Способ очистки газа от примесей

 

Изобретение относится к технике мокрой очистки газов от взвешенных в них частиц, пыли, возгонов и других примесей, и может быть использовано для очистки запыленного воздуха и/или отходящих производственных газов в различных отраслях промышленности. Сущность изобретения: способ характеризутся подачей воды в зону контактирования ее с газом в виде пленки, взаимодействие пленки с газом осуществляют в резонансном режиме путем ограничения пленки по толщине в зоне контакта в соответствии с определенным условием. 1 ил. 1 табл.

Изобретение относится к технике мокрой очистки газов от взвешенных в них частиц, пыли, возгонов и других примесей и может быть использовано для очистки запыленного воздуха и/или отходящих производственных газов в металлургической, химической, строительной, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности.

Известен способ очистки газов, в котором по направлению потока загрязненного газа распыляют очищающую жидкость, которую затем отделяют от газа путем изменений направления движения потока газа [1] Указанный способ не обеспечивает высокой степени очистки из-за неполного контакта газа с жидкостью и малых величин внешних сил, воздействующих на поток газа, и, следовательно, на отделяемые частицы, особенно в диапазоне размеров 0,1-10 мкм.

Наиболее близким аналогом (прототипом) к изобретению является способ очистки газа от примесей, включающий взаимодействие запыленного газа с очищающей жидкостью, подаваемой в виде пленки в зону контакта [2] Недостатком способа является невозможность отделения частиц размером менее 10 мкм.

Технический результат изобретения повышение эффективности процесса, особенно в области улавливания мелкодисперсной фракции с размером частиц 0,1-10 мкм.

Указанный технический результат достигается тем, что жидкость подают в зону контакта с газом в виде пленки, взаимодействие которой в зоне контакта с газом осуществляют в резонансном режиме взаимодействия газа с жидкостью, путем ограничения пленки по толщине в зоне контакта в соответствии с условием 0,05 > δ >2·10 где Re_D критерий Рейнольдса по газу; Re_D= V_г скорость газа, см/с; ν кинематическая вязкость, см²/с; D диаметр трубы в зоне контакта, см; δ толщина пленки, см, а расход жидкости вычисляют по уравнению Q μ·D где β коэффициент расхода, равный 0,3-0,8 для переливных систем; Н напор жидкости, см;
g ускорение свободного падения, см/с².

Высокая эффективность работы изобретения достигается путем реализации специального сочетания геометрических параметров, скорости и режима течения газа, его закрутки, режима, течения жидкости в пленке и ее взаимодействия с газом. Реализуется близкий к резонансному режим взаимодействия колебаний в жидкости и в газе, что приводит к особому, квазиструйному разрушению жидкой пленки.

Квазиструйка, возникающая при разрушении гребня волны, содержит ядро, состоящее из крупных капель ≅ 0,1 мм, окруженное областью из мелких капель, нитей с размером от 0,1 до 100 мкм. Такой режим взаимодействия реализуется в изобретении путем обеспечения: равенства длин волн (частот, волновых чисел) колебаний в жидкости и в газе
λ_ж= λ_г, f_ж f_г такого капиллярного режима течения жидкости, при котором высота волны h_в ≥δ. В этом случае разрушение гребня носит "взрывной" характер, так как характерный размер струйки не может превышать толщины пленки δ.

Приравнивая энергию волны
E_b 1/8 ρ_жgh_b²λ_ж работе сил поверхностного натяжения
E_o= получим следующее выражение h_в, соответствующее образованию квазиструйки:
h_в=
Толщина пленки δ с одной стороны должна удовлетворять условию мелкой воды δ<< λ_ж, а с другой стороны условию образования квазиструйки: δ << h_в, т. е.

h_в >> δ << λ_ж.

Для воды: σ 70 ρ 1 г/см³, g 980 см/с²
Спектр турбулентных пульсаций при течении в трубах определяется соотношением
3·10^-2Re_D> λ_г> 4·10 где: с левой стороны характерный размер больших вихрей;
с правой стороны размер наименьших вихрей.

Разрушение пленки жидкости в резонансном режиме осуществляют "мелкие вихри".

Для условий течения в изобретении характерная величина λ_г составляет
Re_D= Re_D= 50000
ν 1,5·10^-1
λ_г≈0,8 см.

Таким образом, толщина пленки в устройстве должна удовлетворять следующему условию с учетом резонанса
0,05 > δ >2·10 где Re
V скорость воздуха в см/с;
ν кинематическая вязкость см²/с.

Расход жидкости в системе определяется по формуле
Q μ·D где Н напор, см;
μ коэффициент расхода.

Для переливных систем μ 0,3-0,8.

D диаметр трубы в зоне контакта, см.

На чертеже изображен аппарат для реализации способа, общий вид.

Устройство для реализации способа содержит цилиндрический корпус 1, в котором последовательно снизу вверх установлены завихритель 2 газового потока 3, диафрагма 4 с центральным отверстием 5, обеспечивающим турбулентный режим течения газа в зоне 6 очистки с широким спектром частот колебаний f_г.

В верхней части аппарата установлен инжектор 7 воды, обеспечивающий подачу жидкости 8 в виде пленки в зону 6 очистки, удовлетворяющей приведенному выше соотношению.

В таблице приведены данные, характеризующие эффективность очистки газа.

Измерения производились пылемером ИЗВ-3М в диапазоне размера частиц 0,1-10 мкм.

Сажа по гранулометрическому составу содержала частицы размером до 10 мкм около 95%

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ ПРИМЕСЕЙ, включающий взаимодействие запыленного газа с очищающей жидкостью, подаваемой в виде пленки в зону контакта, отличающийся тем, что взаимодействие газа с пленкой жидкости осуществляют в резонансном режиме путем ограничения пленки по толщине δ в зоне контакта в соответственно с условием

где Re_d критерий Рейнольдса по газу, устанавливаемый как

где v_g скорость газа, см/с;
n кинематическая вязкость, см²/с;
D диаметр трубы в зоне контакта, см,
при этом расход Q жидкости устанавливают по уравнению

где μ 0,3 0,8 коэффициент расхода;
H напор жидкости, см;
g ускорение свободного падения, см/с².

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2