Аппарат для очистки газа от твердых, жидких и/или газообразных примесей

 

Использование: пассивная система защиты атмосферы в случае аварии и нарушения нормального режима работы различных технологических установок. Сущность изобретения: газ пропускают через слой жидкости в режиме барбЬтирования в видз отдельных струй через множество входных отверстий, находящихся в постепенно увеличивающейся глубиной под поверхностью очистной жидкости. С увеличением входного давления в процесс барботажного пропускания газа вовлекается все большее число входных отверстий и соответственно формируется все большее число газовых струй. При пропускании через очистной аппаратбарботер газ проходит от соответствующих входных отверстий через соединительные трубы к выпускным отверстиям, находящимся на существенно более высоком уровне , чем соответствующие входные отверстия. При этом газ пропускается через сопловые насадки типа трубок Вентури и/или направляется на выходе на отражательные экраны с минимальным перепадом давления, соответствующим указанной разности уровней. В этом случае, как только газ начинает проходить через какое-то входное отверстие, сразу же реализуется номинальное рабочее давление и гарантированно обеспечиваются интенсивное перемешивание газа с жидкостью и, естественно, высокая эффективность очистки. 5 з.п., 10 ил,. . (Л ХЗ ю 00 ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 01 D 47/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4613764/26 (86) РСТ/ЯЕ 87/00420 (17.09,87) (22) 17.03.89 (31) 8702770-2 (32) 06.07,87 (33) SE (46) 07.02.93. Бюл. N- 5 (71) Флект A6 ($ Е) (72) Леннарт Густавссон, Лейф Линдау и

Ларс-Эрик Юханссон (SE) (56) Патент CLUA

N . 4182617, кл. B 01 D 47/02, 1972, Патент США

¹ 33221166118811,, кKлR, 55-256, 1965. (54) АППАРАТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА OT

ТВЕРДЫХ, ЖИДКИХ И/ИЛИ ГАЗООБРАЗНЫХ ПРИМЕСЕЙ (57) Использование: пассивная система защиты атмосферы в случае аварии и нарушения нормального режима работы различных технологических установок. Сущность изобретения: газ пропускают через слой жидкости в режиме барботирования в виде отдельных струй через множество входных отверстий, находящихся в постепенно увеИзобретение относится к аппарату для очистки газов от твердых, жидких и/или газообразных примесей, конкретно к конструкции аппарата-барботера. Изобретение предназначается прежде всего в качестве пассивной системы защиты, срабатывающей в случае аварии или нарушения нормального режима работы различных технических установок, к примеру атомных .электростанций (АЭС), химических и других промышленных предприятий, когда возмо„„5U„„179З945АЗ личивающейся глубиной под поверхностью очистной жидкостИ. С увеличением входного давления в процесс барботажного пропускания газа вовлекается все большее число входных отверстий и соответственно формируется все большее число газовых струй.

При пропускании через очистной аппаратбарботер газ проходит от соответствующих входных отверстий через соединительные трубы к выпускныM отверстиям, находящимся на существенно более высоком уровне, чем соответствующие входные . отверстия. При этом газ пропускается через сопловые насадки типа трубок Вентури Я и/или направляется на выходе на отражательные экраны с минимальным перепадом давления, соответствующим указанной раз- ( ности уровней. В этом случае, как только газ начинает проходить через какое-то входное отверстие, сразу же реализуется номинальное рабочее давление и гарантированно обеспечиваются интенсивное перемешива- Щ ние газа с жидкостью и, естественно, высокая эффективность очистки. 5 з.п. ф-лы, 10 ил. фь жен выброс вредных газообразных приме-: сей и побочных продуктов. Но, в принципе, изобретение применимо и для нормальных рабочих условйй, например, при-действии какой-то технологической установки или осуществлении производственного процесса. Как в функциональном„ так и конструктивном плане изобретение было разработано в ответ на предельно специфические требования, предъявляемые к аварийным системам защиты. Такая система

1793945 должна находиться в ждущем режиме в по- тельными насадками. По мере увеличения стоянной готовности в течение срока не ме- скорости течения газа и входного давления нее 10 лет и должна быть способна к поверхностьжидкостипостепенновседальпрактически мгновенному срабатыванию с ше и дальше отжимается вниз, в результате выходом на полную мощность в случае ава- 5 чего открываются все новые и новые выпурии. Крайне желательно, чтобы система за- скные отверстия распределительных насадщиты могла срабатывать автоматически и . ков. через которые газ барбортирует в виде независимо от человека и управляющего отдельных струй.. Таким образом, по меньвоздействия. шей мере значительная часть поступающего

Предельно жесткие и специфические 10 газового потока проходит через используетребования предъявляются к системам ава- мые выпускные отверстия независимо от рийной защиты АЗС, Системы очистки входногодавления и суммарного расхода в предйазначаются для сепарации радиоак-. газоочистной системе. тивных частиц и газов из веществ, образую- Одним из недостатков такой газоочистщихся или высвобождающихся в 15 ной системы является то, что при отжатии результате нарушения работы АЭС. К таким вниз свободной поверхности очистной жидсистемам защиты применительно к тем ти- кости во впускном канале до уровня ниже . повым условиям; в которых они должны фун- впускного отверстия, которое таким обракционировать, предъявляются следующие зом открывается и может пропускать очищатребования; они должны действовать в от- 20 емый газ, последний поступает в очистную сутствии энергопитания, при отсутствии ак- ванну с относительно низким энергетичетивного контроля и управления со стороны ским уровнем и при отсутствии перепада обслуживающего персонала, должны быть давления. В результате этого газ барботирудлительно устойчивы в отсутствии энерго- ет через жидкость в виде относительно питания, должны сохранять работоспособ- 25 крупных пуэырей,чтоестественно приводит ность в течение нескольких суток, должны к слабому сепарационную эффекту по отнопоглощать гази экстрагировать пылевые ча- шению к мелким частицам и газообразным стицы, иметь высокую эффективность в ши- примесям. Следовательно, такие известные роких диапазонах изменения скоростей и системы не удовлетворяют в полной мере расходов блокируемых потоков. 30 требованиям, предъявляемым к пассивным

Известна очистная система, в которой системам аварийной защиты, предназначапоступающий газовый поток разделяется на емым для сепарации высокотоксичных часмножество отдельных потоков, которые тиц из выбросовых газовых потоков, преобразуются и направляются в виде тон- образующихся, например, при авариях на к их струй в слой жидкости расп ределител ь- 35 АЗ С. ными насадками. Такая система имеет Целью изобретения является устраненедостаток, заключающийся в низкой эф- we недостатков, характерных для извест. фективности очистки при малых скоростях ного очистного оборудования, в частности (расходах) течения, что обусловлено образо- эффективное экстрагирование твердых приванием в этом случае барботажных газовых 40 месей и предельно мелких частиц, а также пузырьков относительно большого размера, зкстрагирование газообразных примесей. которые относительно неэффективны с точ- Степень реализуемой сепарации примесей ки зрения очистки. в значительной мере независима от скороИзвестна система влажной очистки, сти течения или расхода очищаемого газа. принцип действия которой основан на про- 45 Другой целью изобретения является разрапускании очищаемого газа снизу через мас- ботка относительно простого по конструксив жидкости и через набор отверстий, ции аппарата, реализующего располагающихся на постепенно увеличи- вышеуказанный способ, причем такой аппавающейся глубине. При функционировании рат должен иметь низкую стоимость в изгоаппарата для очистки газа такой системы 50 товлении и должен функционировать без входящий газ отжимает вниз очистную жид- необходимости применения активных мехакость s резервуаре и понижает ее уровень . нических компонентов и беэ активного учавовпускномпатрубкеираспределительном стия обслуживающего персонала, Кроме элементе при увеличении скорости течения того, принцип действия и конструкция такои входного давления. Такое понижение 55 го аппарата должны быть приспособлены уровня жидкости приводит к "обнаженикГ для обеэзаражйвания после применения, первого выпускного отверстия, в результате - Таким образом, цель изобретения — почего газ получает воэможность проходить вышение эффективности работы в аварийвверх через очистную жидкость посредст- ном режиме, снижение энергозатрат и вом соединительных труб с распредели- повышение надежности работы.

1793945

Цель достигается тем, что в аппарате шении нормального режима ее функционидля очистки газа обеспечивают высокую эф- рования, эффективно используется для его фективность очистки независимоотвеличи- "прокачки" через газоочистной аппаратны суммарного расхода газового потока. барботер. Это обстоятельство предопредеБлагодаря тому, что поступающий на очист- 5 ляет полную независимостьдействия такого ку газ вводится сначала во впускные отвер- аппарата от внешних источников энергопистия, расположенные с постепенно тания. увеличивающейся глубиной под поверхно- Очистной аппарат помимо аварийной стью очистной жидкости, а затем выходит защиты может быть использован как обыччерез выпускные отверстия, располагающи- 10 ный сепаратор в соответствующем технолоеся со значительным превышением над со- гическом процессе. При таком ответствующими впускными отверстиями, использовании данный очистной аппарат гарантируется, что газ постоянно проходит может быть объединен с входным вентилячерез применяемое выходное сопло со зна- тором или подобным нагнетательным устчительным перепадом давления, соответст- 15 ройством. Такое техническое решение вующим разности высот между впускным и целесообразно при черезмерно низком извыпускным отверстиями. B этом случае газ, быточном давлении используемого для очипроходящий через используемые послед- стки газа. Такая комбинация применима ние выпускные отверстия, имеет значитель- также, когда рассматриваемый аппарат ный перепад давления, а следовательно, 20 предназначается для-использования в аваэффективно очищается от примесей. рийных ситуациях, которые не сопровождаВвиду того, что применяемый в. конст- ются заметным нарастаниемдавления газа. рукции очистного аппарата распредели- Для того, чтобы внешняя стенка газотельный элемент открыт в направлении очистногоаппаратамоглавыдерживатьвозрезервуара очистной жидкости посредст- 25 никающие в нем давления, эту стенку вом перепускных отверстий на уровне ниже следует выполнять как у резервуаров высосамого нижнего входного отверстия соеди- кого давления. нительных труб, жидкость способна подни- Ориентируя соответствующим образом маться в указанный элемент при перегородочные стенки, можно сформироуменьшающемся входном давлении (что 30 вать из них рециркуляционный канал, идуравносильно выходу из аварийного режи- щий от приповерхностной зоны жидкости в ма), так что ее уровень постепенно снова зону ниже отверстия выпуска очищаемого превышает часть или все ранее открывшие- газа. B этом случае поднимающиеся через ся входные отверстия, которые в результате жидкость газовые пузырьки действуют как этого перекрываются жидкостью. 35 пневмолифт (эрлифт), вызывая циркуляцию

Водном изнаилучшихвариантовиспол- жидкости. Такая циркуляция препятствует нения изобретения выходные распредели- локальному обеднению или расходованию тельные насадки выполняются в виде очистныхдобавок в промывочнойжидкости расходомерных разгонных сопл или трубок и, кроме того, создает охлаждающий эфВентури, в стенках которых имеются всасы- 40 фект, поскольку придонная часть массива вающие отверстия, сообщенные с резерву- указанной жидкости перемешивается с вераром для очистной жидкости, Такое хнейинтенсивноиспользуемойеечастью. конструктивное решение исключает необ- Распределительный элемент может ходимость применения отдельных труб для быть выполнен в виде радиальных трубок впускаочистнойжидкостии гарантируетпо- 45 или камеры с нижним перепускным отверстоянное, устойчивое поступление жидко- стием, а распределительные насадки распости в применяемые сопловые средства, ложены на одном уровне по выходному распределенные llo всему поперечному GO" . отверстию. Аппарат может дополнительно чению резервуара. иметь радиальные перегородки посекционИзобретение позволяет сепарировать 50 но, дополнительные стенки и пластинчатые частицы и капли жидкости посредством вы- ребра, размещенные в щелевых зазорах сокоэффективного абсорбирования в широ- между основными и дополнительными стенком диапазоне рабочих параметров. ками;

Газообразные примеси сепарируются за Ниже на частном примере исполнения счет растворения в очистной (промывочной) 55 дается более подробное описание сущности жидкости и/или за счет химического взаи- изобретения. модействия с веществами, входящими в co- .. На фиг. 1 приведен продольный разрез. став этой жидкости, в вертикальной плоскости газоочистного апВ изобретении давление газа, нараста- парата в первом варианте. исполнения; на ющее в контролируемой системе при нару- фиг. 2 — разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 3—

1793945

10

20

30

50 схематизированный местный вид аппарата, изображенного на фиг. 1, на этом виде по-. казано выпускное отверстие., над которым установлен рассеивающий, диспергирующий экран; на фиг. 4 — продольный разрез в вертикальной плоскости газоочистного аппарата во втором варианте исполнения; на фиг. 5 — разрез 6-Б на фиг. 4; на фиг. 6— местный вид разделительной перегородки, имеющей наклонные пластинчатые седиментационные ребра для сепарации газовых пузырьков и частиц из циркулирующей промывочной жидкости; на фиг. 7-9.представлены взаимосвязанные схематизированные виды газоочистного аппарата в третьем варианте исполнения; на фиг. 10 в увеличенном масштабе показан продольный разрез соплового средства в наилучшем варианте исполнения. Это средство предназначено для рассматриваемого очистного аппарата.

Показанный на фиг, 1-3 схематично аппарат для очистки газа выполнен в виде частично заполненного жидкостью резервуара 1 повышенного давления, состоящего из внешней стенки 2, донной части 3 и крышки или свода 4, сюда же относятся патрубок 5 выпуска газа, патрубок 6 впуска газа, распределительный элемент 7. Распределительный элемент содержит несколько радиально расходящихся книзу распределительных трубок 8 (в рассматриваемом варианте таких трубок шесть). Распределительные трубки 8 имеют внешнюю вертикально проходящую книзу трубную секцию 9 с обращенным вниз перепускным отверстием 10. Распределительные трубки

8 оснащены на наклонно отходящих их частях.соединительными трубами 11 и 12, выполненными с вертикальными и горизонтальными участками. Как наглядно показано на фиг. 3, соединительные трубы

12 снабжены сверху газовыпускными распределительными насадками 13, имеющими выходные отверстия 14. Насадки 13 могут быть выполнены в виде трубок Вентури 15 или расходомерных разгонных сопл

16, в конструкции которых в предпочтительном варианте исполнения предусмотрены всасывающие отверстия 17, сообщенные с жидкостью резервуара 1 и предназначенные для отбора последней. Над соплами 16 установлены соответствующие средства в виде ударно-диспергирующих экранов, выполненных из железных. уголков и закреп- 5 ленных соответствующим образом (не показано).

Распределительный элемент 7 погружен на определенную глубину под слой жидкости резервуара 1, находясь ниже ее свободной поверхности. В заданном случае распределительные насадки 13 выполнены в виде сопловых трубок Вентури 15 (такой вариант следует рассматривать как предпочтительный). Желательно, чтобы большинство выходных отверстий 14. трубок

Вентури 15 располагалось на одном и том же уровне, приблизительно на удалении не менее 0.5 м от поверхности промывочной жидкости, предпочтительно 2 м. В свою очередь, входные отверстия 18 соединительных труб 11, используемые для пропускания очищаемого газа в соответствующие насадки 13, располагаются приблизительно на 1 м или более того ниже выходных отверстий

14. В результате этого имеющийся перепад высот обеспечивает устойчиво удовлетворительный эффект очистки в каждом сопле на всей его длине, начиная от входа очищаемоro газа в нижерасположенное входное отверстие 18. В процессе прохождения газа через насадок 13 из него выделяются посторонние примеси. Это осуществляется за счет подвода очистной жидкости через всасывающие отверстия 17. Засасываемая жидкость захватывается в виде капель струей газа, проходящей через насадок. Далее. такие капли после насыщения примесями отделяются от газа частично в виде жидкостной пленки, выседающей на внутренней поверхности трубы 19, а частично в процессе прохождения на участке между выходными отверстиями 14 и поверхностью жидкости в резервуаре 1. Что касается селарации капель в процессе прохождения газа через очистную жидкость, то для этого необ- . ходим всего лишь незначительный перепад высот, который и реализуется в данном случае.

Следует обратить внимание на то, что сущность изобретения не ограничивается выполнением выходных насадков (сопловых средств) в виде расходомерных трубок Вентури 15, возможно также применение тонких выходных трубок, направленных на соответствующие диспергирующие экраны, необходимые для распыления газа на мелкие пузырьки, проходящие в дальнейшем вверх через очистную жидкость.

Уровень этой жидкости над выходными отверстиями 14 должен быть таким, чтобы образующиеся газовые пузырьки находились в барботажной ванне достаточно долго. Именно это и обеспечивается в данном варианте аппарата-барботера.

Между свободной поверхностью очистной жидкости и выпускным патрубком 5установлена горизонтальная канальная промежуточная перегородка или днище 20.

Это промежуточное днище имеет несколько 1793945

10 проходных отверстий 21 с сепараторами 22, предназначенными для отделения от газа мелких капель жидкости и по воэможности твердых частиц (укаэанные сепараторы показаны схематично), Данные сепараторы в общем случае могут иметь самую разнообразную конструкцию, Однако в наибольшей степени для этой цели подходят циклонные устройства. Как показано на фиг, 4, отсепарированная жидкость может отводиться вниз под поверхность промывочной жидкости по трубным отводам 23, Отвод 23 может быть защищен от прямого агрессивного воздействия газовых пузырьков, к примеру, при помощи кожуха (не показан), B объеме над промежуточной перегородкой — дни щем 20 и перед выпускным патрубком 5 может быть размещен дополнительный сепаратор (обычного типа) для отделения из отходящего газа оставшихся в нем твердых частиц и капель жидкости. В свою очередь выпускной патрубок 5 может быть подсоединен к следующему очистному аппарату или может выходить непосредственно в дымовую трубу или какое-то другое выводящее устройство..

Аппарат для очистки газа от твердых, жидких и/или газообразных примесей работает следующим образом.

Когда аппарат находится в ненагруженном, бездействующем состоянии, промывная жидкость проходит через отверстия 17, 14 выходных сопловых трубных средств— насадков 13 и нижние отверстия 10, так что внутриканальные поверхности жидкости в распределительном элементе 7 и во входном патрубке 6 находятся на.одном уровне со свободной поверхностью жидкости в резервуаре 1. В таком состоянии очистной аппарат выполняет функцию гидравлического (водяного) затвора. В случае аварии или нарушения режима работы установки, контролируемой данным аппаратом, когда происходит выброс соответствующего газа, происходит увеличение давления, в результате чего внутриканальная поверхность промывной жидкости отжимается вниз до тех пор, пока не достигнет и не опустится ниже порогового барьера 24 на уровне самого нижнего входного отверстия или отверстий 18 соответствующих выходных трубчато-сопловых средств — насадков 13.

При этом условии газ проходит через указанные сопловые средства, а в газовый поток через отверстия 17 засасываются . мелкораздробленные капли жидкости, Эти капли абсорбируют твердые и жидкие примеси совместно с газовыми включениями.

Выходящая из сопла 16 струя газа направляется на рассеивающий экран 25 и дробится на мелкие пузырьки, которые проходят вверх через слой промывной жидкости. В процессе этого происходит дополнительная барботажная очистка газа. Выходящие из

5 сопл 16 или трубок Вентури 15 насыщенные адсорбированными примесями капли жидкости, частицы и газообразные включения поглощаются очистной жидкостью, Определенная часть капель сепарируется в трубе

10 19 трубки Вентури 15, оседая в виде пленки на внутренней поверхности указанной верхней части трубки 15, Таким образом, сепарация или экстракция осуществляется в два этапа или ста15 дии. На первой стадии за счет соплового. течения и/или ударно-струйного рассеяния под действием сил инерции внутри и вблизи выходных сопловых трубчатых средств (насадков) 13 и на экранах 25 осуществляется

20 экстракция пыли и абсорбирование газов и ионов, На второй сепарационной стадии очистки экстракция пыли и поглощение газов происходят за счет барботажного эффекта, т,е, абсорбирования, седиментации

25 и/или диффузии, в процессе прохождения газовых пузырьков через промывную жидкость вверх к ее поверхности.

Сепарация газовых примесей может быть резко интенсифицирована за счет до30 бавления в промывную (очистную) жидкость веществ, ускоряющих химические реакции, т.е, химически взаимодействующих с ионами, растворенными в жидкости (так называемое "химическое стимулирование "или"

35 каталитирование"). К примеру, сепарацию кислотных газовых компонентов можно усилить за счет растворения в жидкости щелочных компонентов, В свою очередь, абсорбция газообразного йода может быть

40 интенсифицирована за счет подмешивания в промывочную жидкость тиосульфата натрия, Как следует из вышесказанного и анали45 за схем на фиг. 1-3, все сопловые средства (насадки) 13 на одном и том же трубном стояке соединительной трубы 11 в данном варианте аппарата начинают функционировать одновременно, Трубные стояки соеди50 нительных труб 11 различных раздаточных трубок 8 могут располагаться на взаимосмещенных уровнях так, чтобы не все стояки, входящие в один и тот же раздаточный контур, начинали функционировать одновре55 менно.

На фиг. 7-9 представлены различные видоизмененные варианты исполнения распределительного элемента 7, в котором каждое входное отверстие 18 связано с одиночным выходным отверстием 14. На фиг. 7

1793945

12 показан местный вид распределительного элемента 7, имеющего главную распределительную трубку 8. Эта трубка снабжена отходящими книзу соединительными трубами, модифицированными в виде трубныхх секций 26, каждая из которых имеет две скошенные вниз и приблизительно поперечно ориентированные распределительные или боковые трубные секции 27.

Боковые трубные секции 27 имеют на их свободных концах отходящую книзу вертикальную трубную секцию 9, имеющую открытое отверстие 10. Как и в предыдущем варианте аппарата, образующийся конденсат может выходить через отверстия 10, в то время как промывная или очистная жидкость может проходить в распределительный элемент 7 при уменьшении скорости течения газового потока. На трубных секциях 27 имеется несколько вертикальных отходящих saepx сопловых средств (насадка в) 13 в виде трубок Вентури 15, которые распределены с приблизительно равным шагом по упомянутым трубным секциям 27 и имеют входные отверстия 28, которые выходят в распределительные насадки 13. Сопловые трубчатые насадки 13 имеют на нижних концах всасывающие отверстия i7 для отбора .-промывной жидкости, а на верхних концах . — выходные отверстия 14 для вывода обрабатываемого газа. Для обеспечения равномерности срабатывания рассматриваемого газоочистного аппарата на начальйом этапе беэ проявления ударных нагрузок в первый момент выброса газа каждая секция распределителя оснащена двумя высокорасположенными короткими боковыми трубными секциями 27, выходйые отверстия которых располагаются над остальными сопловыми средствами. Но в то же время отходящие вниз трубные секции 29 боковых трубных секций 30 выходят на тот же уровень, что и остальные трубные секции 9, Помимо всего прочего рассматриваемые распределители сконструированы так, что отверстия 28 рас, ходомерных трубок Вентури 15 располагаются с постепенным увеличением глубины при одновременном увеличении числа распределительных или боковых трубных секцйй 27. В результате этого при увеличении скорости течения газа и увеличении его расхода и входного давления происходит непрерывное увеличение числа элементарных активных сепараторов.

На фиг. 8 представлен вариант распределителя, который несколько отличается от варианта, приведенного на фиг, 7. В этом случае боковые соединительные трубы 12 отходят непосредственно от главных распределительных (раздаточных) радиальных трубок 8, т,е. промежуточные вертикальные соединительные трубы 11 или трубные секции 26 отсутствуют.

На фиг. 9 приведен схематизированный

5 продольный разрез в увеличенном масштабе боковой трубы 12, имеющей на обращенной вверх боковой поверхности входные отверстия 28 и вертикальные соединительные трубные секции или отводы 31, в кото10 рые вставлены трубчатые сопловые насадки в виде трубок Вентури 15. Вариант распределителя, приведенный, на фиг. 9, предусматривает задействование или срабатывание дополнительного выпускного

15 соплового насадка.при перемещении поверхности внутриканальной жидкости до более низкого уровня.

На фиг. 10 схематично представлен предпочтительный вариант исполнения со20 лловой трубки Вентури 15, используемой в конструкции рассматриваемого очистного аппарата-барботера. Эта трубка включает в себя входную часть 32 с входным отверстием 33, сужающуюся часть 34, цилиндриче25 скую переходную горловину 35, конусно расширяющуюся часть 36 и торцовую заглушку 37, Несколько ниже этой заглушки имеются поперечнь е выпускные отверстия

38. Рассматриваемая сопловая трубка име30 ет на нижнем конце соединительную резьбу

39 для закрепления в выступающей вверх соединительной трубной секции — отводе 31 на соответствующей боковой трубной секции 27 или на трубе 12. Между сужением и

35 переходной горловиной имеется кольцевая канавка 40, которая имеет острую кромку

41, отделяющую эту канавку от горловины

35. В канавку40 входят всасывающие отверстия 17, при этом жидкость, входящая в ка40 навку, способна распределяться по всему ее кольцевому периметру, Ширина канавки 40 составляет 2-4 мм, при этом радиус кромки

42, отделяющей эту канавку от сужающейся части 34, на 0,5-1.мм больше радиуса проти45 воположной кромки 41, Примечательно то, что касательная к.стенке упомянутого сужения около канавочной кромки 42 проходит вне пределов и не пересекает противоположной кромки 41. В процессе прохождения

50 газа через сопла в канавку 40 засасывается очистная жидкость, поступающая в виде мелких капель. Эти капли захватывают примеси. входящие в состав газа, в процессе прохождения через сопловую горловину 35, 55 конически расширяющуюся часть 36 и внешнюю трубу 19. Таким образом, данная конструкция действует как самовсасывающий сопловой сепаратор. При функционировании аппарата-барботера на каждый кубический метр обрабатываемого газа че13

1793945

14 рез отверстия 17 в сопловые насадки 13 должно засасываться не менее 0,5 кг. а предпочтительно 2-3.кг промывной жидкости, к примеру воды. В соответствии с этим всасывающим отверстиям 17 и канавкам 40 придаются необходимо большие размеры, рассчитанные на отбор необходимого количества жидкости при заданном перепаде давления, который определяется разностью уровней между нижними отверстиями 28 и выпускными отверстиями 38. В большинстве случаев для обеспечения удовлетворительной очистки газа необходим перепад

10 давления в 1 м водяного столба или более, B качестве примера уместно упомянуть о 15 том, что 99% эффективного очистного действия может быть реализовано в сопловой трубной насадке при условии, что перепад давления составляет 10" Па, что соответствует 1 м водяного столба. 20

В рассматриваемом варианте исполнения сопловая трубка имеет в горловинной части диаметр в 10 мм, а в верхней части—

49-26 мм, Практика показала, что для достижения высокой эффективности очистки диа- 25 метр переходной горловины сопла йе должен превосходить 30 мм или около того, Вариант очистного аппарата, представленный на фиг. 4 и 5, включает в себя видоизмененный распределительный элемент 7, 30 имеющий центрально расположенную цилиндрическую распределительную камеру

43 и набор соединительных труб 44, которые отходят наклонно вверх от камеры 43 на различных уровнях. Распределительные со- 35 единительные трубы 44 имеют радиальные. направленные внутрь части 45, от которых в горизонтальном направлении наружу отходят распределительные соединительные трубы 46. Эти распределительные соедини- 40 тельные трубы 46 снабжены выходными соплами 16 (одно из них показано в качестве иллюстрации s увеличенном масштабе на выносном виде слева на фиг. 4), Сверху нэд указанными сопловыми средствами могут 45 располагаться рассеивающие струйные экраны-отражатели 25, аналогичные тому, что показано на фиг, 1-3, B данном варианте исполнения очистного аппарата выходные сопловые насадки 13 могут быть более ко- 50 роткими, так как входные отверстия 18 располагаются несколько ниже распределительной камеры 43. В принципе, для реализации эффективного очистного действия длина таких сопл должна быть ми- 55 нимальной.

Газоочистной аппарат, показанный на фиг. 4 и 5. разделен на отсеки или секции при помощи радиальных перегородок 47. которые ограничены .сверху промежуточным днищем 20 над поверхностью жидкости резервуара и которые проходят вниз за уровень выхоцных сопловых насадков 13. Упомянутые перегородки проходят внутрь к патрубку 6 впуска газа и наружу к внешней стенке 2 аппарата. Рядом с внешней стенкой по окружности проходит концентрическая направляющая промежуточная дополнительная стенка 48, верхняя часть которой выступает на поверхность очистной жидкости, когда она находится в покое, нижняя часть этой стенки оканчивается у донной части 3 аппарата ниже уровня входных отверстий 18. Перегородки 47 могут выходить в щелевой зазор 48 между стенками 2 и 48, используясь для фиксации направляющей промежуточной стенки 48. Однако та.кое конструктивное решение не является функционально обязательным для данного аппарата, в частности промежуточная стенка 48 может быть закреплена с помощью подпорок, соединенных с внешней стенкой

2.

Распределительные соединительные трубы 44 имеют входные или газовпускные отверстия 18, выполненные в стенке распределительной камеры 43 на различных уровнях по высоте, Это позволяет ступенчато вводить в действие различные очистные секции с увеличением входных давлений.

После обнажения газовпускного отверстия вследствие опускания уровня находящейся в камере 43 очистной жидкости под действием возрастающего давления используе мый для очистки газа может свободно проходить вверх по распределительной соединительной трубе 44 и выходить через распределительные соединительные трубы

46 и их выходные сопловые насадки 13. Благодаря разности высот между поверхностью жидкости и распределительными трубами

46 в выходных трубчатых соплах 16 действует избыточное давление, Таким образом, обрабатываемый газ проходит через выходные сопла с заметным перепадом давления, что гарантирует высокий очистной эффект и тонкодисперсное дробление газа на малые пузырьки. Благодаря тому, что газовпускные отверстия 18 расположены на различной высоте, возможно автоматическое последовательное задействование распределительных секций при частичной нагрузке с реализацией полностью эффективного очистного действия. Это особенно важно для обеспечения эффективной экстракции пыли, присутствующей в обрабатываемом газе. Инерционность такой системы зависит в значительной мере от скорости течения газа, при этом низкая скорость приводит к слабой сепарации.

1793945

10

25

35

Ввиду уменьшения плотности, обусловленного образованием газовых пузырьков, s активно действующих газоочистных секциях 50 уровень 5-1 очистной жидкости будет более высоким. Этот уровень 51 находится над верхней кромкой 52 направляющей промежуточной стенки 48. В результате этого очистная жидкость может рециркулировать из активно функционирующих секций 50 в те секции, куда поступает очищаемый газ.

Это предотвращает локальную концентрацию примесей и обеднение очистной жидкости реагентными добавками в верхних частях активно действующих секций, в особенности при неполной нагрузке.

На фиг. 6 местным видом показан щелевидный зазор 49, в котором имеются наклонные пластинчатые седиментационные ребра 53. Эти пластинчатые ребра образуют между собой множество наклонных промежутков или камер 54, которые ограничены сверху и снизу указанными ребрами. Пузырь- . ки газа, присутствующие в оЬъеме жидкости, вводимой в такие наклонные промежутки, поднимаются в направлении верхних ограничивающих пластин, в то время как твердые примеси оседают в направлении донной или нижней ограничивающей пластины. Затем газовые пузырьки перемещаются вверх вдоль нижней поверхности покрывающей пластины, выходя в конце концов на свободную поверхность 55 или 51 жидкости соответственно, В свою очередь, осаждаемые частицы перемещаются вниз вдоль поверхности подстилающей пластины и в конечном итоге попадают на донную часть 3 барботерного резервуара с нижней кромки 56 соответствующих пластин.

Результатом применения рассматриваемых пластинчатых седиментационных ребер является поперечное смещение циркулирующей жидкости по одному и тому же отсеку или секции аппарата при неполной нагрузке и вместе с тем противодействие обеднению реакционными добавками.

В результате данного газоочистного аппарата может быть размещен теплообменный змеевик (не показан) для охлаждения или (в специальных случаях) нагрева очистной жидкости.

Вместимость резервуара должна быть достаточно большой, так чтобы в нем помимо очистной жидкости помещались образующийся конденсат и твердые частицы, . экстрагируемые в процессе активного функционирования аппарата при авариях или нарушениях работы обслуживаемой установки, В том случае, когда аппарат используется для очистки технологических газов, конденсат и твердые экстрагированные частицы могут удаляться через нормально закрытый выводной патрубок 57 в донной части резервуара, к примеру, с помощью двух последовательных вентилей, Рассеивающие, диспергирующие экраны могут быть выполнены самым различным образом. Например, они могут состоять из перфорированных пластин, размещенных над выпускными отверстиями 38. Такие пластины помимо основной функции эффективно распределяют газовые пузырьки, образующиеся f10 всей поверхности, что позволяет более эффективно использовать имеющийся обьем.

В некоторых случаях практического применения резервуар 1может быть открыт сверху, Тогда боковые стенки 2 должны быть достаточно высокими, так чтобы исключить выход жидкости наружу вследствие разбрызгивания. Такой резервуар может быть оснащен дополнительными сепараторами типа сит или фильтров для сепарации капель жидкости и/или неподвижных или флюидизированных слоев частиц, располагающихся над или под свободной поверхностью ванны жидкости, Направляющие промежуточные стенки

48, используемые для образования рециркуляционных зазоров 49, могут быть размещены в любом необходимом месте в резервуаре 1. например рядом с радиальными перегородками 47 или же попарно с соединительными короткими стенками. Удобно (хотя это.и не обязательно) размещать промежуточные стенки 48 между различными секциями 50 или между частями, образованными различными распределительно-раздаточными трубами, Резервуар 1 необязательйо должен быть круглым, он может иметь любую по-. требную форму, зависящую, к примеру, от конкретных условий его размещения, в частности такой резервуар может быть прямоугольным или же неправильной формы, Входной раздаточный патрубок 6 может быть подсоединен к резервуару в любом необходимом месте, к примеру асимметрично закреплен в крышке-колпаке 4 или же может быть пропущен через боковую стенку

2 резервуара или его донную часть 3. При этом важно, чтобы эта труба подсоединялась к распределительному элементу T выше самого верхнего газов пускного отверстия 18.

Выходные сопловые насадки 13 могут подсоединяться к соответствующим газовпускным отверстиям в трубках 8 или камере 43 тем способом, который является наиболее удобным. В большинстве случаев оптимальным конструктивным решением

1793945 рассматриваемого барботера является такое, при котором применяются горизонтальные или (в целях самодренирования) несколько наклонно размещенных распределительных соединительных труб 12, 46 и распределительных соединительных труб

44, их частей 45 и трубок 8. Выходные трубчатые сопла 16 могут быть выше, чем это показано на фиг. 4. Это необходимо для того, чтобы засасываемые в эти сопла через отверстия 17 капли промывочной жидкости имели достаточно большую линейную базу взаимодействия с газом при перемещении в соплах, Уместно подчеркнуть, что процесс очистки в аппарате может быть реализован только за счет соплового дросселирования без струйного распыления на экранах и барботажного эффекта.

Газоочистной аппарат может иметь любые необходимые размеры и может включать в себя несколько взаимозаменяемых и взаимонезависимых распределительных элементов 7 в виде трубок 8 и/или камер 43.

Такие аппараты могут применяться по групФормула изобретения

1, Аппарат для очистки газа от твердых, жидких и/или газообразных примесей, содержащий резервуар, частично заполненный жидкостью, патрубок впуска газа, соединенный с ним распределительный элемент, сообщенный через соединительные трубы с распределительными насадками,- заглубленными под уровень жидкости, патрубок выпуска газа, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы в аварийном режиме, снижения энергозатрат и повышения надежности в работе; входные отверстия соединительных труб выполнены на различных уровнях по высоте распределительного элемента, оснащенного по меньшей мере одним перепускным отверстием; сообщенным по жидкости с резервуаром и выполненным ниже уровня самого заглубленного входного отверстия соединительных труб, при этом распределительные насадки размещены с ориейтацией выходного отверстия выше по уровню жидкости по сравнению с входным отверстием и распределены по всему поперечному сечению резервуара.

2. Ап парат по п. 1, отличающийся тем, что распределительный элемент выполнен в виде радиальных трубок или камеры повой схеме в виде соответствующей многомодульной очистной установки, состоящей иэ нескольких отдельных аппаратов, собранных в группы или размещенныхудален5 нодруг.отдруга. Такая схема удобна стачки зрения эксплуатации и обслуживания, например, при замене и ремонте трубной арматуры, позволяя "отключить" отдельные блоки, оставляя в рабочем состоянии все

10 остальные.

Как очевидно, газоочистному аппарату могут быть приданы очень большие размеры, Например, в случае использования его в качестве аварийной системы защиты на

15 АЭС площадь такого аппарата может превосходить 50-100 м, диаметр-10м и более. г

Исходный объем очистной жидкости должен выбираться с учетом возможных потерь.

Так, при выбросе газа с интенсивностью

20 порядка 10 кг/с при температуре 150 С парообразование очистной воды составляет порядка 1-3,5 м /ч. В дополнение к этому

3 потери очистной жидкости обусловлены испарением, большего сечения, чем сечение патрубка впуска газа, а перейускное отверстие размещено Hà его нижнем конце, 3. Аппарат по пп, 1 и 2, от л и ч а ю щ ий с я тем, что выходные отверстия распределительных насадков расположенй на одном уровне.

4, Аппарат по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что распределительные насадки выполнены в виде разгонных сопл или трубок Вентури, сообщенных с жидкОстью резервуара через отверстия в стенках, 5. Аппарат по пп. 1-4, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что резервуар разделен на секции посредством радиальных перегородок, имеющих протяженность от уровня над перепускным отверстием до уровня над поверхностью жидкости резервуара.

6, Аппарат по и, 5, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными стенками, размещенными с щелевыми зазорами к внешней стенке резервуара в одной или нескольких секциях и пластинчатыми ребрами, расположенными в щелевых зазорах, при этом верхняя кромка каждой дополнительной стенки размещена аыае уровня жидкости, а нижняя — ниже уровня входных отверстий соединительных труб.

1793945

1793945

Р-Х

1793945

1793945

Составитель О.Беккер

Техред М.Моргентал Корректор М,Андрушенко Редактор

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

Заказ 517 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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