RU2334544C1

RU2334544C1 - Acoustic scrubber

Info

Publication number: RU2334544C1
Application number: RU2007100019/15A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов (RU); Олег Савельевич Кочетов; Мари Олеговна Кочетова (RU); Мария Олеговна Кочетова; Сергей Савельевич Кочетов (RU); Сергей Савельевич Кочетов; Сергей Сергеевич Кочетов (RU); Сергей Сергеевич Кочетов; Анастаси Витальевна Костылева (RU); Анастасия Витальевна Костылева; Екатерина Олеговна Боброва (RU); Екатерина Олеговна Боброва
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2007-01-09
Filing date: 2007-01-09
Publication date: 2008-09-27
Also published as: RU2007100019A

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: dispersion agent is fed through connecting pipe 12 to collector 11 connected through holes 13 to cavity 14 in the form of truncated cone. Air passes from cavity 14 to annular gap 17 between rod 16 and hollow acoustic burner frame 10, where it meets resonator 18 in the form of spherical cavity connected to the gap 17 through gauged orifice 19. Acoustic vibrations of dispersion agent provide for finer dispersion of solution fed to distribution head 26 through hollow rod 16 and passing further as a fluid film bridging dispersion agent outlet from acoustic vibration generator formed by resonator 18. This film is split by air vibration into small drops, thus forming air-dispersed solution jet with basement angle defined by tilt angle of conic cap surface 22 of distribution head 26.

EFFECT: improved dust collection efficiency and reliability due to increased fluid nozzle dispersion grade.

2 dwg

Description

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.The invention relates to techniques for wet dust collection and can be used in chemical, textile, food, light and other industries for the purification of dusty gases.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является газопромыватель, известный из книги А.А.Русанова. Справочник по пыле- и золоулавливанию. М., - Энергоатомиздат, - 1983 г., с.103, рис.4.21 (прототип), содержащий корпус, состоящий из верхней и нижней секций, патрубок для ввода запыленного газа, патрубок для выхода очищенного газа, брызгоуловитель с центробежным завихрителем и патрубком для отвода жидкости из брызгоуловителя, оросительное устройство, тарелки со стабилизатором, форсунку для периодического орошения завихрителя и шламосборник.The closest technical solution to the claimed object is a gas scrubber, known from the book of A.A. Rusanov. A guide to dust and ash collection. M., - Energoatomizdat, - 1983, p. 103, Fig. 4.21 (prototype), comprising a housing consisting of upper and lower sections, a nozzle for introducing dusty gas, a nozzle for exiting purified gas, a spray catcher with a centrifugal swirler and nozzle for draining liquid from the spray trap, an irrigation device, plates with a stabilizer, a nozzle for periodic irrigation of the swirler and a sludge collector.

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания за счет недостаточно развитой поверхности распыления жидкости.The disadvantage of the prototype is the relatively low efficiency of the dust collection process due to the underdeveloped spray surface of the liquid.

Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания путем увеличения степени распыла жидкости форсунками.The technical result is an increase in the efficiency and reliability of the dust collection process by increasing the degree of liquid atomization by nozzles.

Это достигается тем, что в газопромывателе, содержащем полый корпус акустической форсунки, состоящий из верхней и нижней секций, патрубок для ввода запыленного газа, патрубок для выхода очищенного газа, брызгоуловитель с центробежным завихрителем и патрубком для отвода жидкости из брызгоуловителя, оросительное устройство, тарелки с вибратором и со стабилизатором, форсунку для периодического орошения и шламосборник, причем ячейки стабилизатора выполнены квадратными, а отношение высоты стабилизатора h_c к ширине ячейки b_с находится в оптимальном интервале величин: h_c/b_c=1,5...1,8, а тарелки выполнены дырчатыми с отношением толщины тарелки h_т к диаметру отверстий d_o, находящимся в оптимальном интервале величин: h_т/d_о=0,5...1,5, или щелевыми с отношением толщины тарелки h_т к ширине щелей b_o, находящимся в оптимальном интервале величин: h_т/b_о=0,8...1,5, при этом отношение высоты корпуса Н к диаметру D находится в оптимальном интервале величин: H/D=4,0...6,5, а отношение диаметра корпуса D к диаметру брызгоуловителя D₁ находится в оптимальном интервале величин: D/D₁=1,2...1,25, a отношение диаметра корпуса D к диаметрам входного и выходного патрубков D₂ находится в оптимальном интервале величин: D/D₂=2,0...2,5, оросительное устройство выполнено в виде акустической форсунки для распыливания жидкостей, содержащей резонатор, выполненный в виде, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в торцевой стенке полого корпуса акустической форсунки, обращенной к распределительной головке, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с зазором между вертикальным отверстием в торцевой стенке полого корпуса акустической форсунки и стержнем распределительной головки, причем в сечении, перпендикулярном оси стержня, зазор имеет кольцевое сечение, а распределительная головка выполнена в виде корпуса с крышкой в виде усеченных конусов, соединенных большими основаниями, причем в корпусе расположен коллектор в виде цилиндрической полости, соединенный кольцевым каналом, образованным внешней цилиндрической поверхностью полого стержня и соосными с ним отверстиями одинакового диаметра, выполненными соответственно в крышке и корпусе распределительной головки, с, по крайней мере, тремя равномерно размещенными по окружности и перпендикулярными оси стержня каналами для выхода раствора, причем срез отверстий расположен на конической поверхности крышки распределительной головки, угол наклона которой определяет корневой угол факела распыленного раствора.This is achieved by the fact that in the gas scrubber containing the hollow body of the acoustic nozzle, consisting of upper and lower sections, a pipe for introducing dusty gas, a pipe for exiting purified gas, a spray catcher with a centrifugal swirler and a pipe for draining liquid from the spray catcher, an irrigation device, plates with a vibrator and with a stabilizer, a nozzle for periodic irrigation and a sludge collector, moreover, the stabilizer cells are square, and the ratio of the stabilizer height h _c to the cell width b _s is in opt the optimal range of values: h _c / b _c = 1.5 ... 1.8, and the plates are perforated with a ratio of the plate thickness h _t to the diameter of the holes d _o , which is in the optimal range of values: h _t / d _o = 0, 5 ... 1.5, or slotted with the ratio of the plate thickness h _t to the width of the slots b _o being in the optimal range of values: h _t / b _o = 0.8 ... 1.5, while the ratio of the height of the casing N to the diameter D is in the optimal range of values: H / D = 4.0 ... 6.5, and the ratio of the diameter of the housing D to the diameter of the splash trap D ₁ is in the optimal range of values: D / D ₁ = 1.2 ... 1.25, a ratio of core diameter of the nozzle D to the diameters of the inlet and outlet nozzles D ₂ is in the optimal range of values: D / D ₂ = 2.0 ... 2.5, the irrigation device is made in the form of an acoustic nozzle for spraying liquids containing a resonator made in the form of at least one spherical cavity located in the end wall of the hollow body of the acoustic nozzle facing the distribution head, and the spherical cavity is connected by a calibrated hole with a gap between the vertical hole in the end wall of the hollow body of the acoustic the nozzle and the rod of the distribution head, and in a section perpendicular to the axis of the rod, the gap has an annular section, and the distribution head is made in the form of a housing with a cap in the form of truncated cones connected by large bases, and a collector in the form of a cylindrical cavity connected by an annular a channel formed by the outer cylindrical surface of the hollow rod and holes of the same diameter coaxial with it, made respectively in the lid and housing of the distribution head wafers, with at least three channels evenly spaced around the circumference and perpendicular to the axis of the rod for outlet of the solution, and a hole cut is located on the conical surface of the cover of the distribution head, the angle of inclination of which determines the root angle of the spray gun.

На фиг.1 изображен общий вид газопромывателя, на фиг.2 - схема акустической форсунки.Figure 1 shows a General view of the gas scrubber, figure 2 is a diagram of an acoustic nozzle.

Газопромыватель содержит корпус, состоящий из верхней 4, средней 5 и нижней 7 секций, патрубок для ввода запыленного газа, патрубок для выхода очищенного газа, брызгоуловитель 1 с центробежным завихрителем 2 и патрубком 3 для отвода жидкости из брызгоуловителя, оросительное устройство 9 с акустической форсункой, по меньшей мере, одну тарелку 8 со стабилизатором 6, форсунку для периодического орошения тарелок 8 и шламосборник, причем на тарелках 8 дополнительно установлен вибратор (не показано). Ячейки стабилизатора 6 могут быть выполнены квадратными, а отношение высоты стабилизатора h_c к ширине ячейки b_c находится в оптимальном интервале величин: h_c/b_c=1,5...1,8. Тарелки 8 могут быть выполнены дырчатыми с отношением толщины тарелки h_тк диаметру отверстий d_o, находящимся в оптимальном интервале величин: h_т/d_о=0,5...1,5. Тарелки 8 могут быть выполнены щелевыми с отношением толщины тарелки h_т к ширине щелей b_o, находящимся в оптимальном интервале величин: h_т/b_о=0,8...1,5. Отношение высоты корпуса Н к диаметру D находится в оптимальном интервале величин: H/D=4,0...6,5. Отношение диаметра корпуса D к диаметру брызгоуловителя D₁ находится в оптимальном интервале величин: D/D₁=1,2...1,25. Отношение диаметра корпуса D к диаметрам входного и выходного патрубков D₂ находится в оптимальном интервале величин: D/D₂=2,0...2,5.The gas scrubber contains a housing consisting of upper 4, middle 5 and lower 7 sections, a nozzle for introducing dusty gas, a nozzle for exiting the purified gas, a spray catcher 1 with a centrifugal swirler 2 and a pipe 3 for draining liquid from the spray catcher, an irrigation device 9 with an acoustic nozzle, at least one plate 8 with a stabilizer 6, a nozzle for periodic irrigation of the plates 8 and a sludge collector, and a vibrator (not shown) is additionally installed on the plates 8. The cells of the stabilizer 6 can be made square, and the ratio of the height of the stabilizer h _c to the cell width b _c is in the optimal range of values: h _c / b _c = 1.5 ... 1.8. Plates 8 can be made holey with the ratio of the plate thickness h _t to the hole diameter d _o being in the optimal range of values: h _t / d _o = 0.5 ... 1.5. Plates 8 can be made slotted with the ratio of the plate thickness h _t to the width of the slots b _o , which is in the optimal range of values: h _t / b _o = 0.8 ... 1.5. The ratio of the housing height H to the diameter D is in the optimal range of values: H / D = 4.0 ... 6.5. The ratio of the diameter of the housing D to the diameter of the splash trap D ₁ is in the optimal range of values: D / D ₁ = 1.2 ... 1.25. The ratio of the diameter of the housing D to the diameters of the inlet and outlet nozzles D ₂ is in the optimal range of values: D / D ₂ = 2.0 ... 2.5.

В качестве распылителя используется акустическая форсунка (фиг.2), содержащая полый корпус акустической форсунки 10 со стенками, образованными конической и торцевыми поверхностями, с размещенным в нем резонатором 18 и полостью 14 для распыливающего агента, поступающего через штуцер 12 в коллектор 11, связанный через отверстия 13 с полостью 14, которая выполнена в виде усеченного конуса с большим и меньшим основанием.An acoustic nozzle (FIG. 2) is used as a sprayer, comprising a hollow body of the acoustic nozzle 10 with walls formed by a conical and end surfaces, with a resonator 18 and a cavity 14 for the spraying agent entering through the nozzle 12 into the collector 11, connected through holes 13 with a cavity 14, which is made in the form of a truncated cone with a larger and smaller base.

На полом цилиндрическом стержне 16, жестко связанном с полым корпусом акустической форсунки 10, установлена распределительная головка 26 для подачи исходного раствора через штуцер 15, при этом между стержнем 16 и полым корпусом акустической форсунки 10 со стороны меньшего основания усеченного конуса, образующего полость 14, имеется кольцевой зазор 17. Резонатор 18 выполнен в виде, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в торцевой стенке полого корпуса акустической форсунки 10, обращенной к распределительной головке 26, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием 19 с зазором 17 между вертикальным отверстием в торцевой стенке полого корпуса акустической форсунки 10 и стержнем 16 распределительной головки 26. В сечении, перпендикулярном оси стержня 16, зазор 17 имеет кольцевое сечение, а распределительная головка 26 выполнена в виде корпуса 23 с крышкой 22 в виде усеченных конусов, соединенных большими основаниями. В корпусе распределительной головки 26 расположен коллектор 24 в виде цилиндрической полости, соединенный кольцевым каналом 27, образованным внешней цилиндрической поверхностью полого стержня 16 и соосными с ним отверстиями одинакового диаметра, выполненными соответственно в крышке 22 и корпусе 23 распределительной головки 26, с, по крайней мере, тремя равномерно размещенными по окружности и перпендикулярными оси стержня 16 каналами 21 для выхода раствора. Срез отверстий каналов 21 расположен на конической поверхности крышки 22 распределительной головки 26, угол наклона которой определяет корневой угол факела распыленного раствора.On the hollow cylindrical rod 16, rigidly connected with the hollow body of the acoustic nozzle 10, a distribution head 26 is installed for supplying the initial solution through the nozzle 15, while between the rod 16 and the hollow body of the acoustic nozzle 10 from the side of the smaller base of the truncated cone forming the cavity 14, there is annular gap 17. The resonator 18 is made in the form of at least one spherical cavity located in the end wall of the hollow body of the acoustic nozzle 10 facing the distribution head 26, and The cavity is connected by a calibrated hole 19 with a gap 17 between the vertical hole in the end wall of the hollow body of the acoustic nozzle 10 and the rod 16 of the distribution head 26. In a section perpendicular to the axis of the rod 16, the gap 17 has an annular section, and the distribution head 26 is made in the form of a housing 23 with a lid 22 in the form of truncated cones connected by large bases. In the housing of the distribution head 26 there is a collector 24 in the form of a cylindrical cavity, connected by an annular channel 27 formed by the outer cylindrical surface of the hollow rod 16 and coaxial holes of the same diameter, made respectively in the cover 22 and the housing 23 of the distribution head 26, with at least , three channels 21 for evenly spacing the solution evenly spaced around the circumference and perpendicular to the axis of the rod 16. The slice of the holes of the channels 21 is located on the conical surface of the cover 22 of the distribution head 26, the angle of inclination of which determines the root angle of the spray plume.

Запыленный газовый поток поступает в корпус через ввод запыленного газового потока и встречает на своем пути тарелку 8, затем газы проходят через слой жидкости в виде пузырьков (пены), на поверхности которых и происходит осаждение частиц пыли. Аппарат работает в режиме мокрого пылеуловителя с провальной тарелкой, что уменьшает вероятность забивания отверстий тарелки 8 пылью, поскольку подвод газов в зону контакта с жидкостью и отвод из этой зоны осуществляется через одни и те же дырчатые или щелевые отверстия тарелок 8. Образование газожидкостной взвеси (пены) дополнительно усиливается созданием виброкипящего слоя в верхних слоях жидкости, расположенной на тарелках 8, за счет применения вибратора, что приводит к более интенсивному взаимодействию потоков газа и жидкости.The dusty gas stream enters the casing through the inlet of the dusty gas stream and meets plate 8 on its way, then the gases pass through the liquid layer in the form of bubbles (foam), on the surface of which dust particles are deposited. The device operates in the mode of a wet dust collector with a failure plate, which reduces the likelihood of clogging of the holes of the plate 8 with dust, since the supply of gases to and from the zone of contact with the liquid is carried out through the same hole or slotted openings of the plates 8. The formation of gas-liquid suspension (foam ) is further enhanced by the creation of a vibro-boiling layer in the upper layers of the liquid located on the plates 8, due to the use of a vibrator, which leads to a more intense interaction of gas and liquid flows.

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом. Распыливающий агент, например воздух, подается по штуцеру 12 в коллектор 11, связанный через отверстия 13 с полостью 14, которая выполнена в виде усеченного конуса. Из полости 14 воздух направляется в кольцевой зазор 17 между стержнем 16 и полым корпусом акустической форсунки 10, где встречает на своем пути резонатор 18, выполненный в виде сферической полости, соединенной с зазором 17 посредством калиброванного отверстия 19. В результате прохождения резонатора 18 распыливающим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого в распределительную головку 26 через полый стержень 16, из которой раствор подается в виде пленки жидкости, перекрывающей выход распыливающего агента из генератора звуковых колебаний, образованного резонатором 18. Эта пленка дробится под воздействием акустических колебаний воздуха на мелкие капли, в результате чего образуется факел распыленного раствора с воздухом, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности крышки 22 распределительной головки 26.The acoustic nozzle for spraying liquids works as follows. A spraying agent, for example air, is supplied through a nozzle 12 to a manifold 11 connected through holes 13 to a cavity 14, which is made in the form of a truncated cone. From the cavity 14, air is directed into the annular gap 17 between the rod 16 and the hollow body of the acoustic nozzle 10, where it meets a resonator 18 made in the form of a spherical cavity connected to the gap 17 by means of a calibrated hole 19. As a result of the passage of the resonator 18 by a spray agent ( for example, air) in the latter, pressure pulsations arise, creating acoustic vibrations, the frequency of which depends on the parameters of the resonator. Acoustic vibrations of the spraying agent contribute to finer atomization of the solution supplied to the distribution head 26 through the hollow rod 16, from which the solution is supplied in the form of a liquid film blocking the output of the spraying agent from the sound vibration generator formed by the resonator 18. This film is crushed by acoustic air vibrations into small drops, resulting in the formation of a torch of a sprayed solution with air, the root angle of which is determined by the angle of inclination of the horses eskoy surface of the lid 22 of the dispensing head 26.

Предлагаемый аппарат может быть применен для очистки от тонкой фракции пыли и увлажнения воздуха в вентиляционных установках и установках кондиционирования воздуха, а также при улавливании туманов, хорошо растворимой пыли, а также при совместном протекании процессов пылеулавливания, охлаждения газов и их абсорбции. Эффективность предлагаемой конструкции аппарата увеличивается за счет большей поверхности газожидкостной взвеси, путем применения вибропсевдоожиженного слоя в жидкости и составляет в вышеуказанных процессах и при улавливании пылевых частиц размером больше 5 мкм порядка 92%...95%.The proposed apparatus can be used to clean fine dust and humidify air in ventilation units and air conditioning units, as well as in trapping mists, readily soluble dust, as well as in joint processes of dust collection, gas cooling and absorption. The effectiveness of the proposed design of the apparatus increases due to the larger surface of the gas-liquid suspension, by using a vibro-fluidized bed in a liquid and in the above processes and when collecting dust particles larger than 5 microns in size is about 92% ... 95%.

Claims

An acoustic gas scrubber containing a housing consisting of upper and lower sections, a nozzle for introducing dusty gas, a nozzle for exiting purified gas, a spray catcher with a centrifugal swirl and a nozzle for draining liquid from the spray catcher, an irrigation device, plates with a vibrator and with a stabilizer, a nozzle for periodic irrigation and chip catcher, wherein the cell stabilizer are square, and the ratio of height h _c of the stabilizer to the cell width b _c is in the optimal range of values: h _c / b _c = 1.5 ... 1.8, and arelki formed perforated plates with thickness ratio _t h to the diameter of the openings d _o, being in the optimal range of values: h _t / d _a = 0.5 ... 1.5, or slit plates with the thickness ratio _t h a slit width b _o located in the optimal range of values: h _t / b _o = 0.8 ... 1.5, while the ratio of the height of the housing H to the diameter D is in the optimal range of values: H / D = 4.0 ... 6 5, a ratio of housing diameter D to diameter D bryzgoulovitelya _1, is in an optimal range of values: D / D ₁ = 1.2 ... 1.25, and the ratio of housing diameter D to the diameter of the input and output n Tubes D ₂ is in the optimal range of values: D / D ₂ = 2.0 ... 2.5, characterized in that the irrigation device is a speaker nozzles for atomization of liquids, comprising a resonator made in the form of at least one spherical cavity located in the end wall of the hollow body of the acoustic nozzle facing the distribution head, and the spherical cavity is connected by a calibrated hole with a gap between the vertical hole in the end wall of the hollow body of the acoustic nozzle and the bottom of the distribution head, and in a section perpendicular to the axis of the rod, the gap has an annular section, and the distribution head is made in the form of a housing with a cover in the form of truncated cones connected by large bases, and in the housing there is a manifold in the form of a cylindrical cavity connected by an annular channel formed external cylindrical surface of the hollow rod and holes of the same diameter coaxial with it, made respectively in the cover and body of the distribution head, with at least Leray, three evenly circumferentially arranged perpendicular to the rod axis and channels for output solution and the cut holes located on the conical surface of the dispensing head cover, the slope of which determines the angle of the root flame sprayed solution.