Акустическая система газопылеочистки воздушных выбросов
Владельцы патента RU 2345818:
Кочетов Олег Савельевич (RU)
Голубева Мария Владимировна (RU)
Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов. Система газопылеочистки воздушных выбросов содержит корпус, расположенный горизонтально и имеющий цилиндрическую форму с зоной контакта длиной lзк в центральной части, слева от которой, последовательно по оси корпуса, расположены, по меньшей мере, две форсунки. В правой части корпуса после зоны контакта длиной lзк расположен каплеуловитель со сливом в нижней части корпуса. К каждой форсунке подведены патрубки для сжатого воздуха и патрубки для воды с запорными и регулирующими вентилями, связывающими патрубки с коллекторами, соответственно расположенными в трубопроводах, подводящих воду и сжатый воздух. Каждый из коллекторов оснащен манометрами для контроля давления воды и сжатого воздуха. Форсунки выполнены в виде акустической форсунки для распыливания жидкостей, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, и трубки для подвода распыливающего агента и жидкости. Корпус выполнен в виде стакана с днищем, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня с клиновой щелью и соплом. Жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели. Воздух подается через штуцер в корпусе и отверстию резонатора, а затем поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель, расположенную под углом по отношению к оси резонатора, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин 30°÷60°. В кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу. Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания путем увеличения степени распыла жидкости форсунками. 2 ил.
Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является газопромыватель, известный из книги А.А.Русанова. Справочник по пыле- и золоулавливанию. М. - Энергоатомиздат, - 1983 г., стр.113, рис.4.37 (прототип), содержащий корпус и туманообразователи.
Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания за счет недостаточно развитой поверхности распыления жидкости.
Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания путем увеличения степени распыла жидкости форсунками.
Это достигается тем, что в системе газопылеочистки воздушных выбросов, содержащей корпус, расположенный горизонтально и имеющий цилиндрическую форму с зоной контакта длиной lзк в центральной части, слева от которой, последовательно по оси корпуса, расположены, по меньшей мере, две форсунки, а в правой части корпуса, после зоны контакта длиной lзк расположен каплеуловитель со сливом в нижней части корпуса, причем к каждой форсунке подведены патрубки для сжатого воздуха и патрубки для воды с запорными и регулирующими вентилями, связывающими патрубки с коллекторами, соответственно расположенными в трубопроводах, подводящих воду и сжатый воздух, причем каждый из коллекторов оснащен манометрами для контроля давления воды и сжатого воздуха, форсунки выполнены в виде акустической форсунки для распыливания жидкостей, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, и трубки для подвода распыливающего агента и жидкости, причем корпус выполнен в виде стакана с днищем с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня с клиновой щелью и соплом, при этом жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом воздух подается через штуцер в корпусе и отверстию резонатора, а затем поступает по крайней мере в одну клиновую щель, расположенную под углом по отношению к оси резонатора, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин 30°÷60°, а в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу.
На фиг.1 изображен общий вид системы газопылеочистки воздушных выбросов, на фиг.2 - схема акустической форсунки.
Система газопылеочистки воздушных выбросов (фиг.1) содержит расположенный горизонтально корпус 1 цилиндрической формы с зоной контакта длиной lзк в центральной части, слева от которой, последовательно по оси корпуса, расположены, по меньшей мере, две акустические форсунки 2. В правой части корпуса после зоны контакта длиной lзк расположен каплеуловитель 9 со сливом 8 в нижней части корпуса. К каждой акустической форсунке 2 подведены патрубки 3 для сжатого воздуха и патрубки 4 для воды с запорными 5 и регулирующими 6 вентилями, связывающими патрубки 3 и 4 с коллекторами 7, соответственно расположенными в трубопроводах, подводящих воду и сжатый воздух. Каждый из коллекторов 7 оснащен манометрами для контроля давления воды и сжатого воздуха.
В качестве распылителя используется акустическая форсунка (фиг.2), содержащая корпус 21, выполненный в виде стакана с днищем 22, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня 14 с клиновой щелью 15 и соплом 10. После чего по каналу 25, выполненному в боковой стенке стакана 24, установленного соосно с корпусом 21, жидкость поступает в кольцевой зазор между внутренней поверхностью стакана 24 и внешней поверхностью резонатора 5, причем канал 25 расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана 24 и выполнен в форме прямоугольной щели.
Воздух подается через штуцер 16, расположенный соосно с корпусом 21 форсунки по трубке 12 с отверстием 17, отверстию 19, выполненному в клапане 18, соосно с штуцером 16 и отверстием 13 резонатора 14, а затем поступает по крайней мере в одну клиновую щель 15. Клиновая щель 15 расположена под углом по отношению к оси резонатора 14, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин 30°÷60°. Клапан 18 взаимодействует с седлом 20, выполненным за одно целое с резонатором 14 и опирающимся на упругую прокладку 23, расположенную между торцевыми поверхностями стакана 24 и седла 20. В кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана 24 и внешней поверхностью резонатора 14 размещено винтовое направляющее устройство 26, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу 25.
Для работы форсунки в оптимальном режиме предусмотрены следующие соотношения ее параметров:
отношение расстояния h2 от внешней поверхности днища 22 корпуса 21 до нижнего торца клапана 18 к расстоянию h от внешней поверхности днища 22 корпуса 21 до точки пересечения осей внутреннего отверстия 13 резонатора 14 с клиновой щелью 15 лежит в оптимальном интервале величин h2/h=6÷10;
отношение расстояния h2 от внешней поверхности днища 22 корпуса 21 до нижнего торца клапана 18 к расстоянию h1 от внешней поверхности днища 22 корпуса 21 до оси канала 25 подвода жидкости лежит в оптимальном интервале величин h2/h1=1,5÷3;
отношение диаметра d2 сопла 10 к диаметру d1 внешней поверхности резонатора 14 лежит в оптимальном интервале величин d2/d1=1,3÷1,7;
отношение диаметра d внутреннего отверстия 13 резонатора 14 к расстоянию h от внешней поверхности днища 22 корпуса 21 до точки пересечения осей внутреннего отверстия 13 резонатора 14 с клиновой щелью 15 лежит в оптимальном интервале величин d/h=0,3÷0,7.
Система газопылеочистки воздушных выбросов работает следующим образом.
Загрязненный газовый поток поступает в корпус 1 через патрубок (на чертежах не показано), расположенный слева от акустических форсунок 2, и встречает на своем пути распыленный водовоздушный факел, имеющий направление, попутное направлению входящего потока. В зоне контакта длиной lзк водяной туман абсорбирует из воздуха растворяемые в воде газообразные вредные вещества, а в конце зоны контакта каплеуловителем 9 отделяется из воздушного потока. Капли растворов стекают с пластин каплеуловителя и удаляются в систему нейтрализации сточных вод через слив 8.
Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом. Распыливающий агент, например воздух, подается по отверстию 17 трубки 12, затем отверстию 19, выполненному в клапане 18, и отверстию 13 резонатора 14, после чего поступает по крайней мере в одну клиновую щель 15.
Жидкость поступает в кольцевой зазор 11 между внутренней поверхностью корпуса 21 и внешней поверхностью стакана 24. После чего по каналу 25, выполненному в боковой стенке стакана 24, установленного соосно с корпусом 21, жидкость поступает в кольцевой зазор между внутренней поверхностью стакана 24 и внешней поверхностью резонатора, а затем поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора 14 и внутренней поверхностью сопла 10.
В результате прохождения резонатора 14 распыливающим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого в кольцевой зазор, при этом, ударяясь, создает звуковые колебания, воздействующие на струю жидкости. Указанная форсунка обеспечивает хорошее качество распыления при малых расходах воздуха. Опыты показали, что при давлении воздуха 100 кПа средний диаметр капель составляет 90 мкм, при увеличении давления воздуха примерно в 4 раза (до 400 кПа) средний диаметр капель уменьшается незначительно и составляет 87 мкм.
Акустические форсунки 2, применяемые для газоочистки выбросного воздуха, расходуют сжатого воздуха 0,6...0,8 м3/мин и воды 1,5...2,2 л/мин. Создаваемый им водяной факел позволяет устанавливать их в воздуховодах диаметром до 600 мм. Нижние рабочие давления сред: воды - 1,5 атм; сжатого воздуха - 1,5...2 атм (0,15...0,2 МПа). Сжатый воздух подается по центральному каналу, а вода - по кольцевому каналу 16. С помощью акустических форсунок 2 достигаются высокие степень дробления воды, плотность частиц в факеле водяного тумана и стабильность работы системы газоочистки. При начальной концентрации пыли 2,5×10-3 кг/м степень очистки фильтров составляла 98,6%.
Акустическая система газопылеочистки воздушных выбросов, содержащая корпус, расположенный горизонтально и имеющий цилиндрическую форму с зоной контакта, длиной lзк, в центральной части, слева от которой, последовательно по оси корпуса, расположены, по меньшей мере, две форсунки, а в правой части корпуса, после зоны контакта, длиной lзк расположен каплеуловитель со сливом в нижней части корпуса, причем к каждой форсунке подведены патрубки для сжатого воздуха и патрубки для воды с запорными и регулирующими вентилями, связывающими патрубки с коллекторами, соответственно расположенными в трубопроводах, подводящих воду и сжатый воздух, причем каждый из коллекторов оснащен манометрами для контроля давления воды и сжатого воздуха, отличающаяся тем, что оросительное устройство выполнено в виде акустической форсунки для распыливания жидкостей, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, и трубки для подвода распыливающего агента и жидкости, причем корпус выполнен в виде стакана с днищем, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня с клиновой щелью и соплом, при этом жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом воздух подается через штуцер в корпусе и отверстие резонатора, а затем поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель, расположенную под углом по отношению к оси резонатора, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин 30÷60°, а в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу.
