Устройство для очистки газа от примесей

 

Использование: газоочистка. Сущность изобретения: газоочистное оборудование включает в себя резервуар (1), частично заполненный жидкостью, и газораспределительное средство (6), находящееся ниже Ј поверхности жидкости. Газораспределительное средство (6) состоит из расположенных с наклоном книзу распределительных участков (10) с обращенными вверх впускными отверстиями для приема очищаемого газа и нижним отверстием (12). Каждое из впускных отверстий переходит в сопло (13) типа трубки Вентури, имеющее выпускное отверстие и всасывающие каналы, направленные в жидкость. При работе такого аппарата постоянно поддерживается номинальное рабочее давление, при этом газораспределение осуществляется автоматически с помощью набора рабочих сопловых насадочных средств, впуск газа в которые обеспечивается за счет соответствующего изменения уровня (поднимания и опускания) внутриканальной поверхности жидкости. 3 з.п. ф-лы, 8 ил. (Л С 13 со ю ю 0 ел CJ со фцг.1

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 01 0 47/02

ГОСУДАРСТВЕН ОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) l

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕ НТУ

17 (21) 4613756/26 (22) 17.03,89 (46) 23.07.93. Бюл. М 27 (31) 8603914-6; 8702770-2 (32) 17.09.86; 06.07.87 (33) SE

{71) Флект АБ ($Е) (72) Леннарт Густавссон, Лейф Линдау и

Ларс-.Эрик Юханссон ($Е) (56) Патент США М 3606985, кл. В 01 О

47/02, 1969.

Патент США М 3216181, кл. 55-256, 1968. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ

ПРИМЕСЕЙ (57) Использование: газоочистка. Сущность изобретения: газоочистное оборудование включает в себя резервуар (1), частично заполненный жидкостью, и гаэораспределительное средство (6), находящееся ниже

«Ы 1829953 А3 поверхности жидкости. Гаэораспределительное средство(6) состоит из расположенных с наклоном книзу распределительных участков (10) с обращенными вверх впускными отверстиями для приема очищаемого газа и нижним отверстием (12). Каждое из впускных отверстий переходит в сопло (13) типа трубки Вентури, имеющее выпускное отверстие и всасывающие каналы, направленные,в жидкость. При работе такого аппарата постоянно поддерживается номинальное рабочее давление, при этом газораспределение осуществляется автоматически с помощью набора рабочих сопловых насадочных средств, впуск газа в которые обеспечивается за счет соответствующего изменения уровня (поднимания и опускания) внутриканальной поверхности жидкости. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

S ..

1829953

Изобретение относится к способу очистки газов от твердых, жидких и/или газообразных примесей и назначается прежде всего как пассивная система защиты, рассчитанная на срабатывание в случае аварии 5 или нарушения какого-то технологического процесса, к примеру. на атомных электростанциях, химических предприятиях или других промышленных объектах, деятельность которых может приводить к выбросу газообразных примесей или побочных. продуктов, опасных для здоровья людей, Но в то же время изобретение в полной мере применимо для нормальных условиях эксплуатации и производства, например, при работе различных энергетических и технологических установок.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки газа, На фиг. 1 приведен схематизированный 20 вертикальный разрез газоочистного аппарата, выполненного в соответствии с данным изобретением; на фиг. 2 — вид в плане одного из сегментов распределителя, в конструкцию которого входят сопловые насад- 25 ки типа трубок Вентури или расходомерных сопел; этот распределитель входит в конструкцию газоочистного аппарата — барботера, представленного на фиг. 1; на фиг. 3— вид сбоку распределительного сегмента, 30 показанного на фиг. 2; на фиг. 4 — местный вид, иллюстрирующий модифицированный вариант конструктивного исполнения распределительного сегмента, приведенного на фиг. 2 и 3; на фиг. 5 — местный продоль- 35 ный разрез — схема двух взаимосопряжен-, ных сопел, входные отверстия которых расположены, как очевидно, с перепадом flo глубине; на фиг.б-фасонированная канальная часть соплового средства типа трубки 40

Вентури, входящего в конструкцию рассматриваемого барботера: на фиг. 7 — эпюры распределения давлений в сопле, окруженном жидкостью; на фиг, 8 — модифицированный вариант исполнения диффузи- 45 онного средства (насадка), размещаемого спереди или на входе по потоку сопла.

Вы шерассмотренные чертежно-графические материалы иллюстрируют предельно схематизированно газоочистное оборудо- 50 вание, представляющее данное изобретение. Как показано на фиг. 1, такое оборудование выполнено в виде резервуарного аппарата — предпочтительно резервуара 1 повышенного давления, имеющего 55 ограничивающую боковую стенку 2, донную стенку 3 и свод или крышку 4, оборудованную впускным пэтрубком 5, Внутри резервуэрв смонтировано барботажное распределительное средство 6, предназнэченное для распределенного выпуска очищаемого гэзэ в объем рассматриваемого резервуара. Сверху этот резервуар оснащен выпускным патрубком 7 для отбора очищенного газа. Распределительное средство разделено на несколько рабочих секций (в данном варианте использовано шесть секций), включающих в себя подводящие распределительные трубы 8, отходящие радиально и горизонтально от входного (впускного) трубного стояка, Трубы 8 соединены с отходящими вниз соединительными трубными секциями 9, каждая из которых имеет два отходящих вниз и распределительных или боковых наклонных участка 10, В свою очередь, боковые наклонные участки

10 имеют на свободных концах вертикально отходящую вниз трубную секцию 11 со сквозным концевым отверстием 12. Через эти отверстия свободно может стекать конденсат, образующийся при работе барботера. Кроме того через отверстия 12 в распределительное средство 6 при уменьшении расхода поступающего нэ очистку газа может входить очистная или промывная жидкость. На распределительных наклонных участках 10 с практически одинаковым шагом смонтировано множество вертикально отходящих канальных секций — выходных сопел 13 в виде трубок Вентури, имеющих входные отверстия 14, обращенные к распределительным наклонным участкам 10.

Каждое такое сопло 13 стояк имеет в нижней части боковые всасывающие каналы 15 для приема очистной жидкости, а в верхней части — выходные отверстия 16 для выпуска обрабатываемого газа. Более подробно устройство таких сопловых секций будет рассмотрено киже.

Как следует из рассмотрения фиг, 1, распределительное средство 6 функционирует в состоянии погружения в ванну или массив очистной жидкости, находясь на определенной глубине под ее свободной поверхностью. Большинство выходных отверстий 16 выходных сопел 13 желательно расположить на одном и том же уровне и предпочтительно на удалении от поверхности очистной жидкости, составляющем не менее 0,5 м, к примеру, порядка 2 м. В определенных случаях может оказаться целесообразным размещение выпускных отверстий 16 над поверхностью ванны очистной жидкости, В частности, возможно размещение выпускных отверстий вблизи свода 4 резервуара 1 и размещение выпускного пэтрубка 7 рядом с поверхностью жидкости. Входные отверс гия 14, использующиеся для впуска поступающего наочисткугаза всоотвв-с. в:, юв и сопла 13, 1829953

20

40

55 располагаются приблизительно на 1 м или более ниже выпускных отверстий 16 или под поверхностью жидкости в том случае, когда концы сопел 13 выступают над указанной поверхностью. Благодаря такому перепаду по высоте с высокой надежностью в каждом сопле срезу же при входе газа в расположенное.снизу впускное отверстие 14 реализуется эффективная очистка. Примеси и вредные включения экстрагируются иэ газа при прохождении через сопло 13 при помощи жидкости, засасываемой через каналы

15 и захватываемой в виде капель струей газа. В свою очередь, эти капли по мере насыщения удаляемыми иэ газа примесями и инородными включениями экстрагируют-. ся из него частично в виде пленки жидкости, осаждающейся на внутренней поверхности выпускных труб сопел 13, а частично — в процессе прохождения между выпускными отверстиями 16 и свободной поверхностью массива жидкости., При действии механизма экстракции жидкости в виде капель из газа в процессе его прохождения через ванну для обеспечения удовлетворительной сеи а ра ц и и примесей необходим незначительный уровневый перепад высот.

Дальнейшая экстракция или сепарация может происходить над поверхностью жидкости и/или в последующем сепараторе (не показан), рассматриваемом ниже.

Для обеспечения "плавного" пускового режима на начальной стадии работы рассматриваемого газоочистного оборудования беэ проявления перегрузок каждый распределительный сегмент (блок) оснащен двумя высоко расположенными укороченными боковыми трубами 17 с соплами 18, которые располагаются выше по уровню и выступают за другие сопла. Но в то же время, направленные вниз трубные секции 19, боковых труб доходят внизу до того же уровня, что и остальные трубные секции 11. Кроме того, распределитель сконструирован так, что отверстия 14 сопел 13 располагаются на постепенно увеличивающихся по глубине уровнях, в результате чего число активных сепараторов непрерывно возрастает по мере нарастания объема поступающего газа. Над свободной поверхностью жидкости находится заполняемый газом объем, который сообщается с выпускным патрубком 7. Размеры газонаполняемой камеры выбраны с учетом увеличения объема жидкости в результате образования в ней пузырьков при прохождении очищаемого газа и с учетом поступления конденсата, образующегося при нагреве и влагонасыщении rasa. Выпускной патрубок 7 сообщается с атмосферой через соответствующие сепарационное средство, используемое для сепарации крупных и мелких капель очистной жидкости, остающихся в газе. Это сепараторное средство может иметь самую разнообразную конструкцию, к примеру, циклонную или камерную конструкцию с гравийным или щебеночным заполнением.

Кроме того, такое средство может состоять из нескольких ступеней сепараторов обычного типа.

Устройство работает следующим обраэом.

При отсутствии нагрузки очистная жидкость входит в распределитель через каналы 15 и отверстия 16 сопел 13 и нижние отверстия 12, в результате чего внешняя поверхность этой жидкости в обьеме аппарата и свободная поверхность внутриканального столба в распределительном средстве 6 приходят к одному к тому же уровню. В результате аппарат становится гидрогерметизированным. В случае аварии или какого-то нарушения режима работы соответствующей обслуживаемой данным аппаратом установки, сопровождающихся выбросом газа, происходит увеличение давления, поддействием которого поверхность внутриканального столба жидкости на входе в распределительное средство опускается ниже пороговой кромки 20, соответствующего самому верхнему впускному отверстию или отверстиям 14 сопел 13.

В результате этого газ проходит через указанные сопла, При прохождении газа мимо поперечных отверстий или каналов 15 в него всасываются мелкодиспергированные капли очистной жидкости. Эти капли поглощают твердые, жидкие и газообразные примеси. Иа второй стадии сепарационного процесса, реализуемой при прохождении газа между отверстиями 16 сопел.13 и свободной поверхностью ванны очистной жидкости, происходит дальнейшая очистка rasa эа счет скрубернобарботажного действия, при котором капли жидкости, насыщенные

> примесями, пылевыми частицами и гаэовыми включениями, поглощаются ванной очистной жидкости. Часть капель, насыщенных в определенной степени сепарируемыми компонентами в вертикальном наконечнике

21, оседают в нем в виде пленки. Третья стадия очистки бсуществляется в вышеупомянутом выходном сепараторном средстве (не показано).

Экстракция газовых примесей может быть резко усилена в случае применения очистной жидкости, имеющей реакционноспособный дегаэирующий состав, интенсифицирующий химические реакции зэ счет взаимодействия с ионами, раствореинь ми в

1829953

20

30

50

55 жидкости (т.H. химическое стимулирование), К примеру, экстракция газообразных кислотных компонентов может быть усилена за счет применения очистной (промывно@1 жидкости, в состав которой входят растворенные щелочные компоненты. Абсорбция газообразного йода может быть усилена за счет подмешивания в очистную жидкость тиосульфата натрия.

Рассматриваемый аппарат может иметь внутри самые различные рабочие секции разделенные радиальными перегородками.

Такие перегородки 22 могут быть выполнены в виде радиальных стенок, к которым крепятся концы боковых наклонных участков 10. Такое решение способствует повышению жесткости конструкции. В свою очередь, такая радиальная нерегородка 22 может быть полой и открытой снизу и в направлении распределительных наклонных участков 10, 8 этом случае ее открытый конец будет служить в качестве нижнего впускного отверстия 12 для приема очистной жидкости.

На фиг. 4 представлен видеоизмененный вариант изобретения, s котором распределительные или боковые наклонные участки 10 проходят непосредственно от главных раздаточных труб 8 при отсутствии промежуточных вертикальных соединительных трубных секций 9.

На фиг, 8 проиллюстрирован еще один вариант исполнения изобретения, в котором главные раздаточные трубы 8 расположены наклонно вниз, и при этом имеется набор отходящих. вверх трубных стояков 23 с отходящими от них горизонтально распределительными трубами 24. Последние оснащены сопловыми канальными секциями 25 типа трубок Вентури. Сверху над выпускными отверстиями 16 сопловых секций 25 óñтановлены диффузоры или рассеивающие экраны 26. 8 этом случае при выходе из сопла газ будет взаимодействовать с диффузором и дробиться на пузырьки относительно малого размера-это улучшает сепарацию примесей из газа в процессе его прохождения через ванну очистной жидкости. При работе такого модифицированного варианта очистного аппарата необходимо, чтобы поверхность внутриканальной жидкостй в главных раздаточных трубах 8 находилась ниже noporoeoA кромки 20 нижнего отверстия 27 стояков 23, так чтобы обрабатываемый газ имел доступ к сквозному выходу через сопловые трубные секции 25. В этом случае одновременно начнут действовать все сопловые трубки трубного стояка.

Трубные стояки 23 различных главных раздаточных труб 8 могут быть расположены с взаимным смещением по уровню, так чтобы не все стояки в одном и том же трубном контуре (кольце) начинали действовать одновременно.

На фиг. 6 представлен предпочтительный вариант исполнения сопловой трубной секции для газоочистного аппарата, составляющего данное изобретение, Такая сопловая трубка Вентури включает в себя впускную, входную часть 28, конусообразное дроссельное сужение (конфузор) 29, цилиндрическую горловину 30, усеченно-коническую канальную часть 31, торцевую заглушку 32 и поперечные выпускные отверстия 16, находящиеся несколько ниже укаэанной заглушки.

Рассматриваемая трубная сопловая секция имеет на нижнем конце резьбовое соединение 33 для ее закрепления на вертикальной соединительной трубе 34 на соответствующих наклонных участках 10. Между сужением 29 и горловиной 30 имеется кольцевая канавка 35 с острой кромкой со стороны горловины 30. В канавку 35 выходят всасывающие (капиллярные) каналы 15. По этим отверстиям в канавку 35 поступает очистная жидкость, которая распределяется по кругу по всей длине канавки.

Канавка 35 образует продольные буртики высотой 2-.4 мм, при этом ее кромка 36 со стороны сужения 29 имеет радиус, превышающий на 0,5-1 мм радиус кромки 36 канавки не пересекает кромку 37 последней.

При прохождении газа через рассматриваемую сопловую трубку Вентури происходит засасывание очистной жидкости в канавку

35 и ее дислергирование на мелкие капли либо несколько выше по потоку, либо у острой кромки 37. Образующиеся таким образом капли захватывают содержащиеся в газе примеси; это происходит в процессе прохождения через горловину 30, усеченноконическую часть 31 и верхнюю часть соплоsoro канала. Таким образом, данная конструкция представляет собой по существу самовсасывающий сопловой сепаратор.

При работе рассматриваемого аппарата через всасывающие каналы 15 в сопла 13 должно проходить по меньшей мере 0,5 кг, а предпочтительно 2-3 кг очистной жидкости, к примеру. воды, в расчете на кубический метр обрабатываемого газа. Соответственно, размеры всасывающих каналов 15 и канавок 35 выбираются таким образом, чтобы обеспечить потребное количество засасываемой жидкости при данном перепаде давления. В свою очередь, минимальный перепад давления в каждом сопле определяется разностью уровней между соответствующим нижним отверстием 14 и

1829953

10 выпускным отверстием 16 или же тем уровнем поверхности жидкости, который является. самым нижним. В большинстве случаев для обеспечения удовлетворительной очистки газа необходим перепад давления в 1 метр водяного столба или более того. Предпочтительным является перепад в 1.5 м, В рассматриваемом варианте сопла диаметр горловины 30 составляет 10 мм, диаметр верхней части наконечника 21 26 мм.

Установлено, что для достижения высокой степени очистки диаметр горловины сопла не должен превосходить 30 мм, а длина горловины составляет 1-7 ее диаметра.

На фиг. 7 приведены эпюры, иллюСтрирующие зависимость давления от глубины в жидкости и в сопловой трубке. Прямолинейный график А соответствует гидростатическому давлению в жидкости, а ступенчатая кривая  — давлению в различных частях газового канала. Перепад давления в сужении 29 сопла определяется в основном величиной расхода газа через сопло. В свою очередь, количество засасываемой в сопло жидкости зависит от перепада давления в этом сопле за всасывающими каналами 15.

Из графиков на фиг. 7 следует, что перепад давления в газовом канале между распределительным отверстием 14 и всасывающими каналами 15 при необходимости всасывания жидкости должен несколько превосходить перепад гидростатического давления в ней (высота hp), а также то, что перепад давления за всасывающими каналами 15 в газовом канале должен быть меньше соответствующего перепада гидростатического давления в ванне жидкости (высота hg). В соответствии с этим, чем больше длина труб, тем больше жидкости будет поступать в данное сопло в расчете на единичный обьем газа, в то время как укорочение труб будет приводить к меньшему забору жидкости. Опыт показывает, что длина наконечника 21 предпочтительно должна превосходить высоту расположения всасывающих каналов 15 над распределительным отверстием 14.

Формула изобретения

5 1. Устройство для очистки газа от примесей. содержащее резервуар, частично заполненный жидкостью, патрубки впуска и выпуска газа, соединенное с патрубком впуска газа распределительное средство, 10 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности очистки газа, распределительное средство имеет наклонные участки, сообщенные по жидкости с -полостью резервуара, и выходные

15 сопла. размещенные под уровнем жидкости по всей длине наклонных участков с присоединением к ним через входные отверстия и сообщенные с полостью резервуара посредством боковых всасывающих

20 каналов.

2.Устройство пои. 1, отл ич а ю ще ес я тем, что, сопла имеют вид трубок Вентури, в горловине и/или в выводной части конфузора, в каждой иэ которых выполнена

25 внутренняя кольцевая канавка с уменьшающимися по потоку газа диаметрами острых кромок, при этом боковые всасывающие каналы сопл подведены к кольцевой канавке.

З..Устройство поп.2, отл и ча ю щееЗО. с я тем, что каждое сопло Вентури вы пол нено с трубчатым вертикальным наконечником, оснащенным заглушкой в верхней части и выполненным с выходными отверстиями по боковой поверхности.

35 4. Устройство по и. 3, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, горловина каждого сопла Вен.тури имеет диаметр до 30 мм и длину, составляющую от 1 до 7 ее диаметров. а расстояние от впускного до выпускного от40 верстия сопла составляет 1-1,5 м.

Приориет во пунктам;

17.09.86- пь п. 1;

06.07.87 — no пп. 2 — 4.

1829953

1829953

1829953

Редактор О.Стенина

Заказ 2484 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

57

Составитель О.Беккер Фиг 8

Техред M.Ìîðråíòàë Корректор A.Îáðó÷àð