Устройство для мокрой очистки газов

 

Изобретение относится к технике мокрой очистки газов от взвешенных в них частиц с использованием силы инерции частиц при ударе газового потока о ванну жидкости. Цель изобретения - обеспечение эффективной работы устройства при изменяющихся режимах его эксплуатации. Устройство включает корпус 1, заполненный жидкостью до уровня сливного порога, патрубки для подвода и отвода жидкости, газоподводящую трубу 9, снабженную вставкой и подвижным насадком, патрубок 17 для отвода очищенного газа. Подвижный насадок выполнен в виде двух частей цилиндрической 14 и конической 15 формы. Вставка выполнена в виде ориентированного навстречу газовому потоку конуса, жестко соединенного с цилиндром, и размещена в газоподводящей трубе так, что основание конуса находится на одном уровне с кромкой сливного порога 5. Конструкция подвижного насадка позволяет обеспечивать самоподдержание скорости газа и оптимального расстояния от уровня жидкости до нижнего основания насадка. 3 ил.

Изобретение относится к технике мокрой очистки газа от взвешенных в нем частиц и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Целью изобретения является обеспечение эффективной работы устройства при изменяющихся режимах его эксплуатации. На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг.2 узел I на фиг.1; на фиг. 3 разрез А-А на фиг.1, нижняя часть вертикальной газоподающей трубы с подвижным насадком. Устройство для мокрой очистки газа содержит корпус 1 с крышкой 2, днищем 3 и карманом 4 со сливным порогом 5 для установки требуемого уровня ванны жидкости, патрубок 6 для подвода жидкости и патрубки 7 и 8 для слива жидкости (пульпы), газоподающую трубу (газоход) 9 для подвода и удара газового потока о ванну жидкости с регулируемым проходным сечением сопла 10, образованным между неподвижно закрепленной с помощью ребер 11 конусной вставкой 12, переходящей в цилиндр 13, и подвижным насадком, состоящим из двух частей: одна цилиндрической формы 14, другая в виде обратного усеченного конуса 15 с плоским кольцом 16 между ними, патрубок 17 для отвода очищенного газа. На цилиндрической части 14 насадка имеются два выступающих полукруглых желоба 18, в которых расположены свободно вращающиеся шарики 19 на осях 20, жестко прикрепленные к цилиндрической части 14 насадка по ее окружности на двух уровнях. На вертикальном газоходе 9 имеется кольцеобразный козырек 21, расположенный под углом к стенке вертикального газохода 9 на расстоянии от его выходной кромки, позволяющий перемещаться подвижному насадку на длину его конической части 15. Расстояние между осями 20 шариков 19 двух уровней выбрано так, что позволяет перемещаться подвижному насадку на длину его конической части 15. Площадь плоского кольца 16 определяется из выражения где S площадь плоского кольца 16, м²; G_T вес подвижного насадка, Н; ΔP перепад давления газового потока при оптимальной его скорости, причем ΔP = P-P_I, где P давление внутри газоподводящей трубы, Па; P_I давление внутри устройства, Па. Основание конусной вставки 12 находится на уровне кромки сливного порога и его диаметр определяется из расчета достижения оптимальной скорости газового потока на выходе из сопла 10 при минимальном количестве подвергаемого очистке газа (в кольцеобразной щели между основанием конусной вставки 12 и выходной кромки конической части 15 подвижного насадка), при этом внутренний диаметр конической части 15 подвижного насадка по выходной его кромке равен диаметру вертикального газохода 9, а по второй кромке определяется площадью плоского кольца 16. Угол при вершине конусной вставки 12 составляет не более 40^o и определяет соотношение между диаметром ее основания и высотой. Вершина угла конусной вставки 12 находится в плоскости окончания вертикального газохода 9. Длина цилиндра 13 равна 50-100 мм. Длина конической части 15 подвижного насадка равна сумме высоты конусной вставки 12 и длины цилиндра 13. В нерабочем положении устройства (до подачи газового потока в вертикальный газоход 9) подвижный насадок под действием собственного веса находится в крайнем нижнем положении, при котором выходная кромка его конической части 15 и нижний торец цилиндра 13 находятся на одном уровне. При этом плоское кольцо 16 и выходная кромка вертикального газохода 9 также находятся на одном уровне. Шарики 19 второго уровня опираются на кольцеобразный козырек 21. Устройство для мокрой очистки газа работает следующим образом. Корпус 1 устройства частично заполняют жидкостью, например водой, которую подают через патрубок 6. Расход жидкости через патрубок 6 устанавливают таким, чтобы при открытом патрубке 7 слив жидкости происходил и через сливной порог 5 в карман 4. При этом основание конусной вставки 12 должно находиться на одном уровне (в одной плоскости) с ванной жидкости в спокойном ее состоянии (до подачи газового потока), цилиндр 13 полностью погружен в жидкость, а коническая часть 15 подвижного насадка частично погружена в ванну жидкости. После установки требуемого уровня ванны жидкости в корпус 1 устройства по вертикальному газоходу 9 подают газ. В первоначальный момент, поскольку коническая часть 15 подвижного насадка погружена в ванну жидкости, выход газу закрыт и он барботирует через жидкость. При этом в объеме между подвижным насадком и конусной вставкой 12 создается давление, необходимое для преодоления сопротивления слоя жидкости, через который барботирует газ. Если это давление значительно выше расчетного по формуле (1) для свободного выхода газового потока из газопроводящей трубы в объем корпуса 1 над ванной жидкости, создается подъемная сила, воздействующая на подвижный насадок. В результате этого подвижный насадок перемещается вдоль газоподводящей трубы вверх, при этом перекос и заклинивание исключаются благодаря наличию шариков 19, свободно вращающихся на осях 20 в закрытых полукруглых желобах 18. Подвижный насадок поднимается до тех пор, пока между уровнем ванны жидкости и выходной кромкой большой ступени не образуется зазор, при котором будет выполняться условие (1), т.е. до достижения заданной оптимальной скорости газового потока на выходе, которой соответствует расчетное значение давления газового потока Р. Если в расходе газа нет отклонений от принятого по расчету (минимальный расход), то перемещение подвижного насадка прекратится тогда, когда выходная кромка конической части 15 и основание конусной вставки 12 окажутся на одном уровне или на 2-3 мм выше уровня расположения основания конусной вставки 12 (за счет дополнительного давления, создаваемого при ударе газового потока о ванну жидкости). При этом на выходе из газоподводящей трубы 9 в районе размещения конусной вставки 12 происходит постепенное увеличение скорости газового потока до оптимальной. Величина угла в вершине конусной вставки 12, не превышающая 40^o, позволяет обеспечить минимальные потери давления при переходе газового потока с большего сечения на меньшее. Газовый поток, скорость которого в проходном сечении сопла 10 достигает оптимального значения, ударяет в ванну жидкости. При этом содержащиеся в газовом потоке частицы под действием силы инерции проникают в жидкость, смачиваются, захватываются жидкостью и таким образом выделяются из газового потока, который отражается от ванны жидкости, распределяется по всему сечению корпуса 1 большой площади и с резко сниженной скоростью (0,4 0,5 м/с) поднимается вверх и через патрубок 17 выходит из устройства. При увеличении расхода газов по сравнению с его минимальным расчетным значением увеличивается скорость газового потока на выходе из насадка против оптимальной и давление газового потока соответственно возрастает, а следовательно, увеличивается подъемная сила, удерживающая подвижный насадок на расчетной высоте. Поскольку равенство между весом подвижного насадка и подъемной силой нарушается, то под действием давления газового потока подвижный насадок поднимается до тех пор, пока проходное сечение сопла 10 между конусной вставкой 12 и выходной кромкой конической части 15 не увеличится до величины, при которой скорость газового потока в этом сечении достигает оптимального заданного значения при новом расходе газа. В случае последующего уменьшения объема газа после его увеличения произойдет обратное подвижный насадок опустится под действием собственного веса до установления равновесия между подъемной силой газового потока и весом подвижного насадка. При снижении уровня ванны жидкости зазор между ней и выходной кромкой конической части 15 увеличивается, что приводит к снижению давления газового потока и соответственно подъемной силы подвижного насадка. Насадок под собственным весом опустится до установки прежнего зазора между выходной кромкой конической части 15 и новым уровнем ванны жидкости, при котором вес подвижного насадка и подъемная сила уравновешиваются. Выполнение цилиндра 13 более длинным нецелесообразно, так как более значительное снижение уровня жидкости является аварийным режимом, который необходимо устранять специальными мерами по аварийной сигнализации уровня. Описанная конструкция подвижного насадка и вставки при указанных соотношениях их параметров позволяют осуществить самоподдержание оптимальной заданной скорости газового потока в проходном сечении 10 и оптимального расстояния от уровня жидкости до нижнего основания насадка при изменении расхода очищаемого газа и при падении уровня жидкости в устройстве без участия обслуживающего персонала и без наличия автоматических контрольно-измерительных и регулирующих систем. Это обеспечивает максимальную и постоянную во времени эффективность улавливания взвешенных в газовом потоке частиц при минимальных затратах на очистку газа.

Формула изобретения

Устройство для мокрой очистки газов, содержащее корпус, частично заполненный жидкостью, патрубки для подвода и отвода жидкости, газоподающую трубу с подвижным насадком, выполненным из цилиндрической верхней части и профилированной нижней, отличающееся тем, что, с целью обеспечения эффективной работы устройства при изменяющихся режимах его эксплуатации, оно снабжено сливным порогом, размещенной на выходе трубы и жестко соединенной с ней вставкой, выполненной в виде ориентированного вершиной навстречу газовому потоку конуса с цилиндром в нижней части, при этом основание конуса расположено на одном уровне с кромкой сливного порога, а нижняя часть подвижного насадка выполнена в виде обратного конуса, диаметр верхнего основания которого больше диаметра цилиндрической части насадка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3