RU2459653C1

RU2459653C1 - Gas cleaner

Info

Publication number: RU2459653C1
Application number: RU2011118821/05A
Authority: RU
Inventors: Наталия Валентиновна Шибитова (RU); Наталия Валентиновна Шибитова; Николай Степанович Шибитов (RU); Николай Степанович Шибитов
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2012-08-27

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to wet cleaning of gases in foam layer. Proposed device comprises case partially filled with fluid, gas inlet branch pipe and vertical exhaust pipe. Exhaust pipe top end is equipped with separator while its bottom end is provided with swirler with vanes arranged regularly along pipe surface on vane mounts. Said mount is shaped to truncated hollow cone mounted in axial opposition to exhaust pipe bottom end and with annular clearance there between. Note here that vanes are rigidly secured on cone outer and inner surface. Cutouts are made in cone walls partially immersed in said fluid. Note also that additional pipe is rigidly secured to cone top edge and closed from top. Through holes are made in walls of said pipe at the distance making 1/3 of height from bottom edge along multistart, preferably, three-start, spiral.

EFFECT: higher efficiency of cleaning.

3 dwg

Description

Изобретение относится к средствам мокрой очистки газов в слое механической пены, образуемой путем диспергирования жидкости закрученным потоком обрабатываемого газа.The invention relates to a means of wet cleaning of gases in a layer of mechanical foam formed by dispersing a liquid by a swirling flow of the treated gas.

Известно, устройство для обработки газа, содержащее корпус, частично заполненный жидкостью, с патрубком ввода газа и размещенную внутри корпуса вертикальную выхлопную трубу, верхний конец которой оборудован сепаратором, а нижний - закручивателем в виде лопаток, равномерно укрепленных по окружности выхлопной трубы, и плоской кольцевой диафрагмой, установленной на их верхних кромках (пат. РФ №1719027, В01Д 47/02, 1992 г.).It is known that a gas treatment device comprising a housing partially filled with liquid, with a gas inlet pipe and a vertical exhaust pipe located inside the housing, the upper end of which is equipped with a separator, and the lower end with a curler in the form of blades uniformly fixed around the circumference of the exhaust pipe and a flat annular a diaphragm mounted on their upper edges (US Pat. RF No. 1719027, V01D 47/02, 1992).

Недостаток этого устройства состоит в значительных гидравлических потерях напора газа из-за наличия зоны отрывного течения при повороте на 90° потоков, движущихся в закручиватель, а также дополнительного сопротивления, создаваемого сужением отверстия для прохода газа внутрь трубы из-за размещения в ее торце плоской кольцевой диафрагмы, что особенно проявляется при повышении объема пропускаемого газа.The disadvantage of this device is a significant hydraulic loss of gas pressure due to the presence of a separate flow zone when turning 90 ° of the flows moving into the swirl, as well as the additional resistance created by narrowing the hole for gas to enter the pipe due to the placement of a flat ring in its end diaphragms, which is especially manifested with an increase in the volume of gas passed through.

Известно устройство для обработки газа, включающее корпус, частично заполненный жидкостью, с патрубком ввода газа, вертикальной выхлопной трубой, верхний конец которой оборудован сепаратором, а нижний - закручивателем в виде лопаток, равномерно укрепленных по окружности выхлопной трубы под острым углом к касательной точке крепления, и кольцевой диафрагмы на их верхних кромках, выполненной в виде обратного усеченного конуса с углом раскрытия от 90 до 150° (пат. РФ №2067019, В01Д 47/02, 1993 г.).A device for treating gas is known, including a housing partially filled with liquid, with a gas inlet pipe, a vertical exhaust pipe, the upper end of which is equipped with a separator, and the lower end with a curler in the form of vanes uniformly fixed around the circumference of the exhaust pipe at an acute angle to the tangent attachment point, and an annular diaphragm on their upper edges, made in the form of a reverse truncated cone with an opening angle of 90 to 150 ° (US Pat. RF No. 2067019, V01D 47/02, 1993).

Это решение позволяет несколько снизить гидравлические потери, в сравнении с вышеописанным, путем снижения интенсивности турбулентных пульсаций за счет плавного поворота потока газа конической поверхностью диафрагмы, а также за счет увеличения диаметра отверстия входа в выхлопную трубу кольцевой конической диафрагмы по сравнению с плоской.This solution allows to slightly reduce hydraulic losses, in comparison with the above, by reducing the intensity of turbulent pulsations due to the smooth rotation of the gas flow by the conical surface of the diaphragm, as well as by increasing the diameter of the inlet opening of the annular conical diaphragm in comparison with the flat one.

Недостатком этого устройства является недостаточная эффективность очистки из-за неравномерного распределения пены по сечению выхлопной трубы, поскольку в потоке газожидкостной системы, поступающей в выхлопную трубу, под действием центробежных сил жидкость, как более тяжелая фракция, стремится к стенкам трубы, что приводит к разделению жидкой и газовой фракций, т.е. уменьшению поверхности их контакта.The disadvantage of this device is the lack of cleaning efficiency due to the uneven distribution of foam over the cross section of the exhaust pipe, because in the flow of a gas-liquid system entering the exhaust pipe, under the action of centrifugal forces, the liquid, as a heavier fraction, tends to the pipe walls, which leads to liquid separation and gas fractions, i.e. reducing the surface of their contact.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для обработки газа, содержащее корпус, частично заполненный жидкостью, с патрубком ввода газа и вертикальной выхлопной трубой, верхний конец которой оборудован сепаратором, а нижний - закручивателем из лопаток, равномерно распределенных относительно окружности выхлопной трубы, закручиватель выполнен автономным, т.е. не связанным с трубой, для этого он снабжен дополнительной опорой для крепления лопаток, выполненной в виде прямого усеченного полого конуса, установленного соосно-оппозитно с трубой, на котором жестко закреплены лопатки. При этом лопатки установлены как на наружной, так и на внутренней поверхности конуса, а в стенке конуса выполнены прорези, частично погруженные в жидкость, для поступления внутрь конуса газовых потоков и обеспечения эжектирования жидкости как снаружи, так и внутри конуса (патент РФ №2393911, B01D 47/02, 2008 г.).Closest to the proposed device is a gas treatment device, comprising a housing partially filled with liquid, with a gas inlet pipe and a vertical exhaust pipe, the upper end of which is equipped with a separator, and the lower end is a curler made of blades uniformly distributed relative to the circumference of the exhaust pipe, the curler is autonomous, those. not connected to the pipe, for this it is equipped with an additional support for mounting the blades, made in the form of a straight truncated hollow cone mounted coaxially opposite to the pipe on which the blades are rigidly fixed. In this case, the blades are installed both on the outer and on the inner surface of the cone, and slots are made in the cone wall, partially immersed in the liquid, for the gas flows to enter the cone and to provide ejection of the liquid both outside and inside the cone (RF patent No. 2393911, B01D 47/02, 2008).

Недостатком прототипа является то, что взаимодействие между газом и жидкостью в выхлопной трубе обеспечивается только за счет вращательного движения, создаваемого лопатками закручивателя на входе в трубу, однако, по мере поднятия по высоте трубы вращение газожидкостного потока снижается, что резко уменьшает поверхность контакта газа и жидкости, а следовательно, снижается эффективность очистки газов.The disadvantage of the prototype is that the interaction between gas and liquid in the exhaust pipe is provided only due to the rotational movement created by the blades of the curler at the inlet to the pipe, however, as the height of the pipe rises, the rotation of the gas-liquid flow decreases, which dramatically reduces the gas-liquid contact surface and, consequently, the efficiency of gas purification is reduced.

Задача: разработка конструкции устройства для очистки газа, позволяющего усилить вращательное движение очищаемого газа в верхней части выхлопной трубы путем введения дополнительного потока в указанную часть выхлопной трубы через тангенциальные отверстия дополнительной трубы.Objective: to develop the design of a device for gas purification, which allows to increase the rotational movement of the gas being cleaned in the upper part of the exhaust pipe by introducing an additional flow into the specified part of the exhaust pipe through the tangential openings of the additional pipe.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности очистки газа за счет обеспечения равномерного регулируемого распределения газожидкостных потоков по сечению зазора между выхлопной трубой и дополнительной трубой путем подачи закрученного газового потока через отверстия в стенке дополнительной трубы непосредственно в верхнюю часть выхлопной трубы.The technical result of the invention is to increase the efficiency of gas purification by ensuring uniform controlled distribution of gas-liquid flows over the cross section of the gap between the exhaust pipe and the additional pipe by supplying a swirling gas stream through the openings in the wall of the additional pipe directly to the upper part of the exhaust pipe.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для обработки газа, содержащем корпус, частично заполненный жидкостью, с патрубком ввода газа и вертикальной выхлопной трубой, верхний конец которой оборудован сепаратором, а нижний - закручивателем из лопаток, равномерно распределенных относительно окружности выхлопной трубы, закручиватель выполнен автономным, т.е. не связанным с выхлопной трубой, для этого он снабжен дополнительной опорой для крепления лопаток, выполненной в виде прямого усеченного полого конуса, установленного соосно-оппозитно с трубой, на котором жестко закреплены лопатки как на наружной, так и на внутренней поверхности конуса, а в стенке конуса выполнены прорези, частично погруженные в жидкость, для поступления внутрь конуса газовых потоков, что на верхнюю кромку усеченного полого конуса, соосно с выхлопной трубой, жестко закреплена закрытая сверху дополнительная труба, в стенке которой выполнены тангенциально к ее внутренней поверхности сквозные отверстия, расположенные на расстоянии 1/3 высоты от ее нижней кромки по многозаходной преимущественно по трехзаходной восходящей спирали.The technical result is achieved by the fact that in a gas treatment device comprising a housing partially filled with liquid, with a gas inlet pipe and a vertical exhaust pipe, the upper end of which is equipped with a separator, and the lower end is made with vanes made of blades uniformly distributed relative to the circumference of the exhaust pipe, the curler is made autonomous, i.e. not connected to the exhaust pipe, for this it is equipped with an additional support for mounting the blades, made in the form of a straight truncated hollow cone mounted coaxially opposite to the pipe on which the blades are rigidly fixed on both the outer and inner surfaces of the cone, and in the wall of the cone, slots are made, partially immersed in the liquid, for the gas flows to enter the cone, so that the additional pipe, closed from above, is rigidly fixed to the upper edge of the truncated hollow cone, coaxially with the exhaust pipe through which there are through holes tangentially to its inner surface located at a distance of 1/3 of the height from its lower edge along a multi-start mainly along a three-way ascending spiral.

Такое решение позволяет повысить степень очистки газа за счет равномерного распределения газожидкостных потоков по высоте кольцевого сечения между выхлопной и дополнительной трубой, а также более полного контакта газовой и жидкой фаз, что обеспечивается путем подачи закрученного в тангенциально расположенных в стенке дополнительной трубы отверстиях газожидкостного потока, поступающего через внутреннюю полость усеченного конуса и дополнительной трубы.This solution allows to increase the degree of gas purification due to the uniform distribution of gas-liquid flows along the height of the annular section between the exhaust and additional pipes, as well as more complete contact of the gas and liquid phases, which is achieved by feeding the gas-liquid flow openings swirling in the openings tangentially located in the wall of the additional pipe through the inner cavity of the truncated cone and the additional pipe.

Кроме того, новым является то, что тангенциальные отверстия расположены по многозаходной преимущественно трехзаходной спирали, обеспечивая сохранение вращательного движения по всей высоте выхлопной трубы. На фиг.1 - схематично показан общий вид устройства; на фиг.2 - вид по А-А на фиг.1; на фиг.3 - вариант выполнения тангенциальных отверстий.In addition, it is new that the tangential openings are located on a multi-start predominantly three-way spiral, ensuring the preservation of rotational movement along the entire height of the exhaust pipe. Figure 1 - schematically shows a General view of the device; figure 2 is a view along aa in figure 1; figure 3 is an embodiment of the tangential holes.

Устройство содержит корпус 1 с патрубком ввода газа 2, выхлопную трубу 3 (по меньшей мере одну), верхний конец которой оборудован сепаратором 4. В нижней части корпуса 1, частично заполненного жидкостью, соосно с трубой 3 автономно установлен закручиватель, включающий опору в виде прямого полого усеченного конуса 5, на наружной 6 и внутренней 7 поверхностях которого жестко закреплены лопатки, наружные 8 и внутренние 9, равномерно распределенные по его окружности (соответственно относительно проходного отверстия выхлопной трубы 3) под углом к касательной в точке крепления. В стенке конуса 5 выполнены прорези 10, частично заглубленные в жидкость, что позволяет менять расход потока газа в полость дополнительной трубы. Конус 5 снабжен приводом 11 осевого возвратно-поступательного перемещения, например, винтовой парой. На верхнюю кромку усеченного конуса закреплена закрытая сверху дополнительная труба 12, в стенке трубы по поднимающейся многозаходной преимущественно трехзаходной спирали, тангенциально к внутренней поверхности трубы, выполнены сквозные отверстия (щели) 13.The device comprises a housing 1 with a gas inlet pipe 2, an exhaust pipe 3 (at least one), the upper end of which is equipped with a separator 4. In the lower part of the housing 1, partially filled with liquid, a curler is independently mounted coaxially with the pipe 3 and includes a support in the form of a straight line a hollow truncated cone 5, on the outer 6 and inner 7 surfaces of which the blades are rigidly fixed, the outer 8 and inner 9, evenly distributed around its circumference (respectively, relative to the exhaust outlet 3 passage), at an angle to at the attachment point. Slots 10 are made in the wall of the cone 5, partially buried in the liquid, which allows changing the gas flow rate into the cavity of the additional pipe. The cone 5 is provided with an axial reciprocating drive 11, for example, a screw pair. An additional pipe 12, closed from above, is fixed to the upper edge of the truncated cone; through the rising multi-start spiral, mainly a three-way spiral, tangentially to the inner surface of the pipe, through holes (slots) 13 are made in the pipe wall.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Подлежащий обработке газ поступает в корпус 1 через входной патрубок 2 и, распределяясь в пространстве между корпусом и выхлопной трубой 3, опускается вниз, к поверхности жидкости, заполняющей нижнюю часть корпуса, в которую частично погружены лопатки, наружные 8 и внутренние 9, и прорези 10 закручивателя, расположенные по наружной и внутренней поверхности усеченного конуса. Достигший жидкости газ начинает двигаться внутрь выхлопной трубы 3, получая при этом первичный вращательный импульс и, разделяясь лопатками 8 и 9 на потоки, равномерно распределенные внутри и снаружи конуса 5. Эти потоки движутся с ускорением в сужающихся межлопаточных каналах закручивателя и, приобретая высокую скорость вращения, вызывают вихреобразную инжекцию капель и струй жидкости с ее поверхности. При этом образуется газожидкостная система с развитой внутренней поверхностью контакта фаз, движущаяся за счет кинетической энергии газа внутрь выхлопной 3 и дополнительной 12 трубы, снаружи закручивателя 5, через кольцевой зазор «а» в периферийную часть выхлопной трубы 3, и через его внутреннюю полость через прорези 10 в дополнительную трубу 12, затем обрабатываемый газ попадает в тангенциальные, относительно ее внутренней поверхности, сквозные отверстия 13, где он получает дополнительное вращение, которое при смешении с внешним потоком, теряющим скорость вращательного движения, снова создает условия для интенсивного смешения газа и жидкости. Такая разнонаправленность движения газа и жидкости способствует их интенсивному перемешиванию с образованием механической пены, обеспечивая высокую эффективность обработки газа. Газожидкостной поток достигает сепаратор 4, где обработанный газ освобождается от остаточной жидкости.The gas to be treated enters the housing 1 through the inlet 2 and, distributed in the space between the housing and the exhaust pipe 3, falls down to the surface of the liquid filling the lower part of the housing, in which the blades are partially immersed, outer 8 and inner 9, and slots 10 twist, located on the outer and inner surface of the truncated cone. The gas that has reached the liquid begins to move inside the exhaust pipe 3, while receiving a primary rotational impulse and, being divided by the blades 8 and 9 into flows uniformly distributed inside and outside the cone 5. These flows move with acceleration in the narrowing interscapular channels of the swirl and, acquiring a high speed of rotation cause a vortex injection of drops and jets of liquid from its surface. In this case, a gas-liquid system is formed with a developed internal contact surface of the phases, moving due to the kinetic energy of the gas inside the exhaust 3 and an additional 12 pipes, outside the twist 5, through the annular gap “a” to the peripheral part of the exhaust pipe 3, and through its internal cavity through the slots 10 into an additional pipe 12, then the gas to be processed enters through through holes 13 tangential with respect to its internal surface, where it receives additional rotation, which, when mixed with an external flow, comparing the speed of rotational motion, again creates the conditions for intensive mixing of gas and liquid. This multidirectional movement of gas and liquid contributes to their intensive mixing with the formation of mechanical foam, ensuring high efficiency of gas processing. The gas-liquid stream reaches the separator 4, where the treated gas is freed from the residual liquid.

До начала производственного процесса, т.е. при настройке установки на заданные режимы, в частности, на объем поступающего газа, производят регулировку зазора «а» посредством подъема/опускания конуса 5 относительно торца выхлопной трубы 3, приводом 11.Before the start of the production process, i.e. when setting the installation to the specified modes, in particular, to the volume of the incoming gas, the gap “a” is adjusted by raising / lowering the cone 5 relative to the end of the exhaust pipe 3, by the drive 11.

Таким образом, предлагаемое устройство для очистки газа позволяет интенсифицировать процесс взаимодействия между очищаемым газом и жидкостью за счет сохранения вращательного движения газо-жидкостной смеси по всей высоте выхлопной трубы 3.Thus, the proposed device for gas purification allows you to intensify the process of interaction between the gas to be cleaned and the liquid by maintaining the rotational movement of the gas-liquid mixture over the entire height of the exhaust pipe 3.

Claims

A device for gas purification, comprising a housing partially filled with liquid, with a gas inlet pipe and a vertical exhaust pipe, the upper end of which is equipped with a separator, and the lower end - with a curler, including blades located evenly relative to the circumference of the pipe on the support for mounting the blades, made in the form a straight truncated hollow cone mounted independently, coaxially opposite to the lower end of the exhaust pipe and the annular gap between them, while the blades are rigidly fixed to the outer and inner the front surface of the cone, and in the wall of the latter, cuts are made partially immersed in the aforementioned liquid, characterized in that on the upper edge of the truncated hollow cone, coaxial with the exhaust pipe, an additional pipe is closed that is closed from above and through which are tangential to its inner surface openings located at a distance of 1/3 of the height from its lower edge along a multi-start mainly along a three-way ascending spiral.