способ мокрой очистки газов и аппарат для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ мокрой очистки газов, включающий ввод в аппарат и закручивание встречных первичного и вторичного газовых потоков, подачу орошающей жидкости в центральную осевую зону аппарата и контактирование очищаемого газа и орошающей жидкости, отличающийся тем, что в качестве вторичного газового потока используют очищаемый газ при соотношении первичного и вторичного газовых потоков не менее 5: 1 6:1, при этом орошающую жидкость диспергируют в зоне ввода вторичного газового потока при плотности орошения не менее 1,0 м³/ч на квадратный метр сечения аппарата и размере диспергируемых капель не менее 10 мкм.

2. Аппарат для мокрой очистки газов по п.1, содержащий цилиндрический корпус со сборником пыли и орошающего раствора в его нижней части, осевой патрубок для ввода первичного газа с завихрителем и обтекателем, устройство для ввода и закручивания вторичного потока неочищенного газа, патрубок вывода очищенного газа, устройство для подачи и распределения диспергируемой жидкости, отличающийся тем, что устройство для подачи и распределения диспергируемой жидкости установлено на уровне ввода вторичного потока и выполнено в виде пневмофорсунки с внутренним затоплением сопла подвода орошающей жидкости, а в верхней части корпуса ниже патрубка отвода очищенного газа установлена ограничительная шайба.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области мокрой очистки и обезвреживания газов и может быть использовано для очистки газов от пыли и вредных химических веществ (ВХВ).

Известны центробежные пылеуловители, в которых очистка газов происходит при взаимодействии осевого закрученного потока газа и периферийного вращающегося потока вспомогательного газа [1]

Недостатком этих пылеуловителей является вторичный унос частиц за счет образования в осевой части аппарата зоны пониженного давления, в которую захватываются частицы, преимущественно тонкодисперсные.

Известен вихревой аппарат мокрой очистки газов от взвешенной пыли [2] включающий цилиндрический корпус с завихрителем и тангенциально расположенные сопла для ввода вторичного потока газа.

Аппарат снабжен дефлектором, выполненным в виде цилиндра с диаметром, большим диаметром центрального газопровода и установленным над центральным газопроводом и соосно с ним, а также трубой, коаксиальной с центральным газопроводом и дефлектором, и распределительным диском, установленным на выходном конце трубы.

Недостатком указанной конструкции аппарата являются ограниченная область применения (для очистки взвешенной пыли), невысокая поверхность контакта твердых частиц с жидкостью, большая вероятность уноса мелкодисперсных капель воды и твердых частиц из центральной осевой зоны аппарата.

Технический результат изобретения устранение указанных недостатков.

Согласно изобретению, способ включает закручивание встречных газовых потоков и контактирование очищаемого газа и орошающей жидкости. Причем в качестве вторичного газового потока используют очищаемый газ при соотношении вторичного и первичного потоков не менее 5:6 6:1, а орошающую жидкость диспергируют в центральную осевую зону аппарата при плотности орошения не менее 1,0 м³/ц на квадратный метр сечения аппарата и размере диспергируемых капель не менее 10 мкм.

Аппарат для очистки газов содержит цилиндрический корпус со сборником пыли в нижней части. Корпус снабжен осевым патрубком для ввода первичного потока газа, завихрителем и обтекателем, устройством ввода вторичного потока газа, патрубком отвода очищенного газа, ограничительной шайбой. В нем дополнительно установлена пневмофорсунка с внутренним затоплением сопла подвода орошающей жидкости.

Использование в качестве вторичного потока неочищенного газа существенно повышает производительность способа и аппарата.

Выбранное соотношение вторичного и первичного потока позволяет увеличить время контакта капельно-воздушной смеси с очищаемым газом, смещает зону пылеулавливания ниже коллектора ввода вторичного потока, препятствует выносу капель из аппарата и повышает эффективность улавливания пыли и ВХВ.

Капельно-воздушная смесь, подаваемая в центральную осевую зону аппарата, препятствует вторичному уносу из нее мелкодисперсных твердых частиц пыли и капель жидкости, что улучшает массоперенос в системе газ твердое тело - жидкость, снижает брызгоунос, позволяет эффективно очищать и высокотемпературные газы за счет интенсивного охлаждения, на несколько порядков снизить плотность орошения по сравнению с распыливающими скрубберами.

Выбранный угол раскрытия факела пневмофорсунки обеспечивает полное перекрытие факелом всего сечения аппарата и не допускает прорыва неочищенных струй газа к выходному патрубку.

На фиг.1 представлена принципиальная схема предлагаемого вихревого аппарата, на фиг.2 схема пневмофорсунки.

Аппарат содержит цилиндрический корпус 1, осевой патрубок для ввода очищаемого газа (первичного потока) с завихрителем 3 и обтекателем 4. В верхней части корпуса расположена ограничительная шайба 5, патрубок 6 отвода очищенного газа, коллектор с форсунками 7 ввода очищаемого газа (вторичного потока) и пневмофорсунка 8. Нижняя часть корпуса представляет собой сборник пульпы 9.

Аппарат работает следующим образом.

В корпус 1 по осевому патрубку 2 и боковому коллектору 7 подают газ, подлежащий очистке от твердых частиц и нейтрализации вредных газовых примесей. С помощью завихрителя 3 и форсунок (четырех или более), расположенных тангенциально и наклонно в коллекторе 7, газ закручивается в одну сторону, причем первичный поток восходящий, а вторичный нисходящий. Обтекателем 4 и воздушно-водяным потоком из пневмофорсунки 8 газ со взвешенными в нем твердыми частицами отжимается к периферии корпуса и под давлением центробежных сил и взаимодействия с каплями диспергируемой жидкости происходит улавливание частиц пыли и поглощение жидкостью вредных газовых примесей. Ограничительная шайба служит для устранения направленных вверх струй вторичного газа и повышения энергии вторичного потока. Очищенный газ удаляется из аппарата через патрубок 6, а раствор вместе с уловленной пылью стекает по стенкам корпуса в сборник 9.

Пример.

Модель вихревого орошаемого скруббера производительностью 100 нм³/ч по очищаемому газу была испытана при очистке воздуха от паров фтористого водорода, аммиака и твердых частиц пыли (смесь фторидов урана, кальция, железа, никеля) с размерами частиц от 1 до 30 мкм.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Способ и устройство для его осуществления обеспечивают высокую эффективность улавливания частиц пыли (даже 1 мкм) и обезвреживания газов, при этом плотность орошения снижается на несколько порядков по сравнению с полыми орошаемыми скрубберами за счет диспергирования жидкости на капли размером 10 мкм, что исключает вынос их из аппарата. В качестве вторичного потока используется неочищенный газ: оптимальное соотношение вторичного и первичного потоков 5:1 6:1, что обеспечивает высокие скорости тепло- и массообмена и высокую степень эффективности улавливания пыли и вредных химических веществ (ВХВ).

Пневмофорсунка состоит из корпуса 10, в котором расположено сопло 11 для подачи диспергируемой среды. Пневмофорсунка снабжена патрубками подачи сжатого воздуха 12 и подачи жидкости 13, набором регулируемых стержней 14 различного диаметра, крепежными гайками 15, изолирующими прокладками 16. В указанной конструкции форсунки заложен принцип диспергирования жидкости при прохождении ее через узкий канал и смешивании (при выходе из канала) со сжатым воздухом или инертным газом. Жидкость (вода, раствор) подается по центральному каналу, причем подача может осуществляться из сборника либо под давлением инертного газа, либо самотеком, под действием силы тяжести, поскольку на срезе сопла во время работы форсунки происходит инжектирование жидкости за счет высоких скоростей распыливающего воздуха и в канале распыливания. Для регулирования производительности форсунки по расходу диспергируемой среды и по тонкости диспергирования предусмотрен набор регулирующих стержней 14 различного диаметра, причем дополнительное регулирование может происходить и за счет осевого перемещения регулирующего стержня.

Данная конструкция форсунки позволяет изменять в широких пределах (0,25

8,5 л/ч) расход диспергируемой жидкости и распыливающего газа (1 6,5 м³/ч), а также размер капель жидкости (50 250 мкм).

Использование данной пневмофорсунки с внутренним затоплением сопла обеспечивает:

равномерное регулируемое тонкое диспергирование жидкости в широких пределах;

угол раскрытия факела капельно-воздушной смеси (более 45^o) обеспечивает перекрытие сечения вихревого аппарата, не допуская зон прорыва неочищенного газа без контакта с каплями улавливающей жидкости;

центральное (осевое) расположение пневмофорсунки позволяет капельно-воздушному потоку оттеснять неочищенный газ к стенкам аппарата, увеличивая эффект закручивания и улавливания частиц пыли и вредных газовых примесей.