Барботажно-вихревой аппарат с регулируемыми лопастями

 

Изобретение относится к устройствам для очистки газовых выбросов и может быть использовано в химической, нефтяной и других отраслях промышленности. Технический результат - повышение эффективности очистки отходящих газов и защиты окружающей среды. Барботажно-вихревой аппарат с регулируемыми лопастями для мокрой очистки газа содержит циклон, цилиндрическую камеру с входной трубой, подсоединенную с наклоном к циклону с учетом стока шлама, центральную и периферийные форсунки, трубу перетока шлама в шламосборник и соединительные фланцы, при этом согласно изобретению цилиндрическая камера снабжена завихрителем газового потока, представляющим собой четыре лопасти, изогнутые по синусоидальной кривой, на входе и выходе которых предусмотрены прямоугольные выступы, посредством которых лопасти закрепляются в радиальных пазах стержня, размещенного по оси цилиндрической камеры и жестко соединенного с ней резьбовыми шпильками, кроме того, лопасти выполнены с возможностью регулировки их положения относительно оси цилиндрической камеры путем поворота эксцентриков, установленных в радиальных отверстиях цилиндрической камеры и закрепленных с помощью контргаек. 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для очистки газов от твердых примесей и может быть использовано в химической, нефтяной и других отраслях промышленности.

Известно устройство для мокрой очистки газов, содержащее корпус с входным патрубком, форсунки, решетку в виде парных пластин, расположенных симметрично относительно оси входного патрубка, прикрепленный к центральной паре пластин обтекатель, расположенный по оси входного патрубка, причем каждая пластина решетки выполнена из двух прямоугольных частей, при этом входные части пластин размещены параллельно со смещением по ходу потока от центра по отношению друг к другу и прикреплены жестко к стенкам входного патрубка, а концевые части выполнены с возможностью поворота к оси патрубка [Авторское свидетельство СССР № 1613143, МКИ В 01 D 47/06, 1990. Бюл. № 46].

Недостатками известного устройства являются высокое гидравлическое сопротивление устройства, обусловленное установкой решетки во входном патрубке аппарата и сложность технологического изготовления и монтажа пластин решетки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для мокрой очистки газа, содержащее циклон, цилиндрическую камеру, форсунки, соединительные фланцы с циклоном, закручиватель газового потока, представляющий собой пару пересекающихся плоскостей, образующих четыре лопасти, имеющие на входном участке поверхности прямоугольной плоской формы, постепенно переходящие в параболическую, причем лопасти формируют проточные секции и изогнуты так, что большей стороной касаются внутренней поверхности камеры и жестко прикреплены к ней по всей длине [Патент на изобретение № 2182843, МКИ B 01 D 47/06, 2002. Бюл. № 15].

Недостаток данного устройства заключается в невозможности регулирования лопастями направления закрученного потока, позволяющего наиболее эффективно улавливать мелкодисперсные частицы.

Изобретение направлено на решение задачи повышения эффективности очистки газовых выбросов.

Указанная задача решается за счет того, что барботажно-вихревой аппарат с регулируемыми лопастями для мокрой очистки газа содержит циклон, цилиндрическую камеру с входной трубой, подсоединенную с наклоном к циклону с учетом стока шлама, центральную и периферийные форсунки, трубу перетока шлама в шламосборник и соединительные фланцы, при этом цилиндрическая камера снабжена завихрителем газового потока, представляющим собой четыре лопасти, изогнутые по синусоидальной кривой, на входе и выходе которых предусмотрены прямоугольные выступы, посредством которых лопасти закрепляются в радиальных пазах стержня, размещенного по оси цилиндрической камеры и жестко соединенного с ней резьбовыми шпильками.

Кроме того, лопасти выполнены с возможностью регулировки их положения относительно оси цилиндрической камеры путем поворота эксцентриков, установленных в радиальных отверстиях цилиндрической камеры и закрепленных с помощью контргаек.

Технический результат, обеспечиваемый барботажно-вихревым аппаратом с регулируемыми лопастями, выражается в повышении эффективности пылеулавливания за счет установки в аппарате завихрителя газового потока с возможностью регулирования положения лопастей, центральной и периферийной форсунок, а также из-за того, что цилиндрическая камера подсоединена с наклоном к циклону с учетом стока шлама.

Повышение эффективности пылеулавливания обусловлено установкой в аппарате завихрителя газового потока, представляющего собой четыре лопасти, формирующие проточные секции и расположенные симметрично относительно оси цилиндрической камеры.

Изогнутая по синусоидальной кривой поверхность лопастей способствует снижению гидравлического сопротивления устройства.

На входном и выходном участках каждой лопасти предусмотрены прямоугольные выступы, посредством которых лопасти закрепляются в радиальных пазах, выполненных на обоих торцах стержня, размещенного по оси цилиндрической камеры. Крепление лопастей производится с применением плотной посадки, выбор которой обусловлен сочетанием высокой точности с относительной легкостью сборки и разборки соединения. Стержень крепится к цилиндрической камере резьбовыми шпильками, ввернутыми в радиальные резьбовые отверстия стержня, причем противоположные концы резьбовых шпилек соединены с цилиндрической камерой через радиальные отверстия, где жестко закрепляются контргайками.

На входе и выходе каждой лопасти предусмотрены два выступа, посредством которых лопасть находится в контакте с парой эксцентриков, размещенных в радиальных отверстиях цилиндрической камеры, с помощью которых осуществляется регулирование положения лопасти.

После установки лопастей в положение, соответствующее наиболее эффективной очистке газа, эксцентрики жестко закрепляются в этом положении с помощью шайб и контргаек.

Способствует повышению эффективности пылеулавливания также и то, что центральная форсунка, установленная перед завихрителем, создает объемный факел распыла орошающей жидкости. При соприкосновении загрязненного газа и орошающей жидкости происходит ее частичное испарение и охлаждение газа. Образовавшаяся газовая суспензия разделяется под действием центробежных сил, возникающих при вращении потока. Отделившийся шлам смывается жидкостью, разбрызгиваемой периферийными форсунками, установленными в каждой проточной секции после завихрителя.

Кроме того, при соприкосновении газовой суспензии с холодным водным раствором углекислого бария происходит дальнейшее охлаждение дымовых газов и укрупнение неотделившихся дисперсных частиц за счет конденсации на них водяного пара.

Присоединение цилиндрической камеры с наклоном к циклону с учетом стока шлама обеспечивает отвод дисперсных частиц в шламосборник, что также повышает эффективность пылеулавливания аппарата.

Сущность изобретения поясняется чертежами: на фиг.1 - общий вид барботажно-вихревого аппарата с регулируемыми лопастями; на фиг.2 - продольный и поперечный разрезы цилиндрической камеры; на фиг.3 - лопасть завихрителя.

Барботажно-вихревой аппарат с регулируемыми лопастями в соответствии с фиг.1 и 2 содержит цилиндрическую камеру 1 с входной трубой 2. В цилиндрической камере 1 установлен завихритель 3 газового потока, представляющий собой четыре лопасти 4, изогнутые в соответствии с фиг.3 по синусоидальной кривой и закрепленные с помощью выступов 5 в радиальных пазах 6 стержня 7, размещенного по оси цилиндрической камеры 1 и жестко соединенного с ней резьбовыми шпильками 8, ввернутыми в цилиндрическую камеру 1 с дополнительными приваренными утолщениями 9. Регулировка положения лопастей 4 осуществляется путем поворота эксцентриков 10, находящихся в контакте с выступами 11 для регулирования положения лопастей, эксцентриков, закрепленных на стенке цилиндрической камерой 1 посредством пружинных шайб 12 и контргаек 13.

Перед завихрителем 3 газового потока установлена центральная форсунка 14, а после завихрителя 3 расположены периферийные форсунки 15. Для соединения с входной трубой 2 и циклоном 16 цилиндрическая камера 1 имеет соединительные фланцы 17. Отвод дисперсных частиц из цилиндрической камеры 1 осуществляется с помощью трубы перетока шлама 18 в шламосборник 19.

Барботажно-вихревой аппарат с регулируемыми лопастями работает следующим образом.

Запыленный газ подается в цилиндрическую камеру 1 по входной трубе 2, где завихритель 3 газового потока при помощи лопастей 4, закрепленных в радиальных пазах стержня 5, отклоняет поток и придает ему вращательное движение. Под действием возникающей при этом центробежной силы дисперсные частицы перемещаются к стенкам цилиндрической камеры 1. Для регулирования положения лопастей 4 на входе и на выходе каждой лопасти предусмотрены два выступа 11, посредством которых лопасть 4 находится в контакте с парой эксцентриков 10, размещенных в радиальных отверстиях цилиндрической камеры 1. Эксцентриками 10 осуществляется поворот лопастей 4 на входном и выходном участках цилиндрической камеры 1 в различных направлениях, благодаря чему лопасти 4 устанавливаются в положение, соответствующее наибольшей эффективности пылеулавливания.

При необходимости лопасти 4 возвращаются в первоначальное положение за счет упругости материала лопастей. После регулировки и достижения наибольшей эффективности очистки эксцентрики 10 фиксируются и закрепляются в этом положении с помощью пружинных шайб 12 и контргаек 13.

Лопасти завихрителя 3 изогнуты по синусоидальной кривой, что способствует снижению гидравлического сопротивления аппарата.

Для улучшения условий очистки газа до и после завихрителя 3 устанавливаются одна центральная 14 и четыре периферийные 15 форсунки, в которые подается орошающая жидкость.

При соприкосновении газов и жидкости происходит ее частичное испарение и охлаждение газа. Образовавшаяся суспензия разделяется под действием центробежной силы, возникающей при вращении потока.

Распыление охлаждающей жидкости центральной форсункой 14 наряду с действием центробежных сил способствует оттоку дисперсных частиц из центральной зоны цилиндрической камеры 1, что уменьшает путь частицы до стенки и снижает время сепарации. Отделившийся шлам смывается жидкостью, разбрызгиваемой четырьмя периферийными форсунками 15, установленными после завихрителя 3, и при помощи наклона цилиндрической камеры 1 транспортируется по трубе перетока шлама 18 в шламосборник 19. Последующее разделение суспензии происходит в циклоне 16, присоединенном к цилиндрической камере 1 при помощи фланцев 17, откуда шлам также поступает в шламосборник 19.

Исследования проводились на барботажно-вихревом аппарате с регулируемыми лопастями, цилиндрическая камера которого изготовлена из стали Х18Н10Т и имеет диаметр 1,1 м при длине 1,6 м.

Лопасти завихрителя предварительно крепятся в радиальных пазах стержня по плотной посадке, после чего стержень жестко монтируется в цилиндрическую камеру с помощью шпилек.

В цилиндрической камере установлен завихритель газового потока, лопасти которого изогнуты по кривой, описываемой уравнением

где Y - ордината точек синусоиды, мм;

Х - абсцисса точек синусоиды, мм;

А - амплитуда синусоиды, мм;

Т - период синусоиды, мм.

Для данной формы поверхности лопастей А=150 мм, Т=500 мм.

В газоход поступали дымовые газы печей обжига с температурой до 660°С и содержанием твердых частиц 50-75 г/м³. Размер дисперсных частиц от 0,01 до 0,2 мм. В качестве орошающей жидкости использовался водный раствор углекислого бария, так как наряду с другими свойствами углекислый барий уменьшает коррозию в аппарате. Удельный расход орошающей жидкости составлял 0,0001 м³/м³ газа, причем 20% этого расхода подавалось в центральную форсунку.

Установлено, что гидравлическое сопротивление аппарата не превышает 120 Па, эффективность пылеулавливания мелкодисперсных частиц не ниже 95%.

Предлагаемый барботажно-вихревой аппарат с регулируемыми лопастями позволяет повысить эффективность очистки газовых выбросов и улучшить защиту окружающей среды.

Формула изобретения

Барботажно-вихревой аппарат с регулируемыми лопастями, содержащий циклон, цилиндрическую камеру с входной трубой, подсоединенную с наклоном к циклону с учетом стока шлама, центральную и периферийные форсунки, трубу перетока шлама в шламосборник и соединительные фланцы, при этом, согласно изобретению, цилиндрическая камера снабжена завихрителем газового потока, представляющим собой четыре лопасти, изогнутые по синусоидальной кривой, на входе и выходе которых предусмотрены прямоугольные выступы, посредством которых лопасти закрепляются в радиальных пазах стержня, размещенного по оси цилиндрической камеры и жестко соединенного с ней резьбовыми шпильками, кроме того, лопасти выполнены с возможностью регулировки их положения относительно оси цилиндрической камеры путем поворота эксцентриков, установленных в радиальных отверстиях цилиндрической камеры и закрепленных с помощью контргаек.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3