RU2008076C1

RU2008076C1 - Apparatus for cleaning gaseous outbursts

Info

Publication number: RU2008076C1
Authority: RU
Inventors: О.П. Кочетков; Ю.А. Панарин; И.А. Максимов
Original assignee: Кочетков Олег Порфирьевич
Priority date: 1989-07-14
Filing date: 1989-07-14
Publication date: 1994-02-28

Abstract

FIELD: equipment for wet cleaning of flue gases. SUBSTANCE: apparatus has housing and spray cyclone tubes-nozzles mounted in housing in parallel relation one with respect to the other and provided with swirlers formed as tangential slot made in their lower part. Liquid to be sprayed is introduced into tubes-nozzles, whose upper part is formed as diffuser. Stable emulsification (phase inversion) in wide range of contaminated gas flow rate variations and reduced consumption of spray liquid in cyclone tubes are provided by mounting emulsification promoter formed as ring or membrane. Emulsification promoter may be positioned in cyclone tube at a distance from swirler equal to 0.3-3.0 diameter of cyclone tube. Ratio of working section of ring (membrane), diameter D and section area F of tube 2 determined by dependence recited in specification. EFFECT: increased efficiency of cleaning by providing phase inversion mode in wide range of gas flow rate and reduced flow rate of liquid. 2 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технике мокрой очистки дымовых газов от твердых, жидких и токсичных газообразных включений и может быть использовано в энергетике, металлургии, химической технологии и других отраслях промышленности. The invention relates to techniques for wet cleaning of flue gases from solid, liquid and toxic gaseous inclusions and can be used in energy, metallurgy, chemical technology and other industries.

Целью изобретения является повышение производительности устройства за счет обеспечения режима инверсии фаз в широком диапазоне скорости загрязненного газа, а также снижение удельных расходов орошающей жидкости на пылеочистку и повышение степени очистки от мелкодисперсной пыли. The aim of the invention is to increase the productivity of the device by providing a phase inversion mode in a wide range of contaminated gas speeds, as well as reducing the specific consumption of irrigation liquid for dust cleaning and increasing the degree of purification from fine dust.

На фиг. 1 приведено устройство с одним инициатором эмульгирования в трубах; на фиг. 2 - то же, с несколькими инициаторами эмульгирования в трубах. In FIG. 1 shows a device with one initiator of emulsification in pipes; in FIG. 2 - the same, with several initiators of emulsification in the pipes.

Устройство для очистки газообразных выбросов содержит корпус 1, параллельно установленные циклонные трубы-насадки 2, лопаточные или тангенциального ввода завихрители 3, инициаторы 4 эмульгирования в виде диафрагмы или кольца, размещенные в каждой трубе 2 над завихрителем 3 на расстоянии 0,5-3,0 диаметра трубы, при этом площадь проходного сечения кольца определяется формулой
f= F[1-(a+b+

+ c

)-K] , где a, b, c, K - коэффициенты, равные соответственно 0,0794; 1,043; -5,51^.10^-3; 0< К≅2,2; F - площадь сечения трубы, D - диаметр трубы, мм. В верхней части трубы 2 выполнены в виде диффузора 5, в пространство которого ориентированы выходные отверстия 6 дозаторов 7 жидкости. Кроме того, устройство содержит патрубки 8 и 9 соответственно подвода и отвода газов, дополнительные инициаторы 10 эмульгирования в трубах 2 и бункер 11 с гидрозатвором 12.A device for cleaning gaseous emissions includes a housing 1, parallel mounted cyclone nozzle tubes 2, vane or tangential inlet swirls 3, emulsification initiators 4 in the form of a diaphragm or ring, placed in each pipe 2 above swirl 3 at a distance of 0.5-3.0 the diameter of the pipe, while the area of the bore of the ring is determined by the formula
f = F [1- (a + b +

+ c

) -K], where a, b, c, K are coefficients equal to 0.0794, respectively; 1.043; -5.51 ^. 10 ^-3 ; 0 <K≅2.2; F - pipe cross-sectional area, D - pipe diameter, mm. In the upper part of the pipe 2 is made in the form of a diffuser 5, into the space of which the outlet openings 6 of the dispensers 7 of the liquid are oriented. In addition, the device contains nozzles 8 and 9, respectively, of the inlet and outlet of gases, additional emulsification initiators 10 in the pipes 2 and the hopper 11 with a water trap 12.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Загрязненный газ подается через патрубок 8 в устройство в каждую трубу 2 через завихритель 3 (тангенциальную шлицу) и движется в противотоке к жидкости, вводимой наливом из дозатора 7 в диффузор 5. Подбором скорости газового потока, которая зависит от расходов газа и орошающей жидкости, в объеме трубы между завихрителем 3 и инициатором 4 эмульгирования подвешивается эмульсионный слой, отфильтровывающий и абсорбирующий золу и сернистый газ. Процесс контактного взаимодействия в трубе-насадке 2 делится на две части и одновременно происходит в режимах (инверсии фаз и пленочного движения в широком диапазоне скорости и размеров насадки). Достигается это тем, что загрязненный газ пропускается через плохообтекаемые тела - завихритель 3 и инициатор 4 эмульгирования, способствующие на данном участке стабилизации режима инверсии фаз в широком диапазоне скорости, изменявшейся в экспериментах более, чем в два раза. Затем диссипация вращающейся скорости, происходящая по мере продвижения очищенного (в эмульгированном слое) газа вверх по трубе, успокаивает жидкость и она самопроизвольно в этой части насадки переходит в пленку, стекающую по стенкам трубы 2 в эмульсионный слой и далее на выход из газоочистителя через гидрозатвор 12. Газ удаляется из устройства по патрубку 9. The contaminated gas is supplied through a pipe 8 to the device into each pipe 2 through a swirl 3 (tangential slot) and moves in countercurrent to the liquid introduced by filling from the dispenser 7 into the diffuser 5. By selecting the gas flow rate, which depends on the gas flow rate and the irrigation liquid, the volume of the pipe between the swirler 3 and the emulsification initiator 4 is suspended emulsion layer, filtering and absorbing ash and sulfur dioxide. The process of contact interaction in the pipe-nozzle 2 is divided into two parts and simultaneously occurs in the modes (phase inversion and film motion in a wide range of speed and size of the nozzle). This is achieved by the fact that the contaminated gas is passed through poorly streamlined bodies — a swirler 3 and an emulsification initiator 4, which contribute to stabilization of the phase inversion mode over a wide range of speeds, which changed more than twice in the experiments. Then, the rotation velocity dissipation, which occurs as the purified gas (in the emulsified layer) moves up the pipe, calms the liquid and spontaneously in this part of the nozzle passes into the film flowing down the walls of the pipe 2 into the emulsion layer and then exits the gas scrubber through the gas trap 12 Gas is removed from the device through pipe 9.

С ростом среднерасходовой скорости газа через элемент выше 12 м/с наступает захлебывание, исчезает противоток. Вся поступающая в циклонный элемент жидкость подхватывается потоком газа и выносится с ним за пределы очистного пространства. При таком режиме полностью нарушается технология очистки. Минимальная скорость не установлена. Она может быть как угодно малой, но для поддержания устойчивого режима инверсии требуется повышенный расход орошающей жидкости. With an increase in the average gas flow rate through the element above 12 m / s, flooding occurs and the counterflow disappears. All liquid entering the cyclone element is picked up by a gas stream and carried with it outside the treatment space. In this mode, the cleaning technology is completely disrupted. Minimum speed not set. It can be arbitrarily small, but to maintain a stable inversion mode, an increased flow rate of the irrigation fluid is required.

Эмпирическая зависимость, определяющая оптимальную площадь проходного сечения, и оптимальное место установки инициатора 4 эмульгирования, найдены экспериментально на трубах-насадках 2 диаметром D 40,80,96,106,125,140 мм. В качестве очищаемого газа использовался воздух, запыленный угольной пылью, пропущенной через сито с размером ячеек 56 мкм. Место установки инициатора 4 эмульгирования над закручивателем изменялось в интервале L/D = 0,4-3,5. Вывод эмпирической зависимости по выбору оптимальной площади проходного сечения инициатора эмульгирования проведен по экспериментальным данным, в которых было приемлемое аэродинамическое сопротивление трубы-насадки 100-170 кг/м²(сопротивление промышленного скруббера Вентури на интенсивном орошении с удельным расходом воды 0,480 л/нм³ составляет 175 кг/м²) при достаточно высокой степени пылеочистки > 99,0% . В таблице приведены результаты испытания труб-насадок 2 диаметром 80, 95, 125 и 140 мм. Как видно на всех испытанных элементах оптимальное место установки инициаторов эмульгирования располагается выше завихрителя на расстоянии L/D = 0,5-3,0. За пределами указанного интервала показатели пылеочистки снижаются. В экспериментах очистке подвергается запыленный угольными частицами воздух. Фракционный состав угольной пыли 100% < 56 мкм, исходная запыленность воздуха 32 г/мм³. Снабжение циклонного элемента инициатором 4 эмульгирования существенно снижает удельный расход орошающей жидкости, особенно на трубах большого диаметра. Так, в трубе диаметром 80 мм с диафрагмой, имеющей площадь проходного сечения f/F = 0,723 и расход орошаемой жидкости 0,3 л/нм³, степень пылеулавливания находится в пределах 99,90-99,94% (см. табл. строка 1.3). Эти же показатели на трубе без диафрагмы достигаются при расходе орошающей жидкости 1,0 л/нм³ (см. табл. строка 1.6), а в циклонном элементе диаметром 96 мм равная эффективность с инициатором и без него может быть обеспечена при еще больших отличиях удельных расходов орошающей жидкости - в 5 раз (необходимо сравнить в таблице строку 2.3 с 2.6).The empirical dependence, which determines the optimal passage area, and the optimal installation site of the emulsification initiator 4, were found experimentally on nozzle tubes 2 with a diameter of D 40.80.96.106.125.140 mm. As the gas to be cleaned, air was used, dusted with coal dust, passed through a sieve with a mesh size of 56 μm. The installation location of the emulsification initiator 4 above the twist was varied in the interval L / D = 0.4-3.5. The conclusion of the empirical dependence on the choice of the optimal cross-sectional area of the emulsification initiator was carried out according to experimental data in which the aerodynamic resistance of the nozzle pipe was 100-170 kg / m ² (the resistance of an industrial venturi scrubber for intensive irrigation with a specific water flow rate of 0.480 l / nm ³ is 175 kg / m ² ) with a sufficiently high degree of dust cleaning> 99.0%. The table shows the test results of pipe nozzles 2 with a diameter of 80, 95, 125 and 140 mm. As can be seen on all tested elements, the optimal installation location of emulsification initiators is located above the swirler at a distance L / D = 0.5-3.0. Outside the specified interval, dust cleaning performance is reduced. In experiments, the air is dusted with coal particles. The fractional composition of coal dust is 100% <56 μm, the initial dustiness of the air is 32 g / mm ³ . The supply of the cyclone element 4 emulsifier initiator significantly reduces the specific flow rate of the irrigation fluid, especially on pipes of large diameter. So, in a pipe with a diameter of 80 mm with a diaphragm having a flow area f / F = 0.723 and a flow rate of irrigated liquid of 0.3 l / nm ³ , the degree of dust collection is in the range 99.90-99.94% (see table row 1.3). The same performance on a pipe without a diaphragm is achieved at a flow rate of 1.0 l / nm ³ (see table row 1.6), and in a cyclone element with a diameter of 96 mm, equal efficiency with and without initiator can be achieved with even greater differences in specific irrigation fluid consumption - 5 times (it is necessary to compare line 2.3 in the table with 2.6).

При дальнейшем увеличении диаметра D-125, 140 мм КПД газоочистителя без инициаторов не превышает 97,8-98,15% даже при расходах на орошение 1,08-1,51 л/нм³, что свидетельствует об отсутствии качественного эмульгирования (табл. строка 3.7 и 4.6).With a further increase in the diameter of D-125, 140 mm, the efficiency of the gas scrubber without initiators does not exceed 97.8-98.15% even with irrigation costs of 1.08-1.51 l / nm ³ , which indicates the absence of high-quality emulsification (Table. lines 3.7 and 4.6).

Отклонение площади проходного сечения инициатора эмульгирования от рассчитанной по формуле в сторону уменьшения (при K>0,2) приводит к повышению КПД газоочистителя, но при этом значительно возрастает аэродинамическое сопротивление (табл. , строка 3.4 и 4.7). Интересно отметить, что такой же КПД может быть получен заменой одного инициатора эмульгирования, рассчитанного при К = 0,3, на две диафрагмы с большей площадью проходного сечения, определяемой эмпирической формулой при К = 0. При этом небольшое конструктивное усложнение приводит к понижению аэродинамического сопротивления циклонного элемента (табл. строка 5.1). Поэтому для глубокой очистки газов можно рекомендовать установку над закручивателем двух и более инициаторов эмульгирования (фиг. 2). Deviation of the cross-sectional area of the emulsification initiator from the one calculated according to the formula in the direction of decreasing (at K> 0.2) leads to an increase in the efficiency of the gas scrubber, but at the same time the aerodynamic resistance increases significantly (table, lines 3.4 and 4.7). It is interesting to note that the same efficiency can be obtained by replacing one emulsification initiator, calculated at K = 0.3, with two diaphragms with a larger flow area determined by the empirical formula at K = 0. Moreover, a small structural complication leads to a decrease in aerodynamic drag cyclone element (table row 5.1). Therefore, for deep gas purification, it is recommended to install two or more emulsification initiators over the scrubber (Fig. 2).

Диффузор 5 предназначен для снижения скорости газового потока и организации подачи жидкости в успокоенной среде в виде стекающей пленки. Попытка ввести воду струей непосредственно в трубу-насадку 2 (без диффузора) по ее оси или вблизи стенки всегда приводила к выбросу части жидкости за пределы циклонного элемента. Ввод жидкости в процесс в виде тонкой пленки, сформированной в диффузоре 5 и затем перетекающей в трубу 2, происходит без всяких осложнений. (56) Богатых С. А. Циклонно-пенные аппараты. Л. : Машиностроение, 1978, с. 12. The diffuser 5 is designed to reduce the speed of the gas stream and organize the flow of fluid in a soothing environment in the form of a falling film. An attempt to introduce water by a jet directly into the nozzle pipe 2 (without a diffuser) along its axis or near the wall always led to the ejection of a part of the liquid beyond the cyclone element. The liquid is introduced into the process in the form of a thin film formed in the diffuser 5 and then flowing into the pipe 2 without any complications. (56) Bogatykh S.A. Cyclone-foam apparatus. L.: Engineering, 1978, p. 12.

Ужов В. Н. и др. Очистка газов мокрыми фильтрами. М. : Химия, 1972, с. 150-151. Uzhov V. N. et al. Gas purification with wet filters. M.: Chemistry, 1972, p. 150-151.

Claims

1. DEVICE FOR CLEANING GAS EMISSIONS, comprising a housing, parallel-mounted irrigated cyclone nozzle pipes with swirls placed therein, gas inlet and outlet nozzles, liquid dispensers installed with the outlet openings in the upper part of the pipes, a hopper with a water trap, characterized the fact that, in order to increase the productivity of the device by providing a phase inversion mode in a wide range of gas velocity and reducing the specific fluid flow rate, each cyclone pipe-nozzle of the device with crashed by an emulsification initiator placed above the swirl at a distance of 0.5 - 3.0 of the diameter of the nozzle pipe and made in the form of a ring with a passage area equal to
f = F [1- (a + b +

+ c

) -K]
where a, b, c, k, are coefficients equal to 0.0794, respectively; 1.043; - 5.51 · 10 ^-3 ; 0 <k ≅ 2.2;
F is the cross-sectional area of the pipe;
D is the diameter of the pipe, mm
the upper part of each pipe is made in the form of a diffuser.

2. The device according to claim 1, characterized in that, in order to increase the degree of purification from fine dust, the cyclone nozzle tubes are equipped with additional emulsification initiators.