RU2490054C1

RU2490054C1 - Scrubber with moving nozzle

Info

Publication number: RU2490054C1
Application number: RU2012116638/05A
Authority: RU
Inventors: Сергей Игоревич Гетия; Игорь Георгиевич Гетия; Ирина Николаевна Леонтьева; Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2013-08-20

Abstract

FIELD: process engineering.SUBSTANCE: invention relates to dust separation equipment. Scrubber comprises case with dusty and cleaned gas branch pipes, sprinkler made up of manifold with nozzles, bottom distributing plate and top limiting plate with filler material arranged there between, liquid trap and slime discharge device. Sprayer nozzle is composed of a swirler its casing being made up of feed pipe and cylindrical cartridge aligned therewith. Centrifugal swirler composed of blind cylindrical insert is connected to case lower section and aligned therewith. Radial-flow swirler has communicated and aligned axial, taper and cylindrical throttling bores. Radial-flow swirler is arranged in case cylindrical chamber to form annular cylindrical chamber to feed fluid to radial-flow swirler tangential fluid inlets and communicated with three chambers: conical, cylindrical and diffuser discharge chamber. Chambers are arranged so that outlet of one chamber makes an inlet of another chambers while tangential inlets represent channels arranged tangentially to insert inner surface.EFFECT: higher efficiency and reliability of dust separation.

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 limiting 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, содержащим 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, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс», или в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, или в виде винтовой линии, образованной на цилиндрической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс», оросительное форсуночное устройство выполнено в виде центробежной форсунки для распыливания жидкостей.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 a spherical surface, and having a cross section perpendicular to the helix, a profile such as a circle, a polygon, a Berl saddle or an Itallox saddle, or in the form of cylindrical rings, on which a helical groove is cut through, or in the form of a helix, formed on a cylindrical surface, and having a cross section perpendicular to the helix, a profile such as a circle, a polygon, a Berl saddle or an Itallox saddle, the irrigation nozzle device is made in the form of a centrifugal nozzle for spraying liquid bones.

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 - насадка в виде «седла Берля» или седла «Италлокс», на фиг.5 - общий вид 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 - nozzle in the form of a “Berl saddle” or “Itallox” saddle, Fig. 5 is a general view of a 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 (на чертеже не показано). На верхней ограничительной тарелке 6 может быть установлен вибратор (на чертеже не показано). На нижней 4 опорно-распределительной и верхней 6 ограничительной тарелках может быть установлено по вибратору (на чертеже не показано).The movable nozzle scrubber comprises a housing 1 with nozzles 2 and 3, respectively, for dusty and purified gas. irrigation device 7, the lower support and distribution plate 4 and the upper restrictive plate 6, between which there is a layer of nozzle 5, a spray catcher 9 and a device for removing sludge 8 (Fig. 1). The lower 4 supporting distribution and upper 6 restrictive plates and nozzle 5 are made of elastic materials. On the lower supporting distribution plate 4, a vibrator can be installed (not shown in the drawing). On the upper restrictive plate 6 can be installed a vibrator (not shown). 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, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс» (фиг.4).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 and having in profile a cross-section perpendicular to the helix, a profile such as a circle, polygon, “Berl saddle” or Itallox saddles (FIG. 4).

Центробежная вихревая форсунка (фиг.5) включает в свой состав корпус 10, который выполнен в виде подводящего штуцера с отверстием 17 для подвода жидкости из магистрали, и соосно соединенной с ним цилиндрической гильзой 11 с внешней резьбой 12. Соосно корпусу 10, в его нижней части подсоединено посредством гильзы 13 с внутренней резьбой сопло 14, выполненное в виде центробежного завихрителя 15 потока жидкости в виде глухой цилиндрической вставки 21 с.по крайней мере тремя, тангенциальными вводами 22 в виде цилиндрических отверстий. Гильза 13 является частью сопла 14 и установлена коаксиально и соосно по отношению к центробежному завихрителю 15.The centrifugal vortex nozzle (Fig. 5) includes a housing 10, which is made in the form of a supply fitting with a hole 17 for supplying fluid from the line, and a cylindrical sleeve 11 coaxially connected to it with an external thread 12. Coaxially to the housing 10, in its lower the parts are connected by means of a sleeve 13 with an internal thread, a nozzle 14, made in the form of a centrifugal swirl 15 of a fluid flow in the form of a blind cylindrical insert 21 C. at least three tangential inlets 22 in the form of cylindrical holes. The sleeve 13 is part of the nozzle 14 and is mounted coaxially and coaxially with respect to the centrifugal swirler 15.

В торцевой поверхности центробежного завихрителя 15 выполнены последовательно соединенные, соосные между собой и корпусом 10 осевые коническое 19 и цилиндрическое 20 дроссельные отверстия. Центробежный завихритель 15 установлен в цилиндрической камере 18 корпуса с образованием кольцевой цилиндрической камеры 16 для подвода жидкости к тангенциальным вводам 22 центробежного завихрителя 15 и соединен с тремя камерами, установленными последовательно и соосно ему: конической 23, цилиндрической 24, диффузорной выходной камерой 25, причем камеры установлены таким образом, что выход одной камеры является входом для другой. Тангенциальные вводы 22 выполнены в виде каналов, тангенциально расположенных к внутренней поверхности вставки 21.In the end surface of the centrifugal swirler 15, axial conical 19 and cylindrical 20 throttle openings are connected in series, coaxial with each other and with the housing 10. The centrifugal swirler 15 is installed in the cylindrical chamber 18 of the housing with the formation of an annular cylindrical chamber 16 for supplying fluid to the tangential inlets 22 of the centrifugal swirler 15 and is connected to three chambers installed in series and aligned with it: conical 23, cylindrical 24, diffuser output chamber 25, and the chambers set so that the output of one camera is the input to another. The tangential inputs 22 are made in the form of channels tangentially located to the inner surface of the insert 21.

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 (на чертеже не показано).The spray catcher 9 is made in the form of concentric cylindrical rings with a thickness of 1..2 mm, and with a distance between them of 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 in the drawing) .

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 7. Для удаления шлама применено устройство 8 для удаления шлама в виде канала в днище корпуса или отдельного механизма. Для обеспечении свободного перемещения насадки 5 в газожидкостной смеси ее плотность не должна превышать плотности жидкости. Процесс пылеулавливания протекает в оптимальном гидродинамическом режиме газопромывателя, характеризующимся режимом полного развитого псевдоожижения. Для интенсификации гидродинамического режима на нижней опорно-распределительной тарелке 4 может быть установлен вибратор (на чертеже не показан), или верхней ограничительной тарелке 6 может быть установлен вибратор (на чертеже не показан), или одновременно на нижней 4 опорно-распределительной и верхней 6 ограничительной тарелках может быть установлено по вибратору (на чертеже 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 7. 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 mode of the gas scrubber, characterized by the regime of full developed fluidization. To intensify the hydrodynamic regime, a vibrator (not shown in the drawing) can be installed on the lower support distribution plate 4, or a vibrator (not shown in the drawing) can be installed on the upper restrictive plate 6, or simultaneously on the lower 4 distribution and upper restrictive 6 plates can be installed on a vibrator (not shown in the drawing). 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.

Центробежная вихревая форсунка работает следующим образом. В полости вставки 21, выполняющего функцию центробежного завихрителя 15 жидкости, происходит формирование вихря, который закручивает струю жидкости, истекающую из цилиндрического 20 дроссельного отверстия.Centrifugal vortex nozzle operates as follows. In the cavity of the insert 21, which performs the function of a centrifugal fluid swirl 15, a vortex is formed, which swirls a stream of liquid flowing out of the cylindrical 20 throttle hole.

Закрученный поток жидкости в полости вставки 21 образуется за счет смешения струй, истекающих из тангенциально направленных каналов 22. На выходе из полости вставки 21 формируется поток жидкости, характеризующийся постоянной тангенциальной скоростью. При этом угловая скорость закрученного потока жидкости в канале сопла 14 распылителя определяет величину угла распыла генерируемого газокапельного потока.A swirling fluid flow in the cavity of the insert 21 is formed by mixing the jets flowing from the tangentially directed channels 22. At the outlet of the cavity of the insert 21, a fluid flow is formed, characterized by a constant tangential velocity. The angular velocity of the swirling fluid flow in the channel of the nozzle 14 of the atomizer determines the value of the spray angle of the generated gas-droplet flow.

Величина тангенциальной скорости в полости вставки 21 зависит от соотношения общей площади поперечного сечения тангенциальных каналов 22 и площади сечения осевого цилиндрического 20 дроссельного отверстия. Сформированный в центробежном завихрителе 15 закрученный поток жидкости поступает во входное отверстие конической камеры 23. При прохождении участков 24 и 25 формируется ускоренный поток жидкости. Интенсивное образование кавитационных пузырьков в закрученном потоке жидкости происходит в диффузорной выходной камере 25.The magnitude of the tangential velocity in the cavity of the insert 21 depends on the ratio of the total cross-sectional area of the tangential channels 22 and the cross-sectional area of the axial cylindrical 20 throttle holes. Formed in a centrifugal swirler 15 swirling fluid flow enters the inlet of the conical chamber 23. When passing sections 24 and 25, an accelerated fluid flow is formed. The intensive formation of cavitation bubbles in a swirling fluid flow occurs in the diffuser outlet chamber 25.

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 пылеулавливании, 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%.Srubber can be used to remove fine dust and humidify air in ventilation installations 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 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 gases, an irrigation nozzle, 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 trap and a device for removal 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 spine and having a cross section perpendicular to the helix, a profile such as a circle, a polygon, a Berl saddle or an Itallox saddle, or in the form of cylindrical rings on which a helical groove is cut on the side surface, or in the form of a helical line formed on a cylindrical surface and having in cross section perpendicular to the helix a profile such as a circle, polygon, Berl saddle or Itallox saddle, characterized in that the irrigation nozzle device is made in the form of a centrifugal vortex nozzle containing a body a whisker with a swirl chamber, a nozzle, while the casing is made in the form of an inlet fitting with a hole for supplying fluid from the line and a cylindrical sleeve coaxially connected to it, and a nozzle made in the form of a centrifugal swirl in the form of a deaf is connected coaxially with the casing in its lower part a cylindrical insert with at least three tangential inlets in the form of cylindrical holes, while in the end surface of the centrifugal swirler made in series axially connected, coaxial with each other and the body conical and cylindrical throttle openings, and the centrifugal swirl is installed in the cylindrical chamber of the housing with the formation of an annular cylindrical chamber for supplying fluid to the tangential inlets of the centrifugal swirl and is connected to three chambers installed in series and coaxially with it: a conical, cylindrical, diffuser outlet chamber, and the chamber set so that the output of one camera is the input to another, while the tangential inputs are made in the form of channels, tangentially p positioned to the inner surface of the insert.