Устройство для очистки газов

 

Использование: очистка газов, преимущественно от пыли в различных отраслях промышленности. Устройство может использоваться для проведения процессов абсорбции, ректификации и контактного теплообмена. Сущность изобретения: устройство для очистки газов содержит корпус, патрубок подвода грязного и отвода чистого воздуха, разделительное устройство, заполненное зернистым материалом, патрубки подачи чистой и отвода грязной воды. Корпус разделен на секции подвода грязного и отвода очищенного газа вертикальной стенкой с отверстием в виде щели с регулируемым поперечным сечением, перекрываемым водой со стороны секции отвода очищенного газа по крайней мере до уровня верхней кромки щели, секции в нижней части соединены трубой с регулируемым проходным сечением, патрубок для подачи воды установлен в секции отвода очищенного газа, а патрубок отвода грязной воды установлен на одной из наружных стенок секции подвода грязного газа с возможностью перемещения по высоте; патрубок отвода грязной воды установлен ниже верхней кромки щели на расстоянии, равном по абсолютной величине гидравлическому сопротивлению H щели, определяемому из соотношения. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике очистки газов, преимущественно от пыли и может быть реализовано в различных отраслях промышленности.

Устройство может использоваться для проведения процессов абсорбции, ректификации и контактного теплообмена.

Наиболее близким к заявляемому техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является аппарат, включающий корпус с разделительным устройством, заполненным легковесными шариками, выполненным в виде ротора (корпус частично заполнен жидкостью), трубопроводы подвода грязного воздуха и отвода чистого, подвода чистой и отвода грязной жидкости.

Существенным недостатком устройства является наличие значительного проскока пыли у стенок его корпуса в связи с уменьшением здесь до минимума высоты слоя фильтрующего материала. Кроме того газ проходит только через определенную часть поперечного сечения элемента насадки, что приводит к увеличению размеров аппарата и затрат материала.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки устройства.

Цель достигается тем, что в устройстве, содержащем корпус, патрубок подвода грязного и отвода чистого воздуха, разделительное устройство, заполненное зернистым материалом, патрубки подачи чистой и отвода грязной воды; согласно изобретению, корпус разделен на секции подвода грязного и отвода очищенного газа вертикальной стенкой с отверстием в виде щели с регулируемым поперечным сечением, перекрываемым водой со стороны секции отвода очищенного газа по крайней мере до уровня верхней кромки щели, секции в нижней части соединены трубой с регулируемым проходным сечением, патрубок для подачи воды установлен в секции отвода очищенного газа, а патрубок отвода грязной воды установлен на одной из наружных стенок секции подвода грязного газа с возможностью перемещения по высоте; патрубок отвода грязной воды установлен ниже верхней кромки щели на расстоянии Δ h, равном по абсолютной величине гидравлическому сопротивлению Н щели, определяемом из соотношения Δh= H= 6,945·10 V⁸_щ^,882·l^-0,218Vщ, мм где ρ - плотность газа при нормальных условиях, кг/м³; g - ускорение силы тяжести, м/с²; V_щ - скорость потока в щели, м/с, а максимальный размер щели h по высоте определяется с учетом неравенства h<H (мм вод. ст. ).

На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез.

Устройство содержит секцию 1 подвода грязного и секцию 2 отвода очищенного воздуха, имеющих общую вертикальную перегородку (стенку) 3. В секции 1 с патрубком 4 для ввода запыленного воздуха расположено разделительное устройство, выполненное в виде ротора 5, состоящего из двух коаксиальных цилиндров 6 и 7 с перфорированными боковыми поверхностями, пространство между которыми разделено радиально расположенными пластинами на ряд секторов, заполненных сыпучим зернистым материалом 8 с установленными физико-химическими свойствами. Со стороны перегородки 3 торцовая стенка перекрывает только зазор между цилиндрами 6 и 7, с противоположной стороны - все поперечное сечение ротора. Ротор, закрепленный на валу 9, установленном в подшипниках 10, приводится во вращательное движение через редуктор 11 электродвигателем 12. Нижняя часть секции 1 заполнена водой до уровня подвижного по высоте патрубка 13 отвода грязной воды.

В перегородке 3 ниже вала 9 предусмотрено отверстие в виде щели 14, которая вписывается в поперечное сечение цилиндра 7, а ее размер по высоте регулируется в зависимости от заданного режима работы.

В верхней части секции 2, которая заканчивается конфузорным патрубком 15, установлена перфорированная тарелка 16 с размещенным на ней зернистым слоем 17, сформированным из шаров определенной плотности. Патрубок 18 предназначен для подачи чистой воды в устройство. Труба 19 с вентилем-регулятором 20 обеспечивает регулировку стока грязной воды из секции 2 в секцию 1. Все элементы помещены в корпус 21.

Аппарат работает следующим образом.

Запыленный поток через патрубок 4 подается в секцию 1. На первом этапе очистка воздуха осуществляется за счет его фильтрации через смоченный слой зернистого материала 8, который постоянно регенерируется водой, поступающей из секции 2, при вращении ротора 5. Частично очищенный воздух поступает в полость цилиндра 7, а затем с достаточно большой скоростью (30 м/с и выше) через щель 14 в полость секции 2. Здесь поток вступает в контакт с водой, уровень которой достигает верхней кромки щели 14. При этом осуществляется интенсивная турбулентная промывка воздуха, по своему характеру соответствующая режимам работы скрубберов Вентури. Энергетические затраты и эффективность очистки устройства, очевидно, зависит от скорости газового потока на выходе из щели 14 и уровня заполнения водой секции 2.

Проведенные исследования показали, что максимальная эффективность очистки устройства при прочих равных условиях достигается в том случае, когда V_щ = 35-40 м/с и в секции 2 вода полностью перекрывает поперечное сечение щели.

Со снижением уровня воды в секции 2, например, до нижней кромки щели унос пыли при скорости газа в щели V_щ = 35 м/с увеличивается в два раза. Для поддержания воды в секции 2 на уровне верхней кромки щели необходимо выполнить три условия. Во-первых, высота щели h должна быть меньше по абсолютной величине ее гидравлического сопротивления Н при заданной скорости прохода газового потока. В противном случае газовый поток не может противостоять давлению столба жидкости, которая начинает истекать через щель в секцию 1.

Во-вторых, патрубок 13 отвода грязной воды должен иметь возможность передвигаться по высоте с тем, чтобы он мог быть установлен ниже верхней кромки щели на расстоянии h, которая по абсолютной величине должна быть равна гидравлическому сопротивлению Н щели при заданной скорости потока в ней. Увеличение h против оптимального значения приводит к снижению уровня жидкости в секции 2 и, как следствие, к снижению эффективности очистки устройства. Уменьшение h приводит к увеличению уровня воды над верхней кромкой щели, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления аппарата, не сопровождающимся повышением эффективности его очистки.

Исходя из изложенного выше, для обеспечения эффективной и надежной работы устройства требуется выдержать следующие два соотношения Δ h = H, h < Н При этом следует иметь ввиду, что функция изменения Н определена экспериментально и имеет вид H= 6,945·10 V⁸_щ^,882·l^-0,218Vщ/ мм где ρ - плотность газа при нормальных условиях, кг/м³; g - ускорение силы тяжести, м/c².

В-третьих, необходимо обеспечить регулируемый сток жидкости из секции 2, равный количеству подаваемой через патрубок 18 чистой воды, что обеспечивается соединением нижних частей секций 1 и 2 трубой 19 с вентилем-регулятором 20.

После турбулентной промывки жидкостью поток поступает под опорную тарелку 16, переводит уложенный на нем слой насадки во взвешенное состояние и вовлекает его в непрерывное циркуляционное движение. Это обеспечивает полное смачивание "кипящего" слоя водой, выносимой потоком из секции 2, и осаждение на поверхности шаровой насадки той части пыли, которая не была уловлена в предыдущих ступенях очистки фильтра. С другой стороны "кипящий" слой выполняет функции каплеуловителя. При этом по мере накопления влаги на поверхности шаров она вместе с уловленной пылью стекает в полость секции 2.

Очищенный воздух после прохождения псевдоожиженного слоя через патрубок 15 направляется в побудитель тяги.

Чистая вода через патрубок 18 подается в секцию 2. Грязная вода через трубу 19 с вентилем-регулятором 20 из секции 2 поступает в секцию 1, где происходит насыщение ее пылью. Образующийся шлам через патрубок 13 отводится из аппарата. Такая система организации движения воды обеспечивает в пределах аппарата ее противоток газовому потоку, что позволяет значительно сократить расход жидкой фазы за счет последовательного ее использования в трех ступенях очистки устройства, а также осуществлять промывку зернистого слоя 17 последней ступени практически чистой жидкостью.

Применение предложенного устройства позволяет повысить эффективность очистки. Предлагаемые конструктивные решения обеспечивают стабильность и надежность его работы. (56) Авторское свидетельство СССР N 342652, кл. В 01 D 47/00, 1972.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ, содержащее корпус, частично заполненный жидкостью, патрубки подвода грязного и отвода чистого газа, разделительное роторное устройство, заполненное зернистым материалом, патрубки подачи чистой и отвода грязной воды, отличающееся тем, что корпус разделен на секции подвода грязного и отвода очищенного газа вертикальной стенкой, выполненной с отверстием в виде щели с регулируемым сечением, при этом секция отвода очищенного газа заполнена водой по крайней мере до уровня верхней кромки щели, секции соединены в нижней части трубой с регулятором проходного сечения, патрубок подачи воды установлен в секции отвода очищенного газа, патрубок отвода грязной воды размещен на одной из наружных стенок секции подвода грязного газа с возможностью перемещения по высоте, а разделительное роторное устройство расположено в секции подвода грязного газа.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нижняя кромка патрубка отвода грязной воды расположена ниже верхней кромки щели на расстоянии Δh, равном по абсолютной величине гидравлическому сопротивлению H щели и определяемом из соотношения Δh= 6,945·10 V⁸_щ^,882·l^-0,218Vщ ;
где ρ - плотность газа при нормальных условиях, кг/м³;
g - ускорение силы тяжести, м/сек²;
V_щ - скорость потока в щели, м/сек.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что высота щели h установлена из неравентства h < H.

РИСУНКИ

Рисунок 1