Аппарат для мокрой очистки газов

 

Изобретение относится к аппаратам, применяемым в различных отраслях промышленности для мокрой очистки газов от мелкодисперсных частиц. Недостатком известных конструкций является малая производительность по газовой фазе. Цель изобретения - увеличение производительности аппарата по газовой фазе и повышение эффективности очистки газа от мелкодисперсных частиц. Цель достигается тем, что аппарат для мокрой очистки газов, включающий корпус, шламосборник, патрубки подвода и отвода газа, патрубок отвода жидкости, ротор с закрепленным на нем диском и коаксиальными цилиндрами с вертикальными щелями, снабжен полым перфорированным валом, а диск в нижней части - радиально расположенными вертикальными пластинами, а на внутренней поверхности крышки корпуса закреплены коаксиально цилиндры с вертикальными щелями. Отличительными признаками изобретения являются удлинение входного патрубка для газа и расположение внутри него центральной перфорированной трубы для подачи жидкости, выполнение нижней части ротора в виде диска с радиально расположенными вертикальными пластинами, крепление к крышке неподвижных коаксиальных цилиндров с вертикальными щелями, выполнение на диске отверстий у основания первого цилиндра. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к аппаратам, применяемым в различных отраслях промышленности для мокрой очистки газов от мелкодисперсных частиц.

Известен многоцилиндровый роторный аппарат (Голубев И.Ф. и др. Труды ГИАП, вып. 5, 1966), состоящий из корпуса, содержащего два ротора из концентрически расположенных цилиндров и вращающихся в противоположных направлениях. В этом аппарате турбулизация паровой и жидкой фаз осуществляется за счет вращения роторов, причем фазовые потоки движутся противоточно.

Недостатком аппарата является малая производительность по паровой фазе вследствие противоточного движения, связанного с захлебыванием, и незначительного зазора между цилиндрами. Увеличение зазора между цилиндрами приводит к значительному снижению эффективности массообмена.

Известен высокочастотный массообменный противоточный аппарат, принятый в качестве прототипа (Гистлинг А.М. Химическое машиностроение, N 1, 1960, с. 24), содержащий в вертикальном цилиндрическом корпусе два ротора из коаксиальных цилиндров с вертикальными щелями. Жидкость в аппарате движется под действием центробежных сил от центра к периферии, а газ - навстречу жидкости. Для избежания захлебывания аппарата скорость газовой фазы в кольцевых каналах не должна превышать 5 - 7 м/с.

Недостатком аппарата является по сравнению с жидкостью малая производительность по газовой фазе, что делает невозможным обработку в аппарате значительных количеств газа, в частности - очистку газов от мелкодисперсных частиц.

Цель изобретения - увеличение производительности аппарата по газовой фазе и повышение эффективности очистки газа от мелкодисперсных частиц.

Цель достигается тем, что аппарат для мокрой очистки газа, включающий корпус, патрубки подвода и отвода газа, патрубок отвода жидкости, ротор с закрепленными на нем диском и коаксиальными цилиндрами с вертикальными щелями, снабжен полым перфорированным валом, а диск в нижней части - радиально расположенными вертикальными пластинами, а на внутренней поверхности крышки корпуса закреплены коаксиально цилиндры с вертикальными щелями, причем коаксиальные цилиндры ротора расположены с зазором между крышкой аппарата и коаксиальными цилиндрами корпуса, а патрубок ввода газа выполнен в виде трубы, входящей по оси внутрь аппарата на длину, равную длине неподвижных коаксиальных цилиндров.

Отличительными признаками изобретения являются удлинение входного патрубка для газа и расположение внутри него центральной перфорированной трубы для подачи жидкости, выполнение нижней части ротора в виде диска с радиально расположенными вертикальными пластинами, крепление к крышке неподвижных коаксиальных цилиндров с вертикальными щелями, выполнение на диске отверстий у основания первого цилиндра.

Выполнение входного патрубка для газа удлиненным внутрь ротора и расположение внутри него полого перфорированного вала, через отверстия которого в газовый поток распыливается жидкость, позволяет проводить контакт между газом и жидкостью в прямоточном режиме, что исключает возможность захлебывания и допускает прохождение газа через кольцевые каналы аппарата со скоростью до 20 - 40 м/с, что значительно повышает производительность аппарата по газовой фазе и эффективность очистки.

Выполнение неподвижных цилиндров с цилиндров на роторе с вертикальными щелями, причем щели на одном цилиндре, например ротора, располагаются против щелей на следующем неподвижном цилиндре, что приводит при вращении ротора к быстрому чередованию совмещения и несовмещения щелей в каждой паре цилиндров. Это вызывает интенсивные упругие колебания, явления диспергирования, кавитации в жидкой среде и возникновение в кольцевых зазорах вращающихся вихрей Тэйлора-Гертлера в газовой фазе (Шлихтинг. Г. Теория пограничного слоя. Наука, 1969, с. 494). Дополнительно газовый поток турбулизируется за счет крупно- и мелкомасштабных пульсаций, возникающих в каналах при высокой скорости газовой среды. Все перечисленные факторы, действуя совместно, обеспечивают более высокую эффективность очистки газа, по сравнению с известными конструкциями.

Установка на нижней поверхности диска радиально расположенных вертикальных пластин (скребков) с малым зазором по отношению к днищу обеспечивает непрерывный сброс в шламосборник суспензии твердых частиц.

Выполнение на диске отверстий у основания первого цилиндра позволяет отводить суспензию с наиболее крупными частицами и снижает возможность зарастания аппарата твердыми частицами, т.е. способствует увеличению продолжительности его работы без чистки.

На фиг. 1 изображен в разрезе аппарат для мокрой очистки газов; на фиг. 2 - фрагмент цилиндра.

Аппарат для мокрой очистки газов состоит из цилиндрического корпуса 1 , расположенного в нижней части корпуса шламосборника 2, патрубка для отвода шлама 3, патрубков входа газов 4 и выхода газов 5, верхней крышки 6 с закрепленными на ней цилиндрами с вертикальными щелями 7. В корпусе расположен ротор, состоящий из полого перфорированного вала 8 для подачи жидкости и закрепленного на нем диска 9 с щелевыми цилиндрами 10. У основания первого цилиндра на диске 9 расположен равномерно ряд отверстий 11. На нижней поверхности диска радиально расположены вертикальные пластины (скребки, преимущественно в количестве двух).

Аппарат работает следующим образом.

Запыленный газ по удлиненному патрубку 4 поступает в аппарат. Из расположенного по оси патрубка полого перфорированного вала 8 в патрубок распыливается жидкость. Таким образом, за счет вращения вала на пути газа образуется ряд сплошных жидкостных завес, в которых улавливается часть пылевых частиц, преимущественно крупных. Вследствие высокой скорости газа под действием возникающих крупно- и мелкомасштабных пульсаций во входном патрубке происходит улавливание частиц пыли и пленкой жидкости, стекающей по внутренней поверхности патрубка и непрерывно турбулизуемой как распыливаемой жидкостью, так и трением газового потока.

Под воздействием сил инерции орошающая жидкость и частицы пыли из патрубка сбрасываются на орошаемую поверхность диска. При вращении ротора жидкость на поверхности диска вследствие действия центробежной силы движется в виде пленки от центра к периферии, к первому на диске цилиндру, при этом жидкость скапливается у основания цилиндра и далее поднимается по его поверхности, увлекаемая спутно движущимся газовым потоком, при этом поверхность вращающейся жидкости на диске и цилиндре имеет форму параболоида вращения. При этих условиях у основания цилиндра скапливается максимум жидкости, а в нижней части слоя жидкости максимум уловленных частиц. Чтобы уменьшить возможность зарастания внутренней поверхности аппарата пылью, через отверстия 11 в диске часть жидкости (0,2 - 0,25) сбрасывается в шламосборник, а осветленная жидкость продолжает движение по поверхности цилиндров.

Поднимаясь по поверхности вращающихся цилиндров, одна часть жидкости через щели перераспределяется, диспергируясь, на следующий неподвижный цилиндр и по его поверхности стекает, другая часть жидкости совершает полный путь по поверхности вращающегося цилиндра и сплошной завесой через его край перераспределяется на неподвижный цилиндр. При этом за счет попеременного совпадения и несовпадения вертикальных щелей на неподвижных и вращающихся цилиндрах в газовом потоке возникают упругие колебания, частоту которых можно регулировать числом щелей и скоростью вращения ротора. Вследствие трения газового потока о поверхность неподвижных и вращающихся цилиндров возникают вихри Тэйлора-Гертлера, а в целом происходит интенсивная турбулизация как газового потока, так и диспергированной и текущей пленки жидкости, что позволяет эффективно улавливать самые мелкие частицы пыли (менее 1 мкм). С последнего неподвижного цилиндра жидкость сбрасывается и скребками направляется в шламосборник, а газ поднимается в противоположном направлении к выходному патрубку.

Предлагаемый аппарат для очистки газов может быть применен в тех условиях, когда требуется достаточно высокая производительность и высокая эффективность очистки при незначительных габаритах.

Формула изобретения

1. Аппарат для мокрой очистки газов, включающий вертикальный цилиндрический корпус, патрубки подвода и отвода газа, патрубок отвода жидкости, шламосборник, ротор с закрепленными на нем диском и коаксиальными цилиндрами с вертикальными щелями, отличающийся тем, что вал ротора выполнен полым перфорированным и диск в нижней части снабжен радиально расположенными вертикальными пластинами, а на внутренней поверхности крышки корпуса закреплены коаксиально цилиндры с вертикальными щелями, причем коаксиальные цилиндры ротора расположены с зазором между крышкой аппарата и коаксиальными цилиндрами корпуса.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что патрубок ввода газа выполнен в виде трубы, входящей по оси внутрь аппарата на длину, равную длине неподвижных коаксиальных цилиндров.

3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что диск у основания первого цилиндра оснащен отверстиями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2