Устройство для мокрой очистки газов
Владельцы патента RU 2557585:
Государственное предприятие "Украинский научно-технический центр металлургической промышленности "Энергосталь" (ГП "УкрНТЦ "Энергосталь") (UA)
Изобретение относится к устройствам для мокрой очистки газов и может быть использовано в металлургической, энергетической, горнодобывающей, химической и других отраслях промышленности. Устройство содержит конфузор, горловину, диффузор, систему орошения и устройство для регулирования проходного сечения горловины, которое выполнено в виде фланцевой катушки и кольцевой вставки C-образного профиля из упругоэластичного материала. При этом кольцевая вставка установлена во внутренней полости фланцевой катушки и закреплена на ее фланцах, а фланцевая катушка установлена в области горловины между конфузором и диффузором и оборудована по меньшей мере одним отверстием со штуцером для сопряжения с источником, обеспечивающим принудительное изменение давления рабочей среды. Технический результата - повышение эффективности мокрой очистки газов и регулирование расхода очищаемых газов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Заявляемый объект относится к устройствам для мокрой очистки газов и может быть использован в металлургической, энергетической, горнодобывающей, химической и других отраслях промышленности.
Наиболее близким к заявляемому объекту по совокупности признаков является выбранное в качестве прототипа устройство для мокрой очистки газов, содержащее конфузор, горловину, диффузор, систему орошения и устройство для регулирования проходного сечения горловины, установленное в области горловины и выполненное в виде заполненной рабочей средой герметичной кольцеобразной емкости, оборудованной внутренней стенкой из упругоэластичного материала и сообщенной с источником давления рабочей среды. При этом источник давления рабочей среды выполнен в виде сильфона, который размещен соосно в диффузоре и одна торцевая часть которого жестко прикреплена к трубе, а другая установлена с возможностью осевого перемещения по трубе и снабжена козырьком (патент Российской Федерации №2042399, МПК B01D 47/10, опубл. 27.08.95).
У заявляемого объекта и прототипа совпадают такие существенные признаки. Оба устройства содержат конфузор, горловину, диффузор, систему орошения и устройство для регулирования проходного сечения горловины, установленное в области горловины и выполненное в виде заполненной рабочей средой герметичной кольцеобразной емкости, оборудованной внутренней стенкой из упругоэластичного материала и сообщенной с источником давления рабочей среды.
Анализ технических свойств прототипа, обусловленных его признаками, показывает, что получению ожидаемого технического результата препятствуют такие причины. Устройство по прототипу характеризуется сложностью конструкции, а также трудоемкостью технического обслуживания герметичной кольцеобразной емкости устройства для регулирования проходного сечения горловины, невозможностью оперативного выполнения работ по ее монтажу/демонтажу в периоды текущих или плановых ремонтов, склонностью к зарастанию шламовыми отложениями источника давления (сильфона), расположенного внутри диффузора. Кроме того, в прототипе не предусмотрена возможность принудительного регулирования расхода очищаемых газов с помощью принудительного изменения проходного сечения горловины в заданном диапазоне, что, в свою очередь, обуславливает снижение эффективности очистки газов.
В основу заявляемого объекта поставлена задача создать такое устройство для мокрой очистки газов, в котором усовершенствования путем введения новых элементов и новой взаимосвязи между ними позволят при использовании заявляемого объекта обеспечить достижение технического результата, заключающегося в упрощении его конструкции при повышении эффективности мокрой очистки газов и повышении эффективности регулирования расхода очищаемых газов.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для мокрой очистки газов, содержащем конфузор, горловину, диффузор, систему орошения и устройство для регулирования проходного сечения горловины, установленное в области горловины и выполненное в виде заполненной рабочей средой герметичной кольцеобразной емкости, оборудованной внутренней стенкой из упругоэластичного материала и сообщенной с источником давления рабочей среды, согласно заявляемому техническому решению, герметичная кольцеобразная емкость устройства для регулирования проходного сечения горловины выполнена в виде фланцевой катушки и кольцевой вставки C-образного профиля из упругоэластичного материала, при этом кольцевая вставка C-образного профиля установлена во внутренней полости фланцевой катушки, ее верхняя часть закреплена на верхнем фланце фланцевой катушки, ее нижняя часть закреплена на нижнем фланце фланцевой катушки, меньшие основания конфузора и диффузора оборудованы фланцами, а фланцевая катушка установлена в области горловины между конфузором и диффузором, соединена с ними с помощью фланцевого соединения и оборудована по меньшей мере одним отверстием со штуцером для сопряжения с источником, обеспечивающим принудительное изменение давления рабочей среды.
В отдельных случаях исполнения заявляемый объект может характеризоваться тем, что кольцевая вставка C-образного профиля выполнена из высокоэластичной полиуретановой резины.
При использовании заявляемого объекта обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в упрощении его конструкции при повышении эффективности мокрой очистки газов и повышении эффективности регулирования расхода очищаемых газов. Кроме того, при использовании заявляемого объекта обеспечивается достижение дополнительного технического результата, заключающегося в повышении надежности эксплуатации заявляемого объекта в целом.
Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом существует такая причинно-следственная связь.
Выполнение устройства для регулирования проходного сечения горловины в виде установленных в области горловины фланцевой катушки, оборудованной по меньшей мере одним отверстием со штуцером для сопряжения с источником, обеспечивающим принудительное изменение давления рабочей среды, и кольцевой вставки C-образного профиля из упругоэластичного материала, установка этой вставки во внутренней полости фланцевой катушки, закрепление ее верхней части на верхнем фланце фланцевой катушки, а нижней части на нижнем фланце фланцевой катушки, оборудование меньших оснований конфузора и диффузора фланцами и соединение фланцевой катушки с ними с помощью фланцевого соединения на болтах обеспечивает простоту изготовления устройства для регулирования проходного сечения горловины, упрощает монтаж заявляемого объекта, обеспечивает упрощение и снижение трудоемкости его технического обслуживания, повышение надежности его эксплуатации, а также позволяет обеспечивать принудительное регулирование расхода очищаемых газов за счет принудительного изменения проходного сечения горловины в заданном диапазоне с помощью источника давления рабочей среды, расположенного за пределами заявляемого объекта и обеспечивающего принудительное изменение давления рабочей среды путем ее нагнетания или откачивания. Кроме того, обеспечивается газоплотность в местах сопряжения элементов, а также заданное быстродействие при регулировании проходного сечения горловины. Все это обеспечивает упрощение конструкции заявляемого объекта в целом, а также способствует повышению эффективности мокрой очистки газов и повышению эффективности регулирования расхода очищаемых газов, в частности, на переходных режимах процесса отвода газов от технологических агрегатов.
Выполнение устройства для регулирования проходного сечения горловины в виде фланцевой катушки и кольцевой вставки C-образного профиля из упругоэластичного материала, которая установлена во внутренней полости фланцевой катушки, оборудование фланцевой катушки по меньшей мере одним отверстием со штуцером и ее сопряжение с источником, обеспечивающим принудительное изменение давления рабочей среды в рабочем пространстве между фланцевой катушкой и кольцевой вставкой, позволяет конструктивно просто обеспечивать принудительное изменение проходного сечение горловины заявляемого объекта в заданном диапазоне с требуемой быстротой и с минимальными энергозатратами, что, в свою очередь, обеспечивает повышение эффективности регулирования расхода очищаемых газов и повышение эффективности мокрой очистки газов при упрощении конструкции заявляемого объекта.
Оборудование меньших оснований конфузора и диффузора фланцами, установка фланцевой катушки с кольцевой вставкой, выполненной в форме C-образного профиля и установленной во внутренней полости фланцевой катушки при закреплении ее верхней части на верхнем фланце фланцевой катушки, а ее нижней части на нижнем фланце фланцевой катушки, в области горловины между конфузором и диффузором с помощью фланцевого соединения на болтах позволяет упростить конструкцию устройства для регулирования проходного сечения горловины и способа его крепления между конфузором и диффузором с целью обеспечения легкости, удобства и быстроты технического обслуживания, например, в случае возникновения аварийных ситуаций, требующих оперативного устранения неисправностей, либо при выполнении планово-предупредительных работ. Все это упрощает конструкцию заявляемого объекта в целом.
Кольцевая вставка C-образного профиля, изготовленная из высокоэластичной полиуретановой резины, характеризуется высокой износостойкостью и слабой адгезией к влажным пылям, что способствует повышению долговечности работы этой вставки и предотвращению ее зарастания шламовыми отложениями. Все это способствует повышению надежности эксплуатации заявляемого объекта и упрощению крепления вставки во фланцевой катушке, что, в свою очередь, способствует упрощению конструкции заявляемого объекта при повышении эффективности мокрой очистки газов и повышении эффективности регулирования расхода очищаемых газов.
Сущность заявляемого объекта поясняется чертежами, на которых изображено:
- на фиг.1 - схема заявляемого устройства для мокрой очистки газов;
- на фиг.2 - схема кольцевой вставки C-образного профиля;
- на фиг.3 - схема фланцевой катушки.
На чертежах проставлены следующие обозначения:
1 - конфузор;
2 - фланец конфузора;
3 - горловина;
4 - диффузор;
5 - фланец диффузора;
6 - форсунка орошения;
7 - фланцевая катушка;
8 - кольцевая вставка C-образного профиля;
9 - верхняя часть кольцевой вставки;
10 - нижняя часть кольцевой вставки;
11 - верхний фланец фланцевой катушки;
12 - нижний фланец фланцевой катушки;
13 - штуцер;
14 - соединительный трубопровод;
15 - насос;
16 - отверстия во фланце конфузора;
17 - отверстия в кольцевой вставке C-образного профиля;
18 - отверстия во фланцевой катушке;
19 - отверстия во фланце диффузора;
20 - болтовое соединение.
В конкретном примере изготовления заявляемое устройство для мокрой очистки газов содержит круглый конфузор 1 с фланцем 2, круглую горловину 3, круглый диффузор 4 с фланцем 5, систему орошения, форсунка 6 которой расположена в конфузоре 1. Горловина 3 выполнена в виде фланцевой катушки 7 и кольцевой вставки 8 C-образного профиля из упругоэластичного материала, например из высокоэластичной полиуретановой резины. Кольцевая вставка 8 установлена во внутренней полости фланцевой катушки 7, ее верхняя часть 9 с загнутым краем закреплена на верхнем фланце 11 фланцевой катушки 7, ее нижняя часть 10 с загнутым краем закреплена на нижнем фланце 12 фланцевой катушки 7. Выполнение краев верхней 9 и нижней 10 частей вставки 8 с загибом вовнутрь позволяет обеспечить надежную фиксацию кольцевой вставки 8 во фланцевой катушке 7. Выполнение кольцевой вставки 8 в виде C-образного профиля позволяет организовать рабочее пространство между кольцевой вставкой 8 и фланцевой катушкой 7 для рабочей среды, например жидкости или газа, обеспечивая увеличение вставки 8 в объеме в радиальном направлении для регулирования расхода очищаемых газов и повышения эффективности их очистки. Фланцевая катушка 7 установлена между конфузором 1 и диффузором 4, соединена с ними с помощью фланцевого соединения болтами 20 и оборудована, например, одним отверстием со штуцером 13 и соединительным трубопроводом 14 для сопряжения с насосом 15, обеспечивающим принудительное нагнетание или принудительное откачивание рабочей среды, например жидкости или газа. Фланцевая катушка 7 с установленной в ее внутренней полости кольцевой вставкой 8 представляют собой съемное устройство для регулирования проходного сечения горловины 3.
Для обеспечения фланцевого соединения во фланце 2 конфузора 1, верхней 9 и нижней 10 частях вставки 8, верхнем 11 и нижнем 12 фланцах фланцевой катушки 7 и во фланце 5 диффузора 4 выполнены соответственно отверстия 16, 17, 18 и 19, совпадающие между собой по осям, а крепление осуществляется с помощью болтового соединения 20.
В конкретном примере изготовления заявляемое устройство для мокрой очистки газов работает следующим образом. Запыленный газ от технологического агрегата, например кислородного конвертера, по газоотводящему тракту (не показаны), пройдя конфузор 1, попадает в горловину 3 и после взаимодействия со вставкой 8 попадает в диффузор 4. В конфузоре 1 за счет уменьшения его сечения скорость потока запыленного газа возрастает и достигает максимального значения в области горловины 3, которая образована вставкой 8. Газовый поток смачивается жидкостью, которая распыляется форсункой 6, расположенной в конфузоре 1 по вертикальной оси канала для газа, при этом в конфузоре 1, в области вставки 8 и в диффузоре 4 происходят стабильные массообменные процессы пыли и жидкости, обеспечивающие очистку газа.
При изменении расхода газа, поступающего от кислородного конвертера, по сигналам автоматики (не показана) осуществляется принудительное регулирование проходного сечения горловины 3, которая образована вставкой 8. Такое регулирование позволяет обеспечивать в горловине 3 требуемую скорость очищаемого газа для поддержания высокой эффективности его очистки. Принудительное регулирование проходного сечения горловины 3 осуществляется путем создания насосом 15 движения рабочей среды (нагнетание или откачивание) по соединительному трубопроводу 14 и штуцеру 7 в рабочем пространстве между фланцевой катушкой 7 и вставкой 8. При нагнетании рабочей среды вставка 8, увеличиваясь в объеме в радиальном направлении, приобретает полутороидальную форму и тем самым, принудительно уменьшая проходное сечение горловины 3, обеспечивает снижение расхода газа при обеспечении высокой эффективности его очистки. При откачивании рабочей среды вставка 8, уменьшаясь в объеме, возвращается в исходное положение и тем самым, принудительно увеличивая проходное сечение горловины 3, обеспечивает увеличение расхода газа при обеспечении высокой эффективности его очистки. При этом регулирование расхода очищаемых газов в заданном диапазоне осуществляется с требуемой быстротой при минимальных энергозатратах.
В качестве упругоэластичного материала для изготовления кольцевой вставки С-образного профиля для регулирования проходного сечения горловины заявляемого устройства могут быть использованы материалы, в состав которых входит эластомер (на основе натурального каучука, на основе искусственных каучуков, на основе резины) и добавки для придания материалу упругих и эластичных свойств.
1. Устройство для мокрой очистки газов, содержащее конфузор, горловину, диффузор, систему орошения и устройство для регулирования проходного сечения горловины, установленное в области горловины и выполненное в виде заполненной рабочей средой герметичной кольцеобразной емкости, оборудованной внутренней стенкой из упругоэластичного материала и сообщенной с источником давления рабочей среды, отличающееся тем, что герметичная кольцеобразная емкость устройства для регулирования проходного сечения горловины выполнена в виде фланцевой катушки и кольцевой вставки C-образного профиля из упругоэластичного материала, при этом кольцевая вставка C-образного профиля установлена во внутренней полости фланцевой катушки, ее верхняя часть закреплена на верхнем фланце фланцевой катушки, ее нижняя часть закреплена на нижнем фланце фланцевой катушки, меньшие основания конфузора и диффузора оборудованы фланцами, а фланцевая катушка установлена в области горловины между конфузором и диффузором, соединена с ними с помощью фланцевого соединения и оборудована по меньшей мере одним отверстием со штуцером для сопряжения с источником, обеспечивающим принудительное изменение давления рабочей среды.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кольцевая вставка C-образного профиля выполнена из высокоэластичной полиуретановой резины.
