UA75159C2

UA75159C2 - Cyclone scrubber

Info

Publication number: UA75159C2
Application number: UA2004010254A
Authority: UA
Inventors: Henadii Heorhiiovy Mykhailenko; Alim Abdul-Amidovych Ennan; Vadim Petrovych Prykhodko; Serhii Mykolaiovych Kosmin; Dmytro Volodymyrovych Myronov
Original assignee: Odesa Nat Polytechnical Univer
Priority date: 2004-01-13
Filing date: 2004-01-13
Publication date: 2006-03-15

Abstract

A cyclone scrubber concerns mass-exchange, in particular, injection apparatuses for purification of gas and powder-gas emissions of production of phosphoric, nitric and combined fertilizers, etc. The cyclone scrubber contains a cylindrical housing with tangential inlet duct in its upper part and first axial branch pipe fixed in the bottom of the housing of conical shape, a cover with a central pipe fixed in it, in upper part of which two lattices of large effective cross section are mounted with a layer of semistationary cap between them. Two sprayers are mounted coaxially in the central pipe at a distance of 3.0... 3.5 m from each other, below the sprayers on the perimeter of central pipe the windows are located at equal distance from eachother. The windows are overlapped by internal and external screens. The central pipe is equipped with a bottom of conical shape with another fixed axial branch pipe passing through the first branch pipe of larger diameter outside the limits of scrubber. The simultaneous dry and wet cleaning of powder-gas flow with separate obtaining of dispersed and gas components and reduction of electric power consumption are achieved by this invention.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до масобмінних апаратів, зокрема, до форсуночних апаратів, що використовуються у 2 хімічній, нафтохімічній, металургійній, теплоенергетичній і іншій галузях промисловості. Апарат переважно може бути застосований для очищення газових і пилогазоних викидів, що відходять на виробництвах фосфорних, азотних, комбінованих добрив та ін. Особливо слід зазначити можливість застосування апарата для очищення пилогазових викидів, що утворяться в технологіях сушіння деяких мінеральних добрив (наприклад, амофосу), переробки й утилізації сміття й ін., коли гази, що відходять містять як газові. так і тверді 70 дисперсні складові.The invention relates to mass transfer devices, in particular, to injector devices used in 2 chemical, petrochemical, metallurgical, thermal power and other industries. The device can mainly be used for cleaning gas and dust emissions from the production of phosphorus, nitrogen, combined fertilizers, etc. In particular, it should be noted the possibility of using the device for cleaning dust and gas emissions, which are formed in the technologies of drying some mineral fertilizers (for example, amphos), processing and disposal of garbage, etc., when the outgoing gases are contained as gases. and solid 70 dispersed components.

Відомо циклонний скрубер, що включає циліндричний корпус, кришку, днище, тангенціальний вхідний патрубок, розміщений у нижній частині корпусу осьовий вихідний патрубок, закріплений у кришці, зливальний патрубок, розташований у нижній частині корпусу, центральну трубу для підведення рідини до форсунок розташованим по периметрі труби в чотири ряди по чотири штуки в кожнім, при цьому сопла форсунок 12 спрямовані перпендикулярно потокові газу (11.A cyclone scrubber is known, which includes a cylindrical body, a cover, a bottom, a tangential inlet nozzle located in the lower part of the body, an axial outlet nozzle fixed in the cover, a drain nozzle located in the lower part of the body, a central pipe for supplying liquid to the nozzles located along the perimeter of the pipe in four rows, four pieces in each, while the nozzles of the nozzles 12 are directed perpendicular to the gas flow (11.

У пристрою відзначено наступні недоліки: - через конструктивні особливості корпусу циклонного скрубера контакт газу з рідиною здійснюється за один прохід і носить перехресний характер, що зменшує час і якість контакту; - розташування форсунок створює мертві зони розпилу, у яких істотно погіршений контакт газу з рідиною: - у процесі очищення має місце бризковиніс, тому що відсутній бризкоуловлюючий пристрій.The device has the following shortcomings: - due to the design features of the cyclone scrubber housing, the contact of gas with the liquid is carried out in one pass and has a cross character, which reduces the time and quality of contact; - the location of the nozzles creates spray dead zones, in which the contact of gas with the liquid is significantly impaired: - during the cleaning process, there is splashing, because there is no splash-catching device.

Найбільш близьким по технічній сутності і результату. що досягається, до пропонованого рішення є циклонний скрубер, що включає циліндричний корпус з тангенціальним вхідним патрубком у верхній частині й осьовим зливальним патрубком, закріпленим у днищі конічної форми, кришку з закріпленою в ній центральною трубою у верхній частині якої встановлено двоє грат великого живого перетину із шаром напіврухомої насадки с між ними, при цьому перетин центральної труби і кільцевого зазору, утвореного трубою і внутрішньою (3 поверхнею корпусу, такі, що швидкості газу в них однакові і рівні 8...1Ом/с, і форсунки, дві з яких розміщені коаксиально в центральній трубі на відстані 2.2...2,5м одна від іншої соплами убік днища, а три по периметру кільцевого зазору таким чином, що їхні сопла розташовані на рівні нижнього торця центральної труби і спрямовані у бік кришки (21. оThe closest in technical essence and result. that is achieved, the proposed solution is a cyclone scrubber, which includes a cylindrical body with a tangential inlet nozzle in the upper part and an axial drain nozzle fixed in the bottom of a conical shape, a cover with a central pipe fixed in it, in the upper part of which two grates of a large live cross-section are installed a layer of a semi-moving nozzle with between them, while the intersection of the central pipe and the annular gap formed by the pipe and the inner (3) surface of the body, such that the gas velocities in them are the same and equal to 8...1Ω/s, and nozzles, two of which are placed coaxially in the central pipe at a distance of 2.2...2.5 m, one from the other with nozzles towards the bottom, and three along the perimeter of the annular gap in such a way that their nozzles are located at the level of the lower end of the central pipe and are directed towards the cover (21. o

У пристрою є наступні недоліки: ю - в апараті неможливо відокремити дисперсну складову від газової, тому що зрошення центральної труби і кільцевого зазору корпусу здійснюється одночасно при одному осьовому патрубку; у таких умовах, крім того,- (7 зміст уловленої дисперсної складової при робочі в замкнутому циклі (більш прийнятний варіант, тому що ою найбільш повно використовується поглинальна здатність рідкого сорбенту зі збереженням досягнутого ступеня очищення) безупинно збільшується, що в таких умовах призводить до порушення нормальної роботи насосу, що - забезпечує циркуляцію рідкої фази: - виділення з отриманого в результаті очищення шламу уловленої дисперсної складової, котра може являти значну цінність, а також наявність великої кількості форсунок, - вимагає додаткових енергетичних витрат і « спеціальної техніки. З 50 Задачею пропонованого винаходу є створення циклонного скрубера, у якому зміна конструкції центральної с труби і нове розташування форсунок у ній, а також визначені співвідношення площ перетину центральної труби і з» кільцевого зазору між нею і корпусом, забезпечують одночасне сухе і мокре очищення пилогазового потоку з роздільним одержанням дисперсної і газової складових та зниження витрати електроенергії.The device has the following disadvantages: u - in the device, it is impossible to separate the dispersed component from the gaseous component, because the irrigation of the central pipe and the annular gap of the housing is carried out simultaneously with one axial nozzle; in such conditions, in addition, - (7 the content of the captured dispersed component when working in a closed cycle (a more acceptable option, because it makes the most complete use of the absorption capacity of the liquid sorbent while maintaining the achieved degree of purification) continuously increases, which in such conditions leads to a violation normal operation of the pump, which - ensures the circulation of the liquid phase: - separation of the captured dispersed component from the resulting sludge cleaning, which can be of considerable value, as well as the presence of a large number of nozzles, - requires additional energy costs and "special equipment. With 50 The task of the proposed the invention is to create a cyclone scrubber, in which a change in the design of the central c pipe and a new location of the nozzles in it, as well as the determined ratio of the cross-sectional areas of the central pipe and c" of the annular gap between it and the body, provide simultaneous dry and wet cleaning of the dust and gas flow with separate production of dispersed and gas components, etc consumption of electricity.

Поставлена задача вирішується тим, що в циклонному скрубері, що містить циліндричний корпус з тангенціальним вхідним патрубком у верхній його частині і першим осьовим патрубком, закріпленим у днищі і корпусу конічної форми; кришку з закріпленою в ній центральною трубою, у верхній частині якої встановлено 4! двоє грат великого живого перетину із шаром напіврухомої насадки між ними: дві форсунки встановлені коаксиально в центральній трубі, відповідно до винаходу форсунки установлені на відстані 3,0...3,3м одна від - іншій соплами назустріч, нижче форсунок по периметрі центральної труби рівновіддалено одне від іншого сл 20 вирізані перекриті внутрішніми і зовнішніми козирками вікна, сумарною площею, що забезпечує мінімальні гідравлічні втрати при вданій витраті газу; для забезпечення в кільцевому зазорі між центральною трубою і с корпусом швидкості газу 3.0...4,5м/с при швидкості газу в центральній трубі 4,0...7,0м/с співвідношення площ перегинів центральної труби і кільцевого зазору обрано в діапазоні 0,76...0,64; центральна труба постачена днищем конічної форми із закріпленим другим осьовим патрубком, що виходить через перший патрубок 29 більшого діаметра за межі скруберу.The task is solved by the fact that in the cyclone scrubber, which contains a cylindrical body with a tangential inlet nozzle in its upper part and the first axial nozzle fixed in the bottom and the conical body; a lid with a central pipe fixed in it, in the upper part of which 4! two gratings of a large live section with a layer of semi-moving nozzle between them: two nozzles are installed coaxially in the central pipe, according to the invention, the nozzles are installed at a distance of 3.0...3.3 m from each other - the nozzles are facing each other, below the nozzles are equidistant along the perimeter of the central pipe one from the other sl 20 cut-out windows covered with internal and external visors, the total area of which ensures minimal hydraulic losses with a successful gas flow; to ensure a gas velocity of 3.0...4.5 m/s in the annular gap between the central pipe and the casing at a gas velocity in the central pipe of 4.0...7.0 m/s, the ratio of the areas of the bends of the central pipe and the annular gap is selected in the range 0.76...0.64; the central pipe is provided with a conical bottom with a fixed second axial nozzle, which exits through the first nozzle 29 of a larger diameter outside the scrubber.

ГФ) Технічний ефект. В одному корпусі завдяки розташуванню форсунок тільки в центральній трубі і виконанню центральної труби з днищем конічної форми із закріпленим у ньому співвісно з першим, другим осьовим о патрубком, який виходить через перший більшого діаметра за межі скрубера, - реалізовано два уловлюючих апарати так, що в кільцевому зазорі (І апарат) здійснюється сухе очищення при швидкостях газу в ньому 60 1,0...4,5м/с, що при швидкостях газу в центральній трубі 4,0..7,0м/с забезпечується обраним співвідношенням площ перетину центральної труби і кільцевого зазору в діапазоні 0.76...0.64, - при цьому роздільно і найбільше повно уловлюється дисперсна складова пилогазового потоку, що надходить у кільцевий зазор скрубера на очищення, а в центральній грубі (ІІ апарат), газова. - мокра сорбційне очищення: тобто об'єкт, що заявляється, здатний ефективно вести одночасно роздільне очищення пилогазових викидів, як від твердої бо дисперсної складової, так і від газової. Зовнішні і внутрішні козирки, що перекривають вирізані по периметрі центральної труби рівновіддалено вікна запобігає влучення рідини з центральної труби в кільцевий зазор апарату і пилу з кільцевого зазору в закріплену в кришці центральну трубу, забезпечуючи в комплекті з вікнами нормальну й ефективну роботу І і ІЇ апаратів. Розташування форсунок на відстані й ф-3.0..3.5м одна від інший опитами назустріч забезпечує досягнення сумарного ефекту поглинання газової складової Н-99.7...99.9965 і є раціональним, тому що ПпПрфЗ,0м приводить до погіршення якості очищення, а й о ф»3.5м - практично не позначається на ступені поглинання, тобто відстань між форсунками понад 3,5м і відповідна йому висота апарату економічно недоцільна. Використання всього двох форсунок і забезпечення одночасною роздільного одержання дисперсної і газової складових (без застосування спеціальних технічних засобів), - дозволяє в 7/0 Порівнянні з прототипом, значно зменшити витрати електроенергії па очищення.GF) Technical effect. In one housing, thanks to the location of the nozzles only in the central pipe and the execution of the central pipe with a conical bottom with a coaxially fixed in it with the first, second axial nozzle, which exits through the first one of a larger diameter outside the scrubber, two catching devices are implemented so that in the annular gap (I device) is dry cleaned at gas velocities in it of 60 1.0...4.5 m/s, which at gas velocities in the central pipe of 4.0...7.0 m/s is ensured by the selected ratio of the cross-sectional areas of the central pipe and annular gap in the range of 0.76...0.64, - at the same time, the dispersed component of the dust and gas flow, which enters the annular gap of the scrubber for cleaning, is captured separately and most completely, and the gaseous component is captured in the central rough (II apparatus). - wet sorption cleaning: that is, the proposed facility is able to effectively carry out simultaneous separate cleaning of dust and gas emissions, both from the solid and dispersed component, and from the gaseous component. The external and internal visors covering the equally spaced windows cut along the perimeter of the central pipe prevent liquid from the central pipe from entering the annular gap of the apparatus and dust from the annular gap into the central pipe fixed in the cover, ensuring the normal and efficient operation of the I and II apparatus complete with windows. The location of the nozzles at a distance of ф-3.0..3.5m from each other, facing each other, ensures the achievement of the total effect of absorption of the gas component Н-99.7...99.9965 and is rational, because ПпПрфЗ,0m leads to a deterioration in the quality of cleaning, and о ф »3.5 m - practically does not affect the degree of absorption, that is, the distance between the nozzles is more than 3.5 m and the corresponding height of the device is economically impractical. The use of only two nozzles and the simultaneous provision of separate reception of dispersed and gaseous components (without the use of special technical means) - allows in 7/0 Compared with the prototype, to significantly reduce the consumption of electricity and cleaning.

Сутність винаходу пояснюється кресленням, де на Фіг.1 представлено схему циклонного скрубера, що містись тангенціальний вхідний патрубок і у верхній частині циліндричною корпусу 2 із кришкою 3, у якій закріплена центральна труба 4, у верхній частині якої встановлено двоє грат 5 великою живого перетину із шаром напіврухливої насадки б між ними: дві форсунки 7, установлені коаксиально в центральній трубі 4 на /5 Відстані 3.0...3.9м одна від іншої соплами назустріч, нижче форсунок по периметрі в центральній трубі 4 рівповіддалено одне від іншою вирізані перекриті внутрішніми 8 і зовнішніми 9 козирками вікна 10, сумарною площею, що забезпечує мінімальні гідравлічні втрати при заданій витраті газу: у нижній частині конічною днища 11 корпусу закріплено перший осьовий патрубок 12; центральна труба 4 виконана з днищем конічної форми 13 у нижній частині якою закріплено другий меншого діаметра осьовий патрубок 14 співвісно з першим і який 2о Виходить крізь нього за межі скрубера; для забезпечення швидкості газу в кільцевому зазорі 3.0...4.5м/с при швидкостях газу в центральній трубі 4,0...7,0м/с, обрано співвідношення площ перегинів центральної труби і кільцевого зазору 0.76...0,64. Фіг.2 і З представлені для зручності розгляду особливостей конструкції апарату.The essence of the invention is explained by the drawing, where Fig. 1 shows a diagram of a cyclone scrubber, which contains a tangential inlet pipe and a cylindrical body 2 with a cover 3 in the upper part, in which a central pipe 4 is fixed, in the upper part of which two gratings 5 of a large live cross-section are installed with a layer of semi-moving nozzle b between them: two nozzles 7, installed coaxially in the central pipe 4 at /5 Distance 3.0...3.9m one from the other with nozzles facing each other, below the nozzles along the perimeter in the central pipe 4 equidistant from each other, cut out and covered by internal 8 and the outer 9 visors of the window 10, with a total area that ensures minimum hydraulic losses at a given gas flow rate: in the lower part of the conical bottom 11 of the housing, the first axial nozzle 12 is fixed; the central pipe 4 is made with the bottom of a conical shape 13 in the lower part of which is fixed the second smaller diameter axial branch 14 coaxial with the first and which 2o exits through it outside the scrubber; to ensure a gas velocity in the annular gap of 3.0...4.5 m/s at gas velocities in the central pipe of 4.0...7.0 m/s, the ratio of the areas of the bends of the central pipe and the annular gap is 0.76...0.64. Fig. 2 and C are presented for the convenience of consideration of the design features of the device.

Циклонний скрубер працює таким чином.Cyclone scrubber works like this.

Газ через тангенціальний патрубок 1, закріплений у верхній частині циліндричного корпусу 2 апарата з сч ов Кришкою З, у якій закріплена центральна труба 4, у верхній частині якої встановлено двоє грат 5 великого живого перетину із шаром напіврухливої насадки б між ними; дві форсунки 7 установлені коаксиально в і) центральній трубі 4 на відстані 3,0...3.5м одна від іншої соплами назустріч, надходить у кільцевий зазор корпусу на очищення, при витраті, що забезпечує його лінійну швидкість в ньому м/-3,0...4.5м/с (за даними заявників при такій швидкості досягається висока ефективність пилоочищення), де під дією відцентрових і Ге! зо інерційних сил висаджується дисперсна складова пилогазового потоку, що очищається, для забезпечення швидкості газу в кільцевому зазорі 1,0...4,5м/с при швидкостях газу в закріпленій у кришці З корпуса 2 о центральній трубі 4 4.0...7,0м/с (швидкісне очищення, як встановлено заявниками при роботі в такому режимі «- помітного зниження якості сорбції не спостерігається, а економія в матеріалі на виготовлення апарата істотна), обрано співвідношення площ перетинів труби 4 і кільцевого зазору між нею і корпусом у діапазоні о 0.76,..0.64. Далі газ через вирізані і перекриті внутрішніми 8 (запобігає влученню рідини з центральної труби ї- 4 у кільцевий зазор) і зовнішніми 9 (запобігає влученню пилу з кільцевого зазору в центральну трубу 4) козирками, вікна 10 надходить у центральну трубу 4, де послідовно контактує з рідким сорбентом, що розпилюється двома цільнофакельними форсунками 7 кожна з двома введеннями (ФСДВ), установленими коаксиально в центральній трубі 4 на відстані 3,0...3,5м одна від іншій соплами назустріч. Так у кільцевому « зазорі корпусу апарата реалізується сухе очищення, а в центральній трубі - мокре. Пройшовши зону зрошення в с газ надходить у розміщений між двома гратами 5 великого живого перетину шар напіврухливої насадки 6, деGas through the tangential nozzle 1, fixed in the upper part of the cylindrical body 2 of the device with the lid C, in which the central pipe 4 is fixed, in the upper part of which two grates 5 of a large live section are installed with a layer of semi-moving nozzle b between them; two nozzles 7 are installed coaxially in i) the central pipe 4 at a distance of 3.0...3.5 m, one from the other with nozzles towards each other, enters the annular gap of the housing for cleaning, at a flow that ensures its linear speed in it m/-3, 0...4.5 m/s (according to the applicants, high efficiency of dust removal is achieved at this speed), where under the action of centrifugal and Ge! due to inertial forces, the dispersed component of the dust and gas flow, which is cleaned, is deposited to ensure a gas velocity in the annular gap of 1.0...4.5 m/s at gas velocities in the cover fixed in the housing 2 about the central pipe 4 4.0...7, 0 m/s (high-speed cleaning, as established by the applicants when working in this mode "- no noticeable decrease in the quality of sorption is observed, and the saving in material for the manufacture of the device is significant), the ratio of the cross-sectional areas of the pipe 4 and the annular gap between it and the housing in the range of 0.76,..0.64. Next, the gas through the visors cut out and covered by internal 8 (prevents liquid from the central pipe 4 into the annular gap) and external 9 (prevents dust from the annular gap into the central pipe 4) visors, windows 10 enters the central pipe 4, where it successively contacts with a liquid sorbent, which is sprayed by two all-torch nozzles 7 each with two inlets (FSDV), installed coaxially in the central pipe 4 at a distance of 3.0...3.5 m from each other with the nozzles facing each other. Thus, dry cleaning is carried out in the annular gap of the device body, and wet cleaning is carried out in the central pipe. After passing through the irrigation zone in c, the gas enters the layer of the semi-moving nozzle 6 placed between two gratings 5 of large live cross-section, where

Й висаджуються краплі рідини, що уносяться, тобто усувається бризковиніс. Уловлена дисперсна складова и?» виводиться з апарату через коаксиально скріплений у нижній частині конічного днища 11 корпусу апарата 2 перший осьовий патрубок 12. Відпрацьований рідкий сорбент через коаксиально закріплений у нижній частині Конічного днища 13 центральної труби 4 другий осьовий патрубок 14 (співвісний з більшого діаметра першим) -І виходить через перший і направляється в циркуляційний цикл, або виводиться за межі скрубера.And drops of liquid that are introduced are planted, that is, splash is eliminated. Captured dispersed component and? is discharged from the apparatus through the first axial branch 12 coaxially fixed in the lower part of the conical bottom 11 of the apparatus body 2. The spent liquid sorbent through the second axial branch 14 coaxially fixed in the lower part of the conical bottom 13 of the central pipe 4 (coaxial from the larger diameter to the first) -And exits through the first and is sent to the circulation cycle, or removed outside the scrubber.

Установка високоефективних цільнофакельних форсунок, що незабиваються, 7 ФоДВ, - забезпечує високу і-й дисперсність розпилу рідкого сорбенту (при раціональній щільності зрошення І-5Ом З/м2"год., основна маса - крапель рідині, що розпорошується, розміром а,-400...450мкм) при витраті електроенергії не більш 0,2кВт на т рідині, що розпорошується. і-й Джерела інформаціїInstallation of highly efficient, non-clogging single-torch nozzles, 7 FoDV, - ensures high and high dispersion of liquid sorbent spray (at a rational irrigation density of 1-5 Ом З/m2"h., the main mass is drops of the sprayed liquid, the size of А-400 ...450μm) with an electricity consumption of no more than 0.2 kW per t of sprayed liquid.

Ге) 1. Рамм В.М. Абсорбция газов. Изд. 2-е перераб. и доп. - М.: "Химия", 1976., С.533, 534. 2. Деклараційний патент на винахід. Україна. Мо36541А. Циклонний скрубер/Михайленко Г.Г. та інші. Опубл. 16.04.2001. Бюл. Мо3.Ge) 1. Ramm V.M. Absorption of gases. Ed. 2nd revision. and additional - M.: "Khimiya", 1976., pp. 533, 534. 2. Declaratory patent for an invention. Ukraine. Mo36541A. Cyclone scrubber/Mykhaylenko H.G. and other. Publ. 04/16/2001. Bul. Mo3.

ГФ)GF)

Claims

The formula of the invention is) Cyclone scrubber, which contains a cylindrical body with a tangential inlet nozzle in its upper part and a first axial nozzle, fixed in the bottom of the body of a conical shape of the cover with a central pipe fixed in it, in the upper part of which two grates of a large live cross-section are installed with a layer of semi-moving nozzle between them, two nozzles are installed coaxially in the central pipe, which differs in that the nozzles are installed at a distance of 3.0-3.5 m from each other with the nozzles facing each other, below the nozzles along the perimeter of the central pipe, they are equidistant from each other, cut out and overlapped by internal and external b5 window visors with a total area that ensures minimal hydraulic losses at a given gas flow rate; to ensure a gas velocity of 3.0-4.5 m/s in the annular gap between the central pipe and the housing at gas velocities in the central pipe of 4.0-7.0 m/s, the ratio of the cross-sectional areas of it and the housing is selected in the range of 0.76 -0.64; the central pipe is equipped with a conical bottom with a fixed second axial nozzle, which exits through the first nozzle of a larger diameter outside the scrubber.

s o (22) yu "- IS) h- shi s;"

-I 1 - p. 50 3e)

F) name) 60 b5