Результат интеллектуальной деятельности: КОНИЧЕСКИЙ ФОРСУНОЧНЫЙ СКРУББЕР

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является скруббер по патенту РФ №2324256 (прототип), содержащий корпус, состоящий из цилиндрической части, конической части, нижняя часть которой соединена с цилиндрической частью и коническим шламосборником, патрубки соответственно для запыленного и очищенного газа, оросительное устройство выполнено в виде установленной в центре корпуса форсунки.

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания за счет недостаточно развитой поверхности распыления жидкости.

Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания путем увеличения степени распыла жидкости форсунками.

Это достигается тем, что в коническом форсуночном скруббере, содержащим 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», оросительное устройство выполнено в виде вихревых форсунок, каждая из которых состоит из корпуса с камерой завихрения и сопла, корпус выполнен в виде подводящего штуцера с центральным отверстием, и жестко соединенной с ним и соосной цилиндрической гильзой с внутренней резьбой и расширительной камерой, соосной корпусу, при этом соосно корпусу, в его нижней части подсоединено к гильзе посредством резьбы сопло, выполненное в виде перевернутого стакана, в днище которого выполнен турбулентный завихритель потока жидкости с, по крайней мере двумя, наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий, расположенных в торцевой поверхности сопла, где также выполнено центральное цилиндрическое дроссельное отверстие, соединенное со смесительной камерой сопла, последовательно соединенной с диффузорной выходной камерой, в диффузорной выходной камере установлен рассекатель, выполненный в виде, по крайней мере, трех спиц, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры, перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - в поверхности тела вращения, например шара, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры, а само тело вращения расположено в нижней части за срезом диффузорной выходной камеры, к торцевой поверхности цилиндрической гильзы, соосной с корпусом, соосно диффузорной камере, прикреплен диффузор, поверхность среза которого лежит в плоскости, находящейся ниже поверхности тела вращения рассекателя, а рассекатель выполнен в виде двух спиц, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры, перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - на оси, на которой, с возможностью вращения, установлено тело вращения, выполненное в виде шара, центр которого лежит на оси диффузорной выходной камеры, при этом поверхность тела вращения, выполненного в виде шара, установленного на оси, с возможностью вращения, выполнена перфорированной, а к поверхности тела вращения, выполненного в виде шара, установленного на оси, с возможностью вращения, установлены элементы, осуществляющие его вращение, например в виде отрезков винтовых лопастей.

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 форсунки, на фиг. 6 - вариант выполнения тела вращения форсунки с резонансными выемками.

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 форсунки. Брызгоуловитель выполнен в виде слоя насадки 9, размещенной между опорной 5 и ограничительной 6 тарелками (фиг. 1). На нижней опорной тарелке 8 также расположен слой насадки. Нижние 5 и 8 опорные тарелки и насадка 9 выполнены из упругих материалов. Насадка, размещенная над нижней опорной тарелкой, выполнена из упругих материалов, например в форме полиэтиленовых шаров. На фиг. 2 представлен вариант насадки 10 в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, на фиг. 3 - вариант насадки в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, на фиг. 4 - вариант насадки 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 нижней опорной тарелке 8 может быть установлен вибратор (на чертеже не показано). Насадка может быть выполнена из упругих полимерных материалов, композиционных материалов, и получена способами формования или спекания.

Вихревая форсунка (фиг. 5-6) состоит из корпуса 11, который выполнен в виде подводящего штуцера с центральным отверстием 13, и жестко соединенной с ним и соосной цилиндрической гильзой 12 с внутренней резьбой 15. В цилиндрической гильзе 12 расположена расширительная камера 14, соосная корпусу. При этом соосно корпусу, в его нижней части подсоединено к гильзе 12 посредством резьбы 15 сопло 16, выполненное в виде перевернутого стакана, в днище 17 которого выполнен турбулентный завихритель потока жидкости с, по крайней мере двумя, наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий 19 и 20, расположенных в торцевой поверхности сопла 16, образованной его днищем 17. В торцевой поверхности сопла 16 также выполнено центральное цилиндрическое дроссельное отверстие 18, соединенное со смесительной камерой 21 сопла, последовательно соединенной с диффузорной выходной камерой 22. Причем эффективные площади проходных сечений наклонных цилиндрических отверстий 19 и 20, взятые в совокупности, и центрального отверстия 18 равны между собой.

В выходной диффузорной камере установлен рассекатель, выполненный в виде, по крайней мере, трех спиц 23, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры 22, перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - в поверхности тела вращения 24, например шара, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры 22, а само тело вращения 24 расположено в нижней части, за срезом диффузорной выходной камеры.

Возможен вариант, когда поверхность тела вращения 24, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры 22, а само тело вращения 24 расположено в нижней части, за срезом диффузорной выходной камеры, выполнена в виде эллипсоида, малая ось которого осесимметрична оси диффузорной выходной камеры 22 (на чертеже не показано).

Возможен вариант, когда к торцевой поверхности цилиндрической гильзы 12, соосной с корпусом 11, соосно диффузорной камере 22, прикреплен диффузор 25, поверхность среза которого лежит в плоскости, находящейся ниже поверхности тела вращения 24 рассекателя.

Возможен вариант, когда рассекатель выполнен в виде двух спиц 23, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры 22, перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - на оси 26, на которой, с возможностью вращения, установлено тело вращения 24, выполненное в виде шара, центр которого лежит на оси диффузорной выходной камеры 22.

Возможен вариант, когда поверхность тела вращения 24, выполненного в виде шара, установленного на оси 26, с возможностью вращения, выполнена перфорированной.

Возможен вариант, когда к поверхности тела вращения 24, выполненного в виде шара, установленного на оси 26, с возможностью вращения, установлены элементы, осуществляющие его вращение, например в виде отрезков винтовых лопастей (на чертеже не показано).

Возможен вариант, когда на внутренней поверхности центрального цилиндрического дроссельного отверстия 18, расположенного в торцевой поверхности сопла 16, выполнены винтовые канавки для осуществления дополнительного закручивания потока жидкости (на чертеже не показано).

Вихревая форсунка работает следующим образом.

Распыляемая жидкость поступает в корпус 11 через центральное отверстие 13, затем в расширительную камеру 14, соосную корпусу 11. После камеры 14 жидкость направляется к соплу 16, где распределяется по нескольким направлениям: первое - по центральному цилиндрическому дроссельному отверстию 18 в смесительную камеру 21, а второе - в турбулентный завихритель потока жидкости с наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий 19 и 20, также соединенных со смесительной камерой 12 сопла, где при взаимодействии этих встречающихся потоков происходит их дробление с образованием турбулентного потока, направляющегося к диффузорной выходной камере 22, где происходит дополнительное дробление капель жидкости при их столкновении друг с другом за счет расширяющегося турбулентного потока жидкости.

В выходной диффузорной камере 22 происходит столкновение выходного вихревого потока с рассекателем, его спицами 23, и поверхностью тела вращения 24, что приводит к дополнительному дроблению капель жидкости, образованию тонкораспыленных струй.

Возможен вариант, когда в теле вращения 24, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры 22, а само тело вращения 24 расположено в нижней части, за срезом диффузорной выходной камеры, выполнены резонансные выемки 27 по форме в виде цилиндрической поверхности разного диаметра и длины, выполняющие функции резонаторов Гельмгольца, размеры которых определяются необходимой частотой пульсации потока жидкости (фиг. 2) для увеличения мелкодисперсности распыляемого факела.

Конический форсуночный скруббер с подвижной насадкой работает следующим образом.

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 обеспечении свободного перемещения насадки 9 в газожидкостной смеси ее плотность не должна превышать плотности жидкости. Процесс пылеулавливания протекает в оптимальном гидродинамическом режиме газопромывателя, характеризующимся режимом полного развитого псевдоожижения. Для интенсификации гидродинамического режима на нижней опорной тарелке 8 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.

Скруббер 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%.