RU2537588C2

RU2537588C2 - Air cleaner

Info

Publication number: RU2537588C2
Application number: RU2013106014/05A
Authority: RU
Inventors: Владимир Викторович Черниченко; Владимир Григорьевич Стогней; Александр Ильич Павелко; Павел Анатольевич Солженикин; Виктор Дмитриевич Горохов; Виктор Иванович Ряжских
Priority date: 2013-02-12
Filing date: 2013-02-12
Publication date: 2015-01-10
Also published as: RU2013106014A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to separation of disperse particles from gas flow. Every said section comprises tubular case with dusty and/or smoggy gas flow inlet channel. It comprises several serial condensation sections. Said chamber is equipped with steam feed means, refrigerator and circular condensate collector and cleaned gas flow discharge channel. Steam blowing means in at least one, preferably, every section is composed of hollow cylinder arranged with radial clearance coaxially with tubular case. Every cylinder is composed of two cylindrical shells, inner and outer, arranged with radial clearance relative to each other to make the steam feed inner channels between shells. Chamber of cylinder nearby refrigerator composed of a jacket coaxial with said case is connected with steam source. Cylinder chamber inside steam feed cylinder is connected with refrigerator chamber to make several alternating steam feed cylinders and cylinders connected with refrigerator. Holes are made at pouter surface of cylinder outer shell communicating with steam feed channels with circular channels composed by cylinders.

EFFECT: higher efficiency of cleaning.

8 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к очистке воздуха и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтехимической и других отраслях промышленности.The invention relates to air purification and can be used in gas, oil, petrochemical and other industries.

Известны способы очистки газового потока, сущность которых заключается в том, что в пресыщенном водяными парами запыленном потоке газа происходит конденсационное укрупнение дисперсных частиц и осаждение образовавшихся вокруг них капель под действием различных сил (Яворский И.А. и др. Улавливание аэрозолей в оловянной промышленности. Новосибирск: Наука. 1974, с.23-29).Known methods for cleaning a gas stream, the essence of which is that in a dusty gas stream saturated with water vapor, condensation coarsens the dispersed particles and precipitates the droplets formed around them under the influence of various forces (I. Yavorsky et al. Aerosol capture in the tin industry. Novosibirsk: Science. 1974, pp. 23-29).

Однако этот процесс сложный, имеет ряд особенностей, неправильный или неточный учет которых при создании способов очистки делает их неэффективными.However, this process is complex, has a number of features, the incorrect or inaccurate accounting of which when creating cleaning methods makes them ineffective.

Первая особенность заключается в том, что для начала конденсационного укрупнения дисперсных частиц определенного размера х необходимо, чтобы в газовом потоке было достигнуто пересыщение пара, соответствующее закону Кельвина-Томсона. В этом случае будет возможна конденсация пара на частицах размера х и крупнее их. Более мелкие частицы при этом значении пересыщения останутся неукрупненными и не будут уловлены.The first feature is that, in order to start the condensation enlargement of dispersed particles of a certain size x, it is necessary that the supersaturation of steam corresponding to the Kelvin-Thomson law be achieved in the gas stream. In this case, condensation of vapor on particles of size x and larger is possible. Smaller particles at this value of supersaturation will remain unorganized and will not be captured.

Вторая особенность заключается в том, что в очищенном газовом потоке с дисперсными частицами не может быть мгновенно достигнуто заданное пересыщение. При вдувании пара в поток пресыщение достигается после перемешивания пара с газом и установления термического равновесия в парогазовой смеси. Пересыщение в парогазовой смеси сопровождается конденсацией пара на крупных частицах пыли, для которых пересыщение уже достигло величины, достаточной для конденсации. Конденсация пара на этих частицах сопровождается выделением теплоты конденсации и нагревом парогазовой смеси. Конденсация, т.е. убывание парциального давления пара, и связанное с этим повышение средней температуры парогазовой смеси приводят к ограничению величины достигаемого пересыщения, а значит, к невозможности улавливания мелких частиц пыли.The second feature is that in a purified gas stream with dispersed particles, a given supersaturation cannot be instantly achieved. When steam is injected into the stream, saturation is achieved after mixing the steam with the gas and establishing thermal equilibrium in the gas-vapor mixture. A supersaturation in a gas-vapor mixture is accompanied by steam condensation on large dust particles, for which the supersaturation has already reached a value sufficient for condensation. The condensation of steam on these particles is accompanied by the release of heat of condensation and heating of the vapor-gas mixture. Condensation i.e. a decrease in the partial pressure of the vapor, and the associated increase in the average temperature of the vapor-gas mixture, lead to a limitation of the achieved supersaturation, which means that it is impossible to trap fine dust particles.

Третья особенность заключается в том, что если даже достигнуто пересыщение, достаточное для укрупнения мелких и сравнительно более крупных частиц, то скорость укрупнения для частиц различного размера будет разной. Более крупные частицы укрупняются быстрее. В процессе дальнейшей термостабилизации парогазовой смеси с укрупненными конденсатом пара частицами происходит обсыхание мелких частиц и дальнейшее укрупнение крупных. Это происходит потому, что имеющееся текущее значение пересыщения вследствие закона Кельвина-Томсона различно для капель различного размера.The third feature is that even if supersaturation sufficient to coarsen small and relatively larger particles is achieved, the coarsening rate for particles of different sizes will be different. Larger particles coarsen faster. In the process of further thermal stabilization of the vapor-gas mixture with aggregated particles of steam condensate, drying of small particles and further enlargement of large ones occurs. This is because the current value of supersaturation due to the Kelvin-Thomson law is different for droplets of different sizes.

Четвертая особенность заключается в том, что осаждение уже укрупненных конденсацией частиц принципиально отличается для частиц различного размера. Сравнительно крупные капли, образовавшиеся на дисперсных частицах, подвержены силам инерции и гравитации, поэтому сравнительно легко могут быть осаждены, а более мелкие частицы более взвешены в парогазовом потоке, скорость их витания мала, поэтому они могут быть осаждены быстро и простым путем.The fourth feature is that the deposition of particles already coarsened by condensation is fundamentally different for particles of different sizes. The relatively large droplets formed on dispersed particles are subject to inertial and gravitational forces, therefore they can be relatively easily deposited, and smaller particles are more suspended in a gas-vapor flow, their flow rate is low, therefore, they can be deposited quickly and easily.

В большинстве известных способов не учтена по меньшей мере часть вышеперечисленных особенностей, поэтому они не могут быть максимально эффективными.In most known methods, at least part of the above features are not taken into account, therefore, they cannot be as effective as possible.

Известен способ очистки газового потока путем многократного последовательного поэтапного насыщения запыленного и/или задымленного газового потока паром жидкости с последующим осаждением на каждом этапе конденсационно укрупнившихся частиц в зоне охлаждения в виде конденсата и отвода этого конденсата и устройство для его осуществления, содержащее трубчатый корпус, имеющий входное отверстие для входа запыленного или задымленного газового потока, несколько последовательно расположенных конденсационных секций, каждая из которых снабжена инжектором для вдувания пара, холодильником, конфузором, в горловине которого помещен фильтр, и кольцевым сборником для конденсата, и выходное отверстие для выхода очищенного газового потока (Патент США №3395510, 55-20, 1968).A known method of purifying a gas stream by repeatedly sequentially gradually saturating a dusty and / or smoky gas stream with liquid vapor, followed by precipitation of condensation-agglomerated particles at each stage in the cooling zone in the form of condensate and removal of this condensate, and a device for its implementation, comprising a tubular body having an inlet a hole for entering a dusty or smoky gas stream, several successively located condensation sections, each of which is equipped with ene injector for injecting steam, a refrigerator, a confuser, which is placed in the neck of the filter, and an annular collection of condensate, and an outlet for the cleaned exhaust gas flow (U.S. Patent №3395510, 55-20, 1968).

Простое вдувание пара в загрязненный газовый поток дает пересыщение только после перемешивания и термостабилизации пара с газом, а этот процесс сравнительно медленный. Охлаждение парогазовой среды на холодильнике связано с конвективным и кондуктивным теплообменом, что также дает медленное нарастание пересыщения. Поэтому в этом способе нарастание пересыщения происходит медленно, а значит, начинающаяся конденсация на сравнительно крупных дисперсных частицах препятствует повышению пересыщения и укрупнению мелких частиц. Кроме того, при прохождении зоны охлаждения парогазовая смесь охлаждается, часть пара конденсируется на холодильнике, пересыщение ее снимается до величины насыщения жидкости над плоской поверхностью жидкости. Образовавшиеся на дисперсных частицах капли конденсата пара оказываются в условиях перегрева относительно газового потока и начинают высыхать. На фильтрах, куда парогазовая смесь поступает после холодильника, будут уловлены только те капли, которые не успели высохнуть. Недостатки этого способа не могут быть устранены повторением всех операций в последующих секциях, поскольку повышение допустимого пересыщения лимитировано температурой холодильника, а значит, газовый поток может быть очищен только от частиц определенного размера и крупнее.A simple blowing of steam into a polluted gas stream gives supersaturation only after mixing and thermal stabilization of the steam with gas, and this process is relatively slow. The cooling of the vapor-gas medium in the refrigerator is associated with convective and conductive heat transfer, which also gives a slow increase in supersaturation. Therefore, in this method, the increase in supersaturation occurs slowly, which means that the beginning condensation on relatively large dispersed particles prevents the increase of supersaturation and coarsening of small particles. In addition, when passing through the cooling zone, the gas-vapor mixture is cooled, part of the steam condenses on the refrigerator, its supersaturation is removed until the liquid is saturated over the flat surface of the liquid. Drops of vapor condensate formed on dispersed particles are under conditions of overheating relative to the gas stream and begin to dry. On filters, where the vapor-gas mixture enters after the refrigerator, only those drops that do not have time to dry will be caught. The disadvantages of this method cannot be eliminated by repeating all the operations in subsequent sections, since the increase in the permissible supersaturation is limited by the temperature of the refrigerator, which means that the gas stream can only be cleaned of particles of a certain size and larger.

Известен способ и устройство для очистки газового потока путем многократного последовательного поэтапного насыщения запыленного и/или задымленного газового потока паром жидкости с последующим осаждением на каждом этапе конденсационно укрупнившихся частиц на элементе охлаждения в виде конденсата и отвода этого конденсата, при этом пар на каждом этапе вдувают в виде расширяющихся струй и направляют их на элемент охлаждения под углом к оси газового потока, а образовавшийся конденсат отводят после каждого этапа отдельно (Патент РФ №2038125, МПК: B01D 47/05, B01D 47/00 - прототип).A known method and device for cleaning a gas stream by repeatedly sequentially gradually saturating a dusty and / or smoky gas stream with liquid vapor, followed by deposition of condensation-agglomerated particles on each cooling element in the form of condensate and removal of this condensate at each stage, the vapor being blown into each stage in the form of expanding jets and direct them to the cooling element at an angle to the axis of the gas stream, and the condensate formed is taken off after each stage separately (RF Patent No. 2038125 , IPC: B01D 47/05, B01D 47/00 - prototype).

В указанном способе насыщение потока парами производят по стадиям под действием струй пара, направленных под углом к оси газового потока, на элемент охлаждения. На каждой стадии очистки степень пересыщения потока увеличивают и из него отбирают определенную фракцию, являющуюся самой крупной на данной стадии. Дифференциация укрупнения обеспечивает селективность сбора частиц. В устройстве имеются конденсационные секции, размещенные в трубчатом корпусе и содержащие распылительную головку, холодильник-рубашку, конфузор и кольцевой сборник для конденсата, а также индивидуальные емкости для сбора конденсата.In this method, steam saturation of the flow is carried out in stages under the action of steam jets directed at an angle to the axis of the gas flow to the cooling element. At each stage of purification, the degree of supersaturation of the stream is increased and a certain fraction is selected from it, which is the largest at this stage. Differentiation of coarsening provides selectivity for particle collection. The device has condensation sections located in a tubular housing and containing a spray head, a refrigerator-shirt, a confuser and an annular condensate collector, as well as individual condensate collection containers.

Основным недостатком является недостаточно высокая эффективность рабочего процесса, обусловленная несовершенством системы осаждения пара на улавливаемых частицах.The main disadvantage is the insufficiently high efficiency of the working process, due to the imperfection of the vapor deposition system on trapped particles.

Задача изобретения заключается в создании устройства, обеспечивающего эффективную очистку запыленных и задымленных газовых потоков, а также селективное улавливание загрязнений. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности очистки воздушного потока.The objective of the invention is to create a device that provides effective cleaning of dusty and smoky gas streams, as well as selective capture of contaminants. The technical result of the invention is to increase the efficiency of cleaning the air flow.

Решение указанной задачи достигается тем, что предложенная установка для очистки воздуха согласно изобретению содержит трубчатый корпус, имеющий входной канал для входа запыленного и/или задымленного газового потока, несколько последовательно расположенных конденсационных секций, каждая из которых снабжена средством для вдувания пара, холодильником и кольцевым сборником для конденсата и выходным каналом для выхода очищенного газового потока, при этом средство для вдувания пара, как минимум, в одной, предпочтительно каждой, секции выполнено в виде двух цилиндров, расположенных соосно один внутри другого с радиальным зазором, образуя при этом внутренние кольцевые каналы, при этом каждый цилиндр состоит из двух скрепленных между собой цилиндрических обечаек, наружной и внутренней, установленных с радиальным зазором по отношению друг к другу с образованием внутренних кольцевых каналов между оболочками, при этом полость цилиндра, расположенного в непосредственной близости возле холодильника, выполненного в виде рубашки, соосной с корпусом, соединена с источником пара, полость цилиндра, расположенного внутри упомянутого цилиндра для подачи пара, с полостью холодильника, образуя при этом ряд из чередующихся цилиндров для подачи пара и цилиндров, соединенных с холодильником, при этом на внешней поверхности наружной обечайки цилиндров, соединенных с источником пара, выполнены отверстия, соединяющие полость канала для подачи пара с кольцевыми каналами, образованными упомянутыми цилиндрами.The solution to this problem is achieved by the fact that the proposed installation for air purification according to the invention comprises a tubular body having an inlet channel for entering a dusty and / or smoky gas stream, several condensation sections arranged in series, each of which is equipped with steam blowing means, a refrigerator and an annular collector for condensate and an outlet channel for the outlet of the cleaned gas stream, the means for blowing steam in at least one, preferably each, section filled in the form of two cylinders coaxially inside one another with a radial clearance, thus forming inner annular channels, each cylinder consisting of two cylindrical shells fastened to each other, external and internal, installed with a radial clearance in relation to each other with the formation internal annular channels between the shells, the cavity of the cylinder located in the immediate vicinity of the refrigerator, made in the form of a shirt, coaxial with the body, connected to a steam source, the cavity of the cylinder located inside the said cylinder for supplying steam, with the cavity of the refrigerator, forming a series of alternating cylinders for supplying steam and cylinders connected to the refrigerator, while on the outer surface of the outer shell of the cylinders connected to the steam source, holes are made connecting the cavity of the channel for supplying steam with annular channels formed by said cylinders.

В варианте выполнения оси отверстий на внешней поверхности обечайки расположены тангенциально.In an embodiment, the axis of the holes on the outer surface of the shell are tangentially located.

Пар в кольцевой зазор на каждом этапе вдувают в виде расширяющихся струй и направляют их на элемент охлаждения под углом к оси газового потока, а образовавшийся конденсат отводят после каждого этапа отдельно.At each stage, steam is blown into the annular gap in the form of expanding jets and directed to the cooling element at an angle to the axis of the gas flow, and the condensate formed is taken off after each stage separately.

Такое осуществление способа обеспечивает более полную очистку газового потока и уменьшение размера частиц, отделяемых от газового потока, благодаря тому, что в результате вдувания струй пара происходит большее пересыщение парогазовой смеси и, следовательно, конденсационное укрупнение более мелких частиц, а в результате перемещения укрупненных газовых частиц расширяющимися струями пара в зону охлаждения и направления струй пара на элемент охлаждения происходит инерционное осаждение частиц на поверхности холодильника.Such an implementation of the method provides a more complete cleaning of the gas stream and a decrease in the size of particles separated from the gas stream, due to the fact that as a result of the injection of steam jets, the vapor-gas mixture is more supersaturated and, therefore, the condensation coarsens larger particles, and as a result of the movement of the enlarged gas particles expanding jets of steam in the cooling zone and the direction of the jets of steam on the cooling element inertial deposition of particles on the surface of the refrigerator.

В варианте выполнения оси отверстий на внешней поверхности обечайки расположены тангенциально и под углом 35...55° к оси газового потока.In an embodiment, the axis of the holes on the outer surface of the shell are tangentially and at an angle of 35 ... 55 ° to the axis of the gas stream.

Целесообразно вдуваемый на каждом этапе пар направлять расширяющимися струями под углом 35-55° к оси газового потока. При меньшем угле наклона (35-0°) увеличивается скорость потока и уменьшается инерционное движение укрупнившихся частиц в зону охлаждения. При большем угле наклона (55-90°) возрастает тепловое воздействие пара на холодильник, но увеличивается движение укрупнившихся частиц в зону охлаждения.It is advisable to direct the steam blown at each stage by expanding jets at an angle of 35-55 ° to the axis of the gas stream. At a smaller angle of inclination (35-0 °), the flow rate increases and the inertial movement of coarsened particles into the cooling zone decreases. At a larger angle of inclination (55-90 °), the thermal effect of steam on the refrigerator increases, but the movement of enlarged particles in the cooling zone increases.

В варианте выполнения отверстия для подачи пара на наружной обечайке выполнены в виде поясов завесы. В этом случае пар будет подаваться в кольцевые полости вдоль поверхностей обечаек.In an embodiment, the holes for supplying steam on the outer shell are made in the form of curtain belts. In this case, steam will be supplied to the annular cavities along the surfaces of the shells.

В варианте выполнения полость холодильника соединена с устройством для образования пара и через него с кольцевой полостью для подачи пара.In an embodiment, the cavity of the refrigerator is connected to a device for generating steam and through it with an annular cavity for supplying steam.

В варианте выполнения установка снабжена индивидуальными емкостями для сбора конденсата, с которыми сообщены кольцевые сборники каждой секции.In an embodiment, the installation is equipped with individual condensate collection tanks with which annular collectors of each section are connected.

В варианте выполнения внутренняя стенка холодильника выполнена в виде винтовых гофр.In an embodiment, the inner wall of the refrigerator is made in the form of screw corrugations.

Внутренняя поверхность холодильника может быть выполнена в виде гофр, что увеличивает поверхность контакта с газом и улучшает массообмен. Гофры могут быть выполнены винтовыми, способствующими закрутке потока в канале, что улучшает инерционное осаждение частиц на поверхности холодильника.The inner surface of the refrigerator can be made in the form of corrugations, which increases the contact surface with gas and improves mass transfer. The corrugations can be made screw, contributing to the swirling of the flow in the channel, which improves the inertial deposition of particles on the surface of the refrigerator.

Направляемый струями пара в зону охлаждения газовый поток можно закручивать, выполнив стенки холодильника в форме винтовых гофр. Это улучшит инерционное осаждение частиц на стенки холодильника.The gas flow directed into the cooling zone by steam jets can be twisted by completing the walls of the refrigerator in the form of screw corrugations. This will improve the inertial deposition of particles on the walls of the refrigerator.

В варианте выполнения каждая конденсационная секция выполнена в виде самостоятельного модуля, имеющего на торцах фланцы для скрепления секций между собой.In an embodiment, each condensation section is made in the form of an independent module having flanges at the ends for fastening the sections to each other.

Целесообразно каждую секцию выполнить в виде самостоятельного модуля с фланцами для соединения с другими модулями. Это упрощает изготовление устройства и его обслуживание во время эксплуатации.It is advisable to perform each section in the form of an independent module with flanges for connection with other modules. This simplifies the manufacture of the device and its maintenance during operation.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 схематично изображена установка для очистки потока воздуха в продольном разрезе; на фиг.2 показан поперечный разрез секции устройства, выполненной в виде самостоятельного модуля.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 schematically shows a plant for cleaning the air flow in longitudinal section; figure 2 shows a cross section of a section of a device made in the form of an independent module.

Установка для очистки потока воздуха содержит трубчатый корпус 1, имеющий входной 2 и выходной 3 каналы. Внутри корпуса 1 расположено средство 4 для вдувания пара, холодильник 5 и кольцевой сборник для конденсата (не обозначен). Средство 4 для вдувания пара и дополнительный холодильник выполнены в виде цилиндров 6 и 7 соответственно, расположенных соосно один внутри другого с радиальным зазором, образуя при этом внутренние кольцевые каналы 8 и 9.Installation for cleaning the air stream contains a tubular body 1 having an input 2 and output 3 channels. Inside the housing 1 there is a means 4 for blowing steam, a refrigerator 5 and an annular condensate collector (not indicated). The means 4 for injecting steam and an additional refrigerator are made in the form of cylinders 6 and 7, respectively, arranged coaxially one inside the other with a radial clearance, thus forming internal annular channels 8 and 9.

Цилиндр 6 состоит из двух скрепленных между собой цилиндрических обечаек, наружной 10 и внутренней 11, установленных с радиальным зазором по отношению друг к другу с образованием внутреннего кольцевого канала между обечайками.The cylinder 6 consists of two cylindrical shells bonded to each other, the outer 10 and the inner 11, installed with a radial clearance in relation to each other with the formation of an inner annular channel between the shells.

Цилиндр дополнительного холодильника 7 состоит из двух скрепленных между собой цилиндрических обечаек, наружной 12 и внутренней 13, установленных с радиальным зазором по отношению друг к другу с образованием внутреннего кольцевого канала между обечайками.The cylinder of the additional refrigerator 7 consists of two cylindrical shells bonded to each other, the outer 12 and the inner 13, installed with a radial clearance in relation to each other with the formation of an inner annular channel between the shells.

Полость цилиндра 6, расположенного в непосредственной близости возле холодильника 5, выполненного в виде рубашки 14, соосной с корпусом 1, соединена с источником пара. Полость цилиндра 7, расположенного внутри упомянутого цилиндра 6 для подачи пара, соединена с полостью холодильника 5. На внешней поверхности наружной обечайки 10 цилиндра 6, соединенного с источником пара, выполнены отверстия 15, соединяющие полость канала для подачи пара с кольцевыми каналами 8 и 9, образованными упомянутыми цилиндрами 6 и 7.The cavity of the cylinder 6, located in close proximity to the refrigerator 5, made in the form of a shirt 14, coaxial with the housing 1, is connected to a steam source. The cavity of the cylinder 7 located inside the said cylinder 6 for supplying steam is connected to the cavity of the refrigerator 5. On the outer surface of the outer shell 10 of the cylinder 6 connected to the steam source, holes 15 are made connecting the cavity of the channel for supplying steam with the annular channels 8 and 9, formed by said cylinders 6 and 7.

В варианте исполнения камера установки может быть составлена из нескольких корпусов 1, установленных последовательно и имеющих идентичную внутреннюю конструкцию.In an embodiment, the installation chamber may be composed of several housings 1 mounted in series and having an identical internal structure.

Предложенная установка работает следующим образом.The proposed installation works as follows.

При очистке загрязненный воздушный поток подают внутрь корпуса 1 через входной канал 2. Внутри корпуса 1 поток преобразуют из сплошного в полый, поперечное сечение которого выполняют состоящим из нескольких соосных колец разного диаметра путем установки внутри корпуса 1 средства 4 для вдувания пара, состоящего из цилиндра 6 и цилиндра 7 дополнительного холодильника, которые располагают соосно один внутри другого с радиальным зазором, образуя при этом внутренние кольцевые каналы 8 и 9.When cleaning, the contaminated air stream is fed into the housing 1 through the inlet 2. Inside the housing 1, the stream is converted from solid to hollow, the cross section of which is made up of several coaxial rings of different diameters by installing means 4 for injecting steam consisting of cylinder 6 inside the housing 1 and cylinder 7 of the additional refrigerator, which are arranged coaxially one inside the other with a radial clearance, thus forming the inner annular channels 8 and 9.

Полость цилиндра 6, расположенного в непосредственной близости возле холодильника 5, выполненного в виде рубашки 14, соосной с корпусом 1, соединяют с источником пара. Полость цилиндра 7, расположенного внутри упомянутого цилиндра 6 для подачи пара, соединяют с полостью холодильника 5.The cavity of the cylinder 6, located in close proximity to the refrigerator 5, made in the form of a shirt 14, coaxial with the housing 1, is connected to a steam source. The cavity of the cylinder 7 located inside said cylinder 6 for supplying steam is connected to the cavity of the refrigerator 5.

В полость цилиндра 6 между обечайками 10 и 11 подают пар, который вдувают в газовый поток, проходящий между цилиндрами 6 и 7, через отверстия 15, в виде расширяющихся струй и направляют их на поверхность холодильника 5 и цилиндр 7 под углами от 0 до 180°.Steam is supplied into the cavity of the cylinder 6 between the shells 10 and 11, which is blown into the gas stream passing between the cylinders 6 and 7 through the holes 15 in the form of expanding jets and direct them to the surface of the refrigerator 5 and the cylinder 7 at angles from 0 to 180 ° .

Наиболее оптимальным углом наклона струй пара к поверхности холодильника 5 и цилиндра 7 является угол в пределах 35-55°. Расширяющиеся струи пара имеют такую плотность и скорость, что достигают поверхность холодильника 5 и цилиндра 7 и обеспечивают инерционное движение образовавшихся капель конденсата к нему.The most optimal angle of inclination of the steam jets to the surface of the refrigerator 5 and cylinder 7 is an angle in the range of 35-55 °. The expanding jets of steam have such a density and speed that they reach the surface of the refrigerator 5 and cylinder 7 and provide inertial movement of the formed condensate droplets to it.

Преобразование потока из сплошного в полый, состоящий из нескольких соосных кольцевых потоков, позволяет повысить концентрацию осаждаемых частиц и пара в единице объема, в частности, в образованных кольцах, что дает возможность повысить эффективность очистки за счет уменьшения пути перемешивания и образования частиц. Кроме этого непрерывная подача пара по всей длине центрального тела позволит улучшить условия перемешивания и осаждения по всей длине тракта.Converting a flow from solid to hollow, consisting of several coaxial annular flows, allows to increase the concentration of the deposited particles and steam per unit volume, in particular, in the formed rings, which makes it possible to increase the cleaning efficiency by reducing the mixing path and particle formation. In addition, the continuous supply of steam along the entire length of the central body will improve the conditions of mixing and deposition along the entire length of the tract.

Струи пара, подаваемые из отверстий 15, подсасывают очищаемый воздух, одновременно обеспечивают инерционное движение образовавшихся капель конденсата и при этом одновременно перемешиваются с ним и образуют паровоздушную смесь. В паровоздушной смеси быстро создается пересыщение, в результате чего происходит конденсационное укрупнение аэрозольных частиц, причем первыми укрупняться начинают самые крупные частицы. Под действием паровых струй образующиеся укрупненные частицы отбрасываются на поверхность холодильника 5 и цилиндра 7, где происходит инерционное осаждение капель конденсата, при этом укрупненным частицам необходимо преодолеть гораздо меньшее расстояние. Конденсат вместе с уловленными аэрозольными частицами стекает по поверхности холодильника в кольцевой сборник конденсата, а затем по трубке его отводят в отдельную емкость. Спиральные гофры внутренней поверхности холодильника способствуют закрутке потока газа, чем улучшают инерционное осаждение частиц на поверхности холодильника. Очищенный газовый поток отводится через выходной канал 3.The jets of steam supplied from the holes 15 suck in the cleaned air, at the same time provide the inertial movement of the formed condensate droplets and at the same time mix with it and form a vapor-air mixture. A supersaturation is quickly created in the vapor-air mixture, as a result of which condensation coarsening of aerosol particles occurs, with the largest particles being the first to coarsen. Under the action of steam jets, the aggregated particles are discarded onto the surface of the refrigerator 5 and cylinder 7, where the condensate droplets are inertially deposited, while the enlarged particles need to travel a much shorter distance. Condensate, together with trapped aerosol particles, flows down the surface of the refrigerator into an annular condensate collector, and then it is taken to a separate container via a tube. Spiral corrugations of the inner surface of the refrigerator contribute to the swirling of the gas flow, which improves the inertial deposition of particles on the surface of the refrigerator. The purified gas stream is discharged through the outlet channel 3.

Очищенную в первой секции от частиц крупной фракции паровоздушную смесь подают по каналу, образованному стенками холодильника 5, цилиндров 6 и 7, в последующую секцию. При этом происходит ее охлаждение. Исследованиями установлено, что температура стенок холодильника 5 и соединенных с ним охлаждающих элементов, в частности цилиндра 7, должна быть такой, чтобы создавать условия конденсации пара, обеспечивающие надежное прилипание капель конденсата к поверхности его стенок.The vapor-air mixture purified in the first section from particles of a large fraction is fed through a channel formed by the walls of the refrigerator 5, cylinders 6 and 7, into the next section. In this case, it cools. Studies have established that the temperature of the walls of the refrigerator 5 and the cooling elements connected to it, in particular the cylinder 7, must be such as to create conditions for steam condensation, ensuring reliable adhesion of drops of condensate to the surface of its walls.

Подаваемую в корпус 1 второй секции паровоздушную смесь снова обрабатывают струями пара из отверстий 15, но уже с большим пересыщением, чем в первой секции. При этом увеличивается концентрация пара в газовом потоке по мере уменьшения размеров оставшихся частиц. На каждом последующем этапе давление пара увеличивают на 10-30% по сравнению с предыдущим этапом. В результате происходит новое конденсационное укрупнение аэрозольных частиц, причем в первую очередь укрупнению подвергают самые крупные из оставшихся в потоке частиц, которые под действием паровых струй отбрасываются на поверхность рубашки 14 холодильника 5 второй секции, где происходит инерционное осаждение капель второй фракции конденсата. Конденсат с уловленными аэрозольными частицами второй фракции через кольцевой сборник и трубку отводят в свою отдельную емкость.The steam-air mixture fed into the housing 1 of the second section is again treated with steam jets from the openings 15, but with a greater supersaturation than in the first section. In this case, the concentration of steam in the gas stream increases as the size of the remaining particles decreases. At each subsequent stage, the vapor pressure is increased by 10-30% compared with the previous stage. As a result, a new condensation enlargement of aerosol particles occurs, first of all, the largest particles remaining in the stream are subjected to enlargement, which, under the action of steam jets, are thrown onto the surface of the jacket 14 of the refrigerator 5 of the second section, where the inertial deposition of drops of the second condensate fraction occurs. The condensate with the captured aerosol particles of the second fraction through the annular collector and the tube is taken to its own separate container.

Прошедшие очистку во второй секции от частиц второй фракции парогазовую смесь по каналу, образованному стенками холодильника 5, подают в последующие секции, где паровоздушную смесь обрабатывают таким же образом, что и в первых двух секциях, до достижения заданной чистоты газового потока.After cleaning the particles of the second fraction from the second fraction in the second section, the gas-vapor mixture is fed through the channel formed by the walls of the refrigerator 5 to the subsequent sections, where the steam-air mixture is treated in the same manner as in the first two sections to achieve the specified purity of the gas stream.

Весь процесс очистки контролируют температурными датчиками, на основании показаний которых производят управление подачей пара в средство для вдувания пара каждой секции.The entire cleaning process is controlled by temperature sensors, based on the readings of which control the supply of steam to the steam blowing means of each section.

Жидкость, используемая для охлаждения стенок холодильника 5, в процессе работы разогревается за счет теплообмена через стенку холодильника с потоком пара и осажденных капель конденсата, стекающих по наружной поверхности стенки. Подогретая таким образом жидкость, имеющая температуру выше температуры окружающей среды, может быть использована для получения пара, т.к. в этом случае для доведения ее от исходной температуры до температуры кипения потребуется меньшее количество теплоты и времени, что позволит повысить эффективность работы установки.The liquid used to cool the walls of the refrigerator 5 is heated during operation by heat exchange through the wall of the refrigerator with a stream of steam and precipitated drops of condensate flowing down the outer surface of the wall. Thus heated liquid having a temperature above ambient temperature can be used to produce steam, because in this case, to bring it from the initial temperature to the boiling point, less heat and time will be required, which will improve the efficiency of the installation.

Предложенное техническое решение может быть использовано в промышленных газоочистителях, а также для очистки воздуха в помещениях, установках кондиционирования воздуха, при сжигании отходов, производстве технической сажи, порошковых материалов, абразивов, красок и других материалов, транспортируемых в виде пыли или аэрозолей.The proposed technical solution can be used in industrial gas scrubbers, as well as for indoor air purification, air conditioning installations, waste incineration, production of technical soot, powder materials, abrasives, paints and other materials transported in the form of dust or aerosols.

Claims

1. Installation for air purification, characterized in that it contains a tubular body having an inlet channel for entering a dusty and / or smoky gas stream, several successively arranged condensation sections, each of which is equipped with means for blowing steam, a refrigerator and an annular condensate collector and an output channel for the outlet of the cleaned gas stream, wherein the means for injecting steam in at least one, preferably each section is made in the form of two cylinders located but one inside the other with a radial clearance, thus forming internal annular channels, each cylinder consisting of two cylindrical shells fastened to each other, external and internal, installed with a radial clearance relative to each other with the formation of internal annular channels between the shells, this cavity of the cylinder located in the immediate vicinity of the refrigerator, made in the form of a shirt, coaxial with the housing, is connected to a source of steam, the cavity of the cylinder located inside is mentioned of the cylinder for supplying steam is connected to the cavity of the refrigerator, forming a series of alternating cylinders for supplying steam and cylinders connected to the refrigerator, while on the outer surface of the outer shell of the cylinders connected to the steam source, holes are made connecting the cavity of the channel for supplying a pair with annular channels formed by said cylinders.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the axis of the holes on the outer surface of the shell are located tangentially.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the axis of the holes on the outer surface of the shell are located tangentially and at an angle of 35 ... 55 °to the axis of the air flow.

4. Installation according to claim 1, characterized in that the holes for supplying steam on the outer shell are made in the form of curtain belts.

5. Installation according to claim 1, characterized in that the cavity of the refrigerator is connected to a device for generating steam and through it with an annular cavity for supplying steam.

6. Installation according to claim 1, characterized in that it is equipped with individual tanks for condensate collection, with which annular collectors of each section are connected.

7. Installation according to claim 1, characterized in that the inner wall of the refrigerator is made in the form of screw corrugations.

8. Installation according to claim 1, characterized in that each condensation section is made in the form of an independent module having flanges at the ends for fastening the sections to each other.