Устройство для очистки газа

 

Изобретение относится к области очистки отходящих газов от токсичных примесей. Цель изобретения состоит в повышении степени улавливания паров и аэрозолей ртути из выбросных газов за счет воздействия упругих акустических колебаний. Устройство содержит акустический преобразователь 1, патрубок 2 ввода газа, патрубки 4 подачи водного раствора реагентов, кольцевую камеру 5, постепенно сужающийся кольцевой конический канал 6, кольцевое коническое сопло 7, внутреннюю обечайку 8 и наружную обечайку 11, корпуса преобразователя, центробежные гидродинамические акустические газопромыватели 14, кольцевую коагуляционную камеру 15, петлеобразующий канал 16, газоход, соединяющий устройство с туманоуловителем 17, емкость /отстойник/ 18, цилиндроконическую трубу 19 для отвода очищенного газа, металлотканевый фильтр 20 с обратной продувкой сжатым воздухом, трубопровод 21 для подвода сжатого воздуха, емкость 22 для чистого реагента, трубопровод 23 для стекания отфильтрованного реагента, насос 24, всасывающий 25 и нагнетающий 26 трубопроводы, перепускной клапан 27, полукольцевые каналы 28, туманоуловитель 29. 2 з.п.ф-лы, 7 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИМИСтИЧЕСНИХ

РЕОЪБЛИН щ) В 01 D 47/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° Ф

° й

Н

26 в

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

i (21) 4358356/23-26 (22) 04.01.88

{46) 30.07.90. Вюл. ¹ 28 (75) А.З.Иайхут„.ннов, P.З.Каримов, В.И.Егоров и Н.И.Иагаян (53) 621.928.97 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 41.3964, кл. В 01 D 47/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР ¹ 997754, кл. В 01 D 47/06, 1981. .(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА, (57) Изобретение относится к области очистки отходящих газов от токсичных

„„SU 1581351 А 1

2 примесей. Цель изобретения состоит в повьппении степени улавливания паров и аэрозолей ртути из выбросных газов за счет воздействия упругих акустических колебаний. Устройство содержит акустический преобразователь 1, патрубок 2 ввода газа, патрубки 4 подачи водного раствора реагентов, кольцевую камеру 5, постепенно сужающийся кольцевой конический канал 6, кольцевое коническое сопло

7, внутреннюю обечайку 8 и наружную обечайку 11 корпуса преобразователя, 1581351

10 центробежные гидродинамические акустические гаэопромыватели 14, кольцевую коагуляционную камеру 15, петлеобраэующий канал 16, газоход, соединяющий устройство с туманоуловителем 17, емкость (отстойник) 18, цилиндроконическую трубу 19 для отвода очищенного газа,металлотканевый фильтр 20 с обратной продувкой сжаИзобретение относится к области 15 очистки газа в различных отраслях промыпленности и может быть применено для высокой степени очистки отходящих газов от паров, ртути и других токсичных примесей, 20

Цель изобретения †. повьпление степени улавливания паров и аэрозолей вредных примесей из выбросных газов за счет воздействия упругих акустических колебаний. 25

На Аиг ° 1 представлено устройство, разрез; на Аиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на Аиг.3 — акустический газопромыватель, продольный разрез; на фиг.4 — разрез Б-Б на фиг.3; на 30 на Аиг.5 — разрез В-В на Аиг.1 (узел ввода реагента в кольцевую камеру); на Аиг.б — разрез Г-Г на фиг.1; на фиг.7 †вставка с сужающимися каналами, общий вид. 35

Гидродинамическое акустическое устройство включает акустический преобразователь 1, патрубок 2 ввода газа, корпус 3, тангенциально размещенные для поступления водного раст- 40 вора реагентов патрубки 4, кольцевую камеру 5 закручивания реагентов, постепенно сужающийся кольцевой конический канал 6, кольцевое коническое сопло 7, внутреннюю обечайку 8 корпу- 45 са преобразователя, резьбовое соединение 9, Аиксирующую гайку 10, наружную обечайку 11 корпуса преобразования, патрубок 12 для соединения преобразователя с корпусом устроиства, вставку 13 с полукольцевыми каналами, центробежные гидродинамические акустические газопромыватели 14 (фиг.3), кольцевую коагуляционную камеру 15, петлеобразующий канал 16, газоход 17, емкость-отстойник 18, цилиндрическую трубку отвода газа 19, металлотканевый фильтр 20 с обратной продувкой сжатым воздухом, трубопровод 21 для тым воздухом, трубопровод 21 для подвода сжатого воздуха, емкость 22 для чистого реагента, трубопровод

23 для стекания отфильтрованного реагента, насос 24, всасывающий ?5 и нагнетающий 26 трубопроводы, перепускной клапан 27, полукольцевые каналы 28, туманоуловитель 29.

2 з.п. A-лы, 7 ил., 1 табл. подвода сжатого воздуха, емкость 22 для чистого реагента, трубопровод для стекания отфильтрованного реагента

23, насос 24 многоступенчатый секционный кислотостойкий, всасывающий трубопровод 25, нагнетающий трубопровод .26, перепускной клапан 27, постепенно сужающиеся полукольцевые каналы 28, волокнистый туманоуловитель 29. При этом центробежные гидродинамические акустические газопромыватели 14 состоят из зажимной гайки

30, диаАрагмы 31, имеющей коническое углубление, камеры 32 закручивания реагента, конического канала .33, переходящего в цилиндрический 34, пере- . городки, волновода 35,- цилиндрического наконечника 36, отверстия 37 для прохода реагента.

Коагуляционная.камера 15 изготовлена иэ труб и имеет две вертикальные колонки 38, 39, соединенные дугообразным переходом 40.

Устройство работает следующим образом.

Реагент поступает в .кольцевую камеру 5 из двух тангенциально размещенных патрубков 4 под давлением 1012 атм. Далее поток поступает во вставку 13 с сужающимися по направлению потока жидкости полукольцевыми каналами 23, которые размещены под углом 25-30 к ее торцу. Полукольцевые каналы 28 имеют форму сопла, размещение же их на одной поверхности под одинаковым углом, а также с одинаковым интервалом придают им кассетную форму. При изготовлении преобразователя кассетная форма вставки позволяет ее плотно устанавливать в кольцевую камеру закручивания 5 реагента поглотителя. Каждый полукольцевой канал при работе является самостоятельным источником образования гидродинамических акус1581351

Угол суже- ния сопла преобразо

1 вателя, 40 град

I без акустического с включенным центробежным промывателя акустическим промывателем

99,89

99,90

99,96

99,95

99,78

99,989

99,985

99,990

99,995

99,985

32

24

16

5 тических колебаний. Кроме того, тенгенциальная подача водного раствора реагента поглотителя в камеру закручивания 5 обеспечивает в ней возникновение потоков движения жид- 5 кости с различными скоростями. )жидкость, касающаяся стенки камеры, замедляет движение, а остальная часть продолжает двигаться на большой скорости, в результате этого в жидкости происходят различные разрывы, возникают вихревые турбулентные потоки, образуются упругие акустические колебания, частота .которых достигает нескольких десятков Гц.

На выходе из полукольцевых каналов

28 скорость потока еще больше возрастает. Кроме этого, струи выходящие из полукольцевых каналов 28, ударяясь о стенки конического кольцевого канала 6, создают в жидкости достаточно мощь .й закручивающийся поток, в результате чего в жидкости возникают области повышенного и пониженного давления, что приводит к образованию упругих акустических колебаний в водном растворе поглотителя. Под действием упругих акустических колебаний возникают гидроксильные радикалы Off u H +, что уве+ 30 личивает реакционную активность водных растворов реагентов, а также емкость реагента поглотителя. Интенсивность работы полукольцевых каналов 28 проверяли путем подачи в, 35 гидродинамический преобразователь бесцветного водного раствора иодистого. калия, Под действием упругих акустических колебаний раствор темнеет. Это объясняется разрушением молекул иодистого калия с образованием несвязанног0 иода, который и окрашивает воду. Опыты показали, что при прохождении полукольцевых каналов 28 ускоряется разложение 45 иодистого калия на 85-90Х, чем и достигается поставленная цель.

Затем поток реагента поступает в цилиндрический кольцевой канал, который является продолжением каме- 50 ры закручивания раствора реагента поглотителя и образуется в результате постепенного сужения наружного корпуса преобразователя в сторону сопла 7. Это обеспечивает повьппение 55 скорости во вращающемся потоке, которая достигает на выходе из конического кольцевого сопла 7 величины 190—

200 м/с.

Поступающий со скоростью 10-12 м/с очищенный газ, проходя внутренний канал преобразователя, попадает в область мощной эжекции, ускоряется в 2-3 раза и приобретает вокруг оси симметрий канала преобразователя вращательное движение, при этом идет мгновенное насыщение газом раствора реагента и также частичное растворение газа в этом растворе. Максимальное эжектирование поступающего потока газа достигается правильным пот .-.ром угла сужения кольцевого конического сопла 7 преобразователя.

Опытным путем (см. таблицу) установлено, что оптимальный угол сужения примерно равен 16-24О. С уменьшением угла сужения кольцевого конического сопла скорость эжектируемого газового потока повышается, происходит удаление от преобразователя точки образования гидродинамической акустической пучности, растет объем смешивания и растворения газов во вращающемся коническом потоке водного раствора поглотителя.

Напротив, с увеличением угла сужения сопла происходит уменьшение расстояния между торцом сопла и гидродинамическим акустическим пучком.

Здесь растут частоты упругих акусти- ческих колебаний и уменьшается эжекционная способность преобразователя.

Степень уЛавливания паров ртути, Х

На выходе из кольцевого конического сопла вращающийся поток жидкости в момент отрыва от кромки резко расширяется и образует пульсирующее движение, в момент пульсации возникают области пониженного и повышенного давления, в результате чего

1581351 образуются в жидкости упругие акустические колебания, частота этих колебаний достигает несколько десятков Кгц.

Кольцевое коническое сопло фор5 мирует кольцевой конический поток жидкости, его максимальное сужение образует гидродинамические акустические пучности. Здегь происходит беспрерывная бомбардировка частиц . друг другом, ускоряется процесс обра, зования нерастворимых солей ртути в воде. Идет непрерывное отделение очищенного газа от жидкости, полностью гидрофобизируются и коагулируются твердые частицы размером

0,01-0,005 мкм и идет их осаждение жидкостью. Ввиду того, .что процесс идет очень короткое время, пары ртути частично не успевают полностью ,связаться с поглотителем и проскакивают гидродинамическую акустическую пучность (таблица).

Изменение частоты упругих акусти- 25 ческих колебаний в преобразователе достигается увеличением или уменьшением размеров кольцевого конического канала 6. Это производится при помощи резьбового соединения 9. Регулирование частоты упругих акустических колебаний возможно и изменением давления подаваемого реагента в камеру закручивания 5, которое регулируется при помощи байпаса, размещенного на

35 насосе..

Насыщение газом вращающегося конического потока раствора реагентов происходит за счет центробежных сил, возникающих в самом потоке. В соста- 40 ве газа имеющиеся негидрофобные пары металлической ртути, а также аэрозоли сгущаются и под действием упругих акустических колебаний энергично коагулируют, одновременно происходит 45 образование нерастворимых в воде солей ртути. При этом водные растворы реагентов активизируются в 3-4 раза за счет насыщения ионами воды и реагента, одновременно повышается величина удельной поверхности поглотителя

50 и гидрофобизированных частичек. В результате этого создается возможность сократить расход реагентов на

20-25Х.

После гидродинамического акустического пучка струя, потеряв часть скорости, ударяется о поверхность емкости 18, образуя осевые и радиальные течения. Вместе с реагентом осаждаются соли ртути, частицы пыли и образующиеся соли.

Осветленный реагент, проходя через металлотканевый фильтр 20 (С120

12X107), стекает в емкость для реагента 22. Фильтр очищается при помощи обратной продувки сжатым воздухом.

Отделяющийся от реагента газ проходит по цилиндрической. трубе 19, установленной в емкости со смещенным центром на 0,25 радиуса верхнего сечения емкости.

Корпус устройства соединяется с корпусом акустического преобразователя 1 патрубком 12, установленным в

его нижней части корпуса устройства под углом 55-60 к вертикальной оси.

Струя, выходящая из конического кольцевого сопла, проходя торцовую часть первой коагуляционной колонки 38 под углом 55-60, увлекает за собой все. частицы за счет образующегося значительного разряжения. Угол 55-60 обеспечивает также скользящее касание струи раствора реагента к корпусу отстойника, что уменьшает до минимума дробление аэрозолей.

При работе гидродинамического акустического преобразователя во вращающемся потоке и акустическом пучке, в результате возникновения мощных разрывов водного раствора реагента, а также под действием центробежных сил, образуются взвешенные частицы в виде тумана, часть из них под воздействием внешних и внутренних сил укрепляются и оседают. Оставшийся туман (ионизированные частицы воды и реагента) совместно с очищенным газом направляются ко второй коагуляционной колонке 39.

Внутри колонок 38, 39 установлены центробежные гидродинамические газопромыватели 14 с полуразвернутым факелом.

Факелы развернуты в зависимости от нагрузки, приходящейся на промыватели. Во второй колонке 39 предусмотрена двухслойная промывка газа, при этом факелы раскрыты против движения потока газа. Это обеспечивает междуслойную обработку газа и позволяет максимально использовать акустическое воздействие на поступающий газ. Поскольку в нижней части первой колонки 38 возникает область пониженного давления, укрупненные частицы

1581351

5

55 за счет центробежных сил, возникающих при движении потока в кольцевой коагуляционной камере 15, не попадают в петлевой канал. а проходят вниз и соединяются с вращающимся потоком реагента в емкости 18.

При этом факелы газопромывателей

14, развернутые по ходу потока газа, обеспечивают достаточно высокий акустический эффект и его направленное движение вниз.

Таким образом, осуществляется постоянная рециркуляция газа.

В газопромывателе 14 водные растворы реагента, проходя конический канал 33, переходящий в цилиндрический 34, приобретают скорость на выходе 160-170 м/с и поступают тангенциально в цилиндрическую камеру

32, закручиваясь, образуют круговое вращательное дв :жение.Ввиду большой скорости вращения в потоке реагента в корпусе наконечника 36 образуются турбулентные и вихревые потоки, в результате чего возникают зоны сжатия и разряжения, за счет которых происходит образование упругих акустических колебаний.

Диафрагма 31, установленная в цилиндрическом канале и закрепленная зажимной гайкой 30, имеет коническое углубление и отверстие 37 для прохода. реагента. При прохождении через диаАрагму 31 мощного вращающегося потока реагента, сопровождающегося разрывами, усиливается интенсивность частот упругих акустических колебаний в Аакеле газопромывателя, что обеспечивает высокую эфАективность его работы. Далее очищенный газ, проходя волокнистый туманоуловитель 29, выбрасывается в атмосАеру.

Изготовленное опытно-экспериментальное гидродинамическое акустическое устройство показало высокие результаты улавливания паров ртути.

Вертикальная петлеобразующая кольцевая коагуляционная камера 15, до и после петли в которой размещены центробежные акустические мелкоструйные газопромыватели, позволяющие повышать улавливание паров и аэрозоли ртути, обеспечивает эффективную работу устройства. Гидравлическое сопротивление трех акустических промывателей, установленных во второй колонке 39, не превышает

2000 Па. Гидравлическое акустическое устройство для улавливания паров ртути имеет цилиндрический реакционно-массообменный канал, образованный патрубком 12. Длина этого канала может быть увеличена на величину активной зоны (активной зоной называется расстояние от кольцевого конического сопла до гидродинамической акустической пучности) путем изменения размеров патрубка. Pe,"-кционно-массообменный канал может быть также конической Аормы.

Повышение эфАективности работы реакционно-массообменнного канала может быть достигнуто путем размещения в канале лопастей небольшой высоты, а также введением гидродинамического акустического газопромывателя с развернутым факелом вдоль потока.

Длина канала зависит от физикохимических свойств газа, а также .гидрофобности аэрозолей, находящихся в составе газа. Чем быстрее происходит насыщение раствора реагента поглотителя очищаемым газом и образование солей ртути, нерастворимых в воде, тем короче и проще конструкция реакционно-массообменного канала.

Удлинение проводится самостоятельным изготовлением дополнительного патрубка с двумя Аланцами, который крепится на Аланцах между гидродинамическим акустическим преобразователем и корпусом акустического преобразователя 1.

После мощного непрерывного удара струи жидкости о стенки отстойника возникают отраженные волны. Они распространяются в газовой среде. Цилиндроконическая труба для отвода газа 19, размещенная в емкости (отстойнике) 18 со смещенным центром на

0,25 радиуса верхнего сечения емкости, организует движение газов в направлении ко второй коагуляционной колонке. Труба 19 крепится при помощи расчалок к ближней стенке емкости 18.

Предлагаемая новая конструкция гидродинамического акустического устройства исключает вредные выбросы за счет мощной активизации и повышения поглотительной емкости раствора реагентов и высокого массообмена.

Возникающие упругие акустические ,.колебания в результате вихревых тур. булентных потоков и водных разрывов

1581351

12 интенсивно влияют на процесс коагуляции паров ртути, а также на скорость образования комплексных солей.

Гидродинамическое акустическое устройство успешно работает как при эжектировании технологических газов, так и при перекачке их вентилятором.

Гидравлическое сопротивление устройства-2000 Ua. Степень очистки газов от паров ртути — 99,999 ",. Производительность устройства по газу— б00-900 тыс.м /ч.

Устройство изготавливается из нержавеющей стали химически-стойкого материала, ввиду агрессивности отходящих газов и образующихся реагентов (HP, Н S0э, и т.д.).

Формула изобретения 1. Устройство для очистки газа, включающее корпус, тангенциальный патрубок входа Ааз, газоход, акустический преобразователь, размещенный в патрубке входа газа, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения степени улавливания паров аэрозолей вредных примесей, акустический преобразователь выполнен из соосно размещенных с воэможностью взаимного перемещения внешней и внутренней обечаек, соединенных между собой с образованием кольцевой камеры с соплом на выходе, при этом кольцевая камера снабжена вставкой с полуt кольцевыми каналами, размещенными под углом к ее образующей, а корпус устройства выполнен из двух вертикальных цилиндрических колонок, соединенных между собой дугообразным переходом и снабженных акустическими газопромывателями, 2 ° Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что угол сужения кольцевого конического сопла составляет 16-.24

3. Устройство по пп.1 и 2, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что каждый акустический газопромыватель выполнен в виде цилиндрического наконечника с сужающимся по ходу потока тан25 генциальным каналом подвода жидкости и снабжен на выходе диафрагмой с коническим углублением и отверстием, при этом внутренняя полость цилиндрического наконечника снабжена волноводом.

1581351 б б -5

sz

ЧЬг.4

158135 t

Фиг. 7

Составитель В.Лукьянов

Техред И.Ходанич Корректор В.Гирняк

Редактор В. Ковтун

Заказ 2047. Тираж 563 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101