RU2602880C2

RU2602880C2 - Кольцевой скруббер с кольцевым впрыском

Info

Publication number: RU2602880C2
Application number: RU2014101513/05A
Authority: RU
Inventors: Карл-Рудольф ХЕГЕМАНН
Original assignee: Прайметалз Текнолоджиз Аустриа ГмбХ
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2016-11-20
Also published as: UA110381C2; CN103608083A; WO2012175566A1; US20140137745A1; PL2720776T3; RU2014101513A; WO2012175558A3; WO2012175558A2; EP2720776B1; EP2720776A1; WO2012175550A1; DE102011105409A1; US9327228B2

Abstract

Изобретение относится к кольцевому скрубберу. Кольцевой скруббер с продольной осью, проточным каналом, образованным конфузором, диффузором и образующим кольцевой зазор телом, причем это тело образует с диффузором и с конфузором кольцевой зазор проточного канала, и с форсунками для впрыска промывочной жидкости в проточный канал, при этом в кольцевом зазоре оканчиваются форсунки, которые расположены друг за другом в двух или в четырех плоскостях, при этом форсунки расположены на периферии кольцевого зазора со смещением по отношению друг к другу. Технический результат - повышение степени сепарации скруббера. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Область техники

Изобретение относится к кольцевому скрубберу с продольной осью, проточным каналом, образованным, по меньшей мере, одним конфузором, диффузором и образующим кольцевой зазор телом, причем тело образует, по меньшей мере, с диффузором и, при необходимости, также с конфузором кольцевой зазор проточного канала, и с форсунками для впрыска промывочной жидкости в проточный канал.

Это - кольцевой скруббер для мокрого обеспыливания запыленного газового потока, в частности конвертерного газа.

Уровень техники

Мокрые сепараторы для мелких пылей и аэрозолей промышленных выбросов являются в технике очистки отходящих газов часто используемыми аппаратами. В соответствии с директивой VDI 3679 различают четыре главных конструктивных типа мокрых сепараторов, а именно колонные, вихревые, ротационные скрубберы и скрубберы Вентури. Степень сепарации скрубберов Вентури даже для частиц очень маленького диаметра очень высока по сравнению с другими конструктивными типами.

Классический скруббер Вентури в соответствии с уровнем техники включает в себя в направлении течения очищаемого газового потока и, тем самым в направлении своей продольной оси, так как газовый поток течет, как правило, в направлении продольной оси скруббера Вентури, поскольку его проточный канал проходит вдоль продольной оси, последовательно конфузор, выполненное в виде желоба сужение проточного канала и диффузор. Входящий, запыленный газовый поток ускоряется в конфузоре проточного канала и в самом узком его сечении достигает своей наибольшей скорости. В классическом скруббере Вентури в желобе промывочная жидкость впрыскивается в виде струи перпендикулярно направлению течения очищаемого газового потока, что называется также поперечным впрыском, через большое число форсунок, выполненных, например, в виде мелких отверстий, которые расположены рядом друг с другом в плоскости перпендикулярно продольной оси проточного канала, называемой также плоскостью впрыска.

В примыкающем диффузоре кинетическая энергия газового потока снова преобразуется в энергию давления, которая, однако, меньше по сравнению с теоретическим восстановлением давления из-за потерь на трение в двухфазном течении.

За счет силы удара газа промывочная жидкость разбивается в сужении на мельчайшие капли. Степень сепарации возрастает с повышением скорости газа в зоне сужения. Это возрастание объясняется повышенной относительной скоростью между газом или отделяемыми частицами и промывочной жидкостью, а также образованием крупных граничных поверхностей между газообразной и жидкой фазами. Повышение степени сепарации при увеличении соотношения промывочной жидкости и газа также является следствием увеличенной граничной поверхности между газообразной и жидкой фазами; применение большего количества промывочной жидкости повышает, как правило, степень сепарации. Она определяется как отношение выходного пылесодержания, оставшегося в газовом потоке после прохождения через пылеуловитель, к входному пылесодержанию, имеющемуся в газовом потоке перед прохождением через пылеуловитель.

Степень сепарации обозначается η (в %), где η = ((входное пылесодержание - выходное пылесодержание)/входное пылесодержание)*100%.

В классическом скруббере Вентури с поперечным впрыском глубина проникновения промывочной жидкости в проточный канал желоба играет решающую роль для степени сепарации, поскольку степень сепарации скруббера Вентури уменьшается как при слишком большой, так и при слишком малой глубине проникновения промывочной жидкости. В то время как в первом случае промывочная жидкость попадает на противоположные соответствующей форсунке участки стенки желоба и стекает там в виде пленки, при слишком малой глубине проникновения в центре желоба образуется зона, в которую промывочная жидкость не проникает и в которой газовый поток с отделяемыми частицами может проходить через скруббер без соприкосновения с промывочной жидкостью.

Кроме того, также неизбежные по конструктивным и функциональным причинам расстояния между форсунками в плоскости впрыска желоба приводят к зонам, в которые по причинам геометрии расположения форсунок и формы распыла - струя промывочной жидкости выход отверстие форсунки расширяется в виде полной конусной струи - не может проникнуть выходящая из форсунки промывочная жидкость и в которой газовый поток с отделяемыми частицами может проходить через скруббер без соприкосновения с промывочной жидкостью.

Следует также обратить внимание на то, что сильное ускорение промывочной жидкости и тем самым резкое снижение относительной скорости между нею и газовым потоком или отделяемыми частицами в нем происходит тогда, когда промывочная жидкость представляет собой большую поверхность для взаимодействия с газовым потоком. После лишь короткого отрезка пути после выхода промывочной жидкости из форсунок до выхода газового потока вместе с подхваченной промывочной жидкостью из желоба промывочная жидкость настолько ускоряется в направлении значения скорости газового потока, а, тем самым, относительная скорость между фазами настолько снижается, что скорость промывочной жидкости на примыкающем участке течения возрастает лишь немногою. При данной геометрии скруббера Вентури из-за колебаний нагрузки существуют рабочие точки, которые заметно отличаются от оптимальной рабочей точки и в которых достигается соответственно меньшая степень сепарации.

К группе скрубберов Вентури, в которых очищаемый газовый поток приобретает сужение свободного сечения течения в проточном канале, относится также кольцевой скруббер. Существенным признаком проточного канала классического кольцевого скруббера является аксиально перемещаемое, образующее кольцевой зазор конусообразное тело, которое вместе с также коническим корпусом кольцевого скруббера образует кольцевой зазор. Последний соответствует желобу описанного выше классического скруббера Вентури. Изменение кольцевого зазора за счет осевого перемещения образующего его конусообразного тела в коническом корпусе вызывает приспосабливание к изменяющимся количествам газовых потоков.

За счет относительно малого по сравнению с площадью проточного канала, регулируемого кольцевого зазора достигается большая плотность орошения, которая имеет существенное значение для вымывания. Наибольшая сила удара в двухфазном течении газового потока и промывочной жидкости достигается на входе в кольцевой зазор. Примыкающий к нему участок проточного канала с кольцевым зазором служит также в качестве смесительного тракта для сепарации субмикронных пылевых частиц за счет наложения поперечного движения турбулентного там течения газа. Вращательно-симметричное кругового сечение кольцевого скруббера обеспечивает подачу промывочной жидкости в кольцевой зазор или с помощью центрально расположенной большой, работающей без засорения форсунки, и/или посредством приводимой в движение напряжением сдвига стеновой пленки, от которой капельки отделяются за счет срезающего действия течения газа в направлении кольцевого зазора.

В классическом кольцевом скруббере промывочная жидкость впрыскивается через центрально расположенную полую коническую форсунку перед ускорением газа конфузором, поскольку такие типы форсунок благодаря своей простой и надежной конструкции не склонны к засорениям. В случае полых конических форсунок жидкость выходит в виде тонкой конусообразной пленки, называемой также ламелью, которая, начиная с определенного расстояния от полой конической форсунки, распадается на группу капель. Большое число мелких капель подхватывается газовым потоком непосредственно в кольцевой зазор. Большие капли попадают на стенку кольцевого скруббера в зоне полой конической форсунки или конфузора. Оттуда промывочная жидкость в виде пленочного течения течет в конфузор или в конфузоре в направлении кольцевого зазора. От возрастающей пленки на уменьшающейся стеновой поверхности сужающегося конфузора за счет сил напряжения сдвига ускоренного течения газа отделяется все больше жидкостных структур, которые диспергируются в очень мелкие капли и попадают в кольцевой зазор. Образовавшиеся мелкие капли смещают их распределение по размерам к меньшему среднему диаметру, что приводит к повышению поверхности капель и, тем самым, к увеличению площади массообмена. Начальная относительная скорость между газовым потоком и промывочной жидкостью очень быстро уменьшается в случае мелких капель. Подача субмикронных пылевых частиц к мелким каплям промывочной жидкости происходит вдоль участка проточного канала с кольцевым зазором за счет наложения поперечного движения турбулентного там течения газа.

Можно также подавать всю промывочную жидкость перед конфузором через несколько тангенциальных входов в виде стеновой пленки. При этом можно отказаться от конической форсунки. Энергия для распределения промывочной жидкости создается тогда преимущественно турбулентным течением газа.

Зона на входе в кольцевой зазор является зоной высокой относительной скорости, а участок проточного канала с кольцевым зазором - зоной турбулентной диффузии.

Собственно отделение частиц, например, пыли от газового потока - массопередача частиц газом-носителем (газовым потоком) на промывочную жидкость - происходит у обоих описанных типов скрубберов Вентури только за счет отделения промывочной жидкости или частиц - сепарации газообразной и жидкой фаз.

С помощью известных скрубберов Вентури, например при очистке конвертерного газа в конвертерных установках сталелитейных заводов на этапах загрузки и продувки, достигаются степени сепарации, при которых промытый конвертерный газ в течение всего периода имеет обычно, в среднем, пылесодержание около 140 или 150 мг/м³ _n. Для удовлетворения требований к охране окружающей среды традиционные скрубберы оборудуются фильтрами, чтобы еще более уменьшить пылесодержание очищенного газа.

Техническая задача

В основе изобретения лежит задача повышения степени сепарации кольцевых скрубберов посредством этапов способа или за счет создания устройств для осуществления этапов способа.

Техническое решение

Эта задача решается посредством способа очистки запыленного газового потока за счет мокрого пылеудаления в кольцевом скруббере посредством впрыскиваемой промывочной жидкости, отличающегося тем, что, по меньшей мере, частичное количество промывочной жидкости, предпочтительно вся промывочная жидкость, впрыскивается в газовый поток против направления его течения.

Предпочтительные эффекты изобретения

Если, по меньшей мере, частичное количество промывочной жидкости, предпочтительно вся промывочная жидкость, впрыскивается в газовый поток против направления его течения, то значительно повышается степень сепарации при равном количестве впрыскиваемой промывочной жидкости. Это объясняется тем, что за счет впрыска промывочной жидкости против направления течения газового потока, во-первых, достигается более высокая относительная скорость между капельками промывочной жидкости и газовым потоком, а, во-вторых, заметно увеличивается глубина ее проникновения в газовый поток, так что промывочной жидкостью покрывается большая площадь сечения газового потока.

Другим объектом изобретения является устройство для осуществления предложенного способа.

Такое устройство, представляющее собой кольцевой скруббер с продольной осью, проточным каналом, образованным, по меньшей мере, одним конфузором, диффузором и образующим кольцевой зазор телом, причем тело образует, по меньшей мере, с диффузором и, при необходимости, также с конфузором кольцевой зазор проточного канала, и с форсунками для впрыска промывочной жидкости в проточный канал, отличается тем, что в кольцевой зазор направлены, по меньшей мере, одна, предпочтительно несколько, особенно предпочтительно все эти форсунки.

Под выражением «направлены в кольцевой зазор» следует понимать то, что отверстия, через которые выходит промывочная жидкость, открываются в кольцевой зазор.

Образующее кольцевой зазор тело установлено предпочтительно с возможностью осевого перемещения вдоль продольной оси проточного канала. Предпочтительно продольная ось этого тела совпадает с продольной осью проточного канала. Предпочтительно этим телом является усеченный конус. Кольцевой зазор образован между стенкой диффузора и, при необходимости, конфузора и телом.

Форсунки могут быть направлены в зону кольцевого зазора, ограниченного конфузором, и в зону кольцевого зазора, ограниченного диффузором. Могут быть предусмотрены форсунки, направленные в зону кольцевого зазора, ограниченного конфузором, и форсунки, направленные в зону кольцевого зазора, ограниченного диффузором.

Образующее кольцевой зазор тело приводит при работе вдоль диффузора к участку проточного канала с кольцевым зазором и почти постоянной скоростью газового потока. В направлении проточного канала, если смотреть от конфузора в направлении диффузора, за форсунками впрыскиваемая при работе водяная струя распадается на дисперсно распределенное в газовом потоке скопление капель. Следствием предложенного расположения форсунок с устьем в кольцевой зазор является то, что при работе кольцевого скруббера, непосредственно примыкая к тем местам, где осуществляется впрыск, образуется участок с кольцевым зазором и турбулентным течением газа. В этом турбулентном течении газа мельчайшие, почти безынерционные частицы могут отделяться без больших энергозатрат за счет поперечных движений турбулентного течения газа по скоплению капель. С помощью предложенной конструкции, особенно если форсунки направлены в ограниченную диффузором зону кольцевого зазора, достигаются более высокая относительная скорость между промывочной жидкостью и частицами в газовом потоке, а также более обширное вплоть до полного смачивание газового потока. За счет этого повышается отделение субмикронных частиц.

Форсунки могут быть установлены перпендикулярно продольной оси кольцевого скруббера или к его продольной оси в направлении конфузора. Предпочтительно, по меньшей мере, одна форсунка, предпочтительно несколько форсунок, особенно предпочтительно все форсунки установлены в направлении диффузора под острым углом к продольной оси кольцевого скруббера в кольцевом зазоре.

Следовательно, промывочная жидкость может впрыскиваться поперек продольной оси кольцевого скруббера или в направлении конфузора.

Если форсунки установлены таким образом, то промывочная жидкость впрыскивается всегда под острым углом к направлению течения очищаемого газового потока, поскольку проточный канал течет в кольцевом зазоре наискось к продольной оси кольцевого скруббера. Неожиданным образом было установлено, что за счет впрыска промывочной жидкости под острым углом к направлению течения очищаемого газового потока степень сепарации удалось значительно повысить при равном количестве впрыскиваемой промывочной жидкости. Это объясняется тем, что за счет впрыска против направления течения, во-первых, достигается более высокая относительная скорость между капельками промывочной жидкости, а, во-вторых, заметно увеличивается глубина ее проникновения в проточный канал, так что промывочной жидкостью покрывается большая площадь его сечения.

Предпочтительно форсунки, направленные в кольцевой зазор, направлены в его зону, образованную образующим его кольцевым телом и диффузором.

Там скорость течения газового потока выше, чем в зоне кольцевого зазора, образованной образующим его кольцевым телом и конфузором, что усиливает положительные эффекты предложенного впрыска.

Особенно предпочтительно форсунки, направленные в кольцевой зазор, направлены во входную область зоны кольцевого зазора, образованной образующим его кольцевым телом и диффузором. Тогда газовый поток остается в кольцевом зазоре на еще длинном отрезке течения, где может происходить отделение частиц промывочной жидкостью.

При этом под входной областью следует понимать область, которая, если смотреть от конфузора, и, будучи измерена вдоль продольной оси кольцевого скруббера, составляет первые 50% также измеренной длины диффузора, предпочтительно первые 40%, особенно предпочтительно первые 30%, наиболее предпочтительно первые 20%.

Преимущественно, по меньшей мере, одна из форсунок, предпочтительно несколько форсунок, особенно предпочтительно все форсунки установлены в кольцевом зазоре в направлении диффузора под острым углом к продольной оси кольцевого скруббера. При этом форсунки заключают с ней преимущественно угол в диапазоне с нижним пределом, по меньшей мере, 20°, предпочтительно, по меньшей мере, 30°, и верхним пределом максимум 70°, предпочтительно максимум 60°, преимущественно 20-70° или 30-60°, наиболее предпочтительно 45°.

В другом предпочтительном варианте предложенного кольцевого скруббера направленные в кольцевой зазор форсунки для впрыска промывочной жидкости расположены друг за другом, по меньшей мере, в двух, преимущественно в четырех, плоскостях, если смотреть от конфузора в направлении диффузора вдоль продольной оси кольцевого скруббера.

По сравнению с впрыском такого же количества промывочной жидкости только в одной плоскости ее многоступенчатый, т.е. происходящий в разных плоскостях, впрыск приводит к увеличению поверхности для отделения ею частиц. Это повышает достигаемую с определенным количеством промывочной жидкости степень сепарации и сокращает при данной степени сепарации энергозатраты, которые приходится нести на стороне входа газового потока в кольцевой скруббер.

При этом некоторые или все эти плоскости лежат преимущественно перпендикулярно продольной оси проточного канала, т.е. являются плоскостями его сечения. При этом расстояние соседних плоскостей форсунок друг от друга в направлении продольной оси проточного канала составляет предпочтительно 200-300 мм, особенно предпочтительно 200 мм, наиболее предпочтительно 220 мм. Этим достигается то, что на объемном участке кольцевого зазора, где под действием поверхностного натяжения после уменьшения относительной скорости между фазами ламели и мембраны промывочной жидкости распадаются на цепочки капель, имеется достаточно длинный отрезок течения в кольцевом зазоре, чтобы захватить субмикронные частицы за счет турбулентной диффузии. Впрыскиваемая струя промывочной жидкости распадается сначала за счет импульсных и срезающих усилий газового потока, турбулентно протекающего в зоне кольцевого зазора, где расположены форсунки, на ламели и мембраны. После уменьшения ускорения газовым потоком они собираются в цепочки капель почти одинакового диаметра 40 мкм. На объемных участках кольцевого зазора, где промывочная жидкость имеет еще только форму капель, поверхность для отделения частиц промывочной жидкостью меньше по сравнению с объемными участками, где имеются ламели и мембраны. На тракте кольцевого зазора, через который проходят эти цепочки капель, происходит оседание субмикронных частиц на каплях за счет турбулентной диффузии, поскольку скорость газового потока в результате возникающей на этом тракте потери давления остается приблизительно постоянной.

Преимущественно форсунки плоскостей, лежащих друг за другом в направлении продольной оси проточного канала, расположены на периферии кольцевого зазора со смещением по отношению друг к другу, т.е., если смотреть в направлении продольной оси проточного канала, то, по меньшей мере, форсунки двух непосредственно соседних плоскостей лежат не непосредственно друг за другом, а форсунки второй плоскости лежат на участках периферии, представляющих собой промежуток между соседними форсунками первой плоскости. Этим достигается то, что до находящихся между форсунками одной плоскости сечения проточного канала мертвых зон, до которых не достает впрыскиваемая этими форсунками промывочная жидкость, достает промывочная жидкость, впрыскиваемая форсунками следующей плоскости сечения.

Преимущественно форсунки одной плоскости включаются и/или выключаются независимо от форсунок других плоскостей. Разные ряды форсунок могут тогда включаться или выключаться по отдельности.

Преимущественно при работе кольцевого скруббера энергозатраты, которые приходится нести на стороне входа в него газового потока, выбираются на за счет в зависимости от числа используемых плоскостей форсунок.

Преимущественно число форсунок в одной плоскости выбирается так, что происходит равномерное смачивание кольцевого зазора промывочной жидкостью.

Форсунки выполнены, например, в виде форсуночных отверстий. Преимущественно форсуночные отверстия снабжены на выходе закруглениями или фасками. Это позволяет достичь больших углов распыла при впрыске.

Преимущественно имеются толкающие устройства с приводом, преимущественно приводом от гидроцилиндров, с помощью которых форсунки или форсуночные отверстия могут освобождаться от засорений. Предпочтительно для этого используется коммутационная программа.

Благодаря признакам изобретения могут достигаться степени сепарации значительно выше степеней сепарации известных скрубберов Вентури и кольцевых скрубберов, т.е. очищенный газ менее запылен, чем в известных скрубберах Вентури и кольцевых скрубберах. Так, среднее значение запыленности очищенного газа в конвертерных установках можно уменьшить примерно до 50 мг/м³ _n или менее чем до 20 мг/м³ _n. Таким образом, можно отказаться от сложных подключенных фильтровальных установок.

Другим объектом изобретения является применение предложенного кольцевого скруббера для очистки конвертерного газа, т.е. возникающего при производстве стали отходящего газа.

Краткое описание чертежей

Ниже изобретение более подробно поясняется со ссылкой на схематичные чертежи, на которых изображены уровень техники и примеры осуществления изобретения. На чертежах представляют:

- фиг.1: классический скруббер Вентури;

- фиг.2: классический кольцевой скруббер;

- фиг.3: два комбинированных продольных разреза двух вариантов предложенных кольцевых скрубберов;

- фиг.4: сечение вариантов из фиг.3 по линии А-А;

- фиг.5: предложенный кольцевой скруббер с форсунками в разных плоскостях, перспективный вид разных плоскостей смещенных по отношению друг к другу форсунок.

Описание вариантов

На фиг.1 изображена типичная конструкция классического скруббера Вентури 1 с поперечным впрыском. Очищаемый газовый поток (обозначен стрелками с наполовину закрашенным наконечником) течет через него в направлении течения сверху вниз. При этом он последовательно протекает зоны конфузора 2, желоба 2 и диффузора 4, образующие проточный канал. Его продольная ось 5 совпадает с продольной осью скруббера и, если смотреть от конфузора 2 в направлении диффузора 4, соответствует направлению течения газового потока. Проходное сечение в разных зонах в данном случае прямоугольное, однако, в принципе, может быть также иным. Ширина 6 желоба 3 и, тем самым, имеющееся в распоряжении для течения проходное сечение меньше по сравнению с шириной и проходным сечением проточного канала на входе конфузора 2 для газового потока и шириной и проходным сечением проточного канала на выходе диффузора 4. Таким образом, скорость газового потока в зоне желоба 3 наибольшая. В зоне входа желоба 3 расположены форсунки 7 для впрыска промывочной жидкости, обычно воды, обозначенной направленными к ним стрелками. Непосредственно на высоте форсунок 7 относительная скорость между промывочной жидкостью и натекающим газовым потоком наибольшая, так что там промывочной жидкостью может захватываться наибольшая доля содержащихся в газовом потоке частиц. Промывочная жидкость ускоряется газовым потоком в направлении течения, в результате чего относительная скорость уменьшается. Чем больше уменьшается относительная скорость между газовым потоком и промывочной жидкостью, тем меньше частиц захватывается промывочной жидкостью в процессе дальнейшего течения. Зона высокой относительной скорости в желобе 3 обозначена серым цветом.

На фиг.2 изображена типичная конструкция кольцевого скруббера 8, содержащего часть корпуса, непрерывно сужающуюся в направлении течения очищаемого газового потока (обозначен стрелками с наполовину закрашенным наконечником), конфузор 9, непосредственно примыкающую к нему, непрерывно расширяющуюся часть корпуса, диффузор 10 и примыкающую к нему часть 11 корпуса постоянного сечения.

В части корпуса скруббера 8, образованной конфузором 9, диффузором 10 и частью 11 корпуса, установлено образующее кольцевой зазор тело 12. Его верхняя часть конически сужается против направления течения, т.е. в направлении конфузора 9, а его тупая верхняя торцевая сторона направлена снизу в нижнюю часть конфузора 9. Нижняя часть тела 12 начинается на высоте перехода от диффузора 10 к части 11 корпуса и сужается в направлении течения. Корпус и тело 12 выполнены, в основном, вращательно-симметричными. Тело 12 установлено в корпусе с возможностью осевого перемещения. Между телом 12 и корпусом образован кольцевой зазор, являющийся частью проточного канала скруббера 8. В принципе, в данном изобретении тело 12 может быть позиционировано так, что кольцевой зазор образован уже конфузоре (фиг.2), или так, что он образован только в диффузоре, а не в конфузоре (не показано).

Конфузор 9, диффузор 10, часть 11 корпуса и тело 12 образуют проточный канал кольцевого скруббера. Его продольная ось 13 совпадает с продольной осью его проточного канала. Ширину кольцевого зазора можно увеличивать за счет осевого смещения тела 12 вниз и уменьшать, наоборот, за счет осевого смещения вверх. Таким образом, можно подгонять проходное сечение к изменению массового потока течения газа.

Над конфузором 9 расположена центральная форсунка 14 для впрыска промывочной жидкости 15. Как обозначено стрелками, промывочная жидкость 15 вытекает из центральной форсунки 14 как через конфузор 9 прямо в кольцевой зазор, так и к стенке конфузора 9, где она в виде пленки стекает вниз и отрывается на кромке между конфузором 9 и диффузором 10 за счет возникающей там высокой скорости течения газового потока. Относительная скорость между промывочной жидкостью 15 и газовым потоком наибольшая в обозначенной поперечными штрихами зоне. К ней в направлении течения примыкает тракт кольцевого зазора, на котором двухфазное течение газовый поток-промывочная жидкость является турбулентным, что представлено обозначенной кружками зоной. Возникающие в турбулентном течении относительные поперечные движения между газовым потоком и промывочной жидкостью 15 вызывают дополнительную диффузию частиц в промывочную жидкость 15.

На фиг.3 изображены два продольных разреза половин сторон двух разных вариантов кольцевого скруббера 16 в отношении установки сопел. Корпус содержит непрерывно сужающуюся в направлении течения очищаемого газового потока часть - конфузор 17, непосредственно примыкающую к ней, непрерывно расширяющуюся часть - диффузор 18 и примыкающую к ней часть 19 постоянного сечения. В этих частях корпуса кольцевого скруббера 16 установлено образующее кольцевой зазор тело 20, верхняя часть которого конически сужается против направления течения, а тупая верхняя торцевая сторона направлена снизу в нижнюю часть конфузора 17. Нижняя часть тела 20 начинается на высоте перехода от диффузора 18 к части 19 корпуса и сужается в направлении течения. Корпус и тело 20 выполнены, в основном, вращательно-симметричными. Тело 20 расположено в корпусе с возможностью осевого перемещения. За счет этого соответствующую ширину кольцевого зазора можно подгонять к массовому потоку течения газа.

В отличие от традиционных кольцевых скрубберов, как на фиг.2, над конфузором 17 не предусмотрена центральная форсунка для впрыска промывочной жидкости. Напротив, во входной зоне кольцевого зазора в четырех лежащих друг за другом в направлении течения плоскостях расположены направленные в кольцевой зазор форсунки 22, 23. Следовательно, они расположены в этих плоскостях 21а, 21b, 21c, 21d, лежащих друг за другом, если смотреть от конфузора 17 в направлении диффузора 18 вдоль продольной оси 24 кольцевого скруббера 16. Все плоскости перпендикулярны продольной оси 24, т.е. являются плоскостями сечения проточного канала в кольцевом зазоре. Форсунки 22 в варианте на фиг.3 слева расположены перпендикулярно продольной оси 24 кольцевого скруббера 16, а форсунки 23 справа установлены под острым углом 45° к ней. В обоих случаях впрыск промывочной жидкости происходит с составляющей скорости против направления течения газового потока в кольцевом зазоре. Этим достигается максимально возможная относительная скоростью между газовым потоком и промывочной жидкостью.

Показано выполнение кольцевого зазора предложенных кольцевых скрубберов, при котором после зоны кольцевого зазора, в которой происходит впрыск промывочной жидкости, т.е. в которой расположены форсунки, и в которой газ попадает на впрыскиваемую жидкость, ускоряемую газовым потоком в направлении течения, тракт кольцевого зазора достаточно длинный, чтобы захватить за счет турбулентной диффузии частицы, в частности размером в субмикронном диапазоне, т.е. частицы, протяженность которых в любом из пространственных направлений составляет менее 1 мкм. При этом протяженность кольцевого зазора рассчитана так, что длина отрезка течения для турбулентной диффузии приблизительно соответствует длине тракта, на котором относительная скорость в направлении течения промывочной жидкости и газа уменьшилась примерно до 20% или менее начальной относительной скорости в момент попадания газового потока на промывочную жидкость. Также с помощью этой меры повышается степень сепарации скруббера.

Расстояние между плоскостями 21a, 21b, 21c, 21d в направлении продольной оси 24 составляет соответственно 200 мм.

Форсунки одной плоскости включаются и выключаются независимо от форсунок других плоскостей.

На фиг.4 по впрыску промывочной жидкости в разрезе А-А на фиг.3 видно, что в одной плоскости в направлении периферии равномерно распределены соответственно двенадцать форсунок, причем форсунки, расположенные, если смотреть в направлении течения, в лежащих друг за другом плоскостях, смещены по отношению друг к другу.

Для лучшей наглядности показаны только по одной форсунке плоскости 21а и одной форсунке плоскости 21b. Форсунки плоскости 21а образуют конуса распыла 38, темные по сравнению с конусами распыла 39 форсунок плоскости 21b. Этим достигается заметно лучшее покрытие кольцевого зазора промывочной жидкостью.

Как в кольцевых скрубберах, так и в классических скрубберах Вентури расстояние между плоскостями форсунок около 200 мм в направлении течения представляется особенно оптимальным.

На фиг.5 в перспективном виде схематично изображено смещенное расположение форсунок 22, 23 в обеих плоскостях 21а, 21b на фиг.3. Во избежание мертвых зон в газовом потоке, до которых промывочная жидкость не достает, форсунки 22, 23 в плоскости 21b расположены в зонах периферии желоба, представляющих собой промежуток между форсунками 22, 23 в плоскости 21а.

Хотя изобретение было подробно проиллюстрировано и описано предпочтительными примерами его осуществления, оно не ограничено этими раскрытыми примерами, и специалист может вывести из них другие варианты, не выходя за рамки объема охраны изобретения.

Перечень ссылочных позиций

1 - скруббер Вентури

2 - конфузор

3 - желоб

4 - диффузор

5 - продольная ось проточного канала

6 - ширина желоба

7 - форсунка

8 - кольцевой скруббер

9 - конфузор

10 - диффузор

11 - часть корпуса постоянного сечения

12 - образующее кольцевой зазор тело

13 - продольная ось кольцевого скруббера

14 - центральная форсунка

15 - промывочная жидкость

16 - кольцевой скруббер

17 - конфузор

18 - диффузор

19 - часть корпуса

20 - образующее кольцевой зазор тело

21a, 21b, 21c, 21d - плоскости

22 - форсунки

23 - форсунки

24 - продольная ось кольцевого скруббера

25 - конус распыла

26 - конус распыла.

Claims

1. Кольцевой скруббер с продольной осью, проточным каналом, образованным, по меньшей мере, одним конфузором, диффузором и образующим кольцевой зазор телом, причем это тело образует, по меньшей мере, с диффузором и, при необходимости, также с конфузором кольцевой зазор проточного канала, и с форсунками для впрыска промывочной жидкости в проточный канал, отличающийся тем, что в кольцевом зазоре оканчиваются, по меньшей мере, несколько, особенно предпочтительно все эти форсунки, причем оканчивающиеся в кольцевом зазоре форсунки для впрыска промывочной жидкости расположены друг за другом, по меньшей мере, в двух, преимущественно в четырех, плоскостях, если смотреть от конфузора в направлении диффузора вдоль продольной оси скруббера, при этом форсунки плоскостей, лежащих друг за другом в направлении продольной оси проточного канала, расположены на периферии кольцевого зазора со смещением по отношению друг к другу.

2. Скруббер по п. 1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна из форсунок, предпочтительно несколько форсунок, особенно предпочтительно все форсунки установлены в направлении диффузора в кольцевом зазоре под острым углом к продольной оси скруббера.

3. Скруббер по п. 2, отличающийся тем, что форсунки заключают с продольной осью кольцевого скруббера угол в диапазоне с нижним пределом, по меньшей мере, 20°, предпочтительно, по меньшей мере, 30°, и верхним пределом максимум 70°, предпочтительно максимум 60°, преимущественно 20-70° или 30-60°, наиболее предпочтительно 45°.

4. Скруббер по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что форсунки одной плоскости выполнены с возможностью включения и/или выключения независимо от форсунок других плоскостей.

5. Применение кольцевого скруббера по одному из пп. 1-4 для очистки конвертерного газа.