Способ мокрого улавливания аэрозоля из вращающегося паровоздушного потока

 

Изобретение относится к технике мокрой очистки паровоздушньгх (парогазовых ) потоков от взвешенных в них тонкодисперсных частиц гашеной извести (аэрозолей гашеной извести). Цель изобретения состоит в уменьшении выбросов в атмосферу токсичных аэрозолей гашеной извести с парами воды и снижении удельного расхода воды. Паровоздушный поток при температуре 50-60 С вводят в контакт с тонкодисперсной водяной завесой при температуре 20-30 С, образованной при тонком распылении воды в зоне квазитвердого вращения нисходящего вихревого потока, где создается значительное разрежение (150-250 мм вод.ст) за счет высоких скоростей паровоздушного потока в основном и суженном сечениях вихря. Полученную водную суспензию гашеной извести в виде жидкостной пленки, сформировавшейся на периферии вращающегося вихревого потока, отделяют от воздушного потока и возвращают в начало технологического процесса. 2 ил. с сл 00 а со а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 В 01 D 47/06

i3 I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4124110/24-26 (22) 18.06.86 (46) 30.01.88. Бюл, Ф 4 (71) Северо-Западное отделение Всесоюзного научно-исследовательского и пооектно-конструкторского институ ВНИПИэнергопром и Ленинградский технологический институт им.Ленсовета (72) В.Л.Лукин, М.П.Радионов и Н.И.Сотников (53) 66.074.511(088.8) (56) Справочник по пыле- и золоулавливанию / Под общ. ред. Русанова А.А.

М.: Энергия, 1975, с.98-99,123-124.

Авторское свидетельство СССР

HI 446291, кл. В 01 D 41/00, 1974.

Скрябин Г.М., Коуэов П.A. Пылеулавливание в химической промышленности. Л.: Химия, 1976, с ° 24-25.

„.SU„„1369769 A 1 (54) СПОСОБ МОКРОГО УЛАВЛИВАНИЯ АЭРОЗОЛЯ ИЗ ВРАЦАКМЦЕГОСЯ ПАРОВОЗДУШНОГО

ПОТОКА (57) Изобретение относится к технике мокрой очистки паровоздушных (парогазовых) потоков от взвешенных в них тонкодисперсных частиц гашеной извести (аэрозолей гашеной извести).

Цель изобретения состоит в уменьшении выбросов в атмосферу токсичных аэрозолей гашеной извести с парами воды и снижении удельного расхода воды.

Паровоздушный поток при температуре о

50-60 С вводят в контакт с тонкодисперсной водяной завесой при температуре 20-30 С, образованной при тонком распылении воды в зоне квазитвердого вращения нисходящего вихревого потока, где создается значительное разрежение (150-250 мм вод. ст) эа счет высоких скоростей паровоэдушного потока в основном и суженном сечениях вихря. Полученную водную суспензию гашеной извести в виде жидкостной пленки, сформиров авше йся на периферии вращающегося вихревого потока, отделяют от воздушного потока и возвращают в начало технологического про це сс а. 2 ил.

1369769

Изобретение относится к технике мокрой очистки паровоздушных (парогазоных) потоков от взвешенных в них тонкодисперсных частиц гашеной изве5 сти (аэрозолей гашеной извести) и может быть использовано в промышленности строительных материалов, например в технологии приготовления смеси для силикатного кирпича, и других 10 отраслях промышленности, где возможно образование неоднородной системы— аэрозоля гашеной извести в паровоз- душном потоке.

Целью изобретения является повыше- 15 ние эффективности улавливания аэрозоля гашеной извести за счет умень«гения выбросов н атмосферу и снижение удельно го расхода воды. о

Паровоздушный поток при 50-60 С 20 вводят в контакт с тонкодисперсной водяной анесой при 20-30 С в условиях разрежения 150-250 мм, создаваемого в зоне квазитнердого вращения нисхоцяще го вихревого потока, после че го поток сужают, а полученную водную сусне из ию гашеной изве сти в виде

;«костной пленки, сформировавшейся на»«ер««Аерии вращающегося вихревого

««отока, отделят от воздушного потока 30 и возвращают в начало технологического процеccа. о

Т<«««»сераспыле«»ную воду при 20-30 С вводят в зону кваэитвердого вращения нисходяще го вихревого по» ока, где создается довольно значительное разрежение (150-2 <О мм вод. ст. ) за счет высоких скоростей паровоздушного потока в основ IoM и суженном сечениях вихря (в o c Ilo I««loM сечении вихря ли«п йная скорост» паровоздушного потока составляет 6-9 м/с, в суженном сечении — 12-15 м/с). В условиях раз36

40 такта с поступающим вращающимся па- $0 роно здушным потоком с температурой о

50-60 С, в котором находится аэрозоль гашеной извести. При температуо ре воды ниже 20 С при тех же гидродинамиче ских условиях испарение с поверх»«ост««капель жидкости падает, умень«II ае тся поверхность контакта и появляется возможность проскока части паров здушного потока с аэрозолью режс.нпя, которое усиливается за счет

«.ужения потока, происходит испарение 4 с ««оверхности капель распыленной воо лы, подаваемой при 20-30 С, и создается высокоразвитая поверхность (тонкодисперсная водяная заве са) для конгашеной извести при одном и том же удельном расходе воды (в исследованиях он составляет 0,015-0,030 кг/м что примерно в 2-3 раза ниже удельного расхода воды по сравнению с известным способом), При температуре о нодь« выше 30 С (при одинаковых других условиях) снижается движущая сила процесса конденсации паров и появляется воэможность частичного проскока аэрозоля гашеной извести с па — < ровоэдушным потоком.

Как показали исследования, в указанном интервале температур паровозо душного потока (50-60 С), вводимого в контакт с тонкодисперсной водяной завесой, скорость конде. .. ации паров достаточна для полной конденсации паров с образованием водной суспензии гашеной извести в виде жидкостной пленки, сформировавшейся на периферии вращающегося вихревого потока, При температуре паровоэдушного потоо ка ниже 50 С скорость конденсации паров воды снижается и появляется воэможность частичного проскока аэрозоля гашеной извести через водяную завесу, в результате чего эффек гивность очистки паровоэдушного потока падает. При температуре паровоздушноо го потока выше 60 С скорость конденсации паров воды из паровоздушного потока увеличивается за счет большего количества тепла, выделившегося в единицу времени при конденсации, но при этом испаряется и больше воды с поверхности капель распыленной воды, в ре зуль тате че го появляется возможность про скока аэрозоля гашеной извести через водяную завесу, Отмеченные явления наблюдались при удельном расходе ноль« 0,015

0,030 кг/м . Естественно, что можно э добиться полного улавливания аэрозоля гашеной извести эа счет увеличения удельного расхода воды (- 0,040 кг/м ), но это не экономично.

Итак, особенности предлагаемого мокрого способа улавливания аэрозоля гашеной извести из паровоздушного потока позволяют обеспечить полное улавливание аэрозоля гашеной извести при незначительном удельном расходе воды.

На фиг,1 представлена установка для реализации предлагаемого спосо1369769

В смесителе 22 в результате взаимодействия воды с гашеной известью (по линиям 24 и 25 вводятся в смеситель соответственно гашеная известь и кварцевый песок, которые при добавлении воды в условиях тщательного перемешивания с помощью лопастных вальцов 23 образуют технологическую смесь для изготовления силикатного кирпича) выделяется значительное количество тепла, за счет которого происходит испарение воды с частью аэрозоля гашеной извести. Образовавшаяся в смесителе 22 над технологической массой паровая фаза с тонкодисперсными частицами гашеной извести о имеет температуру 70-80 С. Для создания паровоздушного потока с температурой 50-60 С, необходимой согласно предлагаемому способу очистки, с противоположной стороны смесителя 22 от трубопровода 17 через штуцер 26 подсасывается в систему часть воздуха из помещения (на штуцере устанавливается шибер для регулирования подачи воздуха, который не показан). ба на фиг.2 — сечение А-А на фиг.1

l (с устройством подвода воды).

Установка содержит аппарат центробежного типа, включающий корпус 1, вихревую камеру 2, цилиндрическую насадку 3, в нижней части которой установлен лопаточный завихритель 4 с конусом 5, входной 6 и выходной 7 тангенциальные патрубки, центробежную форсунку 8 с игольчатым клапаном, поплавковую камеру 9 с поплавком 10, штуцером 11 с подводящим трубопроводом 12, переливной трубой 13 и трубопроводом 14 для подвода воды в форсунку 8, Установка содержит также вытяжной вентилятор 15, нагнетательный 16 и всасывающий 17 трубопроводы, выхлопную трубу 18, промежуточную емкость

19, мешалку 20, .переточную трубу 21, смеситель 22, перемешивающие вальцы

23, линии подачи песка 24 и гашеной извести 25, штуцер 26 для подсоса ° воздуха в смеситель 22 и штуцер 27 для отВода технологической массы, направляемой для формовки силикатного кирпича.

Способ мокрого улавливания аэро- золя гашеной извести из паровоздушного потока осуществляется следующим образом.

Таким образом, полученная паровоздушная смесь с аэрозолью гашеной из3 о вести в количестве 5000 м /ч при 55 С

5 с помощью вытяжного вентилятора 15 по трубопроводу 17 подается в аппарат центробежного типа для очистки от аэрозоля гашеной извести. Ввод в аппарат осуществляется чере з танген10 циальный патрубок 6, в результате чего паровоздушный поток приобретает вращательное (вихревое) движение и в таком состоянии контактирует с тонкодисперсной водяной завесой, имеющей о

15 температуру 25 С.

Вода для распыления подается на форсунку 8 из поплавковой камеры 9 по трубопроводу 14 самотеком, распыление осуществляется эа счет напора

20 воды, создаваемого столбом жидкости между форсункой и поплавковой камерой (расход воды на распыление регулируется игольчатым клапаном внутри форсунки). Центробежная форсунка 8 в комплекте с поплавковой камерой 9 обеспечивают равномерный и постоянный расход воды беэ затраты энергии на распыление.

Водяная завеса образуется при расЗ0 пылении воды форсункой 8 в условиях разрежения в зоне кваэитвердого вращения вихревого потока, составляющего 200 мм вод.ст., при удельном

3 расходе воды 0,02 кг/м и скорости паровоздушного потока 8 м/с, рассчитанной на полное поперечное сечение вихревой камеры 2.В результате образовавшейся высокоразвитой поверхности контакта фаэ осуществляется кон40 денсация паров воды с аэрозолью гашеной извести. Образовавшаяся на пери— ферии вихревого потока пленка жидкости перемещается под действием центробежной силы и силы тяжести сверху

45 вниз по поверхности вихревой камеры

2, попадает в цилиндрическую насадку

3 где поток стабилизируется, а затем переходит в лопаточный завихритель

4 для усиления центробежного разделе" ния фаз. Под завихрителем 4 установлен конус 5 для предотвращения образовавшегося вторичного вихря.

Отделившаяся от воздушного потока жидкая фаза с аэрозолью гашеной иэве55 сти (водна суспензия гашеной извести) движется в нижнюю часть аппарата и отводится в промежуточную емкость 19 с мешалкой 20 (мешалка служит для предотврааения оседания

1369769

20 твердых частиц гашеной извести на дно емкости 19). Нижний торец аппарата с жидкостью в промежуточной емкости 19 образует гидрозатвор, обеспечив ающий устойчивую работу аппарата.

Уровень жидкости в промежуточной емкости 19 поддерживается с помощью передаточной трубы 21,через которую избыток жидкости (суспензии) переходит в смеситель 22, где с помощью перемешивающихся вальцов 23 создается техноло гиче ск ая масс а для формовки

Силикатного кирпича.

Отделенный от суспенэии воздушный поток из лопаточного завихрителя 4 отводится через выходной тангенциальный патрубок 7, через трубу 16 с помощью вентилятора 15 и выбрасывается в атмосферу через выхлопную трубу 18.

При этих условиях обеспечивается полное улавливание аэрозоля гашеной извести из паровоздушного потока, а полученная водная суспензия гашеной извести возвращается в начало технологического процесса (в смеситель

22). Гидравлическое сопротивление аппарата составляет при этом 110 мм вод. ст.

При проведении способа очистки при температурах паровоздушного потока 50 и 60 С с контактируемой во0 дяной завесой при 20 и 30 С в,том же гидродинамическом режиме существенных изменений в очистки паровоздушного потока от аэрозоли гашеной извести не наблюдалось — осуществлялось 1007-ное улавливание аэрозоля гашеной извести.

Пример 1. Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести при о

55 С.. вводится в контакт с тонкодисперсной водяной завесой, имеющей температуру 25 С. Скорость паровоздушного потока, рассчитанная на полное поперечное сечение вихревой камеры,поддерживалась равной 8 м/с. Удельный з расход воды составил 0,02 кг/м (0,02 кг воды на 1 м воздуха). Разрежение в вихревой камере — 200 мм вод. ст.

В этих условиях осуществлялось

100Х-ное улавливание аэрозоля гашеной извести.

Пример 2. Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести при о

50 С вводится в контакт с тонкодисперсной водяной завесой, имеющей тем25

55 пературу 25 С. Скорость паровоздушного потока в вихревой камере составляет 8 м/с, удельный расход воды

0,02 кг/м, разрежение — 200 мм вод. ст.

Эффективность очистки паровоздушного потока от аэрозоля гашеной извести при этом составила 1007, Пример 3. Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести при о

60 С вводится в контакт с тонкодисперсной водяной завесой, имеющей темо пературу 25 С. Скорость паровоздушного потока в вихревой камере составила 8 м/с, удельный расход воды

0,02 кг/м, разрежение — 200 мм вод. з ст.

Эффективность очистки паровоздушного потока от аэрозоля гашеной извести в этих условиях составила 100Х.

Пример 4. Ларовоздушный поток с аэрозолью гашеной извести при о

45 С вводится в контакт с тонкодисперсной водяной завесой, имеющей температуру 25 С. Скорость паровоэдушного потока в вихревой камере составила 8 м/с, удельный расход воды—

0,02 кг/м, разрежение в вихревой камере 200 мм вод. ст.

В этих условиях скорость конденсации паров снижается и появляется возможность частичного проскока аэрозо1 ля через тонкодисперсную водяную завесу, В результате эффективность очистки воздушного потока от аэрозоля гашеной извести падает и составляет 96X ..

Л р и м е р 5. Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести при о

65 С вводится в контакт с тонкодисперсной водяной завесой, имеющей о температуру 25 С. Скорость паровоздушного потока в вихревой камере составила 8 м/с удельный расход во1 ды — О, 02 кг lм, разрежение — 200 мм вод. ст.

В этих условиях эффективность очистки составила 97,6X.. Это видиI мо, связано с тем, что в процессе контакта фаз скорость конденсации паров увеличивается за счет больше выделяющегося в единицу времени тепла конденсации, а следовательно, испаряется больше воды с поверхности водяной завесы в единицу времени, и появляется возможность проскока аэрозоля с воздушным потоком.

1369769

Пример 9. Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести при

Пример 6. Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести при о

55 С вводится в контакт с тонкодисперсной водяной завесой, имеющей тема 5 пературу 16 С. Скорость паровоздушного потока в вихревой камере составила 8 м/с, удельный расход воды—

0,02 кг/м, разрежение — 200 мм вод.

CTi 10

В этих условиях эффективность очистки паровоздушного потока от аэрозоля гашеной извести составила 98,5Х

Это снижение эффективности очистки связано с тем, что поверхность кон- 15 такта водяной завесы несколько уменьшается из-за ухудшения испарения части распыленной воды, а следовательно, и появляется некоторый проскок аэрозоля с воздушным потоком. Можно 20 с целью улучшения условий испарения распыленной воды повысить разрежение в центре квазитвердого вращения вихря, увеличив скорость паровоздушного потока, однако это приводит к возрастанию гидравлического сопротивления.

Пример 7. Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести при о

55 С вводится в контакт с тонкодисперсной водяной завесой, имеющей 30 о температуру 35 С. Скорость паровоздушного потока в вихревой камере составила 8 м/с, разрежение — 200 мм вод. ст., удельный расход воды—

О, 02 кг/м

Эффективность, очистки паровоздушного потока от аэрозоля в этих условиях составляет 98Х. Это вызвано тем, что скорость конденсации паров снижается в этих условиях по сравнению 40 с предыдущим примером, и при указанном удельном расходе воды появляется воэможность частичного проскока аэро,золя гашеной извести с воздушным потоком через водяную завесу.

Пример 8. Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести при о

55 С вводится в контакт с тонкодисперсной водяной завесой, имеющей темо пературу 20 С. Скорость паровоздушного потока в вихревой камере составила 8 м/с, разрежение — 200 мм вод. ст., удельный расход воды — 0,02 кг/м

В этих условиях эффективность очистки паровоздушного потока от аэро- 5 золя гашеной извести составила 100Х, 55 С вводится в контакт с тонкодисо персной водяной завесой, имеющей температуру 30 С. Скорость паровоздушного потока в вихревой камере составила

8 м/с, разрежение — 200 мм вод. ст., удельный расход воды — 0,02 кг/м у

В этих условиях эффективность очистки паровоздушного потока от аэрозоля гашеной извести составила 1ООХ.

Пример 10. Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести при о

50 С вводится в контакт с тонкодисперсной водяной завесой, имеющей о температуру 20 С. Скорость паровоз" душного потока в вихревой камере составила 8 м/с, разрежение — 200 мм вод. ст., удельный расход воды

0,02 кг/м .

Эффективность очистки паровоздушного потока от аэрозоля составила

100Х.

Пример 1. Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести при о

50 С вводится в контакт с тонкодисперсной водяной завесой, имеющей темо пературу 30 С. Скорость паровоздушного потока в вихревой камере составила

8 м/с, разрежение — 200 мм вод. ст., удельный расход воды — 0,02 кг/м э

Эффективность очистки паровоздушного потока от аэрозоля в этих условиях составила 1ООХ.

Л р и м е р 12, Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести при о

60 С вводится в контакт с тонкодисперсной водяной э аве сой, имеющей

О температуру 20 С. Гидродинамические условия те же, что в предыдущих примерах.

Эффективность очистки ларовоздушного потока от аэрозоля составила 100Х.

Пример 13. Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести при о

60 С вводится в контакт с тонкодисперсной водяной завесой, имеющей о температуру 30 С. Гидродинамические условия те же, что и в предыдущих примерах, Эффективность очистки паровоздушного потока от аэрозоля гашеной извести при этом составила 1ООХ.

Пример 14. Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести при о

55 С вводится в контакт с тонкодисперсной водяной завесой, имеющей темо пературу 25 С. Скорость паровоздушно.го потока, рассчитанная на полное по1369769

»U

Таким образом, использование изобретения позволяет осуществлять непрерывно полную очистку паровоздушно5 го потока от токсичного аэрозоля гашеной извести при удельном расходе водь», меньшем в 2-3 раза по сравнению с известным способом. ком. пе речное се чение вихревой камеры, поддерживалась равной 6 м/с, удельный расход воды — 0,02 кг/м . Разрежение при этом составило 140 мм вод. ст, В этих условиях эффективность очистки воздушного потока от аэрозоля гашеной извести падает и составляет 97,91. Это связано с ухудшением условий испарения части распылен- ip ной воды и уменьшением поверхности контакта с аэрозолью гашеной извести.

Хотя при этом гидравлическое сопротивление снижается и составляет

65 мм вод. ст. (в условиях примера 15

1 гидравлическое сопротивление 110 мм вод. ст. ) .

Пример 15. Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести при о

55 С вводится в контакт с тонкодис- 20 персной водяной завесой, имеющей темо пературу 25 С. Скорость паровоздушного потока, рассчитанная на полное поперечное сечение вихревой камеры, поддерживалась равной 10 м/с, удельный расход волы — 0,02 кг/м э

Разрежение при этом составило

255 мм вод. ст.

В этих условиях эффективность очистки составляет 1007. Однако гидрав-» 30 лическое сопротивление ре зко возрастаетт и составляет 182 мм вод. ст. (в условиях примера 1 гидравлическое сопротивление было 110 мм вод. ст. ) .

Как показали исследования, рацио- 35 нальный интервал изменения разрежения составляет 150-200 мм вод. ст. В этом диапазоне при всех условиях по температурному режиму и удельному расходу воды степень очистки составляет 1007. 4р

Следует также отметить, что данный способ рекомендуется осуществлять в условиях нисходящего закрученного парово здушно го потока, в з аимодействуюzего с высокой скоростью с водяной завесой и обеспечивающего указанное разрежение, необходимое лля данного способа очистки, а также предотвращающего отрыв от жидкой пленки частиц жидкости и унос их с воздушным потоФ о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ мокрого улавливания аэрозоля иэ вращающегося паровоздушного потока путем контактирования его с водой, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности улавливания аэрозоля гашеной извести за счет уменьшения выбросов в атмосферу и снижения удельного расхода воды, паровоэдушный поток вводят в о контакт при 50-60 С с тонкодисперсо ной водяной завесой при 20-30 С в условиях разрежения 150-250 мм вод, ст., создаваемого в зоне квазитвердого вращения нисходяще го вихревого потока, а полученную водную суспенэию гашеной извести возвращают в очищаемъ»й паровоэдушный поток.

1369769

Составитель А. Сондор

Редактор Н. 1двыдкая Техред И. Нерес Корректор М.Пожо

Заказ 337/5 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР е по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35; Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,4