RU2360728C1

RU2360728C1 - Acoustic bubbling washer

Info

Publication number: RU2360728C1
Application number: RU2007148569/15A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов (RU); Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Кочетова (RU); Мария Олеговна Кочетова
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2009-07-10

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: acoustic bubbling washer comprises body that consists of upper and lower sections, nozzle for supply of dusty gas, nozzle for discharge of cleaned gas, mist eliminator, spray device, plates with vibrator and stabiliser, nozzle for periodic spray and slurry collector. Mist eliminator comprises centrifugal swirler and nozzle for liquid drain from mist eliminator. Spray device is arranged in the form of acoustic nozzle for spraying of liquids. Nozzle comprises body containing acoustic oscillator, ring with conic surface connected to body, and sprayer. Sprayer is fixed in body by means of hollow rod with auger swirler and collar at the end. Resonator is arranged in the form of spherical cavity installed in ring wall. Spherical cavity is connected by calibration hole to annular slot created with end planes of body and ring from the side of conic surface. Ring is installed with the possibility of fixed displacement along body axis by means of threaded joint.

EFFECT: higher efficiency and reliability of dust collection process by means of spray device dispersion extent increase.

2 cl, 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., стр.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 drainage of liquid from the spray trap, irrigation device, plates with a stabilizer, nozzle for periodic irrigation of the swirler and 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.EFFECT: increased efficiency and reliability of the dust collection process by increasing the degree of liquid atomization by nozzles.

Это достигается тем, что в газопромывателе, содержащем 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 с вибратором и со стабилизатором, форсунку для периодического орошения и шламосборник, причем ячейки стабилизатора выполнены квадратными, а отношение высоты стабилизатора h_с 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 b_т к диаметру отверстий d_o, находящимся в оптимальном интервале величин: h_т/d_o=0,5…1,5, или щелевыми с отношением толщины тарелки h_т к ширине щелей b_o, находящимся в оптимальном интервале величин: b_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, a отношение диаметра корпуса D к диаметру брызгоуловителя D₁ находится в оптимальном интервале величин: D/D₁=1,2_...1,25, а 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 корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний с концентрическими кольцевыми щелями, расположенными в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, кольцо с конической поверхностью, связанное с корпусом и служащее для формирования образующегося факела распыливаемой жидкости, и распылитель, служащий для образования жидкостной пленки, перекрывающей выход из генератора, и закрепленный в корпусе посредством полого стержня со шнековым завихрителем на конце и буртиком для размещения кольцевой площадки, на которую вытекает жидкость из распылителя, причем резонатор выполнен в виде, по крайней мере одной, сферической полости, расположенной в стенке кольца, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности, а кольцо расположено с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси корпуса посредством резьбового соединения.This is achieved by the fact that in a 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 swirler and a nozzle for draining liquid from the spray catcher, an irrigation device, plates with a vibrator and stabilizer, a nozzle for periodic irrigation and a sludge collector, and the stabilizer cells are square, and the ratio of the stabilizer height h _c to the cell width b _s is in the optimal range of values: h _c / b _c = 1.5 ... 1.8, and the plates are perforated with the ratio of the plate thickness b _t to the hole diameter d _o being 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 located in the optimal range of values: b _t / b _o = 0.8 ... 1.5, while the ratio of the height of the casing H to the diameter D is in the optimal range of values: H / D = 4.0 ... 6.5, and the ratio of the housing diameter D to the diameter of the splash trap D ₁ is in the optimal range of values: D / D ₁ = 1.2 _... 1.25, and the ratio of the housing diameter D to the inlet and the 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 housing with an acoustic oscillator located inside with concentric annular slots located in the plane perpendicular to the axis of the casing, the ring with a conical surface connected with the casing and used to form the formed torch of the sprayed liquid, and the sprayer used to form the liquid film, I overlap an exit from the generator, and fixed in the housing by means of a hollow rod with a screw swirl at the end and a shoulder for placing an annular platform onto which liquid flows from the atomizer, the resonator being made in the form of at least one spherical cavity located in the ring wall, moreover, the spherical cavity is connected by a calibrated hole with an annular gap formed by the end planes of the housing and the ring from the side of the conical surface, and the ring is fixedly movable Ia along the axis of the housing by means of a threaded connection.

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, по крайней мере одной, акустической форсункой, соединенной с подводящими соответственно газ и жидкость магистралями (см. фиг.1), а также 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_т к 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: Н/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 purified gas, a spray catcher 1 with a centrifugal swirler 2 and a nozzle 3 for draining liquid from the spray catcher, an irrigation device for 9 s, at least at least one acoustic nozzle connected to the gas and liquid supply lines, respectively (see Fig. 1), as well as at least one plate 8 with a stabilizer 6, a nozzle for periodic irrigation of the plates 8 and a sludge collector, plates 8 further mounted a vibrator (not shown). 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 height of the housing N to the diameter D is in the optimal range of values: N / 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.

Акустическая оросительная форсунка (фиг.2) для распыливания жидкостей содержит корпус 10 с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла 11 и резонатора 12. На корпусе 10 расположено кольцо 13 с конической поверхностью 14, связанное с корпусом и служащее для формирования образующегося факела распыливаемой жидкости, поступающей через канал полого стержня 15. Распыливающий агент, например воздух или любой другой газ, поступает в газовый канал 16, а из него через сопло 11, выполненное в виде кольцевой щели, концентрично расположенной кольцевой щели 17, в кольцо 13 навстречу распылителю 18, служащему для образования жидкостной пленки, перекрывающей выход из звукового генератора 12, образованного резонатором. Жидкость подается из полого стержня 15 со шнековым завихрителем 18 на конце и буртиком для размещения кольцевой площадки 19, на которую она и вытекает. Резонатор выполнен в виде, по крайней мере одной, сферической полости 12, расположенной в стенке кольца 13, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием 20 с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями корпуса 10 и кольца 13 со стороны конической поверхности 14, а кольцо 13 расположено с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси корпуса 10 посредством его резьбового соединения 21.The acoustic irrigation nozzle (Fig. 2) for spraying liquids comprises a housing 10 with an acoustic oscillation generator located in the form of a nozzle 11 and a resonator 12. A ring 13 with a tapered surface 14 is located on the housing 10 and is connected to the housing and serves to form the resulting spray of the sprayed liquid flowing through the channel of the hollow rod 15. A spraying agent, such as air or any other gas, enters the gas channel 16, and from it through the nozzle 11, made in the form of an annular gap, concentric ring annular gap 17, into the ring 13 towards the atomizer 18, which serves to form a liquid film that blocks the output from the sound generator 12 formed by the resonator. The fluid is supplied from the hollow rod 15 with a screw swirl 18 at the end and a shoulder to accommodate the annular platform 19, to which it flows. The resonator is made in the form of at least one spherical cavity 12 located in the wall of the ring 13, and the spherical cavity is connected by a calibrated hole 20 with an annular gap formed by the end planes of the housing 10 and the ring 13 from the side of the conical surface 14, and the ring 13 is located with the possibility of a fixed movement along the axis of the housing 10 by means of its threaded connection 21.

Резонатор может быть выполнен с возможностью регулирования генерируемой частоты акустических колебаний за счет регулирования ширины кольцевой щели 17, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца со стороны конической поверхности, посредством установки между корпусом 10 и кольцом 13 калиброванных прокладок 22, толщина которых соответствует заданной частоте акустических колебаний.The resonator can be configured to control the generated frequency of acoustic vibrations by adjusting the width of the annular gap 17 formed by the end planes of the housing and the ring from the side of the conical surface by installing calibrated spacers 22 between the housing 10 and ring 13, the thickness of which corresponds to a given frequency of acoustic vibrations.

Газопромыватель работает следующим образом.The gas washer works as follows.

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. Акустическая форсунка для распиливания жидкостей работает следующим образом.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 openings 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. Acoustic nozzle for cutting liquids is as follows.

Распиливающий агент, например воздух, подается по газовому каналу 16, где встречает на своем пути резонатор 12, выполненный в виде сферической полости, соединенной с соплом 11 посредством калиброванного отверстия 20. В результате прохождения резонатора 12 распиливающим 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 полый стержень 15. Из шнекового завихрителя 18 жидкость вытекает в виде пленки на площадку 19, а 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 14 кольца 13. Затем осуществляется выход газожидкостной взвеси через сепаратор жидкой фазы, выполненный в виде брызгоуловителя 1 с центробежным завихрителем 2 и патрубком 3 для отвода жидкости из брызгоуловителя. Отвод шлама осуществляется через шламосборник 14.A sawing agent, for example air, is supplied through a gas channel 16, where it meets a resonator 12 made in the form of a spherical cavity connected to the nozzle 11 by means of a calibrated hole 20. As a result of the passage of the resonator 12, a sawing agent (for example, air) in the latter pressure pulsations creating acoustic vibrations, the frequency of which depends on the parameters of the resonator. The acoustic vibrations of the spraying agent contribute to finer atomization of the solution supplied to the hollow rod 15. From the screw swirler 18, the liquid flows in the form of a film to the pad 19, and then crushes under the influence of acoustic vibrations of air into small droplets, resulting in the formation of a spray torch with air , the root angle of which is determined by the angle of inclination of the conical surface 14 of the ring 13. Then the gas-liquid suspension is released through the liquid phase separator, made in in the form of a spray catcher 1 with a centrifugal swirler 2 and a pipe 3 for draining liquid from the spray catcher. Sludge is discharged through a sludge collector 14.

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

1. An acoustic gas washer comprising a housing consisting of upper and lower sections, a nozzle for introducing dusty gas, a nozzle for escaping 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 a sludge collector, moreover, the stabilizer cells are made square, and the ratio of the stabilizer height h _c to the cell width b _c is in the optimal range of values
h _c / b _c = 1.5 ... 1.8, and the plates are perforated 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, or slotted with the ratio of the plate thickness h _t to the width of the slots b _o located in the optimal range of values h _t / b _о = 0.8 ... 1.5, while the ratio of the height of the casing H 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, and the ratio of the diameter of the housing D to the diameters of the input and the nozzle D ₂ , is in the optimal range of values D / D ₂ = 2.0 ... 2.5, 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 with concentric annular slots located in a plane perpendicular to the axis of the casing, a ring with a conical surface connected to the casing and used to form the formed torch of the sprayed liquid, and a spray used to form a liquid a film blocking the exit from the generator and fixed in the housing by means of a hollow rod with a screw swirl at the end and a shoulder for placing an annular platform onto which liquid flows from the atomizer, the resonator being made in the form of at least one spherical cavity located in the ring wall moreover, the spherical cavity is connected by a calibrated hole with an annular gap formed by the end planes of the housing and the ring on the side of the conical surface, and the ring is fixedly fixed movement along the axis of the housing by means of a threaded connection.

2. The acoustic scrubber according to claim 1, characterized in that the nozzle resonator is configured to control the generated frequency of acoustic vibrations by adjusting the width of the annular gap formed by the end planes of the housing and the ring from the side of the conical surface by installing calibrated gaskets between the housing and the ring, thickness which corresponds to a given frequency of acoustic vibrations.