Устройство для мокрой пылегазоочистки
Изобретение относится к технике очистки газов от пыли и может использоваться в металлургии, преимущественно для охлаждения и увлажнения газа. Устройство содержит цилиндрический корпус, конфузор, входной и выходной патрубки, систему орошения и бункер. В нижней части корпуса расположен входной патрубок, ось которого образует с осью цилиндрической поверхности корпуса острый угол в диапазоне 30÷60°, при этом конец входного патрубка погружен в жидкость, расположенную в коническом бункере. Бункер снабжен клапаном с контргрузом и смывным патрубком, сливным каналом и гидрозатвором с переливом и люком. В верхней части скруббера размещено оросительное устройство, состоящее из поясов орошения со шнековыми форсунками. Подвод воды к поясам орошения осуществляют через коллекторы, которые расположены снаружи корпуса и выполнены в виде кольцевых участков трубопровода, соединенных с подводящими трубопроводами с регулирующими задвижками. Форсунки присоединены к коллекторам радиально с определенным шагом через трубки. Длину трубок подбирают таким образом, чтобы сечение корпуса было полностью перекрыто факелами распыла форсунок. В каждом поясе орошения установлено 8÷16 форсунок, а орошение осуществляют со следующим направлением факела форсунок: нижних поясов - вверх, а верхних поясов - вниз. Технический результат - повышение эффективности очистки газов от пыли и вредных веществ. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к технике очистки газов от пыли и химических вредностей и может получить широкое распространение в металлургии, преимущественно для охлаждения и увлажнения газа, необходимых для последующей тонкой очистки газа.
Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому результату является способ для очистки газов по авторскому свидетельству СССР №942287, кл. В01D 47/10, 1979 г., заключающийся в том, что сначала осуществляют подвод запыленного газа по входному патрубку, затем направляют его на зеркало жидкости, находящейся в бункере, при этом осаждают наиболее крупные частицы пыли, а затем выводят по выходному патрубку через оросительное устройство (прототип).
Недостатком известного устройства является то, что при больших количествах очищаемых газов возрастают энергозатраты на систему регулирования системы орошения, а также за счет отсутствия устройств для тонкого распыливания жидкости.
Технический результат - повышение эффективности очистки газов от пыли и химических вредностей.
Это достигается тем, что в способе мокрой пылегазоочистки доменного газа, заключающемся в том, что сначала осуществляют подвод запыленного газа по входному патрубку, затем направляют его на зеркало жидкости, находящейся в бункере, при этом осаждают наиболее крупные частицы пыли, а затем выводят по выходному патрубку через оросительное устройство, а газ распределяют по всему сечению скруббера, при этом направляют его вверх навстречу потоку капель жидкости, которые захватывают частицы пыли и коагулируют, а образовавшийся шлам собирают в нижнюю часть скруббера, откуда непрерывно удаляют его промывочной водой по сливному каналу, при этом параллельно с очисткой газ, проходящий через скруббер, охлаждают до 40÷50°C и увлажняют до состояния насыщения, для чего скорость газа в скруббере устанавливают равной 0,7÷1,5 м/с, при этом подвод воды к поясам орошения оросительного устройства осуществляют через коллекторы, которые располагают снаружи скруббера и выполняют в виде кольцевых участков трубопровода, соединенных с подводящими трубопроводами с регулирующими задвижками, оппозитно которым располагают промывочные задвижки, а форсунки с диаметром отверстия 12÷40 мм присоединяют к коллекторам радиально с определенным шагом через трубки посредством демпфирующих вставок, причем длину трубок подбирают таким образом, чтобы сечение корпуса скруббера было полностью перекрыто факелами распыла форсунок, и, не отключая скруббер, прочищают, продувают и заменяют каждую из них, при этом в каждом поясе устанавливают 8÷16 форсунок.
На фиг.1 приведена схема форсуночного скруббера для охлаждения и увлажнения доменного газа, на фиг.2 - схема расположения форсунок, на фиг.3 изображен общий вид форсунки для распыливания жидкостей.
Форсуночный скруббер (фиг.1) содержит цилиндрический корпус 14 диаметром D, в нижней части которого расположен входной патрубок 15 диаметром d1, ось которого образует с осью цилиндрической поверхности корпуса 14 острый угол в диапазоне 30÷60°. Конец входного патрубка 15 диаметром d1, входящего в корпус скруббера, погружен в жидкость, расположенную в коническом бункере 19, снабженном клапаном 1 с контргрузом, смывным патрубком 2. Для поддержания постоянного уровня жидкости в бункере предусмотрен сливной канал 3 и гидрозатвор 4 с высотой перелива К. Для технического осмотра скруббера предусмотрен люк 5. В верхней части скруббера (фиг.1) размещено оросительное устройство высотой М, состоящее, по крайней мере из четырех поясов орошения 9, 10, 11, 12 с форсунками 23, создающими равномерный поток мелкодиспергированных капель, движущихся под действием силы тяжести вниз. Нижняя часть скруббера, оканчивающаяся коническим бункером 19 высотой L, заполнена водой, уровень которой поддерживается постоянным. Образовавшийся шлам собирается в нижней части скруббера, откуда непрерывно удаляется промывочной водой по сливному каналу 3. Параллельно с очисткой газ, проходящий через скруббер, охлаждается чаще всего до 40÷50°C и увлажняется обычно до состояния насыщения. Скорость газа в скруббере устанавливают равной 0,7÷1,5 м/с.При больших скоростях начинается капельный унос влаги, что способствует образованию отложений на выходном патрубке 16 диаметром d2 скруббера и в газопроводах.
Подвод воды к поясам орошения осуществляется через коллекторы, которые расположены снаружи скруббера (фиг.2) и выполнены в виде кольцевых участков трубопровода, соединенных с подводящими трубопроводами 7 с регулирующими задвижками 6, оппозитно которым расположены промывочные задвижки 13. Форсунки 23 присоединяют к коллекторам радиально с определенным шагом через трубки 20 и 21 посредством демпфирующих вставок 22, причем длина трубок 20 и 21 подбирается таким образом, чтобы сечение корпуса скруббера было полностью перекрыто факелами распыла форсунок. При этом, не отключая скруббер, можно прочистить, продуть и сменить каждую из них.
В скруббере применяются центробежные форсунки с диаметром отверстия 12÷40 мм, которые менее требовательные к чистоте поступающей воды. В каждом поясе устанавливают 8÷16 форсунок, размещая их так, чтобы все сечение было равномерно перекрыто диспергированной жидкостью в количестве, соответствующем заданному удельному расходу. Орошение осуществляется в четырех ярусах с направлением факела форсунок нижних поясов 11 и 12 вверх, а верхних поясов 9 и 10 - вниз.
Центробежная форсунка (фиг.3) состоит из корпуса 24, внутри которого расположен шнек 25. Внешняя поверхность шнека 25 представляет собой винтовую канавку с правой (или левой) нарезкой. Внутри шнека 25 выполнено отверстие 34 с левой (или правой) винтовой нарезкой. В днище корпуса 24 выполнено дроссельное отверстие 32, ось которого совпадает с осью отверстия 34 в шнеке 25. Между нижним торцем шнека 25 и срезом дроссельного отверстия 32 расположена камера смешения, состоящая из цилиндрической 31 и конической 33 частей. Шнек 25 жестко связан с Т-образной дроссельной шайбой 28, в торцевой цилиндрической части 27 которой выполнены, по крайней мере, три дроссельных отверстия 29, а в, жестко с ней связанной, осевой цилиндрической части - осевое дроссельное отверстие 36. Гидравлическое сопротивление дроссельных отверстий 29 и 36 подбирается в зависимости от свойств распыливаемой жидкости и требуемой степени ее распыла.
Подача раствора (жидкости) осуществляется через отверстие в штуцере 30, закрепленном в верхней части корпуса 24 через торцевую цилиндрическую часть 27 Т-образной дроссельной шайбы 28.
Центробежная форсунка (фиг.3) для распыливания жидкостей работает следующим образом.
Жидкость подается по отверстию в штуцере 30 и через Т-образную дроссельную шайбу 28 поступает одновременно по двум направлениям: во-первых, в винтовую внешнюю полость 35 шнека 25 через дроссельные отверстия 29, и во-вторых - в отверстие 34 с винтовой нарезкой через дроссельное отверстие 36. Вращающийся поток жидкости из винтовой внешней полости 35 шнека 25 поступает в камеру смешения, состоящую из цилиндрической 31 и конической 33 частей. С другой стороны, в камеру смешения поступает жидкость из отверстия 34 с винтовой нарезкой, совершая вращение в сторону, противоположную внешнему потоку, идущему по шнеку 25, либо совершая попутное (одинаковое) вращение. При взаимодействии вращающихся потоков в камере смешения происходит дополнительное дробление капель жидкости за счет их соударения в попутных или противоположно вращающихся потоках жидкости (внешнего и внутреннего). Суммарный мелкодисперсный вращающийся поток выходит через дроссельное отверстие 32, причем направление его вращения определяется гидравлическим сопротивлением соответственно внешней 35 или внутренней винтовых полостей 34 шнека 25. Шнек 25 форсунки может быть выполнен из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира.
Для эффективной работы форсуночного скруббера следует выбирать следующие оптимальные соотношения его параметров:
оптимальное соотношение между высотой скруббера Н и его диаметром D находится в интервале величин: H/D=2÷3; оптимальное соотношение между высотой скруббера H и высотой М оросительного устройства находится в интервале величин: Н/М=0,8÷1,2; оптимальное соотношение между высотой L конического бункера 19 и высотой N конфузора 18 находится в интервале величин: L/N=2÷3; оптимальное соотношение между высотой L конического бункера 19 и высотой перелива К гидрозатвора 4 находится в интервале величин: L/К=2,0÷4,5; оптимальное соотношение между диаметром d1 входного патрубка 15 и диаметром D скруббера находится в интервале величин: d1/D=0,2÷0,3; оптимальное соотношение между диаметром d1 входного патрубка 15 и диаметром d2 выходного патрубка 16 скруббера находится в интервале величин: d1/d2=0,8÷1,4; оптимальный размер капель жидкости в оросительном устройстве скруббера 0,8÷1 мм.
Общий коэффициент эффективности очистки скруббера, работающего в системе очистки доменного газа, составляет 60÷70%. В форсуночных скрубберах достаточно эффективно улавливаются частицы пыли размером более 10÷15 мкм; они получили широкое распространение в металлургии, преимущественно для охлаждения и увлажнения газа, необходимых для последующей тонкой очистки газа.
Способ мокрой очистки доменного газа осуществляют следующим образом.
Подводимый запыленный газ по входному патрубку 15 направляют на зеркало воды бункера 19 для осаждения наиболее крупных частиц пыли, затем распределяют его по всему сечению скруббера, при этом газ движется вверх навстречу потоку капель жидкости. В процессе промывки капли жидкости захватывают частицы пыли и коагулируют. Образовавшийся шлам собирают в нижнюю часть скруббера, откуда непрерывно удаляют промывочной водой по сливному каналу 3. Параллельно с очисткой газ, проходящий через скруббер, охлаждают чаще всего до 40÷50°C и увлажняют обычно до состояния насыщения. Скорость газа в скруббере для этого устанавливают равной 0,7÷1,5 м/с. При больших скоростях начинается капельный унос влаги, что способствует образованию отложений на выходном патрубке 16 диаметром d2 скруббера и в газопроводах. Поддержание постоянного уровня воды в скруббере нормального давления осуществляют с помощью гидрозатвора 4. При повышенном давлении газа уровень воды в скруббере регулируют с помощью поплавковых регуляторов (не показано).
Подвод воды к поясам орошения осуществляют через коллекторы, которые располагают снаружи скруббера (фиг.2) и выполняют в виде кольцевых участков трубопровода, соединенных с подводящими трубопроводами 7 с регулирующими задвижками 6, оппозитно которым располагают промывочные задвижки 13.
Форсунки 23 присоединяют к коллекторам радиально с определенным шагом через трубки 20 и 21 посредством демпфирующих вставок 22, причем длину трубок 20 и 21 подбирают таким образом, чтобы сечение корпуса скруббера было полностью перекрыто факелами распыла форсунок. При этом, не отключая скруббер, можно прочистить, продуть и сменить каждую из них.
В скруббере применяют центробежные форсунки с диаметром отверстия 12÷40 мм, которые менее требовательные к чистоте поступающей воды. В каждом поясе устанавливают 8÷16 форсунок, размещая их так, чтобы все сечение было равномерно перекрыто диспергированной жидкостью в количестве, соответствующем заданному удельному расходу. Орошение осуществляют в четырех ярусах с направлением факела форсунок нижних поясов 11 и 12 вверх, а верхних поясов 9 и 10 - вниз.
Удельный расход воды на скруббер поддерживают в пределах 3÷6 дм/м3 газа. Гидравлическое сопротивление полых скрубберов незначительно и не превышает 250 Па.
1. Устройство для мокрой пылегазоочистки, включающее корпус, конфузор, входной и выходной патрубки, систему орошения и бункер, отличающееся тем, что корпус выполнен цилиндрическим, в нижней части корпуса расположен входной патрубок, ось которого образует с осью цилиндрической поверхности корпуса острый угол в диапазоне 30÷60°, при этом конец входного патрубка погружен в жидкость, расположенную в коническом бункере, снабженном клапаном с контргрузом и смывным патрубком, в бункере предусмотрен сливной канал и гидрозатвор с переливом, а для технического осмотра скруббера предусмотрен люк, при этом в верхней части скруббера размещено оросительное устройство, состоящее, по крайней мере, из четырех поясов орошения с форсунками, а нижняя часть скруббера, оканчивающаяся коническим бункером, заполнена водой, уровень которой поддерживают постоянным, причем подвод воды к поясам орошения осуществляют через коллекторы, которые расположены снаружи скруббера и выполнены в виде кольцевых участков трубопровода, соединенных с подводящими трубопроводами с регулирующими задвижками, оппозитно которым расположены промывочные задвижки, а форсунки присоединены к коллекторам радиально с определенным шагом через трубки посредством демпфирующих вставок, причем длину трубок подбирают таким образом, чтобы сечение корпуса скруббера было полностью перекрыто факелами распыла форсунок, диаметр отверстия которых лежит в диапазоне 12÷40 мм, при этом в каждом поясе орошения оросительного устройства установлено 8÷16 форсунок, а орошение осуществляют в четырех поясах со следующим направлением факела форсунок: нижних поясов - вверх, а верхних поясов - вниз, при этом форсунки содержат шнек, внутри которого выполнено отверстие с винтовой нарезкой, направление которой противоположно направлению внешней винтовой канавки шнека, а под шнеком расположена камера смешения, состоящая из цилиндрической и конической частей, причем шнек жестко связан с Т-образной дроссельной шайбой, в торцевой цилиндрической части которой выполнены, по крайней мере, три дроссельных отверстия, а в жестко с ней связанной осевой цилиндрической части - осевое дроссельное отверстие.
2. Устройство для мокрой пылегазоочистки по п.2, отличающееся тем, что соотношение между высотой скруббера Н и его диаметром D находится в интервале величин: H/D=2÷3; соотношение между высотой скруббера Н и высотой М оросительного устройства находится в интервале величин: Н/М=0,8÷1,2; соотношение между высотой L конического бункера и высотой N конфузора находится в интервале величин: L/N=2÷3; соотношение между высотой L конического бункера и высотой перелива К гидрозатвора находится в интервале величин: L/K=2,0÷4,5; соотношение между диаметром d1 входного патрубка и диаметром D скруббера находится в интервале величин: d1/D=0,2÷0,3; соотношение между диаметром d1 входного патрубка и диаметром d2 выходного патрубка скруббера находится в интервале величин: d1/d2=0,8÷1,4; размер капель жидкости в оросительном устройстве скруббера 0,8÷1 мм.
