Результат интеллектуальной деятельности: АБСОРБЕР

Изобретение относится к колонным массообменным аппаратам и предназначено для мокрой очистки воздуха от газообразных вредностей.

Наиболее близким известным техническим решением по своей сущности и достигаемому эффекту является абсорбер, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с входным патрубкам для газа, горизонтальные массообменные тарелки, ороситель и каплеуловитель в виде двух горизонтальных перегородок, между которыми концентрично размещены каплеосадительные обечайки по патенту РФ №8630 (прототип).

Недостатком известного устройства является о, что в абсорбере при изменениях расхода газа часть концентрических каналов между обечайками закрывают или открывают вручную с помощью поворотных клапанов, что обеспечивает требуемую скорость движения газа по каналам и интенсивность сепарации. Однако, из-за трудности определения момента, когда такая регулировка необходима, последнюю производят несвоевременно и ориентировочно, а в случае, когда имеет место частое изменение расхода газа такая регулировка не производится из-за того, что при этом требуется остановка абсорбера и его частичная разборка.

Технический результат - повышение эффективности каплеулавливания при переменных расходах газа.

Это достигается тем, что в абсорбере, содержащем вертикальный цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками для газа, горизонтальные массообменные тарелки, ороситель и каплеуловитель в виде двух горизонтальных перегородок, между которыми концентрично размещена каплеосадительные обечайки, в центральной обечайке размещен подвешенный на пружине поршень, зазор между перегородками снабжен по крайней мере одной дополнительной горизонтальной перегородкой и вертикально установленной радиальной стенкой, образующей две камеры, ограниченные по высоте верхней и нижней перегородками, одна из которых сообщена с полостью центральной обечайки через окно, выполненное на всю высоту этой камеры, и снабжена входными окнами в каналы между обечайками, а вторая камера снабжена выходными окнами указанных каналов и центральным выходным окном, выполненным в верхней перегородке, форсунка оросителя выполнена с двойным коническим завихрителем, и содержит цилиндрический полый корпус с каналом для подвода жидкости, в котором закреплен распылитель, состоящий из трех дросселирующих элементов, а распылитель выполнен в виде, оппозитно расположенных вершинами, и осесимметричных полых конических завихрителей: верхнего и нижнего, при этом коническая обечайка нижнего завихрителя фиксируется посредством, по крайней мере, трех спиц, закрепленных одним концом на конической обечайке нижнего завихрителя, в ее верхней части, а другим концом - в кольцевой канавке канала форсунки, выполненной на его внутренней поверхности, а вершина конической поверхности конической обечайки верхнего завихрителя крепится на круглой перфорированной пластине, установленной в кольцевой канавке канала форсунки, и опирающейся на вершину нижнего завихрителя, закрепленного в канале форсунки посредством спиц, при этом на внешних поверхностях полых конических завихрителей выполнены сквозные винтовые нарезки, а дросселирующий эффект распылителя в целом определяется суммарной пропускной способностью составляющих его элементов, причем для получения мелкодисперсного распыла суммарную пропускную способность верхнего завихрителя и перфорированной пластины выполняют большей, чем у нижнего завихрителя.

На фиг. 1 - схема абсорбера, на фиг.2 - вид по сечению А-А, на фиг. 3 - вид по сечению В-В, на фиг. 4 - вид по сечению С-С, на фиг. 5 - схема оросителя 6 в виде распылительной форсунки.

Абсорбер содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с входными и выходными патрубками 2 и 3 для газа, горизонтальные массообменные тарелки 4 с насадкой 5, ороситель 6 и каплеуловитель в виде двух горизонтальных перегородок 7 и 8, между которыми концентрично размещены каплеосадительные обечайки 9.

В центральной обечайке 10 размещен подвешенный на пружине 11 поршень 12. Зазор между перегородками 7 и 8 снабжен, по крайней мере, одной дополнительной перегородкой 13. Указанный зазор снабжен так же вертикально установленной радиальной стенкой 14, образующей две камеры 15 и 16. Камеры 15 и 16 ограничены по высоте верхней и нижней перегородками 7 и 8.

Камера 16 сообщена с полостью центральной обечайки 10 через окно 17, выполненное на всю высоту этой камеры, и снабжена входными окнами 18 в сепарационные каналы между обечайками 9.

Камера 15 снабжена выходными окнами 19 каналов между обечайками 9 и центральным выходным окном 20, выполненным в верхней перегородке 7.

Перегородки 13 снабжены отверстиями 22 и лотками 23 для сбора отсепарированной жидкости, стекающей с обечаек 9. Лотки 23 соединены с вертикальными трубками 24. Нижний конец трубок 24 размещен у козырька 25 для слива уловленной жидкости на стенке корпуса 1. Нижняя часть корпуса 1 снабжена патрубком 26 для слива загрязненной жидкости. Верхняя часть центральной обечайки 10 снабжена упором 21.

Абсорбер работает следующим образом.

Орошающая жидкость подается в абсорбер и распыляется по сечению с помощью оросителя 6. Жидкость смачивает насадку 5 на верхней тарелке 4 и, проваливаясь вниз, смачивает такую же насадку на нижней тарелке 4. Далее жидкость стекает в нижнюю часть корпуса и через патрубок 26 выводится из абсорбера.

Загрязненный газ через патрубок 2 входит в корпус, проходит перфорацию тарелок 4, сжижая насадку 5, и очищается от вредностей. Далее газ поступает в каплеуловитель через полость центральной обечайки 10, своим напором поднимает поршень 12 до установления равновесия между весом поршня и напором газа, после чего через окно 17 входит в камеру 16 откуда через окна 18 направляется в сепарационные криволинейные каналы между обечайками 9, где под действием центробежных сил производится осаждение капель жидкости на стенках обечаек 9. Очищенный от капельной жидкости газ, через выходные окна 19 входит в камеру 15 и через окно 20 верхней горизонтальной перегородки 7 (фиг. 3) направляется через патрубок 3 потребителю.

При увеличении расхода газа поршень 12 приподнимается вверх и открывает окно 17 центральной обечайки на большую высоту, поэтому газ поступает на сепарацию не только в нижние каналы, ограниченные нижней перегородкой 8 и смежной с ней дополнительной перегородкой 13, но и в вышележащий ярус каналов, ограниченный дополнительными перегородками 13. При дальнейшем увеличении расхода газа и повышения его напора поршень 12 поднимается до упора 21, открывая все яруса сепарационных каналов.

При уменьшении расхода газа поршень 12 под действием своего веса растягивает пружину 11 и опускается вниз, закрывая часть высоты окна 17 и прекращая доступ газу на сепарацию в верхние яруса сепарационных каналов.

Таким образом, чем больше расход газа, тем выше площадь поперечного сечения сепарационных каналов, через которые проходит газ с одновременной сепарацией, и наоборот, чем меньше расхода газа, тем ниже площадь поперечного сечения этих каналов. Это обеспечивает постоянство скорости движения газа по каналам с оптимальной сепарацией. Жидкость, уловленная на поверхности обечаек, стекает в виде пленки вниз и через отверстия 22 попадает в лотки 23, откуда через вертикальные трубки 24 направляется на козырек 25 и далее в виде пленки стекает вниз по стенке корпуса 1.

На фиг. 5 представлена схема оросителя 6 в виде распылительной форсунки.

Форсунка выполнена с двойным коническим завихрителем и содержит цилиндрический полый корпус 30 с каналом 28 для подвода жидкости, резьбовым участком 27 и пояском 29 со срезами под ключ.

В канале 28 для подвода жидкости закреплен распылитель, состоящий из трех дросселирующих элементов, и выполненный в виде, оппозитно расположенных вершинами, и осесимметричных полых конических завихрителей: верхнего 32 и нижнего 33. Коническая обечайка нижнего 33 завихрителя фиксируется посредством, по крайней мере, трех спиц 34, закрепленных одним концом на конической обечайке нижнего завихрителя, в ее верхней части, а другим концом - в кольцевой канавке канала 28 форсунки (на чертеже не показана), выполненной на его внутренней поверхности.

Вершина конической поверхности конической обечайки верхнего 32 завихрителя крепится на круглой перфорированной пластине 31, установленной в кольцевой канавке канала 28 форсунки, и опирающейся на вершину нижнего 33 завихрителя, закрепленного в канале 28 форсунки посредством спиц 34.

На внешних поверхностях полых конических завихрителей 32 и 33 выполнены сквозные винтовые нарезки. При этом дросселирующий эффект распылителя в целом определяется суммарной пропускной способностью составляющих его элементов. Для получения мелкодисперсного распыла суммарную пропускную способность верхнего 32 завихрителя и перфорированной пластины 31 выполняют большей, чем у нижнего 33 завихрителя.

Работа форсунки осуществляется следующим образом.

Жидкость под давлением подается в полость канала 28 для подвода жидкости корпуса 30 форсунки, а затем поступает в распылитель, и выходит наружу, образуя мелкодисперсный поток жидкости.

Возможен вариант, когда на внешних поверхностях полых конических завихрителей 32 и 33 выполнена перфорация.

Использование форсунки описанной конструкции позволяет получить равномерный по объему поток капель мелкодисперсного распыла в диапазоне диаметров капель от 30 до 150 мкм при давлении подачи воды не более 1 МПа.

Возможен вариант, когда к нижней торцевой поверхности цилиндрического полого корпуса 4 форсунки соосно присоединен диффузор 35, выполненный в виде поверхности усеченной пирамиды с основанием в виде многоугольника (например треугольника, квадрата и т.д.), к которому жестко прикреплен распылитель, состоящий из трех соосных, коаксиально расположенных пирамидальных обечаек 36, 37, 38 в виде генерирующих сеток с основаниями, эквидистантными основанию усеченной пирамиды диффузора 35: внешней 36, промежуточной 37 и внутренней 38. Каждая из обечаек содержит проволочный каркас из двух оснований в виде квадрата и боковых ребер усеченной пирамидальной поверхности. Внешняя обечайка 36 меньшим основанием крепится к диффузору 35, а ее второе большее основание, является одновременно большим основанием промежуточной 37 обечайки с боковыми ребрами, а меньшее основание промежуточной 37 обечайки является одновременно большим основанием внутренней 38 обечайки, меньшее основание которой расположено внутри промежуточной 37 обечайки на расстоянии от поверхности общего среза внешней 36 и промежуточной 37 обечаек. Генерирующие сетки в виде усеченных пирамидальных поверхностей расположены таким образом, что все вершины их пирамидальных поверхностей лежат на оси, совпадающей с осью корпуса 30 форсунки, причем направление вершины внешней 36 генерирующей сетки направлено в сторону диффузора 35.

Перфорация на внешней обечайке 36, со стороны крепления ее усеченной пирамидальной поверхности с диффузором 35, выполнена с более мелким шагом, и большим диаметром отверстий, способствующих усилению эжекционного эффекта.

Перфорация внутренней обечайки 38 на основании, обращенном в сторону от диффузора 35, и выполненном в виде квадрата, имеет больший диаметр отверстий, способствующих усилению эжекционного эффекта и дальнобойности распыляемого потока.

Технико-экономическая эффективность предложенного абсорбера заключается в повышении качества каплеулавливания до 15-20% за счет автоматической регулировки живого сечения сепарационных каналов между обечайками в зависимости от изменения расхода газа, благодаря использованию подвешенного на пружине поршня, который за счет использования энергии напора газа изменяет свое положение по высоте и тем самым регулирует проходное сечение сепарационных каналов между обечайками.