RU2591270C2

RU2591270C2 - Scrubber with moving nozzle

Info

Publication number: RU2591270C2
Application number: RU2014141773/05A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2014-10-16
Filing date: 2014-10-16
Publication date: 2016-07-20
Also published as: RU2014141773A

Abstract

FIELD: treatment plants.

SUBSTANCE: present invention relates to wet dust separation and can be used in chemical, textile, food, light and other industries for purification of gases. Scrubber with a movable nozzle comprises a body with pipes for dusty and cleaned gas, a sprinkler made up of a manifold with nozzles, a bottom distributing plate and a top limiting plate, between those there is a nozzle, liquid trap and slime discharge device. Bottom support and distributing and top limiting plates and nozzle are made of elastic materials, and there is a vibrator on upper and bottom plates. Nozzle has a hollow ball shape, the outer surface of which has some additional elements in the shape of spherical, conical surfaces or any surface of bodies of revolution, e.g. paraboloid, ellipsoid, while the inner spherical surface of the nozzle is connected to the external nozzle by means of at least three channels.

EFFECT: technical result: upgraded efficiency and reliability of dust separation, as well as reduced metal consumption and vibroacoustic activity of the device altogether.

1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.The invention relates to techniques for wet dust collection and can be used in chemical, textile, food, light and other industries for the purification of dusty gases.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является скруббер с подвижной насадкой, известный из патента РФ №2280492 (прототип), содержащий корпус с патрубками для запыленного и очищенного газов, оросительное устройство, нижнюю опорно-распределительную тарелку и верхнюю ограничительную тарелку, между которыми расположен слой насадка, и устройство для отвода шлама.The closest technical solution to the claimed object is a scrubber with a movable nozzle, known from RF patent No. 2280492 (prototype), comprising a housing with nozzles for dusty and purified gases, an irrigation device, a lower support and distribution plate and an upper restrictive plate, between which there is a layer nozzle, and device for removal of sludge.

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания за счет недостаточно развитой поверхности насадка.The disadvantage of the prototype is the relatively low efficiency of the dust collection process due to the underdeveloped surface of the nozzle.

Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания, а также снижение металлоемкости и виброакустической активности аппарата в целом.The technical result is an increase in the efficiency and reliability of the dust collection process, as well as a decrease in the metal consumption and vibroacoustic activity of the apparatus as a whole.

Это достигается тем, что в скруббере с движущейся насадкой, содержащем корпус с патрубками для запыленного и очищенного газов, оросительное устройство, выполненное в виде коллектора с форсунками, нижнюю опорно-распределительную тарелку и верхнюю ограничительную тарелку, между которыми расположен слой насадка, брызгоуловитель и устройство для отвода шлама, нижняя опорно-распределительная и верхняя ограничительная тарелки и насадка выполнены из упругих материалов, а на верхней и нижней тарелках установлен вибратор, а каждая из форсунок содержит корпус, который выполнен полым, осесимметричным, ось которого перпендикулярна оси отверстия трубы коллектора, а по форме корпус выполнен в виде тела вращения, образованного кривой второго порядка, например сферическим, в виде усеченного эллипсоида или параболоида вращения, а со стороны проточного отверстия трубы коллектора в форсунке установлен спрямляющий элемент, выполненный в виде кольца, имеющего центральную втулку, с которой жестко соединены радиально расположенные по крайней мере три лопасти, соединенные с корпусом форсунки, причем корпус выполнен с двумя противоположно расположенными перпендикулярно оси форсунки уступами, посредством которых через хомуты с замками форсунка закрепляется на коллекторе, при этом в нижней части корпуса форсунки выполнено коническое дроссельное отверстие, соединенное с камерой смешения, которая расположена между дроссельным отверстием и спрямляющим элементом, а на внутренней поверхности камеры смешения имеются винтообразные канавки, насадка выполнена в виде цилиндрического кольца, к боковой поверхности которого оппозитно друг другу прикреплены две полусферические поверхности таким образом, что диаметральные плоскости полусфер совпадают соответственно с верхним и нижним основаниями цилиндрического кольца, а вершины полусферических поверхностей находятся на оси кольца и направлены навстречу друг другу.This is achieved by the fact that in a scrubber with a moving nozzle containing a housing with nozzles for dusty and purified gases, an irrigation device made in the form of a collector with nozzles, a lower support and distribution plate and an upper restrictive plate, between which there is a nozzle layer, a spray catcher and a device for the removal of sludge, the lower support and upper restrictive plates and nozzle are made of elastic materials, and a vibrator is installed on the upper and lower plates, and each of the nozzles contains a body that is hollow, axisymmetric, whose axis is perpendicular to the axis of the hole of the manifold pipe, and the shape of the body is made in the form of a body of revolution formed by a second-order curve, for example spherical, in the form of a truncated ellipsoid or paraboloid of revolution, and from the side of the flow hole of the manifold pipe a straightening element is installed in the nozzle, made in the form of a ring having a central sleeve, to which at least three blades radially spaced are connected rigidly, connected to the force case unions, moreover, the housing is made with two steps opposite to the nozzle axis perpendicular to the nozzle axis, by means of which, through the clamps with the locks, the nozzle is fixed to the collector, while in the lower part of the nozzle body there is a conical throttle hole connected to the mixing chamber, which is located between the throttle hole and the straightening element and on the inner surface of the mixing chamber there are helical grooves, the nozzle is made in the form of a cylindrical ring, to the side of which Two hemispherical surfaces are attached to each other in such a way that the diametrical planes of the hemispheres coincide with the upper and lower bases of the cylindrical ring, respectively, and the vertices of the hemispherical surfaces are on the axis of the ring and are directed towards each other.

На фиг. 1 изображен скруббер с подвижной насадкой, на фиг. 2 - форма насадки, на фиг. 3 - схема форсунки, на фиг. 4 - сечение насадки в виде шариков с выемками, на фиг. 5 - сечение насадки в виде шариков с дополнительными элементами на внешней поверхности.In FIG. 1 shows a scrubber with a movable nozzle; FIG. 2 shows the shape of the nozzle; FIG. 3 is a nozzle diagram; FIG. 4 is a cross-section of a nozzle in the form of balls with recesses, in FIG. 5 is a cross section of a nozzle in the form of balls with additional elements on the outer surface.

Скруббер с движущейся насадкой содержит корпус 1 с патрубками 2 и 3 соответственно для запыленного и очищенного газов (воздуха), оросительное устройство, содержащее коллектор 7 с форсунками 9, нижнюю опорно-распределительную тарелку 4 и верхнюю ограничительную тарелку 6, между которыми расположен слой насадка 5, брызгоуловитель и устройство для отвода шлама 8 (фиг. 1). Нижняя 4 опорно-распределительная и верхняя 6 ограничительная тарелки и насадка 5 выполнены из упругих материалов. На нижней опорно-распределительной тарелке 4 может быть установлен вибратор (на чертеже не показано). На верхней ограничительной тарелке 6 может быть установлен вибратор (на чертеже не показано). На нижней 4 опорно-распределительной и верхней 6 ограничительной тарелках может быть установлено по вибратору (на чертеже не показано).A scrubber with a moving nozzle contains a housing 1 with nozzles 2 and 3, respectively, for dusty and purified gases (air), an irrigation device containing a collector 7 with nozzles 9, a lower support and distribution plate 4 and an upper restrictive plate 6, between which there is a layer of nozzle 5 , a spray catcher and a device for removing sludge 8 (Fig. 1). The lower 4 supporting distribution and upper 6 restrictive plates and nozzle 5 are made of elastic materials. A vibrator (not shown) can be installed on the lower support-distribution plate 4. On the upper restrictive plate 6 can be installed a vibrator (not shown). On the lower 4 supporting distribution and upper 6 restrictive plates can be installed on a vibrator (not shown).

Брызгоуловитель выполнен в виде концентрично расположенных цилиндрических колец толщиной 1…2 мм и с расстоянием между ними 3…4 мм. Брызгоуловитель выполнен в виде концентрично расположенных колец, имеющих в сечении, проходящем через ось кольца, зигзагообразный профиль, например синусоидальный, причем толщина колец 1…2 мм, а расстояние между ними 3…4 мм. Брызгоуловитель выполнен в виде концентрично расположенных колец, имеющих в сечении, проходящем через ось кольца, профиль, состоящий из последовательно соединенных кругов, причем толщина колец по максимальной толщине 3…4 мм, а расстояние между ними 4…5 мм (на чертеже не показано).The spray catcher is made in the form of concentric cylindrical rings 1 ... 2 mm thick and with a distance between them 3 ... 4 mm. The spray catcher is made in the form of concentrically arranged rings having, in cross section passing through the axis of the ring, a zigzag profile, for example a sinusoidal one, moreover, the thickness of the rings is 1 ... 2 mm, and the distance between them is 3 ... 4 mm. The spray catcher is made in the form of concentrically arranged rings having a section in the section passing through the axis of the ring, a profile consisting of series-connected circles, with the rings having a maximum thickness of 3 ... 4 mm and a distance between them of 4 ... 5 mm (not shown in the drawing) .

Чтобы повысить степень очистки газового потока от пыли или целевого компонента за счет увеличения площади контакта запыленного потока с насадкой 5 (фиг. 2), элемент насадки выполнен в виде цилиндрического кольца, к боковой поверхности 10 которого оппозитно друг другу прикреплены две полусферические поверхности 11 таким образом, что диаметральные плоскости полусфер совпадают соответственно с верхним 12 и нижним основаниями цилиндрического кольца, а вершины полусферических поверхностей находятся на оси кольца и направлены навстречу друг другу.In order to increase the degree of purification of the gas stream from dust or the target component by increasing the contact area of the dusty stream with the nozzle 5 (Fig. 2), the nozzle element is made in the form of a cylindrical ring, to which two hemispherical surfaces 11 are attached opposite to each other, thus that the diametrical planes of the hemispheres coincide with the upper 12 and lower bases of the cylindrical ring, respectively, and the vertices of the hemispherical surfaces are on the axis of the ring and are directed towards each other Yeah.

Возможно выполнение насадки с перфорацией 13 как на боковой поверхности 10, так и на полусферических поверхностях 11.It is possible to perform nozzles with perforation 13 both on the side surface 10 and on hemispherical surfaces 11.

Насадка 5 может быть выполнена из пористых полимерных материалов, стекла, пористой резины, композиционных материалов, древесины, нержавеющей стали, титановых сплавов, благородных металлов.The nozzle 5 can be made of porous polymeric materials, glass, porous rubber, composite materials, wood, stainless steel, titanium alloys, precious metals.

Форсунка 9 для распыливания жидкости (абсорбента) расположена на коллекторе 7, имеющем проточное отверстие 14. Каждая из форсунок (фиг. 3) выполнена в виде полого осесимметричного корпуса 15, ось которого перпендикулярна оси коллектора 7, а по форме корпус выполнен в виде тела вращения, образованного кривой второго порядка, например сферическим, в виде усеченного эллипсоида или параболоида вращения и др. Со стороны проточного отверстия 14 трубопровода в форсунке установлен спрямляющий элемент 19, который демпфирует турбулентность потока жидкости, идущей от трубопровода к форсунке. Спрямляющий элемент выполнен в виде кольца, имеющего центральную втулку 19, с которой жестко соединены радиально расположенные по крайней мере три лопасти 20, соединенные с корпусом 15 форсунки. Корпус 15 выполнен с двумя противоположно расположенными перпендикулярно оси форсунки уступами 18, посредством которых через хомуты 16 с замками 17 форсунка закрепляется на коллекторе 7. В нижней части корпуса 15 форсунки выполнено коническое калиброванное дроссельное отверстие 22, соединенное с камерой смешения 21, которая расположена между отверстием 22 и спрямляющим элементом. Камера смешения 21 предназначена для образования вихревого турбулентного потока, формировавшегося на выходе из отверстия 22 форсунки. Для этой цели на внутренней поверхности камеры смешения имеются винтообразные канавки (на чертеже не показано), которые могут быть образованы токарной обработкой по копиру или получены литьевым способом. В результате этого на выходе из форсунки образуется мелкодисперсный и равномерный факел распыла жидкости.The nozzle 9 for spraying liquid (absorbent) is located on the manifold 7 having a flow hole 14. Each of the nozzles (Fig. 3) is made in the form of a hollow axisymmetric body 15, the axis of which is perpendicular to the axis of the collector 7, and the body is made in the form of a body of revolution formed by a second-order curve, for example, spherical, in the form of a truncated ellipsoid or rotation paraboloid, etc. On the side of the flowing hole 14 of the pipeline, a straightening element 19 is installed in the nozzle, which dampens the turbulence of the fluid flow ty going from the pipeline to the nozzle. The straightening element is made in the form of a ring having a central sleeve 19, to which at least three blades 20 radially arranged are connected rigidly and connected to the nozzle body 15. The housing 15 is made with two steps 18 opposite to the nozzle axis perpendicular to the nozzle axis, by means of which, through the clamps 16 with the locks 17, the nozzle is fixed to the manifold 7. In the lower part of the nozzle housing 15 there is a tapered calibrated throttle hole 22 connected to the mixing chamber 21, which is located between the hole 22 and a straightening element. The mixing chamber 21 is intended to form a vortex turbulent flow formed at the outlet of the nozzle opening 22. For this purpose, there are helical grooves (not shown in the drawing) on the inner surface of the mixing chamber, which can be formed by turning by copying or obtained by injection molding. As a result of this, a finely dispersed and uniform jet of liquid is formed at the outlet of the nozzle.

Насадка может быть выполнена из шариков, т.е. ее выполняют шарообразной формы (фиг. 4), в которой выполнены несквозные радиальные выемки, причем выемки имеют форму цилиндрической, конической, сферической поверхностей или любой поверхности тел вращения, например параболоид, эллипсоид.The nozzle may be made of balls, i.e. it is spherical in shape (Fig. 4), in which non-through radial recesses are made, the recesses having the form of cylindrical, conical, spherical surfaces or any surface of bodies of revolution, for example, a paraboloid, an ellipsoid.

Насадка может быть выполнена полой шарообразной формы (фиг. 5), на внешней поверхности которой имеются дополнительные элементы в виде сферических, конических поверхностей или любой поверхности тел вращения, например параболоид, эллипсоид, а внутренняя шарообразная поверхность насадки соединена с внешней посредством по крайней мере трех каналов.The nozzle can be made hollow spherical in shape (Fig. 5), on the outer surface of which there are additional elements in the form of spherical, conical surfaces or any surface of bodies of revolution, for example a paraboloid, an ellipsoid, and the inner spherical surface of the nozzle is connected to the outer by at least three channels.

Скруббер с движущейся насадкой работает следующим образом.A scrubber with a moving nozzle works as follows.

Запыленный газовый поток поступает в корпус 1 через ввод запыленного газового потока 2 и встречает на своем пути завесу из насадки 5, которая смачивается водой или другим абсорбентом из оросительного устройства, выполненного в виде коллектора 7 с форсунками 9. Для удаления шлама применено устройство 8 для удаления шлама в виде канала в днище корпуса или отдельного механизма. Для обеспечения свободного перемещения насадки 5 в газожидкостной смеси ее плотность не должна превышать плотности жидкости. Процесс пылеулавливания протекает в оптимальном гидродинамическом режиме газопромывателя, характеризующемся режимом полного развитого псевдоожижения. Для интенсификации гидродинамического режима на нижней опорно-распределительной тарелке 4 может быть установлен вибратор (на чертеже не показан), или на верхней ограничительной тарелке 6 может быть установлен вибратор (на чертеже не показан), или одновременно на нижней 4 опорно-распределительной и верхней 6 ограничительной тарелках может быть установлено по вибратору (на чертеже не показаны). Это позволит скрубберу перейти в режим вибропсевдоожиженного слоя, при котором увеличится эффективность взаимодействия насадка 5, орошаемого жидкостью, с газовой фазой, а следовательно, и увеличится эффективность работы аппарата в целом. Выполнение насадки 5, нижней 4 опорно-распределительной и верхней 6 ограничительной тарелок из упругого материала позволит при определенных условиях создавать режим колебаний или автоколебаний, который также будет способствовать увеличению эффективности взаимодействия насадки 5 с орошаемой жидкостью. При этом для снижения виброакустической активности аппарата и его металлоемкости, а также повышения его надежности в предлагаемом устройстве предусмотрены следующие мероприятия: на поверхности деталей нанесен слой мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17 (на чертеже не показано), причем соотношение между толщиной металла и вибродемпфирующего покрытия находится в оптимальном интервале величин: 1/(2,5…4).The dusty gas stream enters the housing 1 through the inlet of the dusty gas stream 2 and meets a curtain from the nozzle 5, which is wetted with water or other absorbent from an irrigation device made in the form of a collector 7 with nozzles 9. A device 8 for removing sludge is used sludge in the form of a channel in the bottom of the housing or a separate mechanism. To ensure free movement of the nozzle 5 in the gas-liquid mixture, its density should not exceed the density of the liquid. The process of dust collection takes place in the optimal hydrodynamic regime of a gas scrubber, characterized by a regime of fully developed fluidization. To intensify the hydrodynamic regime, a vibrator can be installed on the lower support plate 4 (not shown in the drawing), or a vibrator can be installed on the upper restriction plate 6 (not shown in the drawing), or simultaneously on the lower 4 distribution and upper 6 restrictive plates can be installed on a vibrator (not shown). This will allow the scrubber to switch to the vibro-fluidized bed mode, in which the interaction efficiency of the nozzle 5, irrigated by the liquid, with the gas phase will increase, and therefore the overall efficiency of the apparatus will increase. The implementation of the nozzle 5, the lower 4 of the support distribution and upper 6 restrictive plates of elastic material will allow under certain conditions to create a mode of oscillation or self-oscillation, which will also increase the efficiency of interaction of the nozzle 5 with the irrigated liquid. Moreover, to reduce the vibro-acoustic activity of the apparatus and its metal consumption, as well as to increase its reliability, the proposed device provides the following measures: a layer of soft vibration-damping material, for example, VD-17 mastic (not shown), is applied to the surface of the parts, and the ratio between the metal thickness and vibration-damping coating is in the optimal range of values: 1 / (2.5 ... 4).

Форсунка 9 оросительного устройства работает следующим образом.The nozzle 9 of the irrigation device operates as follows.

Жидкость под давлением поступает со стороны проточного отверстия 14 коллектора 7 в форсунку и встречает на своем пути спрямляющий элемент 19, который демпфирует турбулентность потока жидкости, идущей от коллектора к форсунке. Камера смешения 21 предназначена для образования вихревого турбулентного потока, формировавшегося на выходе из отверстия 22 форсунки, в результате чего на выходе из форсунки образуется мелкодисперсный и равномерный факел распыла жидкости. Форсунка проста в изготовлении и обслуживании.Liquid under pressure enters from the nozzle inlet 14 of the manifold 7 into the nozzle and encounters a straightening element 19 in its path, which dampens the turbulence of the fluid flow from the manifold to the nozzle. The mixing chamber 21 is intended for the formation of a vortex turbulent flow formed at the outlet of the nozzle orifice 22, as a result of which a finely dispersed and uniform liquid spray is formed at the nozzle exit. The nozzle is easy to manufacture and maintain.

Сруббер может быть применен для очистки от тонкой фракции пыли и увлажнения воздуха в вентиляционных установках и установках кондиционирования воздуха, а также при улавливании туманов, хорошо растворимой пыли, а также при совместном протекании процессов пылеулавливании, охлаждения газов и абсорбции насадочных газопромывателей. Эффективность предлагаемой конструкции насадочного скруббера увеличивается за счет большей поверхности взаимодействия насадка в вышеуказанных процессах, а также оптимизации гидродинамической обстановки и составляет при улавливании пылевых частиц размером больше 2 мкм порядка 97%.Srubber can be used to remove fine dust and humidify air in ventilation installations and air conditioning units, as well as in trapping mists, readily soluble dust, as well as in the process of dust collection, gas cooling and absorption of packed gas washers. The effectiveness of the proposed design of the nozzle scrubber increases due to the larger interaction surface of the nozzle in the above processes, as well as the optimization of the hydrodynamic situation and amounts to about 97% when collecting dust particles larger than 2 microns in size.

Claims

A scrubber with a moving nozzle, comprising a housing with nozzles for dusty and purified gas, an irrigation device made in the form of a collector with nozzles, a lower support and distribution plate and an upper restrictive plate, between which there is a nozzle layer, a spray trap and a device for removing sludge, a lower support - the distribution and upper restrictive plates and nozzle are made of elastic materials, and a vibrator is installed on the upper and lower plates, and each of the nozzles contains a housing that is hollow, axisymmetric, the axis of which is perpendicular to the axis of the hole of the manifold pipe, and the body is made in the form of a body of revolution formed by a second-order curve, for example spherical, in the form of a truncated ellipsoid or paraboloid of revolution, and a straightener is installed on the side of the flow hole of the manifold pipe an element made in the form of a ring having a central sleeve with which at least three blades radially arranged are connected rigidly and connected to the nozzle body, the body being made with two ledges opposite to the nozzle axis perpendicular to the nozzle axis, by means of which, through clamps with locks, the nozzle is fixed to the manifold, while in the lower part of the nozzle body there is a conical throttle hole connected to the mixing chamber, which is located between the throttle hole and the straightening element, and on the inner surface mixing chambers have helical grooves, characterized in that the nozzle is made hollow spherical in shape, on the outer surface of which there are additional solid elements in the form of spherical, conical surfaces or any surface of bodies of revolution, for example, a paraboloid, an ellipsoid, and the inner spherical surface of the nozzle is connected to the outer via at least three channels.