RU2550387C1

RU2550387C1 - Conical jet scrubber

Info

Publication number: RU2550387C1
Application number: RU2013158152/05A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов; Полина Сергеевна Гетия; Мария Олеговна Стареева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2015-05-10

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: conical jet scrubber comprises a casing with branch pipes for dust-laden and purified gas, a nozzle spraying device, support and limiting trays with a packed bed in between, a liquid trap made as a packed bed layer placed between the support and limiting trays, and a sludge removing device; the support trays are made resilient, and the packed bed placed above the lower support tray is made from resilient materials, for example, in the form of polyethylene balls, a vibrator is set on the lower support tray, the packed bed is made as hollow balls with spiral groove provided on their spherical surface, or the packed bed is made as a spiral line formed on the spherical surface and having the profile like a circle, polygon, Berl saddle or Itallox saddle in the section perpendicular to the spiral line. The nozzle spraying device comprises a hollow cylindrical casing consisting of a cylindrical part with external thread, a captive nut with a conical outlet hole, and a swirler in the cylindrical chamber of the casing made as a bush with external screw thread with large pitch of trapezoidal profile and fixed by internal thread on a rod being fixed by its upper part to the casing with the help of a screen filter, a plate sprayer is fixed to the end face surface of the captive nut axisymmetrically to the casing and consists of two plates which are perpendicular to the casing axis and parallel to each other, one plate (the first plate) is fitted by a central hole and the second plate is solid and fixed to the first one by three fasteners including a screw and spacing calibrated washers set between the plates and between the end face surface of the captive nut and the first plate that serve as an adjusting member regulating the gap between the sprayer plates, the second solid plate of the plate sprayer is not flat but concave or convex, and the top of the convex surface can be turned both to the side of the end face surface of the captive nut and averted from it.EFFECT: higher efficiency and reliability of dust separation by increasing the liquid spraying level by nozzles.5 dwg

Description

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.The invention relates to techniques for wet dust collection and can be used in chemical, textile, food, light and other industries for the purification of dusty gases.

Известен аппарат для мокрой очистки запыленного воздуха по а.с. СССР №1711952, кл. B01B 47/06 от 14.05.90, содержащий корпус, водоразбрызгиватель, ввод газового потока, выходной патрубок очищенного газа и устройство для выхода шлама.A known apparatus for wet cleaning of dusty air by AS USSR No. 1711952, class B01B 47/06 of 05/14/90, comprising a housing, a water spray, a gas stream inlet, a clean gas outlet, and a sludge outlet.

Недостатком его является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания, а также усложненная конструкция.Its disadvantage is the relatively low efficiency of the dust collection process, as well as the complicated design.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является скруббер, известный из книги А.А. Русанова. Справочник по пыле- и золоулавливанию. М., - Энергоатом-издат, - 1983 г., стр.106, рис.4.24 а (прототип), содержащий корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, форсуночное оросительное устройство, опорные и ограничительные тарелки, между которыми расположена насадка, брызгоуловитель и устройство для отвода шлама.The closest technical solution to the claimed object is a scrubber, known from the book of A.A. Rusanova. A guide to dust and ash collection. M., - Energoatom-Publishing House, - 1983, p. 106, Fig. 4.24 a (prototype), comprising a housing with nozzles for dusty and purified gas, a nozzle irrigation device, support and restriction plates, between which there is a nozzle, a spray catcher and a device for discharging 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 жидкости форсунками.EFFECT: increased efficiency and reliability of the dust collection process by increasing the degree of liquid atomization by nozzles.

Это достигается тем, что в коническом форсуночном скруббере, содержащем корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, форсуночное оросительное устройство, опорные и ограничительные тарелки, между которыми расположена насадка, брызгоуловитель, выполненный в виде слоя насадки, размещенной между опорной и ограничительной тарелками, и устройство для отвода шлама, причем опорные тарелки выполнены упругими, а насадка, размещенная над нижней опорной тарелкой, выполнена из упругих материалов, например, в форме полиэтиленовых шаров, а на нижней опорной тарелке установлен вибратор, причем насадка выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс», оросительная форсунка содержит полый цилиндрический корпус, состоящий из цилиндрической части с внешней резьбой для подсоединения к штуцеру распределительного трубопровода для подвода жидкости, и закрепленную в нижней части корпуса накидную гайку с коническим выходным отверстием, а в цилиндрической камере корпуса, соосно ей, установлен с зазором относительно внутренней боковой поверхности камеры завихритель, выполненный в виде втулки с винтовой внешней нарезкой с крупным шагом трапецеидального профиля и закрепленный посредством внутренней резьбы на штоке, который закреплен в своей верхней части посредством сетчатого фильтра к корпусу, а к торцевой поверхности накидной гайки, осесимметрично корпусу, крепится пластинчатый распылитель, состоящий из перпендикулярных оси корпуса и параллельных между собой по крайней мере двух пластин, одна из которых (первая пластина) имеет центральное отверстие, а вторая пластина выполнена сплошной и крепится к первой посредством по крайней мере трех крепежных элементов, включающих в себя винт и простановочные калиброванные шайбы, устанавливаемые между пластинами, а также между торцевой поверхностью накидной гайки и первой пластиной, которые выполняют функцию регулирующего звена, управляющего зазором между пластинами распылителя, при этом вторая сплошная пластина пластинчатого распылителя выполнена не плоской, а выпуклой или вогнутой, причем вершина выпуклой поверхности может быть направлена как в сторону торцевой поверхности накидной гайки, так и от нее.This is achieved by the fact that in a conical nozzle scrubber containing a housing with nozzles for dusty and purified gas, a nozzle irrigation device, support and restriction plates, between which there is a nozzle, a spray trap made in the form of a nozzle layer placed between the support and restriction plates, and a device for removing sludge, and the support plates are made elastic, and the nozzle placed above the lower support plate is made of elastic materials, for example, in the form of plastic balls, and a vibrator is mounted on the lower support plate, the nozzle being made in the form of hollow balls with a helical groove cut through its spherical surface, or the nozzle is made in the form of a helical line formed on a spherical surface and having in cross section perpendicular to the helix a profile like a circle or polygon, “Berl saddles” or “Itallox” saddles, the irrigation nozzle contains a hollow cylindrical body, consisting of a cylindrical part with an external thread for connection to the nozzle of the distribution pipe For fluid supply, and a union nut fixed in the lower part of the housing with a conical outlet, and in the cylindrical housing of the housing, coaxially mounted with a gap relative to the inner side surface of the chamber, a swirl made in the form of a sleeve with external screw thread with a large pitch of a trapezoidal profile and fixed by means of an internal thread on a rod, which is fixed in its upper part by means of a strainer to the body, and to the end surface of the union nut, axisymmetrically to the body, there is a plate spray consisting of at least two plates perpendicular to the axis of the body and parallel to each other, one of which (the first plate) has a central hole, and the second plate is solid and fastened to the first by at least three fasteners, including a screw and calibrated washers installed between the plates, as well as between the end surface of the union nut and the first plate, which serve as the control link that controls the clearance m forward plate nebulizer, with the second solid flat plate atomiser plate is made not flat, and convex or concave, the apex of the convex surface may be directed both toward the end surface of the coupling nut, and from it.

На фиг.1 изображен конический форсуночный 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 цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, имеющая в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа «седла Берля» или седла «Италлокс», на фиг.5 - схема акустической форсунки.Figure 1 shows a conical nozzle scrubber with a movable nozzle, figure 2 shows a nozzle in the form of hollow balls, on the spherical surface of which a helical groove is cut, figure 3 is a 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 cylindrical rings, on the side surface of which a helical groove is cut, having in cross section perpendicular to the helix a profile of the "Berl saddle" or "Itallox" saddle, and Fig. 5 is a diagram of an acoustic nozzle.

Конический форсуночный скруббер с подвижной насадкой содержит корпус, состоящий из цилиндрической части 1, конической части 2, нижняя часть которой соединена с цилиндрической частью 3 и коническим шламосборником 4, с патрубками соответственно для запыленного и очищенного газа. Оросительное устройство 7 выполнено в виде установленной в центре корпуса акустической форсунки. На нижней опорной тарелке 8 расположен слой насадка 9. Брызгоуловитель выполнен в виде слоя насадки 9, размещенной между опорной 5 и ограничительной 6 тарелками (фиг.1). Нижние 5 и 8 опорные тарелки и насадка 9 выполнены из упругих материалов. Насадка 9, размещенная над нижней опорной тарелкой, выполнена из упругих материалов, например, в форме полиэтиленовых шаров.A conical nozzle scrubber with a movable nozzle comprises a housing consisting of a cylindrical part 1, a conical part 2, the lower part of which is connected to a cylindrical part 3 and a conical sludge collector 4, with nozzles for dusty and purified gas, respectively. The irrigation device 7 is made in the form of an acoustic nozzle mounted in the center of the housing. On the lower support plate 8 is a layer of the nozzle 9. The spray catcher is made in the form of a layer of the nozzle 9, located between the support 5 and the limiting 6 plates (figure 1). The lower 5 and 8 support plates and nozzle 9 are made of elastic materials. The nozzle 9, placed above the lower support plate, is made of elastic materials, for example, in the form of plastic balls.

На нижней опорной тарелке 8 может быть установлен вибратор (на чертеже не показано). Насадка 9 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). Насадка 9 выполнена в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка (фиг.3), 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» (фиг.4). Насадка 9 выполнена в виде тороидальных колец (на чертеже не показано) или в виде тороидальных колец, имеющих профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс» (на чертеже не показано). Насадка выполнена из упругих полимерных материалов, композиционных материалов, и получена способами формования или спекания.A vibrator can be installed on the lower support plate 8 (not shown in the drawing). The nozzle 9 is made in the form of hollow balls, on the 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 cross section perpendicular to the helix a profile such as a circle, polygon, “Berl saddle” or Itallox saddles (FIG. 4). The nozzle 9 is made in the form of cylindrical rings, on the lateral surface of which a helical groove is cut (Fig. 3), or in the form of a helix 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 saddles (FIG. 4). The nozzle 9 is made in the form of toroidal rings (not shown in the drawing) or in the form of toroidal rings having a profile such as a circle, a polygon, a Berl saddle or an Itallox saddle (not shown in the drawing). The nozzle is made of elastic polymeric materials, composite materials, and obtained by molding or sintering.

Форсунка (фиг.5) для распыливания жидкостей содержит полый корпус 10, состоящий из цилиндрической части с внешней резьбой для подсоединения к штуцеру (на чертеже не показано) распределительного трубопровода для подвода жидкости, и закрепленную в нижней части корпуса накидную гайку 17 с коническим выходным отверстием 24.The nozzle (figure 5) for spraying liquids contains a hollow body 10, consisting of a cylindrical part with an external thread for connecting to the fitting (not shown) of a distribution pipe for supplying fluid, and a union nut 17 fixed to the lower part of the housing with a tapered outlet 24.

Для создания наибольшего эффекта образования мелкодисперсной сплошной фазы распыливаемой жидкости в цилиндрической камере 13 корпуса 10, соосно ей, установлен с зазором 15 относительно внутренней боковой поверхности камеры 13 завихритель 12, выполненный в виде втулки с винтовой внешней нарезкой с крупным шагом трапецеидального профиля и закрепленный посредством внутренней резьбы 14 на штоке 11. Шток 11 закреплен в своей верхней части посредством сетчатого фильтра 16 к корпусу 10.To create the greatest effect of the formation of a finely dispersed continuous phase of the sprayed liquid in the cylindrical chamber 13 of the housing 10, coaxially mounted with a gap 15 relative to the inner side surface of the chamber 13, a swirler 12, made in the form of a sleeve with a screw external thread with a large pitch of a trapezoidal profile and fixed by means of an internal thread 14 on the rod 11. The rod 11 is fixed in its upper part by means of a strainer 16 to the housing 10.

К торцевой поверхности накидной гайки 17, осесимметрично корпусу 10, крепится пластинчатый распылитель, состоящий из перпендикулярных оси корпуса и параллельных между собой по крайней мере двух пластин, одна из которых (первая пластина 20) имеет центральное отверстие 22, а вторая пластина 21 выполнена сплошной и крепится к первой посредством по крайней мере трех крепежных элементов 23, включающих в себя винт и простановочные калиброванные шайбы 18 и 19, устанавливаемые между пластинами 20 и 21, а также между торцевой поверхностью накидной гайки 17 и первой пластиной 20, которые выполняют функцию регулирующего звена, управляющего зазором между пластинами 20 и 21 распылителя, влияющим на дисперсность распыливаемой среды.A plate sprayer is mounted to the end surface of the union nut 17, axisymmetrically to the body 10, consisting of at least two plates perpendicular to the axis of the body and parallel to each other, one of which (the first plate 20) has a central hole 22, and the second plate 21 is solid and attached to the first by means of at least three fasteners 23, including a screw and calibrated washers 18 and 19, installed between the plates 20 and 21, as well as between the end surface of the union nut 17 and the first plate 20, which perform the function of a regulating link, controlling the gap between the plates 20 and 21 of the sprayer, affecting the dispersion of the sprayed medium.

Вторая сплошная пластина 21 пластинчатого распылителя может быть выполнена не плоской, а выпуклой или вогнутой (на чертеже не показано), причем вершина выпуклой поверхности может быть направлена как в сторону торцевой поверхности накидной гайки 17, так и от нее. Это зависит от вязкости распыливаемой жидкости и требуемой степени дисперсности распыливаемого потока жидкости.The second continuous plate 21 of the plate spray can be made not flat, but convex or concave (not shown in the drawing), and the top of the convex surface can be directed both towards the end surface of the union nut 17 and away from it. It depends on the viscosity of the sprayed liquid and the required degree of dispersion of the sprayed liquid stream.

Конический форсуночный скруббер с подвижной насадкой работает следующим образом.Conical nozzle scrubber with a movable nozzle operates as follows.

Запыленный газовый поток поступает в корпус 1 через ввод запыленного газового потока и встречает на своем пути завесу из насадки 9, которая смачивается водой или другим абсорбентом из оросительного устройства 7. Для удаления шлама применено устройство 4 для удаления шлама в виде канала в днище корпуса или отдельного механизма. Для обеспечения свободного перемещения насадки 9 в газожидкостной смеси ее плотность не должна превышать плотности жидкости. Процесс пылеулавливания протекает в оптимальном гидродинамическом режиме газопромывателя, характеризующемся режимом полного развитого псевдоожижения. Для интенсификации гидродинамического режима на нижней опорной тарелке 8 может быть установлен вибратор (на чертеже не показан). Это позволит скрубберу перейти в режим вибропсевдоожиженного слоя, при котором увеличится эффективность взаимодействия насадка 9, орошаемого жидкостью, с газовой фазой, а следовательно, и увеличит эффективность работы аппарата в целом. Выполнение насадки 9, нижней 8 опорной тарелки из упругого материала позволит при определенных условиях создавать режим колебаний или автоколебаний, который также будет способствовать увеличению эффективности взаимодействия насадка 9 с орошаемой жидкостью.The dusty gas stream enters the housing 1 through the inlet of the dusty gas stream and meets a curtain from the nozzle 9, which is wetted with water or other absorbent from the irrigation device 7. To remove the sludge, a device 4 is used to remove sludge in the form of a channel in the bottom of the housing or mechanism. To ensure free movement of the nozzle 9 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 regime of a gas scrubber, characterized by a regime of fully developed fluidization. To intensify the hydrodynamic regime, a vibrator can be installed on the lower support plate 8 (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 9, irrigated by the liquid, with the gas phase will increase, and therefore increase the overall efficiency of the apparatus. The implementation of the nozzle 9, the bottom 8 of the support plate of elastic material will allow under certain conditions to create a mode of oscillation or self-oscillation, which will also increase the efficiency of interaction of the nozzle 9 with the irrigated liquid.

Работа форсунки осуществляется следующим образом.The nozzle is as follows.

При подаче жидкости в корпус 10 под действием перепада давления 0,4…0,8 МПа в камере 13 благодаря завихрителю 12 создаются вихревые потоки жидкости, которые устремляются в коническое выходное отверстие 24 в накидной гайке 17, в результате чего происходит образование веерообразного газожидкостного потока в виде пелены, т.е. реализуется механизм дробления капель жидкости, а вторичное дробление капель жидкости и получение мелкодисперсного факела обеспечивает пластинчатый распылитель.When the fluid is supplied to the housing 10 under the influence of a pressure drop of 0.4 ... 0.8 MPa in the chamber 13, due to the swirler 12, vortex fluid flows are created, which flow into the conical outlet 24 in the union nut 17, resulting in the formation of a fan-shaped gas-liquid flow in in the form of a veil, i.e. a mechanism for crushing liquid droplets is implemented, and the secondary crushing of liquid droplets and obtaining a finely dispersed torch provides a plate spray.

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 conical nozzle scrubber comprising a housing with nozzles for dusty and purified gas, a nozzle irrigation device, support and restriction plates, between which a nozzle is located, a spray catcher made in the form of a nozzle layer located between the support and restriction plates, and a device for removing sludge, the supporting plates are made elastic, and the nozzle placed above the lower supporting plate is made of elastic materials, for example, in the form of plastic balls, and on the lower supporting plate a vibrator is installed, and the nozzle is made in the form of hollow balls, on the spherical surface of which a helical groove is cut, or the nozzle is made in the form of a helix formed on a spherical surface and having in cross section perpendicular to the helical line, a profile such as a circle, polygon, “Berl saddle” or Itallox saddles, characterized in that the irrigation nozzle comprises a hollow cylindrical body consisting of a cylindrical part with an external thread for connecting to the nozzle of the distribution pipe for fluid, and a union nut fixed in the lower part of the body with a conical outlet, and in the cylindrical body of the housing, coaxially mounted with a gap relative to the inner side surface of the chamber, a swirl made in the form of a sleeve with a screw external thread with a large pitch of a trapezoidal profile and fixed by means of an internal thread on a rod, which is fixed in its upper part by means of a strainer to the body, and is attached to the end surface of the union nut, axisymmetrically to the body, a lamellar atomizer consisting of at least two plates perpendicular to the axis of the body and parallel to each other, one of which (the first plate) has a central hole, and the second plate is solid and fastened to the first by at least three fasteners, including a screw and installation calibrated washers installed between the plates, as well as between the end surface of the union nut and the first plate, which serve as the regulating link that controls the gap between spray nozzles, while the second continuous plate of the plate spray made convex, and the top of the convex surface is directed toward the end surface of the union nut.