Промышленный скруббер

 

Использование: очистка дымовых газов от твердых частиц и вредных газообразных примесей на тепловых электростанциях и в котельных цехах промышленных предприятий , топливоиспользующие установки которых оборудованы пылеугольными топками. Сущность изобретения: над осадительными элементами цилиндрической формы размещена водяная камера, отверстия в нижней пластине которой выполнены конусообразными и обращенными меньшим основанием вниз, при этом элементы установлены вертикально и зафиксированы в отверстиях посредством закручивающих шлицов, а шлицы каждой пары смежных элементов в ряду и в соседних рядах имеют противоположный угол закрутки. Цилиндрические элементы выполнены с уменьшением диаметра порядно, по ходу газа и установлены с изменением шага, соответственным изменению диаметра элементов. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s В 01 D 47/06 (1 Cj

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4860720/26 (22) 02,07,90 (46) 30,08,92, Бюл, N 32 (71) Западный филиал Всесоюзного теплотехнического научно-исследовательского института им.Ф.Э.Дзержинского (72) Г.Ю.Варанкин (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1327932, кл, В 01 0 47/05, 1986.

Патент США ¹ 3870484, кл. В 01 D 45/10. 1975, (54) ПРОМЫШЛЕННЫЙ СКРУББЕР (57) Использование: очистка дымовых газов от твердых частиц и вредных газообразных примесей на тепловых электростанциях и в котельных цехах промышленных предприяИзобретение относится к теплоэнергетике, непосредственно к очистке дымовых газов от твердых частиц и вредных газообразных примесей, и может быть использовано на тепловых электростанциях и в котельных цехах промышленных предприятий, топливоиспользующие установки которых оборудованы пылеугольными топками.

В указанных установках дымовые газы, отводимые в окружающую среду, освобождаются от содержащихся в них золы и несгоревшего уноса топлива с помощью различных пыле- и золоулавливающих устl ройств, например мокрой инерционной очистки газов.

Известен пылеуловитель, содержащий пылеосадительную камеру с орошаемьгми .осадительными элементами и размещенную под нижними торцами осадительных

„„SU „„1757715A1 тий, топливоиспользующие установки которых оборудованы пылеугольными топками.

Сущность изобретения; над осадительными элементами цилиндрической формы размещена водяная камера. отверстия в нижней пластине которой выполнены конусообразными и обращенными меньшим основанием вниз, при этом элементьгустановлены вертикально и зафиксированы в отверстиях посредством закручивающих шлицов, а шлицы каждой пары смежных элементов в ряду и в соседних рядах имеют противоположный угол закрутки. Цилиндрические элементы выполнены с уменьшением диаметра порядно, по ходу газа и установлены с изменением шага, соответственным изменению диаметра элементов. 1 з.п.ф-лы, 5 ил. элементов систему орошения с раздаточными отверстиями.

Наряду с рядом преимуществ (высокая 4 степень очистки, низкое аэродинамическое Ql сопротивление, снижение брызгоуноса и др.) известному устройству присущи следующие недостатки; пониженные надежность @ и экономичность работы вследствие сноса струй воды при воздействии на них запыленного газового потока; повышенная материалоемкость в связи с тем, что в качестве рабочих поверхностей использовано только

50% общей поверхности пылеосадительных элементов.

Наиболее близким к предлагаемому по конструкции и рабочему процессу является промышленный скруббер для очистки горячих дымовых газов от твердых частиц и вредных газообразных примесей, содержащий

1757715 основание, две параллельно установленные Указанная цель достигается тем, что в боковые стенки и съемную крышку с уста- предлагаемом промышленном скруббере, новленным на основании в несколько рядов содержащем пылеуловительную камеру, оббольшим количеством вертикальных труб, разованную двумя параллельно установраэмещенныхвшахматномпорядке(сосме- 5 ленными боковыми стенками, орошаемыми щением в рядах), В основании имеется уст- осадительными элементами цилиндричеройство для закрепления труб и удаления из . ской формы, установленными вертикально в скруббера шлама. Верхние концы труб наклонном основании, снабженном желовставлены в направляющие и дистанциони- бом для слива шлама, над осадительными рующие съемные втулки, которые поджима- 10 элементами установлена герметичная каме= ются к трубам при помощи пластины, ра с регулируемым подводом к ней воды, Пластина расположена неподвижно на состоящая из горизонтальных съемной небольшом расстоянии от верхних торцов крышки и доски с коническими отверстиятруб, Рабочий процесс прототипа эаключа- ми, обращенными меньшими сечениями ется в том, что насос прокачивает воду через 15 вниз и диаметрами, превышающими наружтрубы снизу вверх, Выходя через верхние ные,диаметры соответствующих осадительконцы труб, вода сталкивается с пластиной. ных элементов, зафиксированных верхними разбрыэгивается и падает в виде капель концами в этих отверстиях при помощи завниз, а также стекает по наружной поверх- кручивающих шлицов, установленных в обности труб, Улавливаемые твердые частицы 20 разованных зазорах переменного сечения, оседагот на каплях и смоченных поверхно- причем закручивающие шлицы каждой пастях труб и поступают в устройство для уда- ры расположенных смежно в ряду осадиления шлама, размещенное в основании тельных элементов имеют скруббера. противоположные направления крутки, а

Прототипу присущи следующие недо- 25 сами элементы выполнены с переменным статки; недостаточная эффективность очи- диаметром и установлены с переменным стки газов вследствие образования шагом по рядам, уменьшаемым от первого застойных зон перед и за каждой трубой ряда к последнему по ходу газа в пылеосапри обтекании последних запыленным по- дительной камере. током, из-за низкой энергии водяной плен- 30 На фиг, 1 приведен предлагаемый ки, образуемой на поверхности труб при скруббер, общий вид: на фиг. 2 — то же, стекании воды под действием только грави- поперечный разрез; на фиг, 3 — разрез А-А тационных сил, что приводит к необходимо- на фиг, 2; на фиг. 4 {укрупненно) — узел сти значительного увеличения общего крепления цилиндрического осадительного количества труб; росту металлоемкости и 35 элемента в верхней доске при помощи зааэродинамического сопротивления устрой- кручивающих шлицов; на фиг. 5 — то же, вид ства; недостаточная экономичность вслед- сверху, ствие повышенного расхода воды и энергии Промышленный скруббер содержит пы- на ее прокачку из-за разбрызгивания при леуловительную камеру 1, образованную столкновении струй воды с пластиной и 40 двумя параллельно установленными бокодальнейшим каплеуносом, а также ввиду не- выми стенками 2, орошаемые осадительные рационального использования воды при элементы 3 цилиндрической формы, устасмачивании части поверхностей труб в эа- новленные вертикально в наклонном ocHQстойных зонах, неиспользуемых для осаж- вании 4, снабженном желобом 5 для слива дения твердых частиц (или используемых с 45 шлама и герметичную камеру 6 с регулируенизкой эффективностью); низкие надеж- мым(регулятор 7) подводом 8 воды. установность и долговечность вследствие быстрого ленную над осадительными элементами 3 и абразивного износа стенок труб золой и на- состоящую из горизонтальной съемной рушения их плотности; повышенные метал- крышки 9 и пластины 10 с конусообразными лоемкость и затраты из-за сложности 50 отверстиями 11, обращенными меньшими конструкции с подводом чистой воды и от- сечениями 12 вниз и имеющими диаметры, водом шлама через нижнюю часть скруббе- превышающие наружные диаметры сооТра, необходимости применения ветствующихосадительных злементов3, забрызгоуловителя, сложности обеспечения фиксированных верхними концами 13 в равномерности распределения воды по тру- 55 отверстиях 11 при помощи закручивающих бам и регулирования режима ее истечения. шлицов 14, размещенных в образованных

Целью изобретения является повыше- зазорах 15 переменного сечения между ние эффективности очистки газа, надежно- стенками 16 конических отверстий 11 пласти и экономичности работы стины 10 и цйлиндрическими поверхностяпромышленного скруббера, ми верхних концов 13 осадительных

1757715

1

2, Скруббер по п.1. о т л и ч а ю щи йс я тем, что, с целью повышения эффективности улавливания мелкодисперсных твердых частиц, цилиндрические осадительные элементы выполнены с уменьшением диаметра порядно, по ходу газа и установлены с изменением шага, соответствующим изменению диаметра элементов, 1757715

А-Д

Фиг.g

Составитель Г. Баранкий

Техред М,Моргентал Корректор M.Петрова

Редактор З,Ходакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул.Гагарина, 101

Заказ 54 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

1757715 элементов 3, Закручивающие шлицы 14 каждой пары смежных осадительных элементов 3 в соседних рядах и в ряду имеют противоположные направления крутки (обозначено стрелками), а сами элементы 3 выполнены с переменным диаметром и установлены с переменным шагом S по рядам, с уменьшением этих значений от первого ряда 17 к последнему 18 по ходу газа в пылеосадительной камере 1, т,е, по ее длине.

Промышленный скруббер работает следующим образом.

Дымовые газы, выходящие из конвективной шахты котла, поступают на вход скруббера в пылеосадительную камеру 1 и обтекают наружные поверхности орошаемых осадительных элементов 3 цилиндрической формы, Орошающая вода через регулятор 7 подводится под давлением в герметичную камеру 6, откуда через каналы винтообразной формы, образованные между закручивающими шлицами 14 в зазорах

15, поступают в виде высокоскоростных тангенциальных струй на цилиндрические поверхности осадительных элементов 3, образуя на них сплошную водяную пленку с движением жидкости в ней по спирали при стекании сверху вниз. Причем на "каждой отдельно взятой паре смежных осадительных элементов 3 в каждом ряду вращающаяся пленка воды имеет противоположные направления вращения, в результате чего s узких проходных сечениях между элементами 3 составляющие скорости потока газа и водяной пленки либо складываются, либо вычитаются с чередованием, образуя при этом зоны повышенных и пониженных скоростей потока газа, а следовательно, и давлений в проходах (согласно известному в физике эффекту Магнуса). За счет созданных перепадов давления застойные зоны, образуемые перед и за цилиндрической поверхностью при обтекании последней набегающим потоком газа, исчезают или в значительной степени уменьшаются, а кроме того, при взаимодействии вращающейся с большой скоростью пленки воды с потоком газа разрушается пограничный слой газа у поверхностей осадительных элементов 3, препятствующий осаждению потока наиболее мелких фракций твердых частиц из запыленного потока. Образование сплошной водяной:пленки на осадительных элементах 3 обеспечивается непосредственно при выходе иэ зазоров 15 на цилиндрические поверхности элементов 3, за счет чего предотвращается неблагоприятное воздействие потока газа на струи воды — их снос и

45 разбрызгивание, снижается или полностью исключается каплеунос. Выполнение отверстий 11 конической формы с ориентацией меньшими сечениями вниз позволяет повысить скорость движения воды в пленке с уменьшением ее толщины и экономией воды, а также как бы плотно "прижать" ее к цилиндрической поверхности элемента 3, исключая при этом отрыв воды и ее разбрызгивание. Кроме того, исключается необходимость выполнения цилиндрических осадительных элементов 3 в виде труб, так как вследствие подвода воды под давлением из герметичной камеры 6 элементы 3 могут быть выполнены сплошными (в виде стержней, прутков и т,д.), чем повышается надежность и долговечность работы устройства при интенсивном абразивном износе элементов 3, В однородном потоке запыленного газа на входе в пылеосадительную камеру 1 содержатся, как правило, твердые частицы самой различной крупности, имеющие соответственно и различные массы. Частицы, имеющие большую массу и, следовательно, обладающие большей энергией и силой инерции, легче преодолевают застойные зоны и пограничный слой газа, образуемые при обтекании газом осадительных элементов 3 цилиндрической формы, Основная часть крупных частиц может быть уловлена водяной пленкой на поверхности осадительных элементов 3 уже в первых нескольких рядах. Газовый поток с более мелкими частицами (крупностью 2 — 10 мкм) проходит вдоль пылеосадительной камеры

1 и поступает на ряды осадительных элементов 3, имеющих меньшие диаметры и расстояния (шаг) между элементами 3 в рядах.

Известно, что при перпендикулярном обтекании цилиндрической поверхности газовым потоком при прочих равных условиях (скорости потока и плотности среды) величина застойных зон до и после цилиндра, а также толщина пограничного слоя зависят только от диаметра цилиндра (например, если умозрительно сравнить картину обтекания цилиндра диаметром 100 мм и проволоки диаметром 3-5 мм), Следова0 тельно, уменьшение диаметров элементов 3 в рядах от первого — 17 к последнему — 18 по ходу газа в пылеосадительной камере 1 улучшит условия осаждейия наиболее мелких фракций твердых частиц и запыленного

> газового потока, что повысит эффективность очистки газа.

Уменьшение расстояний (шага S) между элементами 3 в рядах всоответствии сизменением их диаметров вдоль пылеуловительной камеры обеспечивает, во-первых, сохране1757715 ние суммарной пылеулавливающей поверхности в каждом ряду на некотором расчетном уровне (путем увеличения количества осадительных элементов 3 в ряду при уменьшении их диаметра), во-вторых, обеспечивает сохранение или даже сокращение площади живого сечения для прохода газо8ofb потока по длине пылеуловительной камеры 1, за счет чего поддерживается (а не снижается) скорость движенйя газового потока на некотором расчетном уровне, и, втретьих, обеспечивает лучшее перекрытие осадительными элементами 3 каждого последующего ряда проходов предыдущего ряда, что также благоприятно для повышения эффективности очистки газа, Кроме того, уменьшением шага S между элементами

3 s рядах по длине камеры 1 может быть компейсировано снижение скорости движения газового потока вследствие охлаждения газа в процессе очистки в первых рядах и снижения его удельного объема, что позволит AOBbtcNTb эффективность процесса инерционной очистки газа. В самых последних рядах возможно также соответствующйм уменьшением шага S даже увеличить

cKopocTb газа для более эффективногоулавливания самых мелких фракций пыли, имек>щих соответственно наименьшие массы и обладающих малой инерционностью, Очистка газового потока от вредных газов, растворимых в воде(например, двуокиси серы), производится при контакте газового потока с пленкой воды на поверхностях осадительных элементов 3, Образующийся шлам с уловленными твердыми частицами стекает по поверхностям осадительных элементов 3 на наклонное основание 4, под действием гравитационных сил через желоб 5 поступают в систему золошлакоудаления и багерными йасосами откачивается на золоотвал или в осадительные емкости, Таким образом, в промышленном скруббере по сравнению с прототипом обеспечивается повышение эффективности очистки запыленного газа оттвердых частиц за счет применения более эффективного орошения пылеосадительных элементов 3, а также изменение их диаметров и шага по длине камеры 1 с устранением застойных зон и разрушением пограничного слоя; повышение надежности за счет возможности применения вместо труб сплошных цилиндрических элементов 3 и применения раздельного подвода воды через герметичную камеру 6, размещенную над осадительными элементами, со сливом шлама из нижней части пылеосадительной камеры 1; повышение экономичности вследствие устранения

10

20

45 ной с отверстиями, имеющими диаметры, превышающие наружные диаметры установленных в них концов осадительных элементов, желоб для слива шлама, о тл и ч а юшийся тем, что, с целью повышения

50 эффективности очистки газа, надежности и экономичности работы, водяная камера размещена над осадительными элементами, отверстия ее выполнены конусообразными и обращенными меньшими основаниями

55 вниз, при этом осадительные элементы зафиксированы в отверстиях посредством закручивающих шлицов, а закручивающие шлицы каждой пары смежных осадительных элементов в ряду и в соседних рядах имеют противоположный угол закрутки.

3 О

35 каплеуноса и экономии энергии на прокачку воды, а также путем снижения металлоемкости и суммарного аэродинамического сопротивления за счет .отсутствия брызгоуловителя.

При внедрении изобретения во внимание дожны быть приняты следующие конструктивные особенности: пылеосадительные элементы по возможности изготовляют из износостойких некорродирующих материалов; живые сечения для прохода газов между пылеосадительными элементами рассчитываются при номинальном расходе дымовых газов из условия расчетной скорости на входе в первый ряд 3 — 5 м/с, на входе в последние ряды 5 — 10 м/с; закручивающие шлицы t4 могут быть изготовлены на верхних концах 13 осадительных элементов 3, например, методом наплавки или фреэеровки, а при сборке элементы вставляются сверху (при снятой съемной крышке 9) через конические отверстия 11 и устанавливаются нижними концами в основании 4, при этом шли цы 14 плотно входят в конические отверстия 15 и фиксируют осадительный элемент

3 в каждом из них; в процессе эксплуатации необходимый расход воды на скруббер регулируется регулятором 7 в зависимости от концентрации золы в потоке газа, фракционного состава и нагрузки котла, Изобретение предложено в ходе разработки и исследования характеристик малогабаритных систем очистки пылегазовых потоков.

Формула изобретения

1, Промышленный скруббер, содержащий пылеуловительную камеру с осадительными вертикальными элементами цилиндрйческой формы, размещенными порядно в шахматном порядке, систему орошения, выполненную в виде герметичной водяной камеры, ограниченной горизонтальной крышкой и параллельной ей пласти