RU2257943C1

RU2257943C1 - Device for wet purification of air

Info

Publication number: RU2257943C1
Application number: RU2004128017/15A
Authority: RU
Inventors: В.М. Кунаков (RU); В.М. Кунаков; А.Г. Тумаков (RU); А.Г. Тумаков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация"
Priority date: 2004-09-20
Filing date: 2004-09-20
Publication date: 2005-08-10

Abstract

FIELD: power industry; chemical industry; petrochemical industry; metallurgy; mechanical engineering and other industries; devices for wet purification of gases from a dust and mechanical impurities.

SUBSTANCE: the invention is pertaining to devices for wet purification of gases from a dust and mechanical impurities and may be used, predominantly for purification of the atmospheric air fed into gas-turbine installations, and also in power, chemical, petrochemical, metallurgical, engineering and other industries. The device for wet purification of air contains a chamber with a tank of a working liquid, an air feeding and withdrawal air ducts, a drain branch pipe for a waste liquid and slime, a working liquid level compensator. Inside of the chamber there are additional feeding air ducts with formation between them of an exhaust air duct of a free space for passage of a purified air. The air intake openings of the feeding air ducts are communicating with the aerosphere, and their opposite ends are dipped into the working liquid. At that an intake opening of the exhaust air duct is located inside the chamber above the level of working liquid. The free surface of the working liquid between the air ducts is covered by layers of elements with a positive floatation made out of a material with a high surface wetting properties forming "a pseudo-liquefied layer", relocating of which in height in the sealed chamber net is limited by a gauze. On the ends of the feeding air ducts dipped into the working liquid there are openings of a small diameter for passage of the atmospheric air. As the working fluid is used a hygroscopic having a high fluidity at low temperatures liquid, for example, anti-freezing agent, a brake liquid, alcohol. In the chamber there are holes for overflow of the excessive working liquid from a tank into a sealed toroidal container. The sizes of the holes are smaller than dimensions of the elements forming "a pseudo-liquefied layer".

EFFECT: the invention allows to increase efficiency of purification and dehydration of air due to an intensification of a mass exchange between the gas and the liquid.

4 cl, 4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к устройствам для мокрой очистки газов от пыли и механических примесей и может быть использовано преимущественно для очистки атмосферного воздуха, поступающего в газотурбинные установки, а также для очистки воздуха от пыли в энергетической, химической, нефтехимической, металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности.The invention relates to a device for wet cleaning of gases from dust and mechanical impurities and can be used mainly for cleaning atmospheric air entering gas turbines, as well as for cleaning air from dust in the energy, chemical, petrochemical, metallurgical, engineering and other industries.

Существующие устройства по принципу действия подразделяются на устройства нагнетательного и вытяжного типов. В первом из них очистка газов в рабочем объеме осуществляется при избыточном давлении относительно атмосферного, во втором - при разрежении.Existing devices according to the principle of action are divided into devices of the discharge and exhaust types. In the first of them, gas purification in the working volume is carried out at an excess pressure relative to atmospheric pressure, in the second - during rarefaction.

Известно устройство для мокрой очистки газовоздушной смеси вытяжного типа, например прибор "кальян" (см. Большую Советскую Энциклопедию, 2001 г.), содержащий камеру, частично заполненную водой, в верхней части камеры закреплена трубка, один конец которой сообщен с атмосферой, а нижний конец погружен в воду, подающую трубку, введенную в камеру, верхний конец которой расположен выше уровня воды. Очистка и охлаждение дымовых газов осуществляется путем пропускания их через слой жидкости (воды) за счет разрежения, возникающего над поверхностью жидкости.A device is known for wet cleaning a gas-air mixture of an exhaust type, for example, a hookah device (see Great Soviet Encyclopedia, 2001), containing a chamber partially filled with water, a tube is fixed in the upper part of the chamber, one end of which is connected to the atmosphere, and the lower the end is immersed in water, a supply tube introduced into the chamber, the upper end of which is located above the water level. Cleaning and cooling of flue gases is carried out by passing them through a layer of liquid (water) due to the rarefaction that occurs above the surface of the liquid.

Известно также устройство для мокрой очистки воздуха от пыли вытяжного типа, содержащее корпус, в нижней части корпуса установлена емкость с водой, в которую погружен подающий воздуховод в виде патрубка. На патрубке горизонтально установлен диск в виде отбойника, препятствующего попаданию воды с частицами пыли в верхнюю часть корпуса. Верхняя и нижняя части корпуса герметично соединены между собой. В верхней части корпуса расположен вытяжной компрессор, создающий разрежение и выполнены отверстия для выхода очищенного воздуха. (Патент PL №182911 В1, кл. A 47 L 9/18, от 20.12.96 г., опубл. 30.04.2002 г.).It is also known a device for wet cleaning of air from exhaust dust, comprising a housing, a container with water is installed in the lower part of the housing, into which a supply duct is immersed in the form of a pipe. A disk in the form of a chipper is installed horizontally on the nozzle, which prevents the ingress of water with dust particles into the upper part of the housing. The upper and lower parts of the housing are hermetically interconnected. In the upper part of the housing there is an exhaust compressor that creates a vacuum and openings are made for the outlet of purified air. (Patent PL No. 182911 B1, class A 47 L 9/18, dated December 20, 1996, published on April 30, 2002).

Однако данное устройство не обеспечивает очистку воздуха от мелких фракций пыли. Так, при попадании на отбойник водно-пылевой смеси происходит отделение крупных фракций пыли, а влажная мелкодисперсная пыль из-за наличия щели между отбойником и корпусом может проникать в верхнюю часть корпуса и вместе с ней удаляться из устройства. Для ее улавливания необходимо наличие дополнительного устройства в виде фильтра. Кроме того, данное устройство не обеспечивает осушку удаляемого влажного воздуха, поскольку в процессе его очистки она может только увеличиваться.However, this device does not provide air purification from fine dust fractions. So, when water-dust mixture enters the chipper, coarse dust fractions are separated, and wet fine dust due to the presence of a gap between the chipper and the body can penetrate the upper part of the body and be removed from the device with it. For its capture, an additional device in the form of a filter is required. In addition, this device does not provide drying of the removed moist air, since in the process of cleaning it can only increase.

Известно устройство для мокрой очистки воздуха нагнетательного типа, содержащее камеру с резервуаром рабочей жидкости, подающий и вытяжной воздуховоды, сливной патрубок для отработавшей жидкости и шлама, регулятор уровня рабочей жидкости (SU №950421 A, B 01 D 47/02, от 23.05.80 г., опубл. 15.08.82 г.).A device is known for wet cleaning of air of a discharge type, comprising a chamber with a working fluid reservoir, supply and exhaust ducts, a drain pipe for spent fluid and sludge, a working fluid level regulator (SU No. 950421 A, B 01 D 47/02, from 23.05.80 published on 08/15/82).

Недостатком известного устройства является ограниченная эффективность очистки воздуха за счет того, что при прохождении грязного воздуха с большой скоростью через слой жидкости часть образующейся пены на поверхности жидкости вместе с захваченной мокрой пылью может уходить в выходной патрубок. Это налагает определенные требования к обеспечению оптимальной скорости и, соответственно, расхода очищаемого газа на выходе из подающего воздуховода, при котором исключается возможность вылета грязной пены в выходящий воздуховод и обеспечивается требуемая степень очистки воздуха. Так при больших расходах очищаемого воздуха образовавшаяся грязная пена под действием скоростного напора будет циркулировать в рабочем объеме, не выпадая в осадок в резервуар с жидкостью, а при малых ее расходах вследствие недостаточного пенообразования снижается эффективность очистки воздуха. Пластины, установленные для изменения направления движения пылевоздушной смеси в рабочем объеме, работают в определенном диапазоне скоростей и отклонения от данного диапазона не исключают возможность попадания грязной пены в выходной патрубок. Кроме того, данное устройство также не обеспечивает осушку удаляемого влажного воздуха.A disadvantage of the known device is the limited efficiency of air purification due to the fact that when dirty air passes through the liquid layer at high speed, part of the foam formed on the liquid surface together with trapped wet dust can go into the outlet pipe. This imposes certain requirements to ensure optimal speed and, accordingly, the flow rate of the gas to be cleaned at the outlet of the supply duct, which eliminates the possibility of dirty foam escaping into the outlet duct and provides the required degree of air purification. So at high flow rates of the cleaned air, the resulting dirty foam under the influence of high-speed pressure will circulate in the working volume without precipitating into the reservoir with liquid, and at low flow rates due to insufficient foaming, the efficiency of air purification is reduced. The plates installed to change the direction of movement of the dusty air mixture in the working volume work in a certain range of speeds and deviations from this range do not exclude the possibility of dirty foam getting into the outlet pipe. In addition, this device also does not provide drying of the removed moist air.

Технической задачей заявляемого изобретения является увеличение срока службы и безаварийности работы газотурбинной установки за счет повышения эффективности очистки и осушки воздуха.The technical task of the invention is to increase the service life and trouble-free operation of a gas turbine installation by improving the efficiency of cleaning and drying air.

Поставленная техническая задача достигается тем, что устройство для мокрой очистки воздуха, содержащее камеру с резервуаром рабочей жидкости, подающий и вытяжной воздуховоды, сливной патрубок для отработавшей жидкости и шлама, регулятор уровня рабочей жидкости, согласно изобретению камера с резервуаром рабочей жидкости выполнена герметичной, внутри которой установлены дополнительные подающие воздуховоды с образованием между ними и вытяжным воздуховодом свободного пространства для прохода очищенного воздуха, заборные отверстия подающих воздуховодов расположены вне герметичной камеры и сообщены с атмосферой, а их противоположенные концы опущены в рабочую жидкость, при этом заборное отверстие вытяжного воздуховода расположено внутри герметичной камеры выше уровня рабочей жидкости, свободная поверхность рабочей жидкости между воздуховодами покрыта слоями элементов с положительной плавучестью из материала с высокой поверхностной смачиваемостью, создающими "псевдосжиженный слой", перемещение которого по высоте герметичной камеры ограничено сеткой. На концах подающих воздуховодов, погруженных в рабочую жидкость, выполнены отверстия малого диаметра для прохода атмосферного воздуха с возможностью создания турбулентности в виде "псевдокипящего слоя" на поверхности рабочей жидкости. В качестве рабочей жидкости использована гигроскопичная, обладающая высокой текучестью при низких температурах жидкость, например антифриз, тормозная жидкость, спирт. В камере выполнены отверстия для перелива избыточной рабочей жидкости из резервуара в герметичную торовую емкость, размеры которых меньше размеров элементов, создающих "псевдосжиженный слой".The technical task is achieved in that a device for wet air purification, containing a chamber with a reservoir of working fluid, supply and exhaust ducts, a drain pipe for spent fluid and sludge, a regulator of the level of working fluid, according to the invention, the chamber with a reservoir of working fluid is sealed, inside of which additional supply ducts are installed with the formation of free space between them and the exhaust duct for the passage of purified air, intake openings for The air ducts are located outside the sealed chamber and connected with the atmosphere, and their opposite ends are lowered into the working fluid, while the intake opening of the exhaust duct is located inside the sealed chamber above the level of the working fluid, the free surface of the working fluid between the ducts is covered with layers of elements with positive buoyancy from material with high surface wettability, creating a "fluidized bed", the movement of which along the height of the sealed chamber is limited by the grid. At the ends of the supply ducts immersed in the working fluid, small diameter holes are made for the passage of atmospheric air with the possibility of creating turbulence in the form of a "pseudo-boiling layer" on the surface of the working fluid. As a working fluid, a hygroscopic fluid with high fluidity at low temperatures, such as antifreeze, brake fluid, alcohol, is used. The chamber has openings for overflowing excess working fluid from the reservoir into a sealed torus container, the sizes of which are smaller than the dimensions of the elements creating a "fluidized bed".

Применение герметичной камеры с резервуаром для рабочей жидкости позволяет создать разрежение в процессе работы компрессора газотурбинной установки (ГТУ) в вытяжном воздуховоде и над поверхностью рабочей жидкости во время работы устройства. При возникновении перепада давления атмосферный воздух в виде пылевоздушной смеси через подающие воздуховоды попадает в рабочую жидкость, в которой предварительно очищается от механических примесей и осушается. Окончательная очистка от мелкодисперсной пыли и осушение пылевоздушной смеси происходит в "псевдосжиженном слое", после чего чистый и сухой воздух из герметичной камеры засасывается в вытяжной воздуховод к газотурбинной установке, что обеспечивает ее долгосрочную и безаварийную работу.The use of a sealed chamber with a reservoir for the working fluid allows you to create a vacuum during the operation of the compressor of the gas turbine installation (GTU) in the exhaust duct and above the surface of the working fluid during operation of the device. When a pressure drop occurs, atmospheric air in the form of a dusty air mixture enters the working fluid through the supply air ducts, in which it is preliminarily cleaned of mechanical impurities and dried. The final cleaning of fine dust and the drying of the dusty air mixture takes place in the "fluidized bed", after which clean and dry air from the sealed chamber is sucked into the exhaust duct to the gas turbine unit, which ensures its long-term and trouble-free operation.

Снабжение устройства дополнительными подающими воздуховодами, заборные отверстия которых сообщены с атмосферой, а противоположные концы опущены в рабочую жидкость, создает условия для равномерного распределения очищаемого воздуха в рабочей жидкости и герметичной камере, что обеспечивает более полное отделение фракций пыли от воздуха при прохождении его через слой рабочей жидкости и "псевдосжиженный слой". При этом снижается гидравлическое сопротивление подающих воздуховодов.The supply of the device with additional supply air ducts, the intake openings of which are in communication with the atmosphere and the opposite ends are lowered into the working fluid, creates conditions for an even distribution of the cleaned air in the working fluid and the sealed chamber, which provides a more complete separation of dust fractions from the air when it passes through the working layer liquids and fluidized bed. This reduces the hydraulic resistance of the supply ducts.

Размещение заборного отверстия вытяжного воздуховода внутри камеры и расположение его выше уровня рабочей жидкости позволяет сформировать в свободном пространстве между подающими и вытяжным воздуховодами "псевдосжиженный слой" необходимой толщины, обеспечивающий окончательную очистку и осушку воздуха, подаваемого через вытяжной воздуховод в ГТУ. Движение очищенного воздуха создается за счет разрежения, возникающего в камере при работе компрессора, расположенного на противоположном конце вытяжного воздуховода.Placing the intake opening of the exhaust duct inside the chamber and positioning it above the level of the working fluid makes it possible to form a “fluidized bed” of the required thickness in the free space between the supply and exhaust ducts, which ensures the final cleaning and drying of the air supplied through the exhaust duct to the gas turbine unit. The movement of purified air is created due to the rarefaction that occurs in the chamber during operation of the compressor located at the opposite end of the exhaust duct.

Размещение слоями на свободной поверхности рабочей жидкости элементов с положительной плавучестью и высокой поверхностной смачиваемостью обеспечивает создание при работе устройства так называемого "псевдосжиженного слоя", обладающего большой контактной поверхностью при взаимодействии с выходящим из рабочей жидкости очищаемым воздухом. Наличие большой контактной поверхности позволяет выполнить окончательную очистку воздуха за счет налипания остаточной пыли на внешние поверхности элементов и его осушку до требуемых параметров. Самоочищение этих элементов происходит в процессе их перемещения в пространстве и периодическом контакте их с рабочей жидкостью.Layering layers on the free surface of the working fluid of elements with positive buoyancy and high surface wettability ensures the creation of the so-called "fluidized bed" with a large contact surface when interacting with the cleaned air leaving the working fluid. The presence of a large contact surface allows final air cleaning by sticking residual dust to the outer surfaces of the elements and drying it to the required parameters. Self-cleaning of these elements occurs in the process of their movement in space and their periodic contact with the working fluid.

Расположение над элементами защитной сетки ограничивает свободное перемещение элементов в пространстве между воздуховодами по высоте камеры и попадание их в заборное отверстие вытяжного воздуховода.The location above the elements of the protective mesh limits the free movement of the elements in the space between the ducts along the height of the chamber and their entry into the intake opening of the exhaust duct.

Выполнение на концах подающих воздуховодов отверстий малого диаметра, погруженных в рабочую жидкость, обеспечивает образование поперечных отдельных тонких струй пылевоздушной смеси, выходящих под напором и попадающих в поверхностный слой рабочей жидкости до выхода ее из основных отверстий подающих воздуховодов. Тонкие струи пылевоздушной смеси воздуховодов при встрече соударяются между собой, совершают беспорядочные движения, приобретают различные скорости и траектории движения, приводящие к интенсивному перемешиванию и образованию турбулентного поверхностного слоя жидкости или "псевдокипящего слоя". В такой гидродинамической обстановке при проходе пылевоздушной смеси через "псевдокипящий слой" во много раз возрастает поверхность взаимодействия фаз и все тепловые и химические процессы идут до конца (до равновесия как теплового, так и химического). При этом нерастворимые в воде твердые механические примеси, мелкая пыль пылевоздушной смеси улавливаются рабочей жидкостью, что приводит к повышению эффективности очистки воздуха и увеличению срока службы и безаварийности работы газотурбинной установки.The implementation at the ends of the supply ducts of the holes of small diameter immersed in the working fluid, provides the formation of transverse separate thin jets of dust-air mixture, emerging under pressure and falling into the surface layer of the working fluid until it leaves the main openings of the supply ducts. Thin jets of dusty-air mixture of air ducts collide with each other, make random movements, acquire various speeds and trajectories of movement, leading to intensive mixing and the formation of a turbulent surface layer of a liquid or a "pseudo-boiling layer". In such a hydrodynamic situation, when a dusty air mixture passes through a “pseudo-boiling layer”, the surface of phase interaction increases many times and all thermal and chemical processes go to the end (to the equilibrium of both thermal and chemical). At the same time, solid mechanical impurities insoluble in water, fine dust of the dusty air mixture are captured by the working fluid, which leads to an increase in the efficiency of air purification and an increase in the service life and trouble-free operation of the gas turbine unit.

Использование гигроскопичной, обладающей высокой текучестью при низких температурах жидкости обеспечивает не только очистку воздуха от механических примесей и пыли, но и поглощение влаги из воздуха за счет образования химического соединения рабочей жидкости с влагой при их взаимодействии, что способствует длительному и качественному осушению воздуха, повышающему эффективность работы устройства. Образование химических соединений исключает также чрезмерное загустение рабочей жидкости.The use of a hygroscopic liquid with high fluidity at low temperatures provides not only the purification of air from mechanical impurities and dust, but also the absorption of moisture from the air due to the formation of a chemical compound of the working fluid with moisture during their interaction, which contributes to a long-term and high-quality air drying, which increases the efficiency device operation. The formation of chemical compounds also eliminates excessive thickening of the working fluid.

Выполнение в герметичной камере отверстий для перелива избыточной жидкости из резервуара в герметичную торовую емкость, размеры которых меньше размеров элементов, создающих "псевдосжиженный слой", позволяет снизить общие потери напора воздуха при работе устройства за счет обеспечения постоянства действующего гидростатического сопротивления рабочей жидкости. В этом случае гидростатическое сопротивление рабочей жидкости будет поддерживаться на постоянном уровне, равном гидростатическому сопротивлению рабочей жидкости в нижних концах подающих воздуховодов перед началом работы устройства. Уменьшение гидростатического напора рабочей жидкости составляет величину, равную величине объема, вытесняемого из подающих воздуховодов рабочей жидкости, поделенного на площадь свободного пространства между подающими и вытяжным воздуховодами.The openings in the sealed chamber for overflowing excess liquid from the reservoir into the sealed torus tank, the sizes of which are smaller than the dimensions of the elements creating the "fluidized bed", can reduce the total pressure loss during operation of the device by ensuring the constancy of the active hydrostatic resistance of the working fluid. In this case, the hydrostatic resistance of the working fluid will be maintained at a constant level equal to the hydrostatic resistance of the working fluid in the lower ends of the supply ducts before starting the operation of the device. The decrease in the hydrostatic pressure of the working fluid is equal to the volume displaced from the supplying air ducts of the working fluid divided by the area of free space between the supply and exhaust ducts.

На фиг.1 изображено устройство для мокрой очистки воздуха, продольный разрез;Figure 1 shows a device for wet air purification, a longitudinal section;

на фиг.2 - разрез Б-Б на фиг.1, показано расположение в корпусе подающих и вытяжного воздуховодов и сетки;figure 2 is a section bB in figure 1, shows the location in the housing of the supply and exhaust ducts and mesh;

на фиг.3 - вид В на фиг.1, показаны расположение нижних концов подающих воздуховодов в рабочей жидкости, отверстий, выполненных на концах подающих воздуховодов, уровень рабочей жидкости в камере и расположение отверстий для слива избытка рабочей жидкости, элементы на свободной поверхности рабочей жидкости, расположение сетки и ребер между воздуховодами;figure 3 - view In figure 1, shows the location of the lower ends of the supply ducts in the working fluid, the holes made at the ends of the supply ducts, the level of the working fluid in the chamber and the location of the holes for draining the excess working fluid, the elements on the free surface of the working fluid the location of the mesh and ribs between the ducts;

на фиг.4 - вид Г на фиг.1, показана схема выхода атмосферного воздуха из основных отверстий подающих воздуховодов и отверстий, выполненных на их концах, создание "псевдосжиженного слоя", а также слив избытка рабочей жидкости через отверстия в герметичную торовую емкость.in Fig. 4 is a view D in Fig. 1, a diagram of the atmospheric air exit from the main openings of the supply ducts and the openings made at their ends, the creation of a "fluidized bed", and also the discharge of excess working fluid through the openings into a sealed torus container.

Устройство для мокрой очистки воздуха состоит из камеры 1 (фиг.1) и резервуара 2, заполненного рабочей жидкостью 3. Камера 1 с резервуаром 2 представляют собой единый герметичный корпус цилиндрической формы в виде обечайки 4 с трубной доской 5 и наклонным днищем 6.A device for wet air purification consists of a chamber 1 (Fig. 1) and a reservoir 2 filled with a working fluid 3. Chamber 1 with a reservoir 2 are a single sealed cylindrical body in the form of a shell 4 with a tube plate 5 and an inclined bottom 6.

В днище 6 герметично установлен вытяжной воздуховод 7, закрепленный таким образом, что его заборное отверстие 8 находится в камере 1 и расположено выше уровня рабочей жидкости 3. В трубной доске 5 герметично закреплены подающие воздуховоды 9. Заборные отверстия 10 подающих воздуховодов 9 сообщены с атмосферой, а их нижние концы, в которых просверлен ряд отверстий 11 (фиг.3, 4) малого диаметра, опущены в рабочую жидкость 3. Подающие воздуховоды 9 закреплены в камере 1 с помощью ребер 12 (фиг.2), на которых установлена сетка 13 (фиг.2-4). На свободную поверхность рабочей жидкости 3 в промежутках между подающими воздуховодами 9 насыпаны элементы 14 (фиг.3, 4), обладающие положительной плавучестью в рабочей жидкости и выполненные из материала с высоким коэффициентом поверхностной смачиваемости, например пластмассовые, стеклянные, металлические пустотелые шары. Размеры ячеек сетки 13 меньше наименьшего поперечного размера элементов 14. Сетка 13 ограничивает перемещение элементов 14 по высоте. Сверху над камерой 1 установлен шумопоглотитель 15, а в трубную доску 5 (фиг.1) установлен байпасный клапан 16. В нижней части резервуара 2, где обечайка 4 с днищем 6 образуют острый угол, закреплен наклонный сливной трубопровод 17, имеющий общий с резервуаром 2 паз 18 и соединенный через запорный вентиль 19 с емкостью 20 для сбора отработавшей жидкости и шлама. Для определения пригодности рабочей жидкости 3 и дальнейшего ее использования установлен датчик 21 автоматического измерения плотности рабочей жидкости (фиг.1) типа ВВН-8 и датчик 22 для определения содержания механических загрязнений в рабочей жидкости 3 типа ПКЖ-904А. Для поддержания необходимого уровня рабочей жидкости 3 в резервуаре 2 устройство снабжено емкостью 23 с подготовленной рабочей жидкостью (фиг.1). Емкость 23 соединена трубопроводом 24 с насосом 25 и электромагнитным клапаном 26, установленным на патрубке камеры 1 (фиг.1). Также имеется устройство 27 автоматического измерения уровня рабочей жидкости 3 (фиг.1). Для слива избытка рабочей жидкости 3 из емкости 2 над отверстиями 28 (фиг.3) по диаметру камеры 1 размещена герметичная торовая емкость 29 (фиг.4), соединенная трубопроводом 30 через вентиль 31 с емкостью 23 (фиг.1). Учитывая назначение и область применения устройства, в качестве рабочей жидкости 3 используется жидкость, обладающая гигроскопичностью и высокой текучестью при температурах ниже нуля градусов Цельсия. Примером таких жидкостей могут быть: спирт, антифриз, тосол, тормозная жидкость и другие аналогичные жидкости. Кольцевой канал 32 размещен между корпусом и колпаком шумоглушителя 15 для засасывания под колпак шумопоглотителя 15 пылевоздушной смеси из атмосферы.An exhaust duct 7 is sealed in the bottom 6 and fixed in such a way that its intake opening 8 is located in the chamber 1 and is located above the level of the working fluid 3. The supply ducts 9 are hermetically fixed in the tube board 5. The intake openings 10 of the supply ducts 9 are connected to the atmosphere, and their lower ends, in which a series of holes 11 (FIGS. 3, 4) of small diameter are drilled, are lowered into the working fluid 3. The supply ducts 9 are fixed in the chamber 1 using ribs 12 (FIG. 2), on which a grid 13 ( Fig.2-4). Elements 14 (FIGS. 3, 4) are poured onto the free surface of the working fluid 3 in the spaces between the supply ducts 9, which have positive buoyancy in the working fluid and are made of a material with a high coefficient of surface wettability, for example, plastic, glass, and metal hollow balls. The mesh cells 13 are smaller than the smallest transverse size of the elements 14. The mesh 13 restricts the movement of the elements 14 in height. A silencer 15 is installed on top of the chamber 1, and a bypass valve 16 is installed in the tube board 5 (Fig. 1). In the lower part of the tank 2, where the shell 4 with the bottom 6 form an acute angle, an inclined drain pipe 17 is fixed, which has a common reservoir 2 a groove 18 and connected through a shutoff valve 19 with a capacity of 20 for collecting the spent liquid and sludge. To determine the suitability of the working fluid 3 and its further use, a sensor 21 for automatically measuring the density of the working fluid (Fig. 1) of type BBH-8 and a sensor 22 for determining the content of mechanical impurities in the working fluid 3 of type PKZh-904a are installed. To maintain the required level of working fluid 3 in the tank 2, the device is equipped with a tank 23 with prepared working fluid (figure 1). The tank 23 is connected by a pipe 24 to the pump 25 and the electromagnetic valve 26 mounted on the pipe of the chamber 1 (figure 1). There is also a device 27 for automatically measuring the level of the working fluid 3 (figure 1). To drain the excess working fluid 3 from the tank 2 above the holes 28 (FIG. 3), a sealed torus tank 29 (FIG. 4) is placed along the diameter of the chamber 1, connected by a pipe 30 through the valve 31 to the tank 23 (FIG. 1). Given the purpose and scope of the device, as the working fluid 3 is used a fluid with hygroscopicity and high fluidity at temperatures below zero degrees Celsius. An example of such fluids may be: alcohol, antifreeze, antifreeze, brake fluid and other similar fluids. An annular channel 32 is placed between the housing and the hood of the silencer 15 for suction under the hood of the silencer 15 of the dust-air mixture from the atmosphere.

Устройство для мокрой очистки воздуха работает следующим образом.A device for wet air purification works as follows.

Работу устройства рассмотрим на примере его применения в качестве "комплексного устройства воздухоподготовки", в котором атмосферный воздух очищается от пыли и механических примесей и в чистом и сухом виде подается к газотурбинной установке (ГТУ). При отключенном компрессоре ГТУ (на чертеже не показан) нижние концы подающих воздуховодов 9 с отверстиями 11 малого диаметра (фиг.3) заполнены рабочей жидкостью 3. Поступление воздуха в камеру и процесс очистки его не происходит. Камера 1 герметично закрыта. При раскрутке компрессора ГТУ в вытяжном воздуховоде 7 (фиг.1) и в герметичной камере 1 создается разрежение (движение воздуха показано большой стрелкой), в результате чего уровень рабочей жидкости 3, находящейся в нижней части подающих воздуховодов 9 под воздействием атмосферного давления начинает понижаться. Одновременно с этим процессом происходит повышение уровня рабочей жидкости 3 в открытой части резервуара 2 и, после достижения им уровня отверстий 28 (фиг.4), рабочая жидкость начинает перетекать (движение жидкости показано сплошной стрелкой) в герметичную торовую емкость 29. По мере нарастания величины разрежения в камере 1 уровень рабочей жидкости 3 устанавливается ниже отверстий 11 в подающих воздуховодах 9, в результате чего пылевоздушная смесь из атмосферы через кольцевой канал 32 (фиг.1) начинает засасываться под колпак шумопоглотителя 15 (движение воздуха показано маленькими стрелками) и через заборные отверстия 10 (фиг.1) попадает в подающие воздуховоды 9. Далее пылевоздушная смесь под давлением через открытые отверстия 11 (движение воздуха показано тонкими стрелками) начинает выходить в рабочую жидкость 3, окружающую подающие воздуховоды 9, создавая поперечные турбулентные потоки ("псевдокипящий слой"). Суммарная площадь отверстий 11 значительно меньше площади заборных отверстий 10, в результате чего величина разрежения продолжает нарастать по мере увеличения числа оборотов компрессора. После достижения расчетной величины разрежения (для каждой ГТУ своя, определяемая количеством необходимого для работы воздуха) рабочая жидкость 3 будет полностью вытеснена атмосферным давлением из подающих воздуховодов 9 и пылевоздушная смесь начинает поступать в резервуар 2 по всему их внутреннему сечению. Проходя сквозь рабочую жидкость 3 в виде крупных пузырей, пылевоздушная смесь частично очищается от загрязнений (преимущественно от крупных фракций), а часть влаги, содержащаяся в ней, поглощается гигроскопичной рабочей жидкостью 3. Попадая далее в поперечные турбулентные потоки "псевдокипящего слоя" (фиг.4), пылевоздушные пузыри разбиваются на более мелкие фракции, что увеличивает их контактную поверхность и тем самым ускоряет процесс их очищения и осушения. После предварительной очистки в рабочей жидкости 3 пылевоздушная смесь попадает в зону "псевдосжиженного слоя", представляющего собой шесть - семь рядов легких (плотность ≤300 кг/м³) элементов 14 (например: шаров диаметром 0,04 м), где в результате их интенсивного перемешивания на смоченную в рабочей жидкости 3 поверхность шаров прилипают посторонние твердые частицы и влага, а очищенный и сухой воздух засасывается в заборное отверстие 8 (фиг.1) вытяжного воздуховода 7 (движение воздуха показано маленькими стрелками) и далее попадает на лопатки компрессора ГТУ. Расположенная над "псевдосжиженным слоем" сетка 13 препятствует попаданию в вытяжной воздуховод элементов 14.We will consider the operation of the device by the example of its use as a "complex air preparation device" in which atmospheric air is cleaned of dust and mechanical impurities and is supplied in a clean and dry form to a gas turbine unit (gas turbine unit). When the GTU compressor is turned off (not shown in the drawing), the lower ends of the supply ducts 9 with openings 11 of small diameter (Fig. 3) are filled with working fluid 3. Air does not enter the chamber and does not clean it. Chamber 1 is hermetically sealed. When unwinding a gas turbine compressor in the exhaust duct 7 (Fig. 1) and in the sealed chamber 1, a vacuum is created (air movement is shown by a large arrow), as a result of which the level of the working fluid 3 located in the lower part of the supply ducts 9 begins to decrease under the influence of atmospheric pressure. Simultaneously with this process, there is an increase in the level of the working fluid 3 in the open part of the tank 2 and, after it reaches the level of the openings 28 (Fig. 4), the working fluid begins to flow (the movement of the fluid is shown by a solid arrow) into the sealed torus tank 29. As the value increases the pressure in the chamber 1, the level of the working fluid 3 is set below the holes 11 in the supply ducts 9, as a result of which the dusty air mixture from the atmosphere through the annular channel 32 (Fig. 1) begins to be sucked under the hood of the noise absorber 15 ( the air movement is shown by small arrows) and through the intake holes 10 (Fig. 1) it enters the supply ducts 9. Next, the dusty air mixture under pressure through the open holes 11 (air movement is shown by thin arrows) begins to flow out into the working fluid 3 surrounding the supply ducts 9, creating transverse turbulent flows ("pseudo-boiling layer"). The total area of the holes 11 is much smaller than the area of the intake holes 10, as a result of which the vacuum continues to increase as the number of revolutions of the compressor increases. After reaching the calculated negative pressure (for each gas turbine its own, determined by the amount of air required for operation), the working fluid 3 will be completely replaced by atmospheric pressure from the supply ducts 9 and the dusty air mixture will begin to flow into the reservoir 2 over their entire internal section. Passing through the working fluid 3 in the form of large bubbles, the dusty-air mixture is partially cleaned of contaminants (mainly from large fractions), and part of the moisture contained in it is absorbed by the hygroscopic working fluid 3. Once in the transverse turbulent flows of the “pseudo-boiling layer” (FIG. 4), dusty air bubbles are divided into smaller fractions, which increases their contact surface and thereby accelerates the process of purification and drainage. After preliminary cleaning in the working fluid 3, the dust-air mixture enters the zone of the "fluidized bed", which is six to seven rows of light (density ≤300 kg / m ³ ) elements 14 (for example: balls with a diameter of 0.04 m), where as a result solid particles and moisture stick to the surface of the balls moistened in the working fluid 3, and the cleaned and dry air is sucked into the intake hole 8 (Fig. 1) of the exhaust duct 7 (air movement is shown by small arrows) and then falls onto the blades of compressor GTU. The mesh 13 located above the "fluidized bed" prevents elements 14 from entering the exhaust duct.

Для обеспечения работоспособности устройства, например, в случае потери герметичности камеры 1 срабатывает автоматический байпасный клапан 16 (фиг.1), через который в вытяжной воздуховод 7 непродолжительное время происходит поступление неочищенного атмосферного воздуха. Наличие автоматического байпасного клапана является требованием ГОСТа 29328-92.To ensure the operability of the device, for example, in the case of loss of tightness of the chamber 1, an automatic bypass valve 16 is activated (Fig. 1), through which untreated atmospheric air flows into the exhaust duct 7 for a short time. The presence of an automatic bypass valve is a requirement of GOST 29328-92.

Уровень рабочей жидкости 3 в резервуаре 2 поддерживается с помощью устройства 27 автоматического измерения уровня (фиг.1), от которого на нормально закрытый электромагнитный клапан 26 и далее на насос 25 поступают соответствующие сигналы на изменение уровня рабочей жидкости, в результате чего необходимое количество подготовленной рабочей жидкости закачивается из емкости 23. Промывка и заливка свежей рабочей жидкости в резервуар 2 также производится из емкости 23 с помощью насоса 25 при открытом электромагнитном клапане 26. Образовавшийся в результате работы устройства шлам выпадает на дно 6 резервуара 2 и через паз 18 перемещается вниз по наклонной поверхности сливного трубопровода 17 и попадает в емкость 20 для сбора отработавшей жидкости и шлама (фиг.1). В процессе работы устройства с помощью датчика автоматического прибора измерения плотности рабочей жидкости 21 (фиг.1) типа - ВВН-8, а также датчика 22 прибора для определения содержания механических загрязнений в жидкости типа - ПКЖ-904А постоянно контролируются параметры рабочей жидкости 3 и при отклонении плотности и загрязненности сверх допустимых значений с помощью запорного вентиля 19 отработавшая рабочая жидкость сливается вместе со шламом в емкость 20 для сбора отработавшей жидкости и шлама.The level of the working fluid 3 in the tank 2 is maintained using the device 27 for automatic level measurement (Fig. 1), from which the normally closed solenoid valve 26 and then to the pump 25 receive the corresponding signals to change the level of the working fluid, resulting in the necessary amount of prepared working liquid is pumped from tank 23. Rinsing and filling of fresh working fluid into tank 2 is also carried out from tank 23 using pump 25 with the solenoid valve 26 open. Result ltate slurry of the device falls to the bottom 6 of the tank 2 and through slot 18 moves downwardly along the inclined surface of the drain pipe 17 and into the tank 20 for the collection of spent fluids and cuttings (1). In the process of operation of the device using the sensor of an automatic device for measuring the density of the working fluid 21 (FIG. 1) of type VVN-8, as well as the sensor 22 of the device for determining the content of mechanical impurities in a fluid of type - PKZh-904A, the parameters of the working fluid 3 are constantly monitored deviation of density and contamination in excess of the permissible values using the shut-off valve 19, the spent working fluid is discharged together with the sludge into a tank 20 for collecting the spent liquid and sludge.

Расчеты гидравлического сопротивления "псевдосжиженного слоя" конструкции устройства по очистке атмосферного воздуха для ГТ ТЭЦ приведены в таблице. Расчеты проведены по теплотехническому справочнику под общей редакцией В.Н. Юренева и П.Д. Лебедева, изд. 2-е переработанное, М.: Энергия, 1976 г., стр.512.The calculations of the hydraulic resistance of the "fluidized bed" design of the device for purification of atmospheric air for the GT CHP are given in the table. The calculations were carried out according to the heat engineering reference book under the general editorship of V.N. Yureneva and P.D. Lebedev, ed. 2nd processed, M .: Energy, 1976, p. 512.

Таблица расчетов гидравлического сопротивления "псевдосжиженного слоя"The table of calculations of hydraulic resistance "fluidized bed" ПоказателиIndicators ОбозначениеDesignation ЗначениеValue Расход воздуха через компрессор, кг/сAir flow through the compressor, kg / s GG 4545 Внутренний диаметр обечайки, мShell inner diameter, m D_B D _b 2,52,5 Количество подающих воздуховодов, шт.Number of supply ducts nn 8484 Диаметр заборных отверстий подающих воздуховодов, мDiameter of intake openings of supply ducts, m dd 0,1740.174 Скорость воздуха в подающих воздуховодах, м/сAir velocity in the supply ducts, m / s VV 18,918.9 Диаметр вытяжного воздуховода, мDiameter of exhaust duct, m D_вх D _in 1,61,6 Свободное пространство между воздуховодамиFree space between ducts F_B F _b 2,7712,771 Количество шаров, шт.Number of balls NN 6,747×10³ 6,747 × 10 ³ Толщина неподвижного слоя до псевдосжижения, мThe thickness of the fixed layer to the fluidization, m НN 0,2930.293 Пористость неподвижного слоя до псевдосжиженияFixed bed porosity prior to fluidization εε 0,30.3 Средний диаметр шаров, мThe average diameter of the balls, m d_ш d _w 0,040.04 Средняя плотность шаров, кг/м³ The average density of balls, kg / m ³ p_ср p _cf 349,258349,258 Допустимые потери по воздуху, ПаPermissible air loss, Pa ΔРΔР 700700

Таким образом, экономическая эффективность предложенного устройства складывается из более высокой степени пылеулавливания за счет интенсификации массообмена между газом и жидкостью и осушки атмосферного воздуха при поступлении его в газотурбинные установки, что ведет к длительной и бесперебойной работе ГТУ.Thus, the economic efficiency of the proposed device consists of a higher degree of dust collection due to the intensification of mass transfer between gas and liquid and drying of atmospheric air when it enters gas turbine units, which leads to a long and uninterrupted operation of gas turbines.

Claims

1. A device for wet air purification, containing a chamber with a reservoir for the working fluid, supply and exhaust ducts, a drain pipe for the spent fluid and sludge, a regulator of the level of the working fluid, characterized in that the chamber with the reservoir of the working fluid is sealed, additional supply ducts with the formation of free space between them and the exhaust duct for the passage of purified air, the intake openings of the supply ducts are located outside the sealed chamber and connected to the atmosphere, and their opposite ends are lowered into the working fluid, while the intake opening of the exhaust duct is located inside the chamber above the level of the working fluid, the free surface of the working fluid between the ducts is covered with layers of elements with positive buoyancy from a material with high surface wettability, creating a "fluidized layer ”, the movement of which along the height of the sealed chamber is limited by the grid.

2. The device according to claim 1, characterized in that at the ends of the supply ducts immersed in the working fluid, small diameter holes are made for the passage of atmospheric air with the possibility of creating turbulence in the form of a "pseudo-boiling layer" on the surface of the working fluid.

3. The device according to claim 1, characterized in that a hygroscopic liquid having high fluidity at low temperatures is used as a working fluid.

4. The device according to claim 1, characterized in that the sealed chamber has openings for overflowing excess liquid from the reservoir into the sealed torus container, the dimensions of which are smaller than the dimensions of the elements creating a "fluidized bed".