Способ и устройство для очистки загрязненного газа

 

Изобретение относится к технике мокрой очистки газов от взвешенных частиц, пыли и других примесей и может быть использовано для очистки запыленного воздуха и/или отходящих производственных газов в различных отраслях промышленности. Техническим результатом изобретения является высокое качество очистки, простота конструкции устройства, экономичность и удобство в эксплуатации. Для обеспечения этого при очистке загрязненных газов предварительно формируют несколько сплошных водных завес, последовательно расположенных и направленных сверху вниз, загрязненный газ для взаимодействия с ним подают принудительно в продольном направлении, перпендикулярном направлению этих водных завес, при этом их толщина и количество определяются из условий обеспечения их взаимодействия с потоком загрязненного газа с образованием перенасыщенного пара и дальнейшей конденсации с ядром в виде частицы загрязняющих газ веществ. 2 с. и 12 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике мокрой очистки газов от взвешенных частиц, пыли и других примесей и может быть использовано для очистки запыленного воздуха и/или отходящих производственных газов в различных отраслях промышленности, в том числе для очистки воздуха, поступающего в кабину или салон автомобиля.

Известны методы и средства для мокрой очистки загрязненного газа, где его очистка осуществляется при контакте с жидкостью, в результате чего частицы пыли смачиваются, утяжеляются и выводятся из газопылевого потока под действием гравитационных и центробежных сил или захватываются жидкостью и удаляются из аппарата в виде шлама. Обычно в качестве очищающей жидкости используется вода.

В патенте RU 2102118 описаны способ очистки загрязненного газа и устройство для осуществления этого способа, при котором газ контактирует с тонкоразделенной жидкостью в виде капель для отделения частиц или адсорбции газообразных загрязняющих веществ. Тонкоразделенная жидкость в виде капель подается в виде зонтообразных оболочек или линейных завес с правильным расположением, распределенных в двух или более плоскостях, по существу перпендикулярно направлению главного потока загрязненного газа. Средства подачи тонкоразделенной жидкости представляют собой распылительные сопла специальной конструкции, расположенные в решетчатой конструкции устройства. Эти известные способ и устройство для очистки загрязненного газа имеют недостатки, которые связаны прежде всего с тем, что принцип их действия основан на взаимодействии улавливаемых загрязняющих газ частиц с каплями орошающей его жидкости, что не позволяет производить очистку загрязненных газов с высокой эффективностью в разных условиях, зависящих от соотношения размеров загрязняющих газ частиц и капель очищающей жидкости, поскольку, когда, например, размеры капель жидкости и частиц сопоставимы, частица будет отталкиваться от капли жидкости, которая в таком случае теряет способность ее "прилеплять", что приводит к неполному процессу очистки. Использование для разбрызгивания жидкости сопел усложняет конструкцию устройства и снижает надежность и эффективность очистки газа, которые прямо связаны с их работой, при этом необходимо вести постоянное наблюдение за соплами, разбрызгивающими жидкость и постоянно их прочищать, что в свою очередь приводит к неудобству в эксплуатации.

Известны способ и устройство для очистки загрязненных газов, описанные в международной заявке PCT WO/ 03843, где загрязненный газ промывают жидкостью, разбрызгиваемой в вертикальные каналы через сопла из резервуара, размещенного над камерой очистки. Вертикальные каналы образованы разделительными стенками. Основные недостатки этих известных способа и устройства для очистки загрязненного газа также как и указанные выше, связаны с использованием капель очищающей жидкости, что усложняет конструкцию устройства, снижает эффективность очистки, не способствует удобству в эксплуатации.

В а. с. SU 546364 описаны известные способ и устройство для улавливания вредных примесей выхлопных газов, предусматривающие предварительное влажностное насыщение газового потока водяными парами в результате его пропуска между перегородками, покрытыми пленкой горячей воды, с последующим влажностным пересыщением потока путем его пропуска между охлаждаемыми холодной водой поверхностями узкоканальной насадки при градиентах водяного пара и температуры между парогазовым потоком и орошаемой холодной поверхностью соответственно 100-150 г/мм и 14-20 град/мм. Недостатки этого известного способа следующие. Насыщение газового потока водяными парами путем испарения с поверхности недостаточно эффективно, что не позволяет производить его качественную очистку. Технически сложно обеспечить создание на поверхностях перегородок пленки равномерной толщины, что приводит к перерасходу воды. Проведение очистки газового потока известным способом находится в зависимости от определенных соотношений температур этого газового потока и очищающей его воды, что не позволяет найти все оптимальные параметры способа и реализующего его устройства.

Техническим результатом изобретения, получаемым при его использовании, является надежная и эффективная очистка загрязненного газа, адаптивная к различным температурам загрязненного газа и очищающей его воды. Конструкция предлагаемого устройства отличается простотой, компактностью и небольшими габаритами. В эксплуатации предлагаемое устройство удобно, не требует постоянного внимания и больших энергетических затрат. Возможна быстрая переналадка устройства при изменении условий эксплуатации (например, степени загрязнения и/или мощности загрязнения загрязненного газа).

Указанный технический результат обеспечивается за счет того, что устройство для очистки загрязненного газа содержит камеру очистки, входной патрубок для загрязненного газа и выходной патрубок для очищенного газа, резервуар для жидкости, размещенный над камерой очистки и отделенный от нее горизонтальной перегородкой, средства подачи жидкости из резервуара в камеру очистки для ее взаимодействия с загрязненным газом, емкость для отработанной жидкости, средства для принудительной подачи загрязненного газа в камеру очистки, при этом средства подачи жидкости из резервуара в камеру очистки выполнены с возможностью образования нескольких сплошных водных завес, параллельных друг другу, которые могут быть расположены на некотором расстоянии друг от друга, направление сплошных водных завес в камере очистки перпендикулярно направлению потока подаваемого туда же загрязненного газа, причем их длина L соответствует ширине камеры очистки, а их толщина и количество определяются из условия обеспечения образования перенасыщенного пара при взаимодействии с очищаемой пылегазовой смесью.

Очистка загрязненного газа при его взаимодействии с несколькими сплошными водными завесами, сформированными указанным образом на пути его прохождения, значительно упрощает конструкцию устройства и при этом позволяет производить очистку загрязненного газа с высокой степенью точности, т.к. при этом происходит постепенное насыщение загрязненного газа водными парами до его полного увлажнения с образованием перенасыщенного пара, после чего происходит его конденсация с ядром в виде частицы загрязняющего газ вещества и выпадение образовавшихся капель в осадок. При этом полное увлажнение загрязненного газа происходит постепенно в процессе его прохождения через сплошные водные завесы, образование капель и их выпадение в осадок происходит в промежутках между ними. Толщина сплошных водных завес подбирается таким образом, чтобы позволить потоку загрязненного газа проходить сквозь них. Преимущество использования сплошных водных завес по сравнению с завесами, образованными из брызг, связаны с тем, что получение перенасыщенного пара при этом затруднено, так как затруднен процесс испарения, поскольку, чем меньше капля жидкости, тем труднее ее испарить в связи с необходимостью преодоления силы поверхностного натяжения, которая увеличивается с уменьшением размера капли жидкости.

Использование предлагаемого устройства не требует дополнительного внимания к процессу очистки при эксплуатации. Необходимо отрегулировать необходимую толщину водных завес и проследить за постоянным наличием воды. Необходимость в использовании каких-либо специальных контрольных приборов и приспособлений отсутствует.

Средства образования нескольких сплошных водных завес представляют собой несколько секций, выполненных, например, в виде пластин, размещенных в горизонтальной перегородке и образующих сквозные продольные щели, длина и ширина которых соответствует длине и толщине формируемых водных завес.

Очевидно, что такое выполнение указанных средств крайне просто и не требует больших затрат при изготовлении.

Секции могут быть выполнены раздвижными по ширине для обеспечения возможности регулирования ширины щелей и соответственно толщины сплошных водных завес, что надежно позволяет обеспечивать образование водных завес сплошными в любых различных условиях эксплуатации.

Сплошные водные завесы могут быть образованы как неразрывными по высоте, так и имеющими предусмотренные в них небольшие локальные разрывы, которые позволяют уменьшить газодинамическое сопротивление в процессе очистки, которая будет при этом происходить более плавно и постепенно, но не менее надежно.

Средства для образования локальных разрывов сплошных тонких водных завес жидкости могут быть выполнены в виде вкладок, размещаемых в щелях секций горизонтальной перегородки. При этом может быть предусмотрено чередование разрывов в водных завесах, что обеспечит лабиринтное прохождение газа, а следовательно, позволит ускорить процесс его очистки и сократить габариты устройства.

Дно камеры очистки может быть выполнено с уклоном для поступления отработанной жидкости в предназначенную для нее емкость самотеком.

Емкость для отработанной жидкости может быть снабжена фильтром для ее очистки, что позволит использовать одну и ту же жидкость неоднократно с использованием насоса для подачи очищенной жидкости в камеру очистки.

В качестве средства принудительной подачи загрязненного газа в камеру очистки может быть использован вытяжной вентилятор, размещенный со стороны камеры очистки, противоположной той, с которой находится патрубок для ввода загрязненного газа в камеру очистки. Это обеспечивает принцип работы устройства на отрицательном давлении.

На фиг.1 показан общий вид устройства для очистки загрязненного газа, на фиг. 2 - его вид сверху (фиг. 1).

Устройство для очистки пылегазовой смеси включает камеру очистки 1, входной патрубок 2, через который загрязненный газ принудительно подается в камеру очистки 1, выходной патрубок 3, через который очищенный газ выходит из камеры очистки 1, резервуар 4 для очищающей жидкости, размещенный над камерой очистки 1 и отделенный от нее горизонтальной перегородкой 5, емкость 6 для отработанной жидкости, средство для принудительной подачи пылегазовой смеси в камеру очистки 1 - вытяжной вентилятор 7, средства подачи жидкости из резервуара 4 в камеру очистки 1 выполнены с возможностью образования нескольких тонких сплошных водных завес 8, параллельных друг другу и расположенных на некотором расстоянии друг от друга, направление завес 8 в камере очистки 1 перпендикулярно направлению потока подаваемого туда же загрязненного газа, причем длина L сплошных водных завес 8 соответствует ширине В камеры очистки 1, а их ширина t и их количество определяются из условия возможности обеспечения образования перенасыщенного пара при взаимодействии с очищаемым газом сплошных водных завес 8.

Средства образования нескольких сплошных водных завес в камере очистки включают несколько секций 9 в горизонтальной перегородке 5, которые образуют в ней сквозные продольные щели 10, длина и ширина которых соответствует длине и толщине образуемых с их помощью сплошных водных завес 8 и ширине камеры очистки 1.

Секции 9 могут быть выполнены с возможностью регулирования ширины щелей 10 и соответственно толщины сплошных водных завес 8.

Предусмотрена возможность образования сплошных водных завес 8 неразрывными по высоте.

Сплошные водные завесы 8 могут быть также образованы с разрывами по высоте.

Для образования предусмотренных разрывов в сплошных водных завесах 8 могут быть использованы вкладки 11, размещаемые в некоторых местах щелей 10 секций 9 горизонтальной перегородки 5 и перекрывающие эти места щелей 10.

В камере очистки 1 ее дно 12 может быть выполнено с уклоном для поступления отработанной жидкости в предназначенную для нее емкость 6 самотеком. Для очистки отработанной жидкости емкость 6 может быть снабжена фильтром 13.

Устройство может быть снабжено насосом 14 для подачи очищенной жидкости в камеру очистки 1.

Предпочтительно, чтобы средство 15 принудительной подачи загрязненного газа в камеру очистки 1 было размещено со стороны, противоположной той, где размещено входное отверстие 16 для ее поступления в камеру очистки 1.

Средство 15 принудительной подачи загрязненного газа в камеру очистки 1 может быть выполнено в виде вытяжного вентилятора.

Очищение загрязненного газа предлагаемым способом, который реализуется с помощью предлагаемого устройства, осуществляется следующим образом.

Предварительно в резервуар 4 подается очищающая жидкость, в качестве которой обычно используют воду. Ширину каждой щели в горизонтальной перегородке стараются подобрать таким образом, чтобы в камере очистки сформировалась водная завеса в виде сплошного потока воды, которая может иметь локальные разрывы по высоте потока воды или сверху, или снизу. Сформированные через щели водные завесы в камере очистки способствуют образованию водяного пара. Загрязненный газ принудительно, с помощью вытяжного вентилятора, подается через входной патрубок 2 в камеру очистки 1 и, подойдя к первой водной завесе, вступает с ней во взаимодействие, прорывая ее и увлажнясь водяным паром до 100% и более. При этом крупные частицы загрязняющих газ веществ смываются потоком воды, а более мелкие в промежутках между водными завесами насыщаются водяным паром, происходит образование капель жидкости с ядром конденсации в виде частицы загрязняющих газ веществ. Эти капли в виде дождя выпадают в осадок, который самотеком поступает в предназначенную емкость. Для уменьшения газодинамического сопротивления предусматривают разрывы в водных завесах. В процессе работы на внутренних стенках камеры очистки и горизонтальной перегородки образуется пленка воды, которая также участвует в процессе очистки загрязненного газа, улавливая некоторые загрязняющие газ частицы.

Процесс образования перенасыщенного пара, необходимого для очистки загрязненного газа от самых мелких частиц, в предлагаемом изобретении прост, не требует никаких дополнительных усилий и затрат. Эксплуатация не требует постоянного внимания обслуживающего персонала. Отсутствуют какие-либо контрольные приборы. Очистка загрязненного газа отличается высоким качеством.

Формула изобретения

1. Устройство для очистки загрязненного газа, содержащее камеру очистки с входным патрубком для загрязненного газа и выходным патрубком для очищенного газа, резервуар для воды, размещенный над камерой очистки и отделенный от нее горизонтальной перегородкой, средства подачи воды из резервуара в камеру очистки, емкость для отработанной воды, средства для принудительной подачи загрязненного газа в камеру очистки, отличающееся тем, что средства подачи воды из резервуара в камеру очистки выполнены с возможностью формирования нескольких водных завес в виде сплошного потока воды, расположенных в камере очистки параллельно друг другу и на некотором расстоянии друг от друга, направление сформированных водных завес в камере очистки перпендикулярно направлению потока подаваемого туда же загрязненного газа, при этом ширина L сформированных сплошных водных завес соответствует ширине камеры очистки, а их толщина и количество определяются из условия возможности их взаимодействия с потоком загрязненного газа с образованием в камере очистки перенасыщенного водяного пара и последующей его конденсации с ядром в виде частицы загрязняющих газ веществ.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средства формирования нескольких водных завес включают соответственно несколько секций, размещенных в горизонтальной перегородке с возможностью образования сквозных продольных щелей, длина и ширина которых соответствует ширине и толщине образуемых водных завес и ширине камеры очистки.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что секции выполнены с возможностью регулирования ширины щелей и соответственно толщины водных завес.

4. Устройство по любому из пп. 1 - 3, отличающееся тем, что высота сформированных водных завес соответствует высоте камеры очистки.

5. Устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что сформированные водные завесы имеют сквозные локальные разрывы по высоте.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что средства для образования сквозных локальных разрывов водных завес выполнены в виде вкладок, размещаемых в щелях секций горизонтальной перегородки.

7. Устройство по любому из пп.1 - 6, отличающееся тем, что дно камеры очистки выполнено с уклоном для поступления отработанной воды в предназначенную для нее емкость самотеком.

8. Устройство по любому из пп.1 - 7, отличающееся тем, что емкость для отработанной воды снабжена фильтром для ее очистки.

9. Устройство по любому из пп.1 - 8, отличающееся тем, что снабжено насосом для подачи очищенной воды в камеру очистки.

10. Устройство по любому из пп.1 - 9, отличающееся тем, что средство принудительной подачи загрязненного газа в камеру очистки выполнено в виде вытяжного вентилятора.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что вытяжной вентилятор размещен со стороны камеры очистки, противоположной той, где размещен входной патрубок для загрязненного газа.

12. Способ очистки загрязненного газа, включающий его взаимодействие с водой для отделения частиц загрязняющих газ веществ, отличающийся тем, что предварительно формируют несколько последовательно расположенных на некотором расстоянии друг от друга водных завес в виде сплошных потоков воды, направленных сверху вниз, загрязненный газ для взаимодействия с ними подают принудительно в продольном направлении, перпендикулярном направлению этих водных завес, при этом их толщина и количество определяются из условия обеспечения их взаимодействия с потоком загрязненного газа с образованием перенасыщенного водяного пара, дальнейшей его конденсации с ядром в виде частицы загрязняющих газ веществ и последующим выпадением образовавшихся капель в осадок в виде дождя.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что водные завесы в виде сплошного потока воды формируют с локализованными разрывами или снизу, или наверху этих потоков.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что при формировании смежных сплошных потоков воды их локализованные разрывы организуют не напротив друг друга для обеспечения лабиринтного прохождения сквозь них загрязненного газа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2