this part of the apparatus decreases. But at the same time, the hydraulic resistance of the apparatus as a whole decreases. A control system that monitors the drop in the hydraulic resistance of the apparatus includes a drive 11 to restore the hydraulic resistance of the apparatus to a predetermined one by reducing the annular gap between the fixed 8 and movable 9 profiled plates. The speed in the annular gap increases compared to the calculated (nominal) one, and when irrigation is supplied through the irrigation system of the disk stage 16, the efficiency losses due to a decrease in speed on the first and second necks are compensated.

При существенном увеличении газовой нагрузки, больше 15% от номинального, возрастают линейные скорости газа в первой 2 и второй 5 горловинах аппарата. С ростом скорости, как правило, возрастает, и эффективность очистки от пыли и абсорбция газовых компонентов в этой части аппарата. Но одновременно увеличивается гидравлическое сопротивление аппарата в целом. Система управления, которая отслеживает гидравлического сопротивление аппарата, включает привод 11 и путем увеличения кольцевого зазора между неподвижной 8 и подвижной 9 профилированными тарелками возвращает гидравлическое сопротивление системы очистки газа к заданному. В этом случае третья ступень может работать без орошения, в качестве коагулятора и брызгоотделителя.With a significant increase in gas load, more than 15% of the nominal, linear gas velocities in the first 2 and second 5 necks of the apparatus increase. As the speed increases, it usually increases, and the efficiency of dust removal and absorption of gas components in this part of the apparatus. But at the same time, the hydraulic resistance of the apparatus as a whole increases. A control system that monitors the hydraulic resistance of the apparatus includes a drive 11 and, by increasing the annular gap between the fixed 8 and the movable 9 profiled plates, returns the hydraulic resistance of the gas purification system to a predetermined one. In this case, the third stage can work without irrigation, as a coagulator and spray separator.

Перепад уровней в баке и внутри цилиндрической обечайки 13 (h) определяется суммарным сопротивлением сети до скруббера-абсорбера Вентури и гидравлическим сопротивлением, создаваемом в самом аппарате. Поддержание h=const является задачей автоматического регулирования в предлагаемом скруббере-абсорбере Вентури.The level difference in the tank and inside the cylindrical shell 13 (h) is determined by the total network resistance to the venturi scrubber absorber and the hydraulic resistance created in the device itself. Maintaining h = const is the task of automatic control in the proposed Venturi scrubber absorber.

Скруббер-абсорбер Вентури с тремя ступенями очистки позволяет использовать экономически целесообразные гидродинамические режимы с меньшими потерями напора в каждой ступени, обеспечивая высокую эффективность очистки от пыли и абсорбцию газообразных вредных компонентов.A Venturi scrubber-absorber with three stages of cleaning allows you to use economically feasible hydrodynamic modes with less pressure loss in each stage, providing high efficiency for dust removal and absorption of gaseous harmful components.

Список использованных источников.List of sources used.

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. Издание второе переработанное и дополненное. - М.: Химия, 1976.2. Ramm V.M. Gas absorption. The second edition is revised and expanded. - M.: Chemistry, 1976.

3. Патент РФ №2115744 от 20.09.1998 г.3. RF patent №2115744 from 09/20/1998

4. Патент РФ №2042399 от 29.07.1992 г.4. RF patent No. 2042399 of July 29, 1992.

5. Патент РФ №2400290 от 24.03.2009 г.5. RF patent No. 2400290 of March 24, 2009.

6. Патент РФ №2345820 от 03.08.2007 г.6. RF patent No. 2345820 of 08/03/2007

7. Патент РФ №131646 от 27.08.2013 г.7. RF patent No. 131646 of 08/27/2013.

8. Норкина Л.А., Волгин Б.П., Березина Л.Д. Абсорбция газов в многоступенчатой установке из скрубберов Вентури. 1. ж. Изв. ВУЗ. Химия и химическая технология, т. УП, вып. 4, 1964, с. 669-674.8. Norkina L.A., Volgin B.P., Berezina L.D. Gas absorption in a multi-stage installation from venturi scrubbers. 1. g. Izv. University Chemistry and Chemical Technology, vol. UP, no. 4, 1964, p. 669-674.

9. Волгин Б.П., Живайкин Л.Я., Норкина Л.А. Абсорбция газов в многоступенчатой установке из скрубберов Вентури. ж. Изв. ВУЗ. Химия и химическая технология, т. УП, вып. 5, 1964, с. 852-854.9. Volgin B.P., Zhivaykin L.Ya., Norkina L.A. Gas absorption in a multi-stage installation from venturi scrubbers. g. Izv. University Chemistry and Chemical Technology, vol. UP, no. 5, 1964, p. 852-854.

Claims

1. A venturi scrubber-absorber, characterized in that it is equipped with a poppet stage, which acts as a control valve and consists of an upper stationary profiled plate and a lower movable plate with a cowl and a drive, which form an annular channel between them in the form of a Venturi profile, and in the lower part fixed profiled plates approximately 12-18 curved blades are installed approximately on the length of the diffuser, freely entering the slots of the moving plate, and the moving plate is equipped with a thin-walled shell at the bottom with an outer diameter smaller than the diameter of the location of the ends of the slots under the blades and in height, providing a water seal, taking into account the movement of the lower profiled plate during regulation.

2. The venturi scrubber-absorber according to claim 1, characterized in that an additional irrigation fluid supply system is installed along the symmetry plane of the annular channel of the third stage.

3. A venturi scrubber-absorber according to claim 1, characterized in that sheets of light material, for example, foam, are attached to the cylindrical shell on its inner side, the quantity and volume of which is determined by calculation depending on the weight of the lower movable shaped plate.