RU2338582C1

RU2338582C1 - Impulse-2 movable nozzle scrubber

Info

Publication number: RU2338582C1
Application number: RU2007123329/15A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов (RU); Олег Савельевич Кочетов; Мари Владимировна Голубева (RU); Мария Владимировна Голубева; Лиди Владимировна Колаева (RU); Лидия Владимировна Колаева; Екатерина Олеговна Боброва (RU); Екатерина Олеговна Боброва; Елена Владимировна Духанина (RU); Елена Владимировна Духанина; Надежда Игоревна Горнушкина (RU); Надежда Игоревна Горнушкина; Дарь Олеговна Павлова (RU); Дарья Олеговна Павлова
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Владимировна Голубева
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2008-11-20

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: proposed taper nozzle scrubber incorporates a housing with a dusty and a purified gas branch pipe, a nozzle spraying system, a lower bearing and constricting plate and upper constricting plate with an adapter arranged there between, a mist eliminator representing an adapter layer fitted between the aforesaid plates and a mud separator. Note here that the bearing plates are elastic and the aforesaid adapter arranged above the lower bearing plate is made in elastic materials and represents hollow polyethylene balls or a helical line cut on a spherical surface of the said balls. Note also that the vibrator is arranged on the said lower bearing plate. The aforesaid spraying system represents an acoustic nozzle incorporating a casing housing a cavity resonator to generate acoustic oscillations and air-and-liquid feed nozzles. The casing is made up of an upper cylindrical and lower parts jointed together by, at least, two rods, the upper part accommodating a union with cylindrical and taper aligned orifices to feed a spraying agent, for example, air. Note that the said union inside accommodates the said nozzle furnished with the central liquid feed orifice and aligned with the union, the said nozzle being rigidly locked by the locking plates interacting with the said liquid feed central orifice inner surface. The rod is arranged inside the aforesaid sleeve and aligned with it, the rod end being furnished with the aforesaid cavity resonator pressed therein and representing a taper-surface cup and the rod tail being furnished with locating plates to interact with the sleeve inner surface. The aforesaid lower flange accommodates, at least, one nozzle arranged at the angle to the cavity resonator axis varying 20°÷40°. Note here that the nozzle axis continuation lies on the circumference located at the resonator taper surface center.

EFFECT: higher efficiency and reliability provided for by increasing spraying efficiency.

4 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 скруббер с подвижной насадкой, известный из патента RU №2280492 (прототип), содержащий корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, оросительное устройство, нижнюю опорно-распределительную тарелку и верхнюю ограничительную тарелку, между которыми расположен слой насадка, и устройство для отвода шлама.The closest technical solution to the claimed object is a scrubber with a movable nozzle, known from patent RU No. 2280492 (prototype), comprising a housing with nozzles for dusty and purified gas, an irrigation device, a lower support and distribution plate and an upper restrictive plate, between which there is a layer nozzle, and device for removal of sludge.

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 оросительного устройства.The technical result is an increase in the efficiency and reliability of the dust collection process by increasing the degree of atomization of the irrigation device.

Это достигается тем, что в скруббере с подвижной насадкой, содержащем корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, оросительное форсуночное устройство, нижнюю опорно-распределительную тарелку и верхнюю ограничительную тарелку, выполненные из упругих материалов с установленными на них вибраторами, между которыми расположен слой насадка, брызгоуловитель и устройство для отвода шлама, причем насадка выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, или в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности, или в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, или в виде винтовой линии, образованной на цилиндрической поверхности, оросительное устройство выполнено в виде акустической форсунки для распыливания жидкостей, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, причем корпус выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка для подвода воздуха, а перпендикулярно ее оси расположена трубка для подвода жидкости, внутри корпуса, соосно ему, жестко закреплена втулка с фланцами верхним и нижним, причем нижний фланец жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе, а внутри втулки, соосно ей, расположен стержень, на конце которого запрессован кольцевой объемный резонатор, выполненный в виде чашки с конической поверхностью, а в его хвостовой части расположены фиксирующие диски, взаимодействующие с внутренней поверхностью втулки, а в нижнем фланце расположено, по крайней мере, одно сопло под углом к оси резонатора, величина которого лежит в следующем интервале величин: 20°-40°, при этом продолжение оси сопла лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности резонатора.This is achieved by the fact that in a scrubber with a movable nozzle containing a housing with nozzles for dusty and purified gas, an irrigation nozzle device, a lower support and distribution plate and an upper restrictive plate made of elastic materials with vibrators installed on them, between which the nozzle layer is located , a spray catcher and a device for removing sludge, and the nozzle is made in the form of hollow balls, on a spherical surface of which a helical groove is cut, or in the form of a helix, is formed on the spherical surface, or in the form of cylindrical rings, on the side surface of which a helical groove is cut, or in the form of a helix formed on a cylindrical surface, the irrigation device is made in the form of an acoustic nozzle for spraying liquids containing a housing with an acoustic oscillation generator located inside in the form of a nozzle and a resonator, the housing being made in the form of a vertically arranged cylindrical sleeve, in the upper part of which there is a tube for supplying air, and the tube for fluid supply is located on its axis axially, inside the housing, coaxially to it, a sleeve with upper and lower flanges is rigidly fixed, the lower flange being rigidly fixed in a groove made in the housing, and a rod is located inside the sleeve coaxially to it, at the end of which is pressed an annular volume resonator made in the form of a cup with a conical surface, and in its rear part there are fixing disks interacting with the inner surface of the sleeve, and at least one nozzle is located in the lower flange along d angle to the axis of the resonator, the value of which lies in the following range of values: 20 ° -40 °, while the continuation of the axis of the nozzle lies on a circle located in the middle of the conical surface of the resonator.

На фиг.1 изображен скруббер с подвижной насадкой, на фиг.2 - насадка в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, на фиг.3 - насадка в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, на фиг.4 - общий вид акустической форсунки для распыливания жидкостей.Figure 1 shows a scrubber with a movable nozzle, figure 2 - nozzle in the form of hollow balls, on the spherical surface of which a helical groove is cut, figure 3 - nozzle in the form of cylindrical rings, on the side surface of which a helical groove is cut, in fig .4 is a general view of an acoustic nozzle for spraying liquids.

Скруббер с подвижной насадкой содержит корпус 1 с патрубками 2 и 3 соответственно для запыленного и очищенного газа, оросительное устройство 7, нижнюю опорно-распределительную тарелку 4 и верхнюю ограничительную тарелку 6, между которыми расположен слой насадка 5, брызгоуловитель 9 и устройство для отвода шлама 8 (фиг.1). Нижняя 4 опорно-распределительная и верхняя 6 ограничительная тарелки и насадка 5 выполнены из упругих материалов. На нижней опорно-распределительной тарелке 4 может быть установлен вибратор (не показано). На верхней ограничительной тарелке 6 может быть установлен вибратор (не показано). На нижней 4 опорно-распределительной и верхней 6 ограничительной тарелках может быть установлено по вибратору (не показано).The scrubber with a movable nozzle comprises a housing 1 with nozzles 2 and 3 for dusty and purified gas, an irrigation device 7, a lower support and distribution plate 4 and an upper restriction plate 6, between which there is a layer of nozzle 5, a spray trap 9 and a device for removing sludge 8 (figure 1). The lower 4 supporting distribution and upper 6 restrictive plates and nozzle 5 are made of elastic materials. A vibrator (not shown) may be installed on the lower support-distribution plate 4. A vibrator (not shown) may be mounted on the upper restriction plate 6. On the lower 4 supporting distribution and upper 6 restrictive plates can be installed on a vibrator (not shown).

Насадка 5 выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка (фиг.2), или в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности.The nozzle 5 is made in the form of hollow balls, on a spherical surface of which a helical groove is cut (Fig. 2), or in the form of a helix formed on a spherical surface.

Акустическая форсунка (фиг.4) для распыливания жидкостей содержит корпус 10 с размещенным внутри генератором звуковых колебаний ультразвукового частотного диапазона в виде сопла 12 и кольцевого объемного резонатора 14. Корпус 10 выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка 16 для подвода воздуха, а перпендикулярно ее оси расположена трубка 17 для подвода жидкости. Внутри корпуса 10, соосно ему, жестко закреплена втулка 23 с фланцами верхним 11 и нижним 15, причем нижний фланец 15 жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе 10.The acoustic nozzle (figure 4) for spraying liquids comprises a housing 10 with an ultrasonic frequency range sound generator generated in the form of a nozzle 12 and an annular volume resonator 14. The housing 10 is made in the form of a vertically arranged cylindrical sleeve, in the upper part of which there is a tube 16 for air supply, and perpendicular to its axis is a tube 17 for supplying liquid. Inside the housing 10, coaxially with it, a sleeve 23 is rigidly fixed with flanges upper 11 and lower 15, the lower flange 15 being rigidly fixed in the groove made in the housing 10.

Внутри втулки 23, соосно ей, расположен стержень диаметром d, на конце которого запрессован кольцевой объемный резонатор 14, выполненный в виде чашки 18 с конической поверхностью 20. В хвостовой части стержня 13 расположены фиксирующие диски 21 и 22, выполненные в виде упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью втулки 23. В нижнем фланце 15 расположено по крайней мере одно сопло 19 под углом к оси резонатора 14, величина которого лежит в следующем интервале величин: 20°-40°, причем продолжение оси сопла 19 лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности 20. На внутренней поверхности втулки 23 выполнены соосные коническое 24 и цилиндрическое 25 отверстия.Inside the sleeve 23, coaxially with it, there is a rod with a diameter d, at the end of which an annular volume resonator 14 is pressed, made in the form of a cup 18 with a conical surface 20. In the rear part of the rod 13 there are fixing discs 21 and 22 made in the form of elastic petals interacting with the inner surface of the sleeve 23. At least one nozzle 19 is located in the lower flange 15 at an angle to the axis of the resonator 14, the value of which lies in the following range of values: 20 ° -40 °, and the continuation of the axis of the nozzle 19 lies on a circle located camping in the middle part of the conical surface 20. The inner surface of the sleeve 23 are coaxial conical 24 and cylindrical 25 opening.

Для оптимальной работы форсунки должны соблюдаться следующие соотношения ее параметров:For optimal operation of the nozzle, the following ratios of its parameters must be observed:

отношение высоты h₁ кольцевого объемного резонатора 14 к расстоянию h между верхним основанием конической поверхности 20 и нижней торцевой поверхностью корпуса 10 лежит в оптимальном интервале величин: h₁/h=1÷3;the ratio of the height h _{1 of the} annular volume resonator 14 to the distance h between the upper base of the conical surface 20 and the lower end surface of the housing 10 lies in the optimal range of values: h ₁ / h = 1 ÷ 3;

отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 18 резонатора 14 к диаметру d₂ его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d₂=0,7÷0,9;the ratio of the inner diameter d _{1 of the} cup 18 of the resonator 14 to the diameter d _{2 of} its outer cylindrical surface lies in the optimal range of values: d ₁ / d ₂ = 0.7 ÷ 0.9;

отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 18 резонатора 14 к диаметру d его стержня лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d=1,25÷3;the ratio of the inner diameter d _{1 of the} cup 18 of the resonator 14 to the diameter d of its rod lies in the optimal range of values: d ₁ / d = 1.25 ÷ 3;

отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 18 резонатора 14 к высоте h₁ кольцевого объемного резонатора 14 лежит в оптимальном интервале величин: d₁/h₁=1÷2.the ratio of the inner diameter d _{1 of the} cup 18 of the resonator 14 to the height h _{1 of the} annular volume resonator 14 lies in the optimal range of values: d ₁ / h ₁ = 1 ÷ 2.

Брызгоуловитель 9 выполнен в виде концентрично расположенных цилиндрических колец толщиной 1...2 мм и с расстоянием между ними 3...4 мм. Брызгоуловитель выполнен в виде концентрично расположенных колец, имеющих в сечении, проходящем через ось кольца, зигзагообразный профиль, например синусоидальный, причем толщина колец 1...2 мм, а расстояние между ними 3...4 мм. Брызгоуловитель выполнен в виде концентрично расположенных колец, имеющих в сечении, проходящем через ось кольца, профиль, состоящий из последовательно соединенных кругов, причем толщина колец по максимальной толщине 3...4 мм, а расстояние между ними 4...5 мм (не показано).The spray catcher 9 is made in the form of concentric cylindrical rings 1 ... 2 mm thick and with a distance between them 3 ... 4 mm. The spray catcher is made in the form of concentrically arranged rings having, in cross section passing through the axis of the ring, a zigzag profile, for example a sinusoidal one, moreover, the thickness of the rings is 1 ... 2 mm, and the distance between them is 3 ... 4 mm. The spray catcher is made in the form of concentric rings arranged in a section passing through the axis of the ring, a profile consisting of series-connected circles, and the thickness of the rings over the maximum thickness is 3 ... 4 mm, and the distance between them is 4 ... 5 mm (not shown).

Скруббер с подвижной насадкой работает следующим образом.A scrubber with a movable nozzle operates as follows.

Запыленный газовый поток поступает в корпус 1, через ввод запыленного газового потока 2, и встречает на своем пути завесу из насадки 5, которая смачивается водой или другим абсорбентом из оросительного устройства 6. Для удаления шлама применено устройство 8 для удаления шлама в виде канала в днище корпуса или отдельного механизма. Для обеспечения свободного перемещения насадки 5 в газожидкостной смеси ее плотность не должна превышать плотности жидкости. Процесс пылеулавливания протекает в оптимальном гидродинамическом режиме газопромывателя, характеризующемся режимом полного развитого псевдоожижения. Для интенсификации гидродинамического режима на нижней опорно-распределительной тарелке 4 может быть установлен вибратор (не показан), или верхней ограничительной тарелке 6 может быть установлен вибратор (не показан), или одновременно на нижней 4 опорно-распределительной и верхней 6 ограничительной тарелках может быть установлено по вибратору (не показаны). Это позволит скрубберу перейти в режим вибропсевдоожиженного слоя, при котором увеличится эффективность взаимодействия насадка 5, орошаемого жидкостью, с газовой фазой, а следовательно, и увеличит эффективность работы аппарата в целом. Выполнение насадки 5, нижней 4 опорно-распределительной и верхней 6 ограничительной тарелок из упругого материала позволит при определенных условиях создавать режим колебаний или автоколебаний, который также будет способствовать увеличению эффективности взаимодействия насадка 5 с орошаемой жидкостью.The dusty gas stream enters the housing 1, through the inlet of the dusty gas stream 2, and meets a curtain from the nozzle 5, which is wetted with water or other absorbent from the irrigation device 6. To remove sludge, a device 8 is used to remove sludge in the form of a channel in the bottom case or separate mechanism. To ensure free movement of the nozzle 5 in the gas-liquid mixture, its density should not exceed the density of the liquid. The process of dust collection takes place in the optimal hydrodynamic regime of a gas scrubber, characterized by a regime of fully developed fluidization. To intensify the hydrodynamic regime, a vibrator (not shown) can be installed on the lower support distribution plate 4, or a vibrator (not shown) can be installed on the upper restriction plate 6, or at the same time on the lower 4 distribution and upper 6 restriction plates by vibrator (not shown). This will allow the scrubber to switch to the vibro-fluidized bed mode, in which the interaction efficiency of the nozzle 5, irrigated by the liquid, with the gas phase will increase, and, consequently, will increase the overall efficiency of the apparatus. The implementation of the nozzle 5, the lower 4 of the support distribution and upper 6 restrictive plates of elastic material will allow under certain conditions to create a mode of oscillation or self-oscillations, which will also increase the efficiency of interaction of the nozzle 5 with the irrigated liquid.

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом. Распыливающий агент, например воздух, подается по трубке 16, где встречает на своем пути кольцевой объемный резонатор 14. В результате прохождения резонатора 14 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 жидкости, подаваемой через трубку 17 в сопла 19, откуда она попадает на окружность, находящуюся в средней части конической поверхностью 20 резонатора 14, затем 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 20 резонатора 14.The acoustic nozzle for spraying liquids works as follows. A spraying agent, for example air, is supplied through a tube 16, where it encounters an annular volume resonator 14. In the latter, as a result of the passage of the resonator 14 by a spraying agent (for example, air), pressure pulsations arise in the latter, creating acoustic vibrations, the frequency of which depends on the parameters of the resonator. The acoustic vibrations of the spraying agent contribute to a finer atomization of the liquid supplied through the tube 17 to the nozzles 19, from where it enters the circle located in the middle of the conical surface 20 of the resonator 14, then crushes under the influence of acoustic air vibrations into small droplets, resulting in a torch sprayed solution with air, the root angle of which is determined by the angle of inclination of the conical surface 20 of the resonator 14.

Сруббер 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 абсорбции насадочных газопромывателей. Эффективность предлагаемой конструкции насадочного скруббера увеличивается за счет большей поверхности взаимодействия насадка в вышеуказанных процессах, а также оптимизации гидродинамической обстановки и составляет при улавливании пылевых частиц размером больше 2 мкм порядка 97%.The srubber 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 the process of dust collection, gas cooling and absorption of packed gas washers. The effectiveness of the proposed design of the nozzle scrubber increases due to the larger interaction surface of the nozzle in the above processes, as well as the optimization of the hydrodynamic situation and amounts to about 97% when collecting dust particles larger than 2 microns in size.

Claims

A scrubber with a movable nozzle, comprising a housing with nozzles for dusty and purified gas, an irrigation nozzle device, a lower support and distribution plate and an upper restrictive plate made of elastic materials with vibrators installed on them, between which there is a nozzle layer, a spray catcher and an exhaust device sludge, moreover, the nozzle is made in the form of hollow balls, on a spherical surface of which a helical groove is cut, or in the form of a helix formed on a spherical surface or in the form of cylindrical rings, on the side surface of which a helical groove is cut, or in the form of a helix formed on a cylindrical surface, characterized in that the irrigation device is made in the form of an acoustic nozzle for spraying liquids containing a housing with an acoustic oscillator located inside ultrasonic frequency range in the form of a nozzle and an annular volume resonator, and the housing is made in the form of a vertically arranged cylindrical sleeve, in the upper part of which the air supply pipe is located, and the liquid supply pipe is perpendicular to its axis, and the sleeve with the upper and lower flanges is rigidly fixed inside the housing, coaxially to it, while the lower flange is rigidly fixed in the groove made in the housing, and inside the sleeve, coaxial to it, there is a rod with a diameter of d, at the end of which an annular volume resonator is pressed, made in the form of a cup with a conical surface, and in the tail part of the rod there are fixing disks interacting with the inner surface at least one nozzle at an angle to the axis of the resonator, the value of which lies in the following range of values: 20–40 °, while the continuation of the axis of the nozzle lies on a circle located in the middle of the conical surface of the resonator and the ratio of the height h _{1 of the} annular cavity resonator to the distance h between the upper base of the conical surface and the lower end surface of the housing lies in the optimal range of values h ₁ / h = 1 ÷ 3; the ratio of the inner diameter d _{1 of the} resonator cup to the diameter d _{2 of} its outer cylindrical surface lies in the optimal range of values of d ₁ / d ₂ = 0.7 ÷ 0.9; the ratio of the inner diameter d _{1 of the} resonator cup to the diameter d of its core lies in the optimal range of d ₁ / d = 1.25 ÷ 3; the ratio of the inner diameter d _{1 of the} resonator cup to the height h _{1 of the} annular volume resonator lies in the optimal range of d ₁ / h ₁ = 1 ÷ 2.