Способ мокрой очистки газа и устройство для его осуществления
Владельцы патента RU 2567613:
Общество с ограниченной ответственностью "ВКМ групп" RU (RU)
Изобретение относится к способам и устройствам для мокрой очистки воздуха и других газов от пыли и других твердых. Способ подача потока газа осуществляется по винтовой линии, поворот потока на 180° в центральную зону посредством отражателя, подачу жидкости на двух уровнях по высоте потока из емкости за счет эжекции и последующее разделение полученного увлажненного газа на газ и жидкость. Устройство для осуществления способа, включающее камеру контактного взаимодействия газа и жидкости, патрубки тангенциального подвода потока газа в камеру и вывода увлажненного газа из камеры, емкость с жидкостью, отражатель, расположенный между камерой и емкостью, узел подачи жидкости в центральную зону потока газа, разделитель газа и жидкости с емкостью для жидкости и патрубок вывода очищенного газа из разделителя. Технический результат - повышение степени очистки газа от примесей путем интенсификации контактного взаимодействия газа и жидкости и повышения эффективности разделения увлажненного газа на газ и жидкость. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.
Изобретение относится к способам и устройствам для мокрой очистки воздуха и других газов от пыли и других твердых примесей и может быть использовано в жидкостных фильтрах преимущественно бытовых приборов, а также в устройствах аналогичного назначения в различных отраслях техники.
Для очистки газов от пыли и удаления микрочастиц пыли размером менее 10 мкм в настоящее время применяют способы и устройства двухступенчатого типа, в которых сочетаются сухая и мокрая очистка. В некоторых случаях применяют исключительно мокрую очистку, которую осуществляют с помощью жидкости (воды), разбрызгиваемой в потоке запыленного газа. Жидкость связывает частицы пыли и других примесей в более крупные частицы (твердо-жидкие конгломераты), которые затем удаляются из очищаемого газа. Основной проблемой при этом является повышение степени очистки запыленного газа и устранение тем самым выброса в атмосферу газа, содержащего микрочастицы пыли и других примесей размером 0,5-10 мкм.
Известен способ мокрой очистки газа по патенту RU 2194432 (МПК A47L 9/18, 20.12.2002). Способ предусматривает следующие технологические операции: предварительную сухую очистку газа посредством фильтра, закручивание потока газа лопастным завихрителем, подачу газа в конфузор трубы Вентури, увлажнение потока газа путем ввода жидкости в его осевую область и разделение газа на газ и жидкость, в результате чего загрязненную жидкость удаляют из очищаемого газа. Задача повышения степени очистки газа в известном способе решается путем закручивания потока газа, увеличения тем самым турбулизации потока газа и организации разделения увлажненного потока газа на газ и жидкость.
Описанный способ позволяет повысить степень очистки газа до 90%, однако недостаточно высокая степень диспергирования жидкости и неразвитая площадь контакта газа и жидкости являются сдерживающими факторами повышения степени очистки. Кроме того, незначительная турбулизация потока газа, малое время контакта фаз в связи с низкой турбулизацией также не способствуют повышению степени очистки газа.
Известен способ мокрой очистки газа, осуществляемый по патенту RU 2234235 (МПК A47L 9/18, 20.08.2004).
Задача повышения степени очистки газа в известном способе решается за счет того, что увлажненный с помощи форсунки поток газа, направляемый под углом к поверхности жидкости в емкости, ударяет в поверхность жидкости, вследствие чего частицы пыли и примесей задерживаются водой и накапливаются в емкости.
Известный способ очистки газа включает следующие операции: предварительная сухая очистка газа посредством тканевого или бумажного фильтра, увлажнение потока газа с помощью жидкости, нагнетаемой в поток газа форсункой; подача увлажненного газа под углом на поверхность жидкости, находящейся в специальной емкости и выдача очищенного газа в помещение.
Известный способ имеет недостаточно высокую степень очистки газа (80-85%), что объясняется малой площадью контакта газа и жидкости, низкой кинетической энергией потока газа; незначительной турбулизацией газа и жидкости из-за прямоточной схемы их движения и недостаточной продолжительностью времени контакта фаз. Кроме того, степень очистки газа еще более снижается из-за отсутствия в известном способе операции разделения увлажненной жидкости на газ и жидкость, в результате чего наблюдается значительный «брызгоунос» загрязненной жидкости в атмосферу.
Известен способ мокрой очистки газа в аквафильтре по патенту KR 20110054959 А (МПК A47L 1/95, 26.09.2012), предназначенном для мокрой очистки воздуха и других газов от пыли в пылесосах, применяемых при уборке бытовых и производственных помещений.
В известном способе очистки газа задача повышения степени очистки газа решается путем организации контакта закрученного потока газа с поверхностью жидкости и увеличения площади этого контакта за счет разделения потока газа на четыре части и подачи их в отдельные фильтры. Диспергирование жидкости в описываемом способе не предусмотрено.
В известном изобретении очистку воздуха производят в несколько стадий. Сначала нагнетаемый в пылесос воздух закручивают и подают в первую камеру, где во взаимодействии с водой, налитой в камеру, производят предварительную очистку воздуха за счет контакта воздуха с жидкостью и растворения пыли в жидкости. Затем поток воздуха разделяют на четыре части и подают в четыре фильтра, в которых воздух очищают аналогичным образом. Далее очищенный воздух на выходе из аквафильтра дополнительно очищают путем сухой очистки в многослойном губчатом и сетчатом фильтрах.
Способ мокрой очистки газа, применяемый в известном изобретении, широко применяется в бытовых пылесосах. Однако изобретение не обеспечивает высокую степень очистки воздуха, что вызывает необходимость использования дополнительных сухих фильтров для повышения степени очистки. Отмеченные недостатки являются следствием использования в аквафильтре малоэффективного способа очистки - связывание пыли путем растворения ее в жидкости при контактировании пыли с поверхностью неподвижной воды. В результате использования в изобретении описанного способа очистки не соблюдаются условия для значительного повышения степени очистки (такими условиями являются высокая турбулизация потока газа, интенсивное диспергирование жидкости, активное перемешивание взаимодействующих фаз, увеличение площади контакта газа и жидкости, повышение времени контакта). Степень очистки газа находится в пределах 90-93%.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ контактного взаимодействия газа и жидкости по международной заявке WO 2013/009204 А1 (МПК B01D 3/00, 17.01.2013).
В способе, взятом за ближайший аналог, задача повышения степени очистки газа решается за счет создания оптимальных условий для контактного взаимодействия очищаемого газа и жидкости. Способ осуществляют при высокой турбулизации потока газа, активного диспергировании жидкости, развитой площади контакта взаимодействующих фаз и значительного времени их контакта.
Известный способ мокрой очистки газа заключается в осуществлении следующих операций: подача потока газа по винтовой линии; поворот потока газа на 180° в центральную зону посредством отражателя, подача в упомянутую зону жидкости из емкости за счет эжекции и последующее разделение полученного увлажненного потока газа на очищенный газ и жидкость.
Известный способ обеспечивает повышение степени очистки газа до 93-95% за счет интенсификации диспергирования жидкости, значительного увеличения площади и времени контакта взаимодействующих фаз и высокой кинетической энергии процесса.
Однако ближайший аналог содержит резерв повышения степени очистки газа до 97-98%, если устранить имеющиеся недостатки:
- процесс диспергирования и увлажнения потока газа недостаточно эффективен, так как подачу жидкости в поток газа осуществляют на одном уровне в нижней части потока при повороте его на 180°, когда скорость потока значительно снижается и его кинетическая энергия уменьшается. При этом интенсивность контактного взаимодействия газа и жидкости снижается;
- эжектирующая способность газового потока в нижней части уменьшается из-за снижения скорости, давление впрыска жидкости уменьшается, в результате чего нарушается процесс подачи жидкости в центральную зону, в связи с чем эффективность увлажнения газа падает;
- процесс разделения увлажненного потока газа в разделителе газа и жидкости с внезапным расширением корпуса не является эффективным, что влечет за собой выброс в атмосферу недостаточно осушенного воздуха с наличием в нем пылесодержащих конгломератов.
При наличии описанных недостатков степень очистки газа может снижаться до 90-93%.
Известно устройство для мокрой очистки газа по патенту RU 2194432 (МПК A47L 9/18, 20.12.2002). Устройство выполнено в виде сферического корпуса, в котором смонтирована труба Вентури, емкость для жидкости, патрубок для подачи жидкости в струю воздуха, завихритель для закручивания потока воздуха и лопастной каплеуловитель, установленный на выходе увлажненного и загрязненного воздуха. Устройство является приставкой к бытовому пылесосу.
Конструкция устройства не обеспечивает создание оптимальных условий для улучшения контактного взаимодействия газа и жидкости. Отсутствие тангенциального подвода газа не способствует активному закручиванию потока и его турбулизации. Ввод жидкости в поток за счет эжекции в одном месте и недостаточная кинетическая энергия потока не способствуют активизации диспергирования жидкости и увлажнения потока газа. Конструкция устройства с трубой Вентури имеет большое гидравлическое сопротивление за счет сужающейся части трубы. Лопастной разделитель увлажненного газа на очищенный газ и жидкость имеет сложную и неэффективную конструкцию с наличием вращающихся частей и подшипникового узла. Известное устройство обеспечивает степень очистки не более 90%.
Известно устройство для очистки газа по патенту RU 2234235 (МПК A47L 9/18, 20.08.2004). Устройство содержит воздуховсасывающий агрегат, фильтр для предварительной сухой очистки газа, камеру увлажнения потока газа, форсунку для подачи распыленной жидкости в поток газа, емкость с жидкостью, гидронасос для подачи жидкости в форсунку и патрубок выдачи очищенного газа.
Задача повышения степени очистки газа в устройстве решается путем увлажнения потока газа распыленной жидкостью посредством форсунки и направления его на поверхность жидкости в емкости, где частицы примесей улавливаются водой.
Однако степень очистки газа в описываемом устройстве не превышает 80-85%. Это объясняется тем, что в конструкции не предусмотрено закручивание потока газа и использована прямоточная схема движения газа и жидкости, что не способствует турбулизации потока газа и активизации контактного взаимодействия газа и жидкости. Отсутствие в конструкции разделителя увлажненного газа на очищенный газ и жидкость приводит к тому, что в атмосферу могут выбрасываться частицы загрязненной жидкости. Кроме того, устройство требует использования дополнительного оборудования (гидронасоса для подачи жидкости).
Известен аквафильтр по патенту KR 20110054959 (МПК A47L 1/05, 26.09.2012). Устройство состоит из корпуса, в котором смонтирован воздуховсасывающий агрегат, камера предварительной грубой очистки, четыре фильтра тонкой очистки, связанные с последним патрубками, и тканевый и бумажный фильтры. В основу конструкции положена недостаточно эффективная схема очистки газа: очистку газа производят за счет контакта закрученного потока газа с поверхностью неподвижной жидкости в нижней части камеры предварительной очистки и фильтров.
Задача повышения степени очистки в конструкции аквафильтра решается за счет разделения процесса очистки на пять фильтров, что позволяет увеличить площадь контакта газа и жидкости. Конструкция аквафильтра обеспечивает повышение степени очистки до 90-93%.
Однако конструкция аквафильтра имеет недостатки: отсутствие устройства для диспергирования жидкости, сложность конструкции, повышенное гидравлическое сопротивление, что не позволяет повысить степень очистки.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство контактного взаимодействия газа и жидкости по международной заявке WO 2013009204 (МПК B01D 3/00, 17.01.2013). Устройство состоит из камеры контактного взаимодействия газа и жидкости, емкости с жидкостью, смонтированной в нижней части корпуса. Камера и емкость отделены друг от друга отражателем, в котором по оси корпуса смонтирован узел подачи жидкости в центральную область газового потока. Патрубок подачи газа в корпус устройства установлен тангенциально. В верхней части корпуса смонтирован разделитель газа и жидкости в виде емкости для жидкости, выполненной с внезапным расширением диаметра.
Из уровня техники известна подача в поток газа жидкости на разных уровнях (см., например, SU 603412, МПК B01D 47/06, 25.04.1978 или CN 2928205, МПК B01D 47/06, 01.08.2007), однако, в известных устройствах подача жидкости осуществляется путем инжекции, то есть путем ее нагнетания дополнительными устройствами, тогда как в настоящем изобретении жидкость подается на разных уровнях путем эжекции, то есть путем использования собственной кинетической энергии очищаемого потока газа.
Из уровня техники также известно отведение части потока газа на поверхность жидкости и создания разрежения за счет динамического напора (SU 1533742, МПК B01D 47/06, 07.01.1990), однако в известном устройстве подпор жидкости осуществляется путем перекрытия входного патрубка Г-образным нагнетательным каналом, тогда как в предлагаемом изобретении - за счет динамики закрученного потока газа, направленного через наклонные каналы, не создающие аэродинамического сопротивления, а разрежение в известном устройстве создается уменьшением проходного сечения через патрубки в виде труб Вентури, в то время как в предлагаемом изобретении - за счет разворачивающегося на 180° закрученного потока очищаемого газа. В отличии от предлагаемого изобретения в известном устройстве создается аэродинамическое сопротивление потоку газа на входе в устройство и в патрубках в виде труб Вентури снижающее эффективность очистки
Задача повышения степени очистки газа в устройстве, взятом за ближайший аналог, решается совокупностью конструктивных элементов, которые создают все условия для эффективного контактного взаимодействия газа и жидкости (тангенциальный подвод потока газа, наличие отражателя для поворота потока газа на 180° и его турбулизации за счет встречного движения, наличие разделителя газа и жидкости).
В камере контактного взаимодействия газа и жидкости осуществляют закручивание потока газа, поворот его на 180° в центральную зону, активную турбулизацию потока газа, эжектирование жидкости в поток газа, диспергирование жидкости, увлажнение потока газа жидкостью, связывание частиц пыли и примесей жидкостью и разделение загрязненного увлажненного потока газа на газ и жидкость. Степень очистки газа устройстве достигает 93-95%.
Вместе с тем устройство имеет недостатки: одноуровневая система подачи жидкости не обеспечивает эффективное орошение потока газа, эжектирующая способность потока газа в нижней части камеры снижается из-за падения скорости потока, разделитель газа и жидкости с внезапным расширения корпуса недостаточно эффективен. Устранение этих недостатков позволит повысить степень очистки газа.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение степени очистки газа от примесей путем интенсификации контактного взаимодействия газа и жидкости и повышения эффективности разделения увлажненного газа на газ и жидкость.
Поставленная задача в части «Способ» решена тем, что в способе мокрой очистки газа, включающем подачу потока газа по винтовой линии, поворот потока на 180° в центральную зону посредством отражателя, подачу в упомянутую зону жидкости из емкости за счет эжекции и последующее разделение полученного увлажненного газа на газ и жидкость, подачу жидкости в газовый поток осуществляют, по меньшей мере, на двух уровнях по высоте потока, при этом часть подаваемого по винтовой лини потока газа отводят в емкость с жидкостью и воздействуют на поверхность жидкости скоростным напором отведенной части потока газа. При этом в емкость с жидкостью отводят 1-2% подаваемого по винтовой линии потока газа посредством каналов, выполненных в отражателе, причем указанную часть потока газа направляют на поверхность жидкости под углом 15-30°.
Подача жидкости в газовый поток, по меньшей мере, на двух уровнях по высоте потока газа в сочетании с отводом части потока газа на поверхность жидкости обеспечивает увеличение давления впрыска жидкости и ее равномерное распределение по всему объему и высоте потока газа, что приводит к улучшению процесса увлажнения потока газа, а следовательно, и к повышению степени его очистки до 97-98%.
Исследования показали, что отведение на поверхность жидкости 1-2% подаваемого по винтовой линии потока газа является оптимальным. При количестве отводимого газа менее 1% скоростной напор и воздействие газа на поверхность жидкости будут минимальными, что не позволит существенно интенсифицировать орошение потока газа жидкостью, при количестве газа более 2% может возникнуть опасность перенасыщения потока газа жидкостью, что приведет к ухудшению процесса диспергирования жидкости. В обоих случаях степень очистки газа может снижаться.
Исследования также показали, что подача части потока газа на поверхность жидкости под углом 15-30° является оптимальной, так как этот угол совпадает с углом подъема винтовой линии, по которой подается поток газа, что позволяет максимально использовать энергию потока для увеличения давления впрыска жидкости.
В связи с тем, что известные устройства для очистки газа не обеспечивают осуществление заявляемого способа, предлагается устройство для мокрой очистки газа, включающее камеру контактного взаимодействия газа и жидкости, патрубки тангенциального подвода потока газа в камеру и вывода увлажненного газа из камеры, емкость с жидкостью, отражатель, расположенный между камерой и емкостью, узел подачи жидкости в центральную зону потока газа, разделитель газа и жидкости с емкостью для жидкости и патрубок вывода очищенного газа из разделителя, в котором согласно изобретению узел подачи жидкости выполнен в виде по меньшей мере двух коаксиально расположенных патрубков, выходные торцы которых смонтированы, по меньшей мере, на двух уровнях по высоте потока газа, причем центральный патрубок подсоединен к емкости для жидкости разделителя газа и жидкости, а наружный - к емкости для жидкости камеры контактного взаимодействия газа и жидкости, при этом отражатель в своей периферийной части снабжен наклонными каналами, выполненными по концентрической окружности с осями, наклоненными к поверхности отражателя под углом 15-30°.
Суммарное проходное сечение наклонных каналов отражателя рассчитывается, исходя из условия обеспечения отвода на поверхность жидкости части потока газа, равной 1-2% его общего объема.
Патрубки вывода увлажненного газа из камеры контактного взаимодействия газа и жидкости и вывода очищенного газа из разделителя газа и жидкости смонтированы с заглублением в их рабочие полости с перекрытием зоны подаваемого потока газа.
Разделитель газа и жидкости может быть выполнен в виде камеры с тангенциальным подводом очищаемого газа в полость камеры и содержит отражатель, снабженный наклонными каналами, распложенными по концентрической окружности с углом наклона, равным углу подъема винтовой линии движения газового потока, емкость, смонтированную в его нижней части, патрубок отвода жидкости и патрубок для вывода осушенного и очищенного газа в атмосферу.
Наличие в устройстве двух коаксиально расположенных патрубков, выходные торцы которых смонтированы, по меньшей мере, на двух уровнях по высоте потока газа, центральный из которых подсоединен к емкости для жидкости разделителя газа и жидкости, а наружный - к емкости для жидкости камеры контактного взаимодействия газа и жидкости, и отражателя, снабженного наклонными каналами для отвода части потока на поверхность жидкости, обеспечивает осуществление способа в оптимальном режиме, позволяющем повысить степень очистки воздуха до 97-98%.
Монтаж патрубков вывода увлажненного газа из камеры контактного взаимодействия газа и жидкости и вывода очищенного газа из разделителя газа указанным образом необходим для того, чтобы входящий загрязненный и выходящий увлажненный потоки газа не смешивались друг с другом и степень очистки газа не снижалась.
Выполнение разделителя газа и жидкости аналогичным камере контактного взаимодействия газа и жидкости позволяет осуществлять эффективное отделение жидкости от газа с полной унификацией деталей устройства.
Изобретение иллюстрируется графическими материалами, на которых показано следующее:
Фиг. 1 - схема устройства и взаимодействие потоков газа и жидкости;
Фиг. 2 - фотография рабочей стороны тканевых фильтров, установленных на выходе очищенного газа в заявляемом и известном устройствах, после проведения испытаний.
Устройство (фиг. 1) состоит из двух основных частей: камеры 1 контактного взаимодействия газа и жидкости и разделителя 2 газа и жидкости, конструктивно почти не отличающихся друг от друга. Камера 1 снабжена патрубком 3 тангенциального подвода очищаемого газа в полость камеры. В нижней части камеры 1 смонтирована емкость 4 для жидкости. Камера 1 и емкость 4 разделены между собой отражателем 5. Отражатель 5 в своей периферийной части снабжен наклонными каналами 6, распложенными по концентрической окружности. Оси каналов наклонены к поверхности отражателя под углом, равным углу подъема винтовой линии движения газового потока, преимущественно 15-30°. Суммарное проходное сечение каналов 6 рассчитывается, исходя из условия отвода части потока газа, равной 1-2% от общего объема подаваемого потока газа. Угол наклона каналов 6 преимущественно составляет 15-30° и равен углу подъема винтовой линии, по которой осуществляется подача потока газа в камеру 1. Узел подачи жидкости в газовый поток смонтирован по оси камеры 1 и состоит из двух коаксиально расположенных патрубков. Центральный патрубок 7 подсоединен к емкости 8 для сбора жидкости разделителя 2, наружный патрубок 9 - к емкости 4 камеры 1. Выходные торцы патрубков 7 и 9 смонтированы на двух уровнях по высоте газового потока.
Патрубок 10 вывода увлажненного газа из камеры 1 смонтирован в верхней части камеры 1 по ее оси и заглублен в полость камеры 1 так, чтобы он перекрывал зону потока газа, подаваемого через патрубок 3 в камеру 1. Другим своим концом патрубок 10 тангенциально подсоединен к разделителю 2. Конструкция разделителя 2 аналогична конструкции камеры 1. Разделитель 2 содержит отражатель 11, снабженный каналами 12, аналогичными каналам 6, емкость 8, смонтированную в его нижней части, и патрубок 13 для вывода осушенного и очищенного газа в атмосферу.
Емкость 8 посредством патрубка 14 и трубопровода 15 соединена с патрубком 7 камеры 1. Емкости 4 и 8 выполнены сменными.
Предлагаемый способ мокрой очистки газа в описанном устройстве осуществляют следующим образом.
Поток очищаемого газа по патрубку 3 тангенциально подают (всасыванием или нагнетанием) в камеру 1. В полости камеры 1 поток газа закручивается с образованием турбулентного потока, концентрирующегося вдоль стенок камеры 1 и движущегося с высокой скоростью по винтовой линии в виде «винтового шнура». Далее поток газа поступает в нижнюю часть камеры 1, где встречаясь с отражателем 5, совершает поворот на 180° и поступает в центральную зону, внутрь пространства потока газа в противоположном направлении. Скорость обратного потока газа и его кинетическая энергия при этом увеличиваются в 1,5-1,8 раза за счет уменьшения площади его поперечного сечения примерно на эту же величину. В результате поворота потока газа в полости камеры 1 образуется скоростной вихревой многослойный поток, в котором наблюдается противоточное движение слоев как в продольном, так и в поперечном сечениях. За счет встречного движения и высокой скорости потоков происходит интенсивная взаимная кинетическая турбулизация потока газа по всему объему. По оси камеры 1 в результате высокой скорости потока газа образуется зона пониженного давления, за счет чего из емкости 4 в поток эжектируется жидкость посредством патрубков 7 и 9 на двух уровнях потока газа. Процесс подачи жидкости в центральную зону потока газа интенсифицируется за счет наличия в отражателе 5 наклонных каналов 6. Часть потока газа заходит в эти каналы (чему способствует равенство угла наклона каналов и угла подъема винтовой линии движения газа) и скоростным напором воздействует на поверхность жидкости, находящейся в емкости 4, увеличивая давление впрыска жидкости через патрубок 9 в поток газа и интенсифицируя процесс орошения потока. Аналогичный процесс наблюдается и в разделителе 2. Через наклонные каналы 12 в емкость 8 отводится не только жидкость, но и часть газа, который, воздействуя на поверхность жидкости в емкости 8, увеличивает давление впрыска жидкости через патрубок 7. Скорость выхода жидкости из патрубков 7 и 9 значительно возрастает (на 5-10%) и ее проникающая способность в поток газа увеличивается. Поступающая в поток газа жидкость активно диспергируется и тонко распыляется турбулизированным газовым потоком. Образуемые при этом частицы жидкости имеют полидисперсный состав с величиной фракций 0,5-15,0 мкм. При этом процессы диспергирования и увлажнения интенсифицируются за счет двухуровневой подачи жидкости в поток газа и многократного взаимного пересечения газа и жидкости. Частицы жидкости равномерно распределяются по всему объему потока, смешиваются с газовым потоком, в результате чего образуется мелкодисперсный увлажненный поток газа. Частицы жидкости активно абсорбируют частицы пыли с образованием конгломератов. Суммарная площадь и продолжительность контакта фаз при этом на 5-10% больше, чем у ближайшего аналога, что объясняется более тонким диспергированием жидкости. В результате описанного процесса на выходе из камеры 1 по выходному патрубку 10 в разделитель 2 поступает максимально увлажненный поток газа в виде «водяного тумана». В рабочем пространстве разделителя 2 поток влажного загрязненного газа вновь закручивается и за счет центробежных сил прижимается к стенкам корпуса, где происходит укрупнение, конденсация частиц жидкости и оседание твердо-жидких конгломератов пыли. Описанная схема разделения газа и жидкости обеспечивает эффективное принудительное разделение фаз за счет центробежного эффекта, возникающего при высокой окружной скорости потока увлажненного газа. По сравнению с разделителем газа и жидкости ближайшего аналога степень очистки газа в предлагаемом разделителе больше на 3-5% за счет повышения эффективности процесса разделения. Загрязненная жидкость по стенкам разделителя 2 стекает в нижнюю часть и через каналы 12 отражателя 11 капли загрязненной жидкости удаляются в емкость 8. Очищенный и осушенный газ движется по оси разделителя 2 вверх и через патрубок 13 выбрасывается в атмосферу. Осветленную жидкость из емкости 8 возвращают по трубопроводу 15 в камеру 1 для многократного использования.
Предлагаемое изобретение по сравнению с ближайшим аналогом содержит новую совокупность существенных признаков, обеспечивающих повышение степени очистки газа до 97-98% за счет интенсификации контактного взаимодействия газа и жидкости и повышения эффективности разделения газа и жидкости.
Интенсификация контактного взаимодействия газа и жидкости, в свою очередь, обеспечивается турбулизацией потока газа и его большой кинетической энергией, тонким диспергированием жидкости, улучшением условий орошения потока газа жидкостью за счет двухуровневой подачи и увеличения давления впрыска, увеличением площади и времени контакта взаимодействующих фаз. Кроме того, предлагаемый способ очистки газа и устройство для его осуществления отличаются высокой производительностью, простотой реализации и компактностью конструкции.
Пример реализации способа мокрой очистки газа.
Для проведения сравнительных испытаний заявляемого способа мокрой очистки и способа-аналога был изготовлен опытный образец устройства, представляющий собой действующую модель, состоящую из камеры 1 контактного взаимодействия газа и жидкости и разделителя 2 газа и жидкости. Все элементы и детали устройства были выполнены из прозрачного органического стекла с целью наблюдения за процессами, происходящими в камере 1 и разделителе 2. Основные конструктивные параметры указанной модели: наружный диаметр камеры 1-150 мм, диаметр разделителя 2-70 мм, диаметр соединительных патрубков - 40 мм, диаметр каналов в отражателе 5-6 мм, количество каналов - 9, воздуховсасывающий агрегат - пылесос Samsung SD9450, давление и мощность всасывания - 0,23 МПа, 230 Вт.
В качестве аналога использовался аквафильтр «Самсунг», марка пылесоса - Samsung SD9450.
Сравнительные испытания проводились при одной степени запыленности газа и одинаковом времени работы.
Результаты сравнительных испытаний представлены в таблице.
На фиг. 2 представлены фотографии штатного фильтра и рабочей стороны тканевых фильтров, установленных на выходе очищенного газа из сравниваемых устройств после проведения испытаний, где:
16 - штатный фильтр НЕРА;
17 - тканевый фильтр, установленный при штатном аквафильтре после проведения эксперимента (после пылеочистки);
18 - тканевый фильтр, установленный при действующей модели настоящего изобретения после проведения эксперимента (после пылеочистки).
Испытания по исследованию степени очистки, на опытном образце, в зависимости от угла наклона каналов в отражателе показали, что во всем интервале значений 15-30° степень очистки газа составляет 97-98%, а при уменьшении или увеличении угла наклона на более чем 1° от указанного диапазона происходит резкое снижение степени очистки газа из-за создания дополнительного сопротивления потоку газа торцевыми срезами каналов отражателя или снижения давления впрыска жидкости в центральную зону потока газа.
Проведенные испытания подтвердили, что совокупность признаков настоящего изобретения обеспечивает повышение степени очистки газа до 97-98%.
1. Способ мокрой очистки газа, включающий подачу потока газа по винтовой линии, поворот потока на 180° в центральную зону посредством отражателя, подачу в упомянутую зону жидкости из емкости за счет эжекции и последующее разделение полученного увлажненного потока газа на очищенный газ и жидкость, отличающийся тем, что подачу жидкости в поток газа осуществляют по меньшей мере на двух уровнях по высоте потока, при этом часть подаваемого по винтовой линии потока газа отводят в емкость с жидкостью и воздействуют на поверхность жидкости скоростным напором отведенной части потока газа.
2. Способ мокрой очистки газа по п. 1, отличающийся тем, что в емкость с жидкостью отводят 1-2% подаваемого по винтовой линии потока газа посредством каналов, выполненных в отражателе, при этом указанную часть потока газа направляют на поверхность жидкости под углом 15-30°.
3. Устройство для мокрой очистки газа, включающее камеру контактного взаимодействия газа и жидкости, патрубки тангенциального подвода потока газа в камеру и вывода увлажненного газа из камеры, емкость с жидкостью, отражатель, расположенный между камерой и емкостью; узел подачи жидкости в центральную зону потока газа, разделитель газа и жидкости с емкостью для жидкости и патрубок вывода очищенного газа из разделителя, отличающееся тем, что узел подачи жидкости выполнен в виде по меньшей мере двух коаксиально расположенных патрубков, выходные торцы которых смонтированы по меньшей мере на двух уровнях по высоте потока газа, причем центральный патрубок подсоединен к емкости для жидкости разделителя газа и жидкости, а наружный - к емкости для жидкости камеры контактного взаимодействия газа и жидкости, при этом отражатель в своей периферийной части снабжен наклонными каналами, выполненными по концентрической окружности.
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что оси указанных каналов отражателя наклонены к его поверхности под углом, равным углу подъема винтовой линии потока газа.
5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что оси указанных каналов отражателя наклонены к его поверхности под углом 15-30°.
6. Устройство по одному из пп. 3 и 4, отличающееся тем, что патрубки вывода увлажненного газа из камеры контактного взаимодействия газа и жидкости и вывода очищенного газа из разделителя газа и жидкости смонтированы с заглублением в их рабочие полости с перекрытием зоны подаваемого потока газа.
7. Устройство по одному из пп. 3 и 4, отличающееся тем, что разделитель газа и жидкости выполнен в виде камеры с тангенциальным подводом очищаемого газа в полость камеры и содержит отражатель, снабженный наклонными каналами, расположенными по концентрической окружности с углом наклона, равным углу подъема винтовой линии движения газового потока, емкость, смонтированную в его нижней части, патрубок отвода жидкости и патрубок для вывода осушенного и очищенного газа в атмосферу.
