RU2182843C1

RU2182843C1 - Bubbling vortex apparatus

Info

Publication number: RU2182843C1
Application number: RU2000129696A
Authority: RU
Inventors: А.К. Панов; В.М. Титов; А.В. Воронин; Т.Ф. Ильина; А.Т. Гареев; А.А. Мухаметов; А.Н. Мехлис; Р.Р. Усманова
Original assignee: Открытое акционерное общество "Сода"
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2000-11-27
Publication date: 2002-05-27

Abstract

FIELD: cleaning gases from solid admixtures; chemical, oil and other industries. SUBSTANCE: bubbling vortex apparatus used for gas scrubbing together with cyclone includes cylindrical chamber with inlet pipe, injectors, connecting flanges and pipe for bypass of sludge to sludge receiver; cylindrical chamber is provided with gas flow swirler mounted coaxially; swirler is made in form of intersection planes forming four blades with rectangular flat surfaces on leading section smoothly changing to parabolic form; blades form flow-through sections; they are so bent that their larger side gets in contact with inner surface of housing over entire length; they are rigidly secured to housing; besides that, central injector is mounted before swirler; peripheral injectors are located in each flow-through section after swirler; cylindrical chamber is connected to cyclone at inclination for sludge drainage. EFFECT: enhanced efficiency of gas cleaning and reliable protection of environment. 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для очистки газов от твердых примесей и может быть использовано в химической, нефтяной и других отраслях промышленности. The invention relates to devices for cleaning gases from solid impurities and can be used in chemical, oil and other industries.

Известно устройство для обработки газов, содержащее корпус с патрубками ввода газа, выхлопную трубу, сепаратор, закручиватель из плоских лопаток, выполненных в форме прямоугольной трапеции, которые введены верхним основанием внутрь выхлопной трубы по ее высоте и прикреплены наклонной стороной к внутренней поверхности последней, причем лопатки закручивателя выполнены со щелью, расположенной по меньшей диагонали трапеции [Авторское свидетельство СССР 1526773, МКИ В 01 D 47/02, 1989. Бюл. 45]. A device for treating gases is known, comprising a housing with gas inlet pipes, an exhaust pipe, a separator, a curler made of flat blades made in the form of a rectangular trapezoid, which are inserted by the upper base into the exhaust pipe along its height and are attached with an inclined side to the inner surface of the latter, the blades being twisters are made with a slit located on the diagonal of the trapezoid [USSR Copyright Certificate 1526773, MKI B 01 D 47/02, 1989. Bull. 45].

Недостаток данного устройства в том, что при таком расположении лопаток в выхлопной трубе снижается ее пропускная способность, а также в сложности технологического изготовления закручивателя. The disadvantage of this device is that with this arrangement of the blades in the exhaust pipe, its throughput is reduced, as well as in the complexity of the technological manufacture of the twist.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для мокрой очистки газа, содержащее корпус с входным патрубком, форсунки, решетку в виде парных пластин, расположенных симметрично относительно оси входного патрубка, обтекатель, расположенный по оси входного патрубка, прикрепленный к центральной паре пластин, причем каждая пластина решетки выполнена из двух прямоугольных частей, при этом входные части пластин размещены параллельно со смещением по ходу потока от центра по отношению друг к другу и прикреплены жестко к стенкам входного патрубка, а концевые части выполнены с возможностью поворота к оси патрубка [Авторское свидетельство СССР 1613143 МКИ В 01 D 47/06, 1990. Бюл. 46. (прототип)]. The closest in technical essence and the achieved effect is a device for wet gas purification, comprising a housing with an inlet pipe, nozzles, a grill in the form of pair plates located symmetrically with respect to the axis of the inlet pipe, a fairing located along the axis of the inlet pipe, attached to the central pair of plates, moreover, each plate of the lattice is made of two rectangular parts, while the input parts of the plates are placed in parallel with the offset along the flow from the center with respect to each other and fixed rigidly to the walls of the inlet pipe, and the end parts are rotatable to the axis of the pipe [USSR Author's Certificate 1613143 MKI B 01 D 47/06, 1990. Bull. 46. (prototype)].

Недостатками известного устройства являются высокое гидравлическое сопротивление устройства, обусловленное установкой решетки во входном патрубке аппарата и сложность технологического изготовления и монтажа пластин решетки. The disadvantages of the known device are the high hydraulic resistance of the device, due to the installation of the lattice in the inlet of the apparatus and the complexity of the technological manufacture and installation of the plates of the lattice.

Изобретение направлено на решение задачи повышения эффективности очистки отходящих газов и защиты окружающей среды. The invention is aimed at solving the problem of improving the efficiency of purification of exhaust gases and environmental protection.

Указанная задача решается за счет того, что барботажно-вихревой аппарат для мокрой очистки газа в сочетании с циклоном содержит цилиндрическую камеру с входной трубой, закручиватель, форсунки, соединительные фланцы с циклоном и трубу перетока шлама в шламосборник, при этом в цилиндрической камере соосно установлен закручиватель газового потока, представляющий собой пару пересекающихся плоскостей, образующих четыре лопасти, имеющие на входном участке поверхности прямоугольной плоской формы, постепенно переходящие в параболическую, причем лопасти формируют проточные секции и изогнуты так, что большей стороной касаются по всей их длине внутренней поверхности корпуса и жестко прикреплены к нему, кроме того, перед закручивателем установлена центральная форсунка, а в каждой проточной секции после закручивателя расположены периферийные форсунки, причем сама цилиндрическая камера подсоединена с наклоном к циклону с учетом стока шлама. This problem is solved due to the fact that the bubbler-vortex apparatus for wet gas purification in combination with a cyclone contains a cylindrical chamber with an inlet pipe, a curler, nozzles, connecting flanges with a cyclone and a sludge flow pipe into the sludge collector, while a curler is coaxially installed in the cylindrical chamber gas flow, which is a pair of intersecting planes, forming four blades, having a rectangular surface in the input section of the surface, gradually turning into a parabolic, pr why the blades form flow sections and are bent so that the greater part touch the inner surface of the body along their entire length and are rigidly attached to it, in addition, a central nozzle is installed in front of the curler, and peripheral nozzles are located in each flow section after the curler, and the cylindrical chamber itself connected with a slope to the cyclone taking into account the flow of sludge.

Технический результат, обеспечиваемый барботажно-вихревым аппаратом, выражается в повышении эффективности пылеулавливания за счет установки в аппарате закручивателя газового потока, центральной и периферийных форсунок, а также из-за того, что цилиндрическая камера подсоединена с наклоном к циклону с учетом стока шлама, снижении гидравлического сопротивления устройства благодаря выбору оптимальной геометрии лопастей закручивателя, формирующих проточные секции, экономии материальных средств и площади производственных помещений за счет возможности установки барботажно-вихревого аппарата в газоходах пылеулавливающей системы. The technical result provided by the bubbler-vortex apparatus is expressed in an increase in the efficiency of dust collection due to the installation of a gas flow swirl in the apparatus, central and peripheral nozzles, and also because the cylindrical chamber is inclined to the cyclone with allowance for sludge runoff, and a decrease in hydraulic the resistance of the device due to the choice of the optimal geometry of the rotor blades forming the flow sections, saving material resources and the area of industrial premises per Thu possibility of installing a bubble-vortex apparatus in dust collection ducts system.

Повышение эффективности пылеулавливания обусловлено установкой в аппарате центральной и периферийных форсунок и закручивателя газового потока. Закручиватель формирует завихренный поток газа и под действием возникающей центробежной силы дисперсные частицы перемещаются к периферии цилиндрической камеры. Центральная форсунка, установленная перед закручивателем, создает объемный факел распыла орошающей жидкости. При соприкосновении загрязненного газа и распыленной жидкости происходит частичное испарение последней и охлаждение газа. Образовавшаяся газовая суспензия разделяется под действием центробежных сил, возникающих при вращении потока. Отделившийся шлам смывается жидкостью, разбрызгиваемой периферийными форсунками, установленными в каждой проточной секции после закручивателя. Кроме того, при соприкосновении газовой суспензии с холодным раствором углекислого бария (УБ) происходит дальнейшее охлаждение дымовых газов и укрупнение неотделившихся дисперсных частиц за счет конденсации водяного пара на последних. The increase in dust collection efficiency is due to the installation of a central and peripheral nozzle and a gas flow swirl in the apparatus. The curler forms a swirling gas flow and, under the action of the resulting centrifugal force, the dispersed particles move to the periphery of the cylindrical chamber. The central nozzle, installed in front of the twist, creates a volumetric spray torch of irrigation fluid. When contaminated gas and atomized liquid come into contact, the latter partially evaporates and the gas cools. The resulting gas suspension is separated by centrifugal forces arising from the rotation of the stream. The separated sludge is washed off by the liquid sprayed by the peripheral nozzles installed in each flow section after the curler. In addition, when a gas suspension comes into contact with a cold solution of barium carbon dioxide (UB), further cooling of the flue gases and the enlargement of unseparated dispersed particles occur due to condensation of water vapor on the latter.

Подсоединение цилиндрической камеры с наклоном к циклону с учетом стока шлама обеспечивает отвод дисперсных частиц в шламонакопитель, что также повышает эффективность пылеулавливания устройства. The connection of the cylindrical chamber with an inclination to the cyclone, taking into account the runoff of the sludge, ensures the dispersion of particles into the sludge collector, which also increases the dust collection efficiency of the device.

Оптимальная геометрия лопастей закручивателя газового потока, формирующих проточные секции, ведет к снижению гидравлического сопротивления устройства. Выбор оптимальной геометрии лопастей закручивателя осуществляется за счет того, что каждая лопасть на входном участке имеет прямоугольную плоскую форму, далее постепенно переходящую в параболическую. Лопасти изогнуты так, что большей стороной касаются по всей их длине внутренней поверхности корпуса и жестко прикреплены к нему, закручивая газовый поток. The optimal geometry of the gas flow swirl blades forming the flow sections leads to a decrease in the hydraulic resistance of the device. The choice of the optimal geometry of the twist blades is due to the fact that each blade in the input section has a rectangular flat shape, then gradually turning into a parabolic one. The blades are bent so that the greater side touch along the entire length of the inner surface of the housing and are rigidly attached to it, twisting the gas flow.

Кроме того, барботажно-вихревой аппарат может быть использован как самостоятельное пылеулавливающее устройство, так и устанавливаться в газоходах пылеулавливающей системы с целью экономии материальных средств и площади производственных помещений. In addition, the bubbler-vortex apparatus can be used both as an independent dust collecting device and can be installed in the flues of the dust collecting system in order to save material resources and floor space of production facilities.

Сущность изобретения поясняется чертежами: на фиг.1 - продольный разрез барботажно-вихревого аппарата; на фиг.2 - вид А в соответствии с фиг.1; на фиг.3 - общий вид закручивателя. The invention is illustrated by drawings: in Fig.1 is a longitudinal section of a bubble-vortex apparatus; figure 2 - view And in accordance with figure 1; figure 3 is a General view of the twist.

Барботажно-вихревой аппарат в соответствии с фиг.1 и 2 содержит цилиндрическую камеру 1 с входной трубой 2. В цилиндрической камере 1 установлен закручиватель 3 газового потока, представляющий собой, в соответствии с фиг. 3, пару пересекающихся плоскостей, образующих четыре лопасти 4. Лопасти 4 формируют проточные секции 5. В барботажно-вихревом аппарате перед закручивателем газового потока 3 установлена центральная форсунка 6, а в каждой проточной секции 5 после закручивателя 3 расположены периферийные форсунки 7. Для соединения с входной трубой 2 и циклоном 8 цилиндрическая камера 1 имеет соединительные фланцы 9. Отвод дисперсных частиц из цилиндрической камеры 1 осуществляется при помощи трубы перетока шлама 10 в шламосборник 11. The bubble-vortex apparatus in accordance with FIGS. 1 and 2 comprises a cylindrical chamber 1 with an inlet pipe 2. In the cylindrical chamber 1 a gas flow swirl 3 is installed, which is, in accordance with FIG. 3, a pair of intersecting planes forming four blades 4. The blades 4 form the flow sections 5. In the bubbler-vortex apparatus, a central nozzle 6 is installed in front of the gas flow swirl 3, and peripheral nozzles 7 are located in each flow section 5 after the swirl 3. the inlet pipe 2 and the cyclone 8, the cylindrical chamber 1 has connecting flanges 9. The dispersed particles are removed from the cylindrical chamber 1 by means of a pipe for the transfer of sludge 10 into the sludge collector 11.

Барботажно-вихревой аппарат работает следующим образом. The bubble-vortex apparatus operates as follows.

Запыленный газ подается в цилиндрическую камеру 1 по входной трубе 2, где закручиватель 3 при помощи лопастей 4, формирующих проточные секции 5, отклоняет поток и придает ему вращательное движение. Под действием возникающей при этом центробежной силы дисперсные частицы перемещаются к стенкам цилиндрической камеры 1. Для улучшения условий очистки газов, до и после закручивателя 3 устанавливаются одна центральная 6 и четыре периферийные 7 форсунки, в которые подается орошающая жидкость. При соприкосновении газов и жидкости происходит частичное испарение последней и охлаждение газа. Образовавшаяся суспензия разделяется под действием центробежной силы, возникающей при вращении потока. Факел распыла охлаждающей жидкости, образованный центральной форсункой 6, (наряду с действием центробежных сил) способствует оттоку дисперсных частиц из центральной зоны цилиндрической камеры 1, что уменьшает путь частицы до стенки и снижает время сепарации. Оптимальная геометрия лопастей закручивателя 3 обеспечивается тем, что на входном участке лопасти 4 имеют поверхности прямоугольной плоской формы, к выходному участку переходящие в параболические. При этом лопасти 4 изогнуты и большей стороной касаются внутренней поверхности цилиндрического камеры 1 и жестко прикреплены к ней по всей их длине. Dusty gas is supplied to the cylindrical chamber 1 through the inlet pipe 2, where the curler 3, using the blades 4 forming the flow sections 5, deflects the flow and gives it a rotational movement. Under the action of the resulting centrifugal force, the dispersed particles move to the walls of the cylindrical chamber 1. To improve the conditions for gas purification, one central 6 and four peripheral 7 nozzles are installed before and after the curler 3, into which the irrigation fluid is supplied. When gases and liquids come into contact, the latter partially evaporates and the gas cools. The resulting suspension is separated by centrifugal force arising from the rotation of the flow. The spray jet of coolant formed by the central nozzle 6 (along with the action of centrifugal forces) contributes to the outflow of dispersed particles from the central zone of the cylindrical chamber 1, which reduces the particle path to the wall and reduces the separation time. The optimal geometry of the blades of the twist 3 is ensured by the fact that at the inlet section the blades 4 have surfaces of a rectangular planar shape, turning to the output section into parabolic. In this case, the blades 4 are bent and, for the most part, touch the inner surface of the cylindrical chamber 1 and are rigidly attached to it along their entire length.

Отделившийся шлам смывается жидкостью, разбрызгиваемой четырьмя периферийными форсунками 7, установленными в каждой проточной секции 5 после закручивателя 3, и при помощи наклона цилиндрической камеры 1 транспортируется по трубе перетока шлама 10 в шламосборник 11. Угол наклона цилиндрической камеры 1 подобран опытным путем в пределах 5-8^o, достаточным для отвода шлама. При соприкосновении газовой суспензии с холодной орошающей жидкостью происходит дальнейшее охлаждение очищаемого газа и укрупнение неотделившихся дисперсных частиц за счет конденсации водяного пара на последних. Последующее разделение суспензии происходит в циклоне 8 (присоединенного к цилиндрической камере 1 при помощи фланцев 9), откуда шлам также поступает в шламосборник 11.The separated sludge is washed off by the liquid sprayed by four peripheral nozzles 7 installed in each flow section 5 after the curler 3, and by means of the inclination of the cylindrical chamber 1, it is transported through the overflow pipe of the sludge 10 into the sludge collector 11. The inclination angle of the cylindrical chamber 1 is selected experimentally within 5- 8 ^o , sufficient to drain the sludge. When a gas suspension comes into contact with a cold irrigating liquid, further cooling of the gas to be purified and enlargement of unseparated dispersed particles occurs due to condensation of water vapor on the latter. Subsequent separation of the suspension occurs in cyclone 8 (attached to the cylindrical chamber 1 by means of flanges 9), from where the sludge also enters the sludge collector 11.

Экспериментальные исследования проводились на барботажно-вихревом аппарате диаметром 1,1 м, в цилиндрической камере которого установлен закручиватель с соотношением входных и выходных линейных размеров лопастей 0,73. В газоход поступали дымовые газы печей обжига шихтовально-печного цеха с температурой до 660^oС и содержанием твердых частиц в пределах 50-75 г/м³. Размер дисперсных частиц от 0,01 до 0,4 мм. В качестве орошающей жидкости использовался раствор углекислого бария, так как наряду с другими свойствами углекислый барий уменьшает коррозию в барботажно-вихревом аппарате. Удельный расход орошающей жидкости составлял 0,00075-0,0001 м³/м³ газа, причем 20% этого расхода подавалось в центральную форсунку.Experimental studies were carried out on a bubbler-vortex apparatus with a diameter of 1.1 m, in the cylindrical chamber of which a twist was installed with a ratio of input and output linear dimensions of the blades of 0.73. Flue gases from kiln furnaces of the furnace furnace with a temperature of up to 660 ^o C and a solids content in the range of 50-75 g / m ³ entered the flue. The size of the dispersed particles is from 0.01 to 0.4 mm. A barium carbonate solution was used as an irrigation liquid, since, along with other properties, barium carbonate reduces corrosion in a bubble-vortex apparatus. The specific flow rate of the irrigating liquid was 0.00075-0.0001 m ³ / m ^{3 of} gas, with 20% of this flow being supplied to the central nozzle.

Установлено, что гидравлическое сопротивление аппарата не превышает 150 Па, эффективность пылеулавливания для частиц размером 0,01 мм не ниже 95%. It was found that the hydraulic resistance of the apparatus does not exceed 150 Pa, the dust collection efficiency for particles with a size of 0.01 mm is not lower than 95%.

Предлагаемый барботажно-вихревой аппарат позволяет повысить эффективность очистки отходящих газов и улучшить защиту окружающей среды. The proposed bubble-vortex apparatus allows to increase the efficiency of purification of exhaust gases and improve environmental protection.

Claims

A bubble-vortex apparatus for wet gas purification, comprising a cyclone, a cylindrical chamber with an inlet pipe, nozzles, connecting flanges with a cyclone, characterized in that the cylindrical chamber is equipped with a coaxially mounted gas flow swirl, which is a pair of intersecting planes forming four blades having the inlet portion of the surface is a rectangular flat shape, gradually turning into a parabolic, and the blades form flow sections and are bent so that they touch the larger side I along the entire length of the inner surface of the chamber and are rigidly attached to it, in addition, a central nozzle is installed in front of the curler, and peripheral nozzles are located in each flow section after the curler, and the cylindrical chamber is inclined to the cyclone taking into account the sludge drain and is equipped with an overflow pipe sludge in the sludge trap.