RU2375104C2

RU2375104C2 - Gas purification unit

Info

Publication number: RU2375104C2
Application number: RU2006119594/15A
Authority: RU
Original assignee: Баркар Леонид Иванович
Priority date: 2006-06-05
Filing date: 2006-06-05
Publication date: 2009-12-10
Also published as: RU2006119594A

Abstract

FIELD: mechanics.

SUBSTANCE: invention is meant for removal of liquid and hard inclusions from gas flow and may be used in food industry, cement industry, chemical and other branches of industry. Gas purification unit includes body structure connected to inlet gas pipe, outlet gas and sludge nozzles. Body structure is made in the shape of vertical cylinder with side windows and upper taper plug, at that outside of body structure enveloping chamber is located, it is made in the shape of ring cylinder with vertical cylinders concentric to body structure, with tangential slots, or in the shape of rectangular cassettes adjacent to body structure and filled with vertical planes with tangential slots.

EFFECT: simplicity of production, high efficiency of separation with minor pressure loss and efficient production.

10 cl, 5 dwg

Description

Изобретение предназначено для удаления - сепарации из газового потока жидких и твердых включений и может быть применено в пищевой, газовой, химической, цементной и других отраслях промышленности.The invention is intended for removal and separation of liquid and solid inclusions from a gas stream and can be applied in food, gas, chemical, cement and other industries.

Наиболее простой способ сепарации - применение расширительных осадительных камер, в которых газовый поток замедляется до такой степени, чтобы частицы успели осесть: считается, что для большинства материалов скорость ниже уноса составляет 3 [м/сек]. Исходная скорость потока в среднем равна 15-35 [м/сек] [Lapple C.E., in Perry, J.H.(Ed)Chemical Eng. Hb. p.1021, 3rd ed., Mc Graw-Hill, New York, 1950].The simplest separation method is the use of expansion sedimentation chambers, in which the gas flow slows down to such an extent that the particles have time to settle: it is believed that for most materials the velocity below ablation is 3 [m / s]. The initial flow rate is on average 15-35 [m / s] [Lapple C.E., in Perry, J.H. (Ed) Chemical Eng. Hb. p.1021, 3rd ed., Mc Graw-Hill, New York, 1950].

Размеры камер для подобного снижения скорости значительны - способ непригоден для крупномасштабных производств с высокоскоростными потоками. Менее громоздки инерционные пылеуловители с ускорением частиц и разделением фракций при отклонении потока от прямолинейного однонаправленного движения [Alden J.L., Design of Jnd. Exhaust Syst., 3rd. ed., The Jnd. Press, New York, 1959].The dimensions of the chambers for such a decrease in speed are significant - the method is unsuitable for large-scale production with high-speed flows. Inertial dust collectors with particle acceleration and fraction separation are less cumbersome when the flow deviates from rectilinear unidirectional motion [Alden J.L., Design of Jnd. Exhaust Syst., 3rd. ed., The Jnd. Press, New York, 1959].

Примером многократного ускорения потока и изменения направления движения являются циклоны. Сочетание расширительной камеры и циклона представлено в работе Howden'a [Howden, James & Co, Ltd., 1957, Scotland St., Glasgow, C.5].An example of multiple acceleration of a flow and a change in direction of motion are cyclones. The combination of the expansion chamber and the cyclone is presented in Howden'a [Howden, James & Co, Ltd., 1957, Scotland St., Glasgow, C.5].

Однако переход потока из большого объема осадительной камеры в ограниченный объем впуска циклона вызывает большую потерю напора, что недопустимо для большинства объектов газоочистки, особенно для дымовых труб. Более приемлема в плане низкой потери напора и возможности модернизации другая работа упомянутого автора, представленная кроме процитированного источника, также в книге В.Страуса /В.Страус "Промышленная очистка газов", М., "Химия", 1981, стр.283, рис.VI-27-a/. Блок газоочистки включает корпус, совмещенный с впускной газовой /дымовой/ трубой, камеру для разделения потока, выходные газовый и шламовый патрубки. В основании корпуса размещен завихритель, а совмещение корпуса с впускной газовой трубой выполнено при помощи фланцевого разъема. Эта конструкция принята за прототип. Осадительная камера в прототипе пустотелая. Однако можно предположить заполнение камеры "начинкой" из известных решений, которая повысит эффективность сепарации. Так, эффективна работа камеры, в которой газы при своем движении сталкиваются со стенкой, при этом пыль задерживается, а газы проходят дальше. Оригинальна стенка, набранная из ромбовидных газоходов, выполненных в виде сопел Вентури с входными щелями в большем сечении ромба, или экранный инерционный пылеуловитель с V-образными элементами, или с щелевыми жалюзями. (В.Страус «Промышленная очистка газов», М., «Химия», 1961, стр.234, рис.V-8, V-9, V-10/. Однако описанные «стенки» крайне сложны и имеют высокое сопротивление, особенно V-образные элементы и жалюзи.However, the transition of the flow from a large volume of the precipitation chamber to a limited inlet volume of the cyclone causes a large pressure loss, which is unacceptable for most gas treatment facilities, especially for chimneys. Another work of the above mentioned author, presented in addition to the cited source, also in V. Straus / V. Straus's book "Industrial Gas Purification", M., "Chemistry", 1981, p. 283, is more acceptable in terms of low pressure loss and the possibility of modernization. .VI-27-a /. The gas purification unit includes a housing combined with an inlet gas / chimney / pipe, a flow separation chamber, and outlet gas and slurry pipes. A swirler is placed at the base of the housing, and the combination of the housing with the gas inlet pipe is made using a flange connector. This design is taken as a prototype. The deposition chamber in the prototype is hollow. However, it can be assumed that the chamber is filled with a “filling” of known solutions, which will increase the separation efficiency. So, the camera’s work is effective, in which the gases during their movement collide with the wall, while the dust is delayed, and the gases pass further. The original wall is composed of diamond-shaped flues made in the form of Venturi nozzles with entrance slits in a larger section of the rhombus, or an inertial screen dust collector with V-shaped elements, or with slotted blinds. (V. Strauss "Industrial gas cleaning", M., "Chemistry", 1961, p. 234, Fig. V-8, V-9, V-10 /. However, the described "walls" are extremely complex and have high resistance, especially V-shaped elements and blinds.

Задачей настоящего изобретения является создание простого в изготовлении блока газоочистки с высокой эффективностью сепарации, с низкой потерей напора и с высокой производительностью. Задача достигается тем, что в блоке газоочистки, включающем корпус, сообщающийся с выпускной газовой трубой, выходные газовый и шламовый патрубки, корпус выполнен в виде вертикального цилиндра с боковыми окнами и верхней конической заглушкой, при этом снаружи корпуса размещена охватывающая камера, выполненная в виде кольцевого цилиндра с концентричными корпусу вертикальными цилиндрами с тангенциальными прорезями или в виде прямоугольных кассет, прилегающих к корпусу и заполненных вертикальными пластинами с тангенциальными прорезями. Прямоугольные кассеты стыкуются друг с другом вкладышами с полыми боками и задней стенкой, причем и кассеты и вкладыши заполнены вертикальными пластинами с тангенциальными прорезями. Тангенциальные прорези в вертикальных цилиндрах и пластинах могут быть направлены от центра к периферии снизу вверх или сверху вниз. Тангенциальные прорези во внутреннем вертикальном цилиндре и внутренних пластинах могут быть направлены от центра к периферии сверху вниз, а в наружном цилиндре и пластинах - снизу вверх. Тангенциальные прорези в вертикальных цилиндрах могут быть направлены от центра к периферии по касательной к горизонтальным образующим вертикальных цилиндров. Тангенциальные прорези во внутренних вертикальных цилиндрах и пластинах могут быть направлены по часовой стрелке, а в наружных цилиндрах и пластинах - против часовой стрелки, или наоборот. Тангенциальные прорези могут быть выполнены просечно-вытяжными. Тангенциальные прорези могут быть образованы горизонтальными или вертикальными наклонными лопатками.An object of the present invention is to provide an easy-to-manufacture gas purification unit with high separation efficiency, low pressure loss and high productivity. The objective is achieved in that in the gas purification unit, comprising a housing in communication with the exhaust gas pipe, outlet gas and slurry nozzles, the housing is made in the form of a vertical cylinder with side windows and an upper conical plug, while an enclosing chamber made in the form of an annular tube is placed outside the housing cylinders with a concentric housing vertical cylinders with tangential slots or in the form of rectangular cartridges adjacent to the housing and filled with vertical plates with tangential slots . Rectangular cartridges are joined to each other by inserts with hollow sides and a back wall, and both cartridges and inserts are filled with vertical plates with tangential slots. The tangential slots in the vertical cylinders and plates can be directed from the center to the periphery from bottom to top or top to bottom. The tangential slots in the inner vertical cylinder and inner plates can be directed from the center to the periphery from top to bottom, and in the outer cylinder and plates - from bottom to top. The tangential slots in the vertical cylinders can be directed from the center to the periphery tangentially to the horizontal generators of the vertical cylinders. The tangential slots in the inner vertical cylinders and plates can be directed clockwise, and in the outer cylinders and plates - counterclockwise, or vice versa. Tangential slots can be made expanded. Tangential slots can be formed by horizontal or vertical inclined shoulder blades.

На фиг.1 представлен в продольном разрезе блок газоочистки с минимальной потерей напора, на фиг.2 - сечение А-А фиг.1. На фиг.3 - продольный разрез блока газоочистки с увеличенной потерей напора, на фиг.4 - сечение Б-Б фиг.3, на фиг.5 - сечение В-В фиг.4.Figure 1 presents in longitudinal section a gas purification unit with minimal loss of pressure, figure 2 is a section aa of figure 1. In Fig.3 is a longitudinal section of the gas purification unit with increased pressure loss, in Fig.4 is a section bB of Fig.3, in Fig.5 is a section bb of Fig.4.

Блок газоочистки по фиг.1, 2, 3, 4 включает корпус 1, сообщающийся с впускной газовой трубой 2, выходные газовый 5 и шламовый 6 патрубки. Корпус 1 выполнен в виде вертикального цилиндра с боковыми окнами 7 и верхней конической заглушкой 8. Снаружи корпуса размещена охватывающая камера, выполненная в виде кольцевого цилиндра 3 с концентричными корпусу вертикальными цилиндрами 9, 32, 26, 28 с тангенциальными прорезями или в виде прямоугольных кассет 4, прилегающих к корпусу 1 и заполненных вертикальными пластинами 11, 24, 30, 31, 17 с тангенциальными прорезями. Прямоугольные кассеты по фиг.3 и 4 стыкуются друг с другом вкладышами 14 с полыми боками и задней стенкой 15, причем и кассеты и вкладыши заполнены вертикальными пластинами 17 (смотри фиг.5) с тангенциальными прорезями. Тангенциальные прорези в вертикальных цилиндрах и пластинах по фиг.1, 2 направлены от центра к периферии снизу вверх - поз.10, или сверху вниз - поз.25. Тангенциальные прорези во внутреннем вертикальном цилиндре 32 и в пластине 24 могут быть направлены от центра к периферии сверху вниз 25, а в наружном 9 и 11 - снизу вверх 10. По фиг.3 и 4 - тангенциальные прорези в вертикальных цилиндрах могут быть направлены от центра к периферии по касательной к горизонтальным образующим вертикальных цилиндров. Тангенциальные прорези во внутренних вертикальных цилиндрах 26 и пластинах 30, 17 могут быть направлены по часовой стрелке 27, а в наружных цилиндрах 28 и пластинах 31 - против часовой стрелки 29, а также наоборот- против и по часовой стрелке. Тангенциальные прорези 10, 25, 27, 29 могут быть выполнены в виде просечно-вытяжного профиля /перформ-профиль/.The gas purification unit of FIGS. 1, 2, 3, 4 includes a housing 1 communicating with the inlet gas pipe 2, the outlet gas 5 and slurry 6 pipes. The housing 1 is made in the form of a vertical cylinder with side windows 7 and an upper conical plug 8. Outside the housing there is a female chamber made in the form of an annular cylinder 3 with vertical cylinders concentric to the housing 9, 32, 26, 28 with tangential slots or in the form of rectangular cartridges 4 adjacent to the housing 1 and filled with vertical plates 11, 24, 30, 31, 17 with tangential slots. The rectangular cassettes of FIGS. 3 and 4 are joined together by inserts 14 with hollow sides and a rear wall 15, and the cartridges and inserts are filled with vertical plates 17 (see FIG. 5) with tangential slots. The tangential slots in the vertical cylinders and plates of figure 1, 2 are directed from the center to the periphery from bottom to top - pos.10, or from top to bottom - pos.25. The tangential slots in the inner vertical cylinder 32 and in the plate 24 can be directed from the center to the periphery from top to bottom 25, and in the outer 9 and 11 from bottom to top 10. In FIGS. 3 and 4, the tangential slots in the vertical cylinders can be directed from the center to the periphery tangentially to the horizontal generators of the vertical cylinders. The tangential slots in the inner vertical cylinders 26 and the plates 30, 17 can be directed clockwise 27, and in the outer cylinders 28 and the plates 31 - counterclockwise 29, and also vice versa - counterclockwise. The tangential slots 10, 25, 27, 29 can be made in the form of a expanded metal profile / performance profile /.

Тангенциальные прорези могут быть образованы горизонтальными наклонными лопатками 16 или 20 с щелями 19 для блока низкого давления - фиг.1 и 2. Для блока высокого давления - фиг.3, 4 тангенциальные прорези могут быть образованы вертикальными наклонными лопатками 21 и 23 с щелями 22.The tangential slots can be formed by horizontal inclined blades 16 or 20 with slots 19 for the low pressure unit - Figs. 1 and 2. For the high pressure unit - Figs. 3, 4, the tangential slots can be formed by vertical inclined blades 21 and 23 with slots 22.

В основании корпуса 1 размещен завихритель 12, а совмещение корпуса 1 с впускной газовой трубой 2 выполнено при помощи фланцевого разъема 13.At the base of the housing 1 is placed a swirl 12, and the combination of the housing 1 with the inlet gas pipe 2 is made using the flange connector 13.

Блок газоочистки по фиг.1, 2 работает следующим образом. Газожидкостный или газопылевой поток вводится в блок через газовую трубу 2. При наличии напора устанавливается завихритель 12. Через окна 7 корпуса 1 поток входит в кольцевые камеры 3 или в кассеты 4, ударяется о вертикальные цилиндры 9 или пластины 11 и отклоняется вверх на тангенциальных перформ-прорезях 10 или на тангенциальных щелях 19, образованных горизонтальными наклонными кольцевыми лопатками 18, или прямолинейными лопатками 20.The gas treatment unit of figure 1, 2 operates as follows. A gas-liquid or dust flow is introduced into the unit through a gas pipe 2. If there is a pressure, a swirl 12 is installed. Through the windows 7 of the housing 1, the flow enters the annular chambers 3 or cassettes 4, strikes the vertical cylinders 9 or plates 11 and deviates upward on the tangential slots 10 or on tangential slots 19 formed by horizontal inclined annular blades 18, or rectilinear blades 20.

Разделяющие поток факторы - центробежная сила при вращении, трение и удар о перфорированные решетки 9, 11 или о лопатки 18, 20, а также изменение направления движения при повороте в прорезях 10 и щелях 19 снизу вверх. Потеря напора при этом минимальная. Очищенный газ уходит из блока через газовые патрубки 5, а шлам в виде пыли или жидкости - через патрубки 6. Лопатки 18 и 20 более приемлемы, чем перформ-сита при опасении забивки или сильном абразивном износе. Кассеты 4 предпочтительней кольцевых камер 3 при больших размерах блока газоочистки и сложности изготовления и монтажа. Если напор в трубе 2 превышает минимальный, можно увеличить эффективность разделения, направив поток вниз через внутренние цилиндры 32 или пластины 24 с прорезями 25 и только затем вверх - через наружные цилиндры 9 и пластины 11 с прорезями 10. Поток совершает дополнительный поворот на 180°, а из камеры между внутренними 32, 24 и наружными 9, 11 цилиндрами и пластинами интенсивно удаляется шлам, хотя потеря напора при этом увеличивается. В блоке газоочистки по фиг.3, 4, 5 тангенциальные прорези 27 и щели 22 между вертикальными наклонными лопатками 21 ориентированы не горизонтально, а вертикально, что заставляет поток вращаться между вертикальными цилиндрами 26 за счет касательной составляющей центробежной силы и одновременно перемещаться от внутренних обечаек 26 к периферийным 22 за счет осевой составляющей центробежной силы. При больших размерах блока газоочистки камеры выполнены в виде компактных прямоугольных кассет 4, а для обеспечения вращательного движения промежутки между кассетами 4 заполнены коническими вкладышами 15. Кассеты 4 и вкладыши 14 заполнены вертикальными пластинами 30 и 17 с тангенциальными прорезями 27.The factors dividing the flow are centrifugal force during rotation, friction and impact on the perforated grids 9, 11 or on the blades 18, 20, as well as a change in the direction of movement when turning in the slots 10 and slots 19 from the bottom up. The pressure loss is minimal. The purified gas leaves the block through the gas nozzles 5, and the sludge in the form of dust or liquid through the nozzles 6. The blades 18 and 20 are more acceptable than performance sieves for fear of clogging or severe abrasion. Cartridges 4 are preferable to annular chambers 3 with large sizes of the gas cleaning unit and the complexity of manufacturing and installation. If the pressure in the pipe 2 exceeds the minimum, it is possible to increase the separation efficiency by directing the flow downward through the inner cylinders 32 or plates 24 with slots 25 and only then upwards through the outer cylinders 9 and plates 11 with slots 10. The stream makes an additional rotation of 180 °, and sludge is intensively removed from the chamber between the inner 32, 24 and outer 9, 11 cylinders and plates, although the pressure loss increases. In the gas purification unit of FIGS. 3, 4, 5, the tangential slots 27 and slots 22 between the vertical inclined vanes 21 are oriented not horizontally but vertically, which causes the flow to rotate between the vertical cylinders 26 due to the tangential component of the centrifugal force and simultaneously move from the inner shells 26 to the peripheral 22 due to the axial component of the centrifugal force. When the gas treatment unit is large, the chambers are made in the form of compact rectangular cartridges 4, and to ensure rotational movement, the spaces between the cartridges 4 are filled with conical inserts 15. The cartridges 4 and inserts 14 are filled with vertical plates 30 and 17 with tangential slots 27.

Под напором газового потока вращение совмещается с перемещением снизу вверх с разделением на очищенный газ, удаляемый через патрубки 5, и на шлам, удаляемый через патрубки 6.Under the pressure of the gas stream, the rotation is combined with the movement from bottom to top with the separation of the purified gas removed through the nozzles 5, and to the sludge removed through the nozzles 6.

По сравнению с блоком по фиг.1, 2, многократно увеличивается длина пути потока, поверхность удара и трения о "терки" 26, 21, 23, а также эффективность разделения фаз. Увеличивается, также, потеря напора. При возможности увеличить потерю напора и повысить эффективность разделения, поток "тормозят" на наружных вертикальных цилиндрах 28 или пластинах 31, имеющих обратно направленные тангенциальные прорези 29 по отношению к прорезям 27 на внутренних цилиндрах 26 или пластинах 30. Поток, вращавшийся на внутренних цилиндрах, например, по часовой стрелке, меняет направление на противоположное на наружных цилиндрах. При этом из потока интенсивно удаляется шлам, хотя и ценой увеличения потери напора. Внедрение предлагаемых блоков газоочистки позволяет:Compared with the block of FIGS. 1, 2, the length of the flow path, the surface of the impact and friction on the “graters” 26, 21, 23, and also the efficiency of phase separation are multiplied. The loss of pressure also increases. If it is possible to increase the pressure loss and increase the separation efficiency, the flow is “slowed down” on the outer vertical cylinders 28 or plates 31 having inversely tangential slots 29 with respect to the slots 27 on the inner cylinders 26 or plates 30. The flow rotating on the inner cylinders, for example clockwise, reverses the direction on the outer cylinders. At the same time, sludge is intensively removed from the stream, although at the cost of increasing pressure loss. The implementation of the proposed gas cleaning units allows you to:

- упростить конструкцию и повысить эффективность разделения особенно для крупномасштабных производств с высокоскоростными потоками,- to simplify the design and increase the separation efficiency especially for large-scale production with high-speed flows,

- обеспечить возможность выбора эффективных конструкций и зависимости от имеющегося напора потока,- to provide the opportunity to choose effective designs and depending on the available flow pressure,

- обеспечить возможность работы с абразивными и легко забивающимися твердыми фазами,- provide the ability to work with abrasive and easily clogging solid phases,

- снизить стоимость изготовления за счет применения освоенных промышленностью штампованных просечно-вытяжных перформ-профилей.- reduce the cost of manufacture through the use of stamped expanded metal profiles mastered by the industry.

Claims

1. The gas treatment unit, comprising a housing in communication with the inlet gas pipe, outlet gas and slurry pipes, characterized in that the housing is made in the form of a vertical cylinder with side windows and an upper conical plug, while the enclosing chamber is made outside the housing, made in the form of an annular cylinders with a concentric housing vertical cylinders with tangential slots or made in the form of rectangular cartridges adjacent to the housing and filled with vertical plates with tangential cuts sons.

2. The gas purification unit according to claim 1, characterized in that the rectangular cartridges are joined together by inserts with hollow sides and a rear wall, the inserts being filled with vertical plates with tangential slots.

3. The gas treatment unit according to claim 1, characterized in that the tangential slots in the vertical cylinders and plates are directed from the center to the periphery from the bottom up.

4. The gas treatment unit according to claim 1, characterized in that the tangential slots in the vertical cylinders and plates are directed from the center to the periphery from top to bottom.

5. The gas treatment unit according to claim 1, characterized in that the tangential slots in the inner cylinder and inner plates are directed from the center to the periphery from top to bottom, and in the outer cylinder and outer plates - from bottom to top.

6. The gas treatment unit according to claim 1, characterized in that the tangential slots in the vertical cylinders are directed from the center to the periphery tangentially to the horizontal generators of the vertical cylinders.

7. The gas treatment unit according to claim 6, characterized in that the tangential slots in the inner vertical cylinders and plates are directed from the center to the periphery clockwise, and in the outer vertical cylinders and plates - counterclockwise, or vice versa.

8. The gas treatment unit according to claim 1, characterized in that the tangential slots are expanded.

9. The gas treatment unit according to claim 1, characterized in that the tangential slots are formed by horizontal inclined vanes.

10. The gas treatment unit according to claim 1, characterized in that the tangential slots are formed by vertical inclined blades.