Результат интеллектуальной деятельности: ГАЗОПРОМЫВАТЕЛЬ

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является газопромыватель, известный из патента РФ №2286830 (прототип), содержащий корпус, состоящий из верхней и нижней секций, патрубок для ввода запыленного газа, патрубок для выхода очищенного газа, брызгоуловитель с центробежным завихрителем и патрубком для отвода жидкости из брызгоуловителя, оросительное устройство, тарелки со стабилизатором, форсунку для периодического орошения завихрителя и шламосборник.

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания.

Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания.

Это достигается тем, что в газопромывателе, содержащем корпус, состоящий из верхней и нижней секций, патрубок для ввода запыленного газа, патрубок для выхода очищенного газа, брызгоуловитель с центробежным завихрителем и патрубком для отвода жидкости из брызгоуловителя, оросительное устройство, тарелки со стабилизатором, форсунку для периодического орошения завихрителя и шламосборник, по крайней мере на одной тарелке дополнительно установлен вибратор, причем вибратор выполнен по форме периферийной части тарелок и закреплен непосредственно на тарелках или вибратор выполнен по форме центральной части тарелок и закреплен непосредственно на тарелках, причем вибратор закреплен непосредственно на корпусе в том месте, где расположены тарелки, и выполнен по форме тороидальным. Ячейки стабилизатора выполнены квадратными, а отношение высоты стабилизатора h_c к ширине ячейки b_c находится в оптимальном интервале величин h_c/b_c=1,5…1,8, а тарелки выполнены дырчатыми с отношением толщины тарелки h_т к диаметру отверстий d_o, находящимся в оптимальном интервале величин h_т/d_о=0,5…1,5, или тарелки выполнены щелевыми с отношением толщины тарелки h_т к ширине щелей b_о, находящимся в оптимальном интервале величин h_т/b_о=0,8…1,5, а отношение высоты корпуса Н к диаметру D находится в оптимальном интервале величин Н/D=4,0…6,5, причем отношение диаметра корпуса D к диаметру брызгоуловителя D₁ находится в оптимальном интервале величин D/D₁=1,2…1,25, причем отношение диаметра корпуса D к диаметрам входного и выходного патрубков D₂ находится в оптимальном интервале величин D/D₂=2,0…2,5, а оросительное устройство выполнено в виде форсунки с эллиптическим завихрителем.

На фиг. 1 изображен общий вид газопромывателя, на фиг. 2, 3 - оросительное устройство 9.

Газопромыватель содержит корпус, состоящий из верхней 4, средней 5 и нижней 7 секций, патрубок 12 для ввода запыленного газа, патрубок 13 для выхода очищенного газа, брызгоуловитель 1 с центробежным завихрителем 2 и патрубком 3 для отвода жидкости из брызгоуловителя, оросительное устройство 9, тарелки 8 со стабилизатором 6, форсунку 10 для периодического орошения завихрителя и шламосборник 14, причем по крайней мере на одной из тарелок 8 дополнительно установлен вибратор 11. Вибратор 11 может быть выполнен по форме периферийной части тарелок (на чертеже не показано) и закреплен непосредственно на тарелках или по форме центральной части тарелок 8 (на чертеже не показано) и закреплен непосредственно на тарелках. Кроме того, вибратор 11 может быть закреплен непосредственно на корпусе в том месте, где расположены тарелки 8, и выполнен по форме тороидальным. Ячейки стабилизатора 6 могут быть выполнены квадратными, а отношение высоты стабилизатора h_c к ширине ячейки b_c находится в оптимальном интервале величин h_c/b_с=1,5…1,8. Тарелки 8 могут быть выполнены дырчатыми с отношением толщины тарелки h_т к диаметру отверстий d_o, находящимся в оптимальном интервале величин h_т/d_o=0,5…1,5. Тарелки 8 могут быть выполнены щелевыми с отношением толщины тарелки h_т к ширине щелей b_o, находящимся в оптимальном интервале величин h_т/b_o=0,8…1,5. Отношение высоты корпуса Н к диаметру D находится в оптимальном интервале величин Н/D=4,0...6,5. Отношение диаметра корпуса D к диаметру брызгоуловителя D₁ находится в оптимальном интервале величин D/D₁=1,2…1,25. Отношение диаметра корпуса D к диаметрам входного и выходного патрубков D₂ находится в оптимальном интервале величин D/D₂=2,0…2,5.

На фиг. 2 представлен общий вид оросительного устройства 9, выполненного в виде форсунки с эллиптическим завихрителем; на фиг. 3 - аксонометрическая проекция завихрителя.

Форсунка с эллиптическим завихрителем содержит цилиндрическую камеру 11 с входной трубкой 12 для орошаемой жидкости, с соосно расположенным в ней осевым оросителем 13 с дроссельными отверстиями 16, выполненными в стенке трубки 12, диаметр которых меньше диаметра осевого оросителя 13. Ороситель 13 для орошаемой жидкости заглушен с выходного конца центробежным элементом 9, состоящим из последовательно соединенных профилированных дисков 20 и 21, на торцевой части которых выполнены выступы и углубления в форме спирали Архимеда. При этом выступы на одном диске 20 входят с зазором во впадины на другом диске 21 с образованием канала в форме спирали Архимеда, сообщающегося с полостью цилиндрической камеры 11. Центральная часть диска 21 с углублениями в форме спирали Архимеда соединена посредством по крайней мере трех спиц 24 с внутренней поверхностью цилиндрической камеры 11.

В торцевой части цилиндрической камеры 11, на входе потоков газа и жидкости, расположен диск 14 с перфорацией 15 для входа газа (воздуха), который своей внешней поверхностью жестко соединен с цилиндрической камерой 11, а внутренней поверхностью жестко соединен с входной трубкой 12 для подвода орошаемой жидкости.

В цилиндрической камере 11 последовательно установлено два завихрителя 17 и 18, причем завихритель 17, расположенный на входе газового потока, жестко скреплен с входной трубкой 12 с осевым оросителем 13, а на выходе завихритель 18 жестко скреплен с внутренней поверхностью цилиндрической камеры 11, при этом между завихрителями 17 и 18 выполнены два зазора для взаимодействия с газом и жидкостью: осевой зазор 24 для взаимодействия с жидкостью и тангенциальный зазор 25 для взаимодействия с газом.

Осевой ороситель 13 выполнен с центральным отверстием, равным 0,2 диаметра цилиндрической камеры 11, а трубка 12 соединена с диском 14 с перфорацией 15 для входа газа (воздуха).

К диску 21 центробежного элемента 19, соосно осевому оросителю 13, прикреплен стержень 22, на свободном конце которого установлен диск 23, выполненный в виде спирали Архимеда, который своей внешней поверхностью прикреплен к внутренней поверхности цилиндрической камеры 11, причем направление витков спирали Архимеда в диске 23 противоположно направлению витков спирали Архимеда, образованной дисками центробежного элемента 19.

Каждый из завихрителей 17 и 18 выполнен в форме эллиптического параболоида, направляющие лопасти которого изогнуты по винтовой поверхности и образуют криволинейные конфузорные каналы 26 (фиг. 3).

Форсунка с эллиптическим завихрителем работает следующим образом.

Для входа газа (воздуха) в торцевой части цилиндрической камеры 11 предусмотрен диск 14 с перфорацией 15, а для входа жидкости - трубка 12 с осевым оросителем 13.

Осевой ороситель 13 выполнен с центральным отверстием, равным 0,2 диаметра цилиндрической камеры 11.

Два завихрителя 17 и 18, выполненные в форме эллиптического параболоида, направляющие лопасти которого изогнуты по винтовой поверхности, повышают скорость образования турбулизованного газожидкостного потока. Организация вращательного движения газожидкостного потока путем его пропускания через параболические завихрители с определенной тангенциальной составляющей скорости является основным фактором стабилизации газожидкостного потока за счет создания требуемого уровня центробежных сил, что позволяет обеспечить эффективность процесса его распыления.

Затем турбулизованный газожидкостный поток взаимодействует с потоком жидкости, выходящим из центробежного элемента 19. Повышение эффективности мелкодисперсности обусловлено также увеличением уровня вращательных скоростей в зазоре между завихрителями 17 и 18, где турболизованный газожидкостный слой получает дополнительное вращение, а также устранением вторичных вихрей, благодаря чему снижается гидравлическое сопротивление форсунки. Потери напора газа при скорости его движения 20 м/с составляют не более 300 Па.

Газопромыватель работает следующим образом.

Запыленный газовый поток поступает в корпус через ввод запыленного газового потока 12 и встречает на своем пути тарелку 8, затем газы проходят через слой жидкости в виде пузырьков (пены), на поверхности которых и происходит осаждение частиц пыли. Аппарат работает в режиме мокрого пылеуловителя с провальной тарелкой, что уменьшает вероятность забивания отверстий тарелки 8 пылью, поскольку подвод газов в зону контакта с жидкостью и отвод из этой зоны осуществляются через одни и те же дырчатые или щелевые отверстия тарелок 8. Образование газожидкостной взвеси (пены) дополнительно усиливается созданием виброкипящего слоя в верхних слоях жидкости, расположенной на тарелках 8, за счет применения вибратора 11, что приводит к более интенсивному взаимодействию потоков газа и жидкости. Затем осуществляется выход газожидкостной взвеси через сепаратор жидкой фазы, выполненный в виде брызгоуловителя 1 с центробежным завихрителем 2 и патрубком 3 для отвода жидкости из брызгоуловителя. Отвод шлама осуществляется через шламосборник 14.

Предлагаемый аппарат 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 пылеулавливания, охлаждения газов и их абсорбции. Эффективность предлагаемой конструкции аппарата увеличивается за счет большей поверхности газожидкостной взвеси путем применения вибропсевдоожиженного слоя в жидкости и составляет в вышеуказанных процессах и при улавливании пылевых частиц размером больше 5 мкм порядка 92…95%.