RU2038125C1

RU2038125C1 - Method and device for cleaning gas flow

Info

Publication number: RU2038125C1
Authority: RU
Inventors: А.А. Бочкарев; Ю.А. Голубев; С.Н. Золотарев
Original assignee: Совместное советско-канадское предприятие "Компомет Кентек"
Priority date: 1991-07-26
Filing date: 1992-07-03
Publication date: 1995-06-27

Abstract

FIELD: cleaning gas. SUBSTANCE: method includes condensing liquid vapor on dust particles and inertia settling out of the particles on cooler walls. The flow is saturated with vapor into several stages under the action vapor jets inclined to the axis of the gas flow on the cooling member. The extent of over-saturation of the flow is increased with the state, and mostly coarse particular fraction for this stage is removed. Device has condensation sections mounted inside piping housing and provided with spraying head cooler-jacket converging pipe ring collector for condensate, and individual tanks for collecting condensate. EFFECT: enhanced efficiency. 13 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к отделению дисперсных частиц от газового потока, в частности, к способам и устройствам для его осуществления. The invention relates to the separation of dispersed particles from a gas stream, in particular, to methods and devices for its implementation.

Известны способы очистки газового потока, сущность которых заключается в том, что в пресыщенном водяными парами запыленном потоке газа происходит конденсационное укрупнение дисперсных частиц и осаждение образовавшихся вокруг них капель под действием различных сил [1] Однако этот процесс сложный, имеет ряд особенностей, неправильный или неточный учет которых при создании способов очистки делает их неэффективными. Known methods for cleaning a gas stream, the essence of which is that in a dusty gas stream saturated with water vapor, condensation coarsens the dispersed particles and deposits the droplets formed around them under the action of various forces [1] However, this process is complex, has a number of features, incorrect or inaccurate taking into account when creating cleaning methods makes them ineffective.

Первая особенность заключается в том, что для начала конденсационного укрупнения дисперсных частиц определенного размера х необходимо чтобы в газовом потоке было достигнуто пересыщение пара, соответствующее закону Кельвина-Томсона. В этом случае будет возможна конденсация пара на частицах размера х и крупнее их. Более мелкие частицы при этом значении пересыщения останутся неукрупненными и не будут уловлены. The first feature is that in order to start the condensation enlargement of dispersed particles of a certain size x, it is necessary that the supersaturation of steam corresponding to the Kelvin-Thomson law be achieved in the gas stream. In this case, condensation of vapor on particles of size x and larger is possible. Smaller particles with this value of supersaturation will remain unorganized and will not be captured.

Вторая особенность заключается в том, что в очищенном газовом потоке с дисперсными частицами не может быть мгновенно достигнуто заданное пересыщение. При вдувании пара в поток пресыщение достигается после перемешивания пара с газом и установления термического равновесия в парогазовой смеси. Пересыщение в парогазовой смеси сопровождается конденсацией пара на крупных частицах пыли, для которых пересыщение уже достигло величины, достаточной для конденсации. Конденсация пара на этих частицах сопровождается выделением теплоты конденсации и нагревом парогазовой смеси. Конденсация, т.е. убывание парциального давления пара, и связанное с этим повышение средней температуры парогазовой смеси приводят к ограничению величины достигаемого пересыщения, а значит к невозможности улавливания мелких частиц пыли. The second feature is that in a purified gas stream with dispersed particles, a given supersaturation cannot be instantly achieved. When steam is injected into the stream, saturation is achieved after mixing the steam with the gas and establishing thermal equilibrium in the gas-vapor mixture. A supersaturation in a gas-vapor mixture is accompanied by steam condensation on large dust particles, for which the supersaturation has already reached a value sufficient for condensation. The condensation of steam on these particles is accompanied by the release of heat of condensation and heating of the vapor-gas mixture. Condensation i.e. a decrease in the partial pressure of the vapor, and the associated increase in the average temperature of the vapor-gas mixture, lead to a limitation of the achieved supersaturation, and hence the impossibility of trapping fine dust particles.

Третья особенность заключается в том, что если даже достигнуто пересыщение, достаточное для укрупнения мелких и сравнительно более крупных частиц, то скорость укрупнения для частиц различного размера будет разной. Более крупные частицы укрупняются быстрее. В процессе дальнейшей термостабилизации парогазовой смеси с укрупненными конденсатом пара частицами происходит обсыхание мелких частиц и дальнейшее укрупнение крупных. Это происходит потому, что имеющееся текущее значение пересыщения вследствие закона Кельвина-Томсона различно для капель различного размера. The third feature is that even if supersaturation sufficient to coarsen small and relatively larger particles is achieved, the coarsening rate for particles of different sizes will be different. Larger particles coarsen faster. In the process of further thermal stabilization of the vapor-gas mixture with aggregated particles of steam condensate, drying out of small particles and further enlargement of large ones. This is because the current value of supersaturation due to the Kelvin-Thomson law is different for droplets of different sizes.

Четвертая особенность заключается в том, что осаждение уже укрупненных конденсацией частиц принципиально отличается для частиц различного размера. Сравнительно крупные капли, образовавшиеся на дисперсных частицах, подвержены силам инерции и гравитации, поэтому сравнительно легко могут быть осаждены, а более мелкие частицы более взвешены в парогазовом потоке, скорость их витания мала, поэтому они могут быть осаждены быстро и простым путем. The fourth feature is that the deposition of particles already coarsened by condensation is fundamentally different for particles of different sizes. The relatively large droplets formed on dispersed particles are subject to inertial and gravitational forces, therefore they can be relatively easily deposited, and smaller particles are more suspended in a gas-vapor flow, their flow rate is small, therefore, they can be deposited quickly and easily.

В большинстве известных способов не учтена по меньшей мере часть вышеперечисленных особенностей, поэтому они не могут быть максимально эффективными. In most known methods, at least part of the above features are not taken into account, therefore, they cannot be as effective as possible.

Известен способ очистки газового потока путем многократного последовательного поэтапного насыщения запыленного и/или задымленного газового потока паром жидкости с последующим осаждением на каждом этапе конденсационно-укрупнившихся частиц в зоне охлаждения в виде конденсата и отвода этого конденсата и устройство для его осуществления, содержащее трубчатый корпус, имеющий входное отверстие для входа запыленного или задымленного газового потока, несколько последовательно расположенных конденсационных секций, каждая из которых снабжена инжектором для вдувания пара, холодильником, конфузором, в горловине которого помещен фильтр, и кольцевым сборником для конденсата, и выходное отверстие для выхода очищенного газового потока [2]
Однако простое вдувание пара в загрязненный газовый поток дает пересыщение только после перемешивания и термостабилизации пара с газом, а этот процесс сравнительно медленный. Охлаждение парогазовой среды на холодильнике связано с конвективным и кондуктивным теплообменом, что также дает медленное нарастание пересыщения. Поэтому в этом способе нарастание пересыщения происходит медленно, а значит, начинающаяся конденсация на сравнительно крупных дисперсных частицах препятствует повышению пересыщения и укрупнению мелких частиц.A known method of purifying a gas stream by repeatedly sequentially gradually saturating a dusty and / or smoky gas stream with liquid vapor, followed by precipitation of condensation-coarsened particles at each stage in the cooling zone in the form of condensate and removal of this condensate, and a device for its implementation, comprising a tubular body having an inlet for entering a dusty or smoky gas stream, several successively arranged condensation sections, each of which is equipped with ene injector for injecting steam, a refrigerator, a confuser, a neck which filter is placed, and an annular collection of condensate, and an outlet for purified gas stream exit [2]
However, simply blowing steam into a polluted gas stream gives supersaturation only after mixing and thermal stabilization of the steam with gas, and this process is relatively slow. The cooling of the vapor-gas medium in the refrigerator is associated with convective and conductive heat transfer, which also gives a slow increase in supersaturation. Therefore, in this method, the increase in supersaturation occurs slowly, which means that the beginning condensation on relatively large dispersed particles prevents the increase of supersaturation and coarsening of small particles.

Кроме того, при прохождении зоны охлаждения парогазовая смесь охлаждается, часть пара конденсируется на холодильнике, пересыщение ее снимается до величины насыщения жидкости над плоской поверхностью жидкости. Образовавшиеся на дисперсных частицах капли конденсата пара оказываются в условиях перегрева относительно газового потока и начинают высыхать. На фильтрах, куда парогазовая смесь поступает после холодильника, будут уловлены только те капли, которые не успели высохнуть. Недостатки этого способа не могут быть устранены повторением всех операций в последующих секциях, поскольку повышение допустимого пересыщения лимитировано температурой холодильника, а значит, газовый поток может быть очищен только от частиц определенного размера и крупнее. In addition, when passing through the cooling zone, the gas-vapor mixture cools, part of the steam condenses on the refrigerator, its supersaturation is removed until the liquid is saturated over the flat surface of the liquid. Drops of vapor condensate formed on dispersed particles are under conditions of overheating relative to the gas stream and begin to dry. On the filters, where the vapor-gas mixture enters after the refrigerator, only those drops that did not have time to dry will be caught. The disadvantages of this method cannot be eliminated by repeating all the operations in the subsequent sections, since the increase in the permissible supersaturation is limited by the temperature of the refrigerator, which means that the gas stream can only be cleaned of particles of a certain size and larger.

Задача изобретения заключается в создании способа и устройства, обеспечивающих эффективную очистку запыленных и задымленных газовых потоков, а также селективное улавливание загрязнений. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности очистки газового потока. The objective of the invention is to create a method and device that provides effective cleaning of dusty and smoky gas streams, as well as selective capture of contaminants. The technical result of the invention is to increase the cleaning efficiency of the gas stream.

Для этого при осуществлении способа очистки газового потока путем многократного последовательного поэтапного насыщения запыленного и/или задымленного газового потока паром жидкости с последующим осаждением на каждом этапе конденсационно-укрупнившихся частиц в зоне охлаждения в виде конденсата и отвода этого конденсата пар на каждом этапе согласно изобретению вдувают в виде расширяющихся струй и направляют их под углом к оси газового потока. To this end, when implementing the method of purifying a gas stream by repeatedly sequentially gradually saturating a dusty and / or smoky gas stream with liquid vapor, followed by deposition of condensation-coarsened particles in each cooling stage in the form of condensate at each stage and the condensate is removed at each stage according to the invention, they are blown into in the form of expanding jets and direct them at an angle to the axis of the gas stream.

Такое осуществление способа обеспечивает более полную очистку газового потока и уменьшение размера частиц, отделяемых от газового потока, благодаря тому, что в результате вдувания струй пара происходит большее пересыщение парогазовой смеси и, следовательно, конденсационное укрупнение более мелких частиц, а в результате перемещения укрупненных газовых частиц расширяющимися струями пара в зону охлаждения и направления струй пара на элемент охлаждения происходит инерционное осаждение частиц на поверхности холодильника. This implementation of the method provides a more complete cleaning of the gas stream and a decrease in the size of the particles separated from the gas stream, due to the fact that as a result of the injection of steam jets, the vapor-gas mixture is more supersaturated and, therefore, the condensation enlargement of smaller particles, and as a result of the movement of enlarged gas particles expanding jets of steam into the cooling zone and the direction of the jets of steam on the cooling element inertial deposition of particles on the surface of the refrigerator.

Целесообразно вдуваемый на каждом этапе пар направлять расширяющимися струями под углом 35-55^о к оси газового потока. При меньшем угле наклона (35-0^о) увеличивается скорость потока и уменьшается инерционное движение укрупнившихся частиц в зону охлаждения. При большем угле наклона (55-90^о) возрастает тепловое воздействие пара на холодильник, но увеличивается движение укрупнившихся частиц в зону охлаждения.Advantageously injected at each stage direct the expanding steam jets at an angle ^of 35-55 to the gas flow axis. With a smaller inclination angle ^(about 35-0) increases the flow rate and decreases inertial motion aggregated particles in the cooling zone. At a higher angle of inclination ^(about 55-90) increases thermal exposure couple to the refrigerator, but increasing movement aggregated particles in the cooling zone.

Направляемый струями пара в зону охлаждения газовый поток можно закручивать, выполнив стенки холодильника в форме винтовых гофр. Это улучшит инерционное осаждение частиц на стенки холодильника. The gas flow directed into the cooling zone by steam jets can be twisted by completing the walls of the refrigerator in the form of screw corrugations. This will improve the inertial deposition of particles on the walls of the refrigerator.

На каждом последующем этапе пересыщение парогазовой смеси вдуванием пара можно осуществлять в иной степени, чем на предыдущем. Это зависит от размеров частиц, преобладающих в газовом потоке на данном этапе. Целесообразно увеличить концентрацию пара в газовом потоке по мере уменьшения размеров оставшихся частиц. Это позволяет повысить качество очистки газового потока от дисперсных частиц. At each subsequent stage, the supersaturation of the vapor – gas mixture by blowing steam can be carried out to a different degree than at the previous one. This depends on the particle sizes prevailing in the gas stream at this stage. It is advisable to increase the concentration of steam in the gas stream as the size of the remaining particles decreases. This allows you to improve the quality of cleaning the gas stream from dispersed particles.

Целесообразно на каждом последующем этапе давление пара увеличивать на 10-30% по сравнению с предыдущим этапом. Увеличение давления пара зависит от отношения размера уловленных частиц на предыдущем этапе к размерам частиц, подлежащих улавливанию на данном этапе. Этим обеспечивают отделение более крупных частиц в основном на предыдущих этапах и менее крупных на последующих этапах и тем самым осуществляют еще большее эффективную очистку газового потока с разделением частиц на фракции при общем уменьшении затрат энергии. It is advisable at each subsequent stage to increase the vapor pressure by 10-30% compared with the previous stage. The increase in vapor pressure depends on the ratio of the size of the captured particles in the previous step to the size of the particles to be captured at this stage. This ensures the separation of larger particles mainly in the previous stages and smaller ones in the subsequent stages and thereby carry out even more efficient cleaning of the gas stream with the separation of particles into fractions with a total reduction in energy costs.

При осуществлении способа можно на каждом этапе уменьшать давление газового потока в зоне вдувания пара, а затем увеличивать его. Тем самым можно обеспечить большее пересыщение парогазовой смеси благодаря уменьшению температуры, сопутствующему уменьшению давления газового потока, несмотря на выделение тепла конденсации при укрупнении частиц, а следовательно, обеспечить еще большую эффективность очистки газа. When implementing the method, it is possible at each stage to reduce the pressure of the gas stream in the vapor injection zone, and then increase it. Thus, it is possible to provide greater supersaturation of the vapor-gas mixture due to a decrease in temperature, a concomitant decrease in the pressure of the gas stream, despite the evolution of condensation heat during particle enlargement, and, therefore, to ensure even greater gas cleaning efficiency.

Возможно изменение давления газового потока при вдувании пара осуществлять адиабатически. It is possible to change the pressure of the gas stream upon injection of steam adiabatically.

Возможно также при уменьшении давления газового потока увеличивать его скорость, а при увеличении давления газового потока уменьшать его скорость. It is also possible with a decrease in the pressure of the gas stream to increase its speed, and with an increase in the pressure of the gas stream to reduce its speed.

Этим упрощается осуществление способа. This simplifies the implementation of the method.

Образующиеся при осуществлении способа конденсат можно отводить на каждом этапе раздельно. Тем самым можно обеспечить утилизацию разных по размерам, физическим и/или химическим свойствам уловленных частиц. Condensate formed during the process can be removed separately at each stage. Thus, it is possible to ensure the disposal of particles of different sizes, physical and / or chemical properties.

Задача изобретения решается и технический результат достигается также тем, что в устройстве для очистки газового потока, содержащем трубчатый корпус, имеющий входное отверстие для выхода запыленного и/или задымленного газового потока, несколько последовательно расположенных конденсационных секций, каждая из которых снабжена конфузором, средством для вдувания пара, холодильником и кольцевым сборником для конденсата, и выходное отверстие для выхода очищенного газового потока, согласно изобретению средство для вдувания пара каждой секции выполнено в виде распылительной головки, образующей струи пара в форме конуса, направленные на поверхность холодильника, а холодильник выполнен в виде рубашки, соосной корпусу. The objective of the invention is solved and the technical result is also achieved by the fact that in a device for cleaning a gas stream containing a tubular body having an inlet for the exit of dusty and / or smoky gas stream, several condensation sections are arranged in series, each of which is equipped with a confuser, means for blowing steam, a refrigerator and a ring collector for condensate, and an outlet for exiting the purified gas stream, according to the invention, means for injecting steam every second tion made in the form of a spray head, forming a jet of steam in the form of a cone, directed to the surface of the refrigerator, and the refrigerator is made in the form of a shirt, coaxial to the body.

Распылительная головка, через которую в газовый поток вдувается пар, установлена на выходе из конфузора, благодаря чему распылительная головка работает в виде эжектора, подсасывая газовый поток и увеличивая его скорость. The spray head, through which steam is injected into the gas stream, is installed at the outlet of the confuser, so that the spray head works as an ejector, sucking in the gas stream and increasing its speed.

Распылительная головка может быть выполнена в виде многоструйной форсунки. The spray head can be made in the form of a multi-jet nozzle.

Такое выполнение устройства обеспечивает более полную очистку газового потока благодаря тому, что пар из распылительной головки подсасывает газовый поток и увеличивает его скорость, а в результате расширения струй пара увеличивается пересыщение парогазовой смеси, что улучшает условия конденсационного укрупнения частиц и способствует перемещению взвешенных в газе дисперсных частиц к поверхности холодильника со скоростью большей, чем скорость газового потока около поверхности холодильника, в результате чего происходит инерционное осаждение частиц на указанной поверхности. This embodiment of the device provides a more complete cleaning of the gas stream due to the fact that the steam from the spray head sucks in the gas stream and increases its speed, and as a result of the expansion of the steam jets, the supersaturation of the vapor-gas mixture increases, which improves the conditions of condensation enlargement of particles and facilitates the movement of dispersed particles suspended in the gas to the surface of the refrigerator at a speed greater than the gas flow rate near the surface of the refrigerator, resulting in an inertial particle deposition on a specified surface.

Устройство может быть снабжено по меньшей мере одной секцией, имеющей дополнительную распылительную головку для вдувания пара навстречу газовому потоку. Дополнительная распылительная головка имеет ту же конструкцию, что и основная распылительная головка, и устанавливается за ней по ходу газового потока. Такое выполнение улучшает инерционное осаждение частиц на поверхности холодильника и способствует еще большему улучшению очистки газового потока. The device may be provided with at least one section having an additional spray head for injecting steam towards the gas stream. The additional spray head has the same design as the main spray head and is installed behind it along the gas stream. This embodiment improves the inertial deposition of particles on the surface of the refrigerator and contributes to even greater improvement in the purification of the gas stream.

Холодильник устройства может быть выполнен в виде цилиндрической водяной рубашки с гладкой внутренней поверхностью. Такое выполнение упрощает устройство для очистки газового потока и эксплуатацию всего устройства. The refrigerator of the device can be made in the form of a cylindrical water jacket with a smooth inner surface. This embodiment simplifies the device for cleaning the gas stream and the operation of the entire device.

Внутренняя поверхность холодильника может быть выполнена в виде гофр, что увеличивает поверхность контакта с газом и улучшает массообмен. Гофры могут быть выполнены винтовыми, способствующими закрутке потока в канале, что улучшает инерционное осаждение частиц на поверхности холодильника. The inner surface of the refrigerator can be made in the form of corrugations, which increases the contact surface with gas and improves mass transfer. The corrugations can be made screw, contributing to the swirling of the flow in the channel, which improves the inertial deposition of particles on the surface of the refrigerator.

Кольцевой сборник каждой секции может быть соединен со своим каналом для отвода конденсата, причем каналы по меньшей мере двух секций могут быть соединены с индивидуальными емкостями для сбора конденсата. Такое выполнение обеспечивает селективное улавливание загрязнений из очищенного газового потока. The annular collector of each section can be connected to its own channel for condensate drainage, and the channels of at least two sections can be connected to individual condensate collection tanks. This embodiment provides selective capture of contaminants from the purified gas stream.

Целесообразно каждую секцию выполнить в виде самостоятельного модуля с фланцами для соединения с другими модулями. Это упрощает изготовление устройства и его обслуживание во время эксплуатации. It is advisable to perform each section in the form of an independent module with flanges for connection with other modules. This simplifies the manufacture of the device and its maintenance during operation.

Таким образом, способ очистки газового потока и устройство для его осуществления согласно изобретению обеспечивает эффективную очистку запыленных и задымленных газовых потоков, улавливание загрязняющих частиц, имеющих как большие, так и малые размеры, и селективный сбор уловленных частиц, имеющих разные размеры и/или свойства. Thus, the method of cleaning the gas stream and the device for its implementation according to the invention provides effective cleaning of dusty and smoky gas streams, the capture of polluting particles having both large and small sizes, and the selective collection of trapped particles having different sizes and / or properties.

На фиг.1 схематично изображено устройство для очистки газового потока в продольном разрезе; на фиг.2 продольный разрез секции устройства, выполненной в виде самостоятельного модуля, в котором стенка холодильника выполнена в виде винтовых гофр; на фиг.3 вариант исполнения устройства для очистки газового потока. Figure 1 schematically shows a device for cleaning a gas stream in longitudinal section; figure 2 is a longitudinal section of a section of the device, made in the form of an independent module, in which the wall of the refrigerator is made in the form of screw corrugations; figure 3 embodiment of a device for cleaning a gas stream.

Устройство для очистки газового потока (фиг.1 и 2) содержит трубчатый корпус 1, имеющий входное и выходное отверстия и выполненный в виде вертикального канала, предназначенного для движения потока 2 запыленного или задымленного газа. Трубчатый корпус 1 составлен из необходимого количества секций 3 (3а и б), выполненных в виде самостоятельных модулей, показанных на фиг. 2. Количество секций в устройстве для очистки газового потока определяется требуемой степенью очистки газового потока, свойства дисперсных частиц, содержащихся в потоке, и требуемой степенью дифференциации улавливаемых из потока 2 частиц. A device for cleaning a gas stream (FIGS. 1 and 2) comprises a tubular body 1 having an inlet and an outlet and made in the form of a vertical channel designed to move the stream 2 of dusty or smoky gas. The tubular body 1 is composed of the required number of sections 3 (3a and b), made in the form of independent modules, shown in FIG. 2. The number of sections in the device for cleaning the gas stream is determined by the required degree of purification of the gas stream, the properties of the dispersed particles contained in the stream, and the required degree of differentiation captured from the stream 2 particles.

Каждая секция 3 (фиг.2) выполнена из опорной части 4 (4а и б) и охлаждаемой части 5 (5а и б). В опорной части 4 (4а и б) секции 3 (3а и б) закреплен конфузор 6 (6а и б), который имеет форму кольцевого колпака с центральным отверстием 7 (7а и б) и выполняет известную функцию сопла Вентури. Помимо этой функции конфузор 6 (6а и б) служит в качестве внутренней стенки кольцевого сборника 8 (8а и б) для конденсата, стекающего с поверхности холодильника 9 (9а и б), расположенного в охлаждаемой части 5 (5а и б) секции 3 (3а и б). Для отвода конденсата, накапливающегося в кольцевом сборнике 8 (8а и б), секция 3 (3а и б) имеет трубку 10 (10а и б), соединенную с кольцевым сборником и отдельной емкостью 11 (11ва и б) (фиг.1), предназначенной для селективного сбора конденсата из данной секции. Each section 3 (FIG. 2) is made of a supporting part 4 (4a and b) and a cooled part 5 (5a and b). In the supporting part 4 (4a and b) of section 3 (3a and b), a confuser 6 (6a and b) is fixed, which has the shape of an annular cap with a central hole 7 (7a and b) and performs the known function of a venturi nozzle. In addition to this function, confuser 6 (6a and b) serves as the inner wall of the annular collector 8 (8a and b) for condensate draining from the surface of the refrigerator 9 (9a and b) located in the cooled part 5 (5a and b) of section 3 ( 3a and b). To drain the condensate that accumulates in the annular collector 8 (8a and b), section 3 (3a and b) has a tube 10 (10a and b) connected to the annular collector and a separate container 11 (11va and b) (Fig. 1), intended for the selective collection of condensate from this section.

Холодильник 9 выполнен в виде цилиндрической водяной рубашки (фиг.1). Как вариант исполнения внутренняя поверхность (стенка) 12 холодильника может быть выполнена в виде гофр, идущих по спирали снизу вверх под углом к горизонтальной поверхности (фиг.2). The refrigerator 9 is made in the form of a cylindrical water jacket (figure 1). As an embodiment, the inner surface (wall) 12 of the refrigerator can be made in the form of corrugations, going in a spiral from the bottom up at an angle to the horizontal surface (figure 2).

Устройство содержит также средство для подачи пара, выполненное в виде распылительной головки 13 для вдувания пара в газовый поток 2 расширяющейся струей, направленной на поверхность холодильника 9. В качестве распылительной головки 13 (13а и б) может быть использована кольцевая форсунка с выпуском пара в форме конуса под углом к оси газового потока 2 или многоструйная форсунка, также обеспечивающая образование кольцевых струй. Одним из основных назначений таких форсунок является образование достаточно плотной паровой струи, доходящей до поверхности холодильника 9. Распылительная головка 13 расположена за выходом из конфузора 6. Для регулирования угла наклона вдуваемых струй пара распылительная головка 13 (13а и б) снабжена специальным механизмом 14 (14а и б), а для регулирования количества пара, подаваемого в распылительную головку 13 (13а и б), устройство снабжено клапаном 15 (15а и б). Механизм 14 и клапан 15 связаны с центральным блоком 16 управления, к которому подключены датчики 17 и 18 (17а и б и 18а и б) температуры, установленные перед конфузором 6 (6а и б) и за ним. The device also contains means for supplying steam, made in the form of a spray head 13 for injecting steam into the gas stream 2 with an expanding jet directed to the surface of the refrigerator 9. As a spray head 13 (13a and b), an annular nozzle with the release of steam in the form of cone at an angle to the axis of the gas stream 2 or multi-jet nozzle, also providing the formation of ring jets. One of the main purposes of such nozzles is the formation of a sufficiently dense steam jet reaching the surface of the refrigerator 9. The spray head 13 is located outside the outlet of the confuser 6. To adjust the angle of inclination of the injected steam jets, the spray head 13 (13a and b) is equipped with a special mechanism 14 (14a and b), and to control the amount of steam supplied to the spray head 13 (13a and b), the device is equipped with a valve 15 (15a and b). The mechanism 14 and valve 15 are connected to the central control unit 16, to which temperature sensors 17 and 18 (17a and b and 18a and b) are connected, installed in front of and behind the confuser 6 (6a and b).

Как вариант исполнения устройства для очистки газового потока одна или несколько секций 3 может быть снабжена дополнительной распылительной головкой 19, как это показано на фиг.3, для вдувания пара навстречу газовому потоку 2 соответствующей секции. Дополнительная распылительная головка 19 имеет такую же конструкцию, что и основная распылительная головка 13, и крепится над усиливаемой секцией 3 с помощью опорной части 4, из которой удален конфузор 6 и датчики 17 и 18 температуры, а отверстие для трубки закрыто пробкой. Как видно на фиг.3, дополнительная распылительная головка 19 развернута выходными щелями вниз. As an embodiment of the device for cleaning the gas stream, one or more sections 3 may be provided with an additional spray head 19, as shown in figure 3, for blowing steam towards the gas stream 2 of the corresponding section. The additional spray head 19 has the same design as the main spray head 13 and is mounted above the reinforced section 3 with the support part 4, from which the confuser 6 and the temperature sensors 17 and 18 are removed, and the tube hole is closed by a stopper. As can be seen in figure 3, the additional spray head 19 is deployed by the output slots down.

Каждая секция 3 выполнена в виде самостоятельного модуля (фиг.2), что обеспечивает возможность серийного их изготовления и легкую замену в случае ремонта. Между собой модули соединены с помощью фланцев 20 и болтов (не показаны). Each section 3 is made in the form of an independent module (figure 2), which provides the possibility of serial production and easy replacement in case of repair. The modules are interconnected by means of flanges 20 and bolts (not shown).

Поскольку описанное устройство имеет самонесущую конструкцию, ее монтаж или демонтаж в дымоходе может осуществляться как опускание верхних модулей на нижние, так и наращиванием модулей снизу к поднятым вышерасположенным модулям. Подключение модулей к системам пароснабжения, сбора конденсата и управления процессом осуществляется любым известным способом. Since the described device has a self-supporting structure, its installation or dismantling in the chimney can be carried out both by lowering the upper modules to the lower ones and by building up the modules from below to the raised upstream modules. Connecting modules to steam supply systems, condensate collection and process control is carried out in any known manner.

Способ очистки газового потока с использованием описанного устройства осуществляют следующим образом. The method of purification of a gas stream using the described device is as follows.

Запыленный или задымленный газовый поток 2 подают во входное отверстие 21 трубчатого корпуса 1. Поток 2 проходит сквозь полость корпуса 1 снизу вверх и выходит через выходное отверстие 22, увеличивая скорость в конфузорах 6, 6а и 6б, а затем уменьшая ее. В распылительную головку 13 через клапан 15 подают пар, который вдувают в газовый поток 2 в виде расширяющихся струй и направляют их на поверхность холодильника 9 под углами от 0 до 180^о.Dusty or smoky gas stream 2 is fed into the inlet 21 of the tubular body 1. The stream 2 passes through the cavity of the housing 1 from the bottom up and exits through the outlet 22, increasing the speed in the confusers 6, 6a and 6b, and then reducing it. In the spray head 13 through the valve 15 serves steam, which is blown into the gas stream 2 in the form of expanding jets and direct them to the surface of the refrigerator 9 at angles from 0 to 180 ^about .

Наиболее оптимальным углом наклона стpуй пара к поверхности холодильника 9 является угол в пределах 35-55^о. Расширяющиеся струи пара имеют такую плотность и скорость, что достигают поверхность холодильника 9 и обеспечивают инерционное движение образовавшихся капель конденсата к нему.The most optimal angle of inclination of the steam jets to the surface of the refrigerator 9 is an angle in the range of 35-55 ^about . The expanding jets of steam have such a density and speed that they reach the surface of the refrigerator 9 and provide inertial movement of the formed condensate droplets to it.

Струи пара подсасывают очищаемый газ, одновременно обеспечивают инерционное движение образовавшихся капель конденсата к нему. Jets of steam suck in the gas to be cleaned, while simultaneously providing inertial movement of the formed condensate droplets to it.

Струи пара подсасывают очищаемый газ, одновременно перемешиваясь с ним и образуя парогазовую смесь. В парогазовой смеси быстро создается пересыщение, в результате чего происходит конденсационное укрупнение аэрозольных частиц, причем первыми укрупняться начинают самые крупные частицы. Под действием паровых струй образующиеся укрупненные частицы отбрасываются на поверхность холодильника 9, где происходит инерционное осаждение капель конденсата. Конденсат вместе с уловленными аэрозольными частицами стекает по поверхности холодильника в кольцевой сборник 8 конденсата, а затем по трубке 10 его отводят в отдельную емкость 11. Спиральные гофры внутренней поверхности 12 холодильника способствуют закрутке потока газа, чем улучшают инерционное осаждение частиц на поверхности холодильника. The jets of steam suck in the gas to be purified, while mixing with it and forming a vapor-gas mixture. In a vapor-gas mixture, supersaturation is quickly created, as a result of which condensation coarsening of aerosol particles occurs, with the largest particles being the first to coarsen. Under the action of steam jets, the formed coarse particles are thrown onto the surface of the refrigerator 9, where inertial precipitation of condensate drops occurs. The condensate together with the trapped aerosol particles flows down the surface of the refrigerator into the ring condensate collector 8, and then it is diverted through a tube 10 into a separate container 11. Spiral corrugations of the inner surface 12 of the refrigerator help to swirl the gas flow, thereby improving the inertial deposition of particles on the surface of the refrigerator.

Очищенную в первой секции 3 от частиц крупной фракции парогазовую смесь подают по каналу, образованному стенками холодильника 9 и конфузором 6, в последующую секцию. При этом происходит ее охлаждение. Исследованиями установлено, что температура стенок холодильника 9 должна быть такой, чтобы создавать условия конденсации пара, обеспечивающие надежное прилипание капель конденсата к поверхности его стенок. The vapor-gas mixture purified in the first section 3 from the coarse particles is fed through the channel formed by the walls of the refrigerator 9 and the confuser 6 into the next section. In this case, it cools. Studies have established that the temperature of the walls of the refrigerator 9 must be such as to create conditions for steam condensation, ensuring reliable adhesion of drops of condensate to the surface of its walls.

Подаваемую во вторую секцию 3а парогазовую смесь снова обрабатывают струями пара из распылительной головки 13а, но с большим пересыщением, чем в первой секции 3. При этом увеличивается концентрация пара в газовом потоке по мере уменьшения размеров оставшихся частиц. На каждом последующем этапе давление пара увеличивают на 10-30% по сравнению с предыдущим этапом. В результате происходит новое конденсационное укрупнение аэрозольных частиц, причем в первую очередь укрупнению подвергают самые крупные из оставшихся в потоке частиц, которые под действием паровых струй отбрасываются на поверхность холодильника 9а второй секции, где происходит инерционное осаждение капель второй фракции конденсата. Конденсат с уловленными аэрозольными частицами второй фракции через кольцевой сборник 8а и трубку 10а отводят в свою отдельную емкость 11а. The vapor-gas mixture supplied to the second section 3a is again treated with steam jets from the spray head 13a, but with a greater supersaturation than in the first section 3. The concentration of steam in the gas stream increases as the size of the remaining particles decreases. At each subsequent stage, the vapor pressure is increased by 10-30% compared with the previous stage. As a result, a new condensation enlargement of aerosol particles occurs, first of all, the largest particles remaining in the stream are subjected to enlargement, which, under the action of steam jets, are thrown onto the surface of the refrigerator 9a of the second section, where the inertial deposition of droplets of the second condensate fraction occurs. The condensate with trapped aerosol particles of the second fraction through the annular collector 8a and the tube 10a is diverted to its own separate container 11a.

Прошедшие очистку во второй секции от частиц второй фракции парогазовую смесь по каналу, образованному стенками холодильника 9а, подают в последующие секции, где парогазовую смесь обрабатывают таким же образом, что и в первых двух секциях, до достижения заданной чистоты газового потока. After cleaning the particles of the second fraction in the second section, the gas-vapor mixture is fed through the channel formed by the walls of the refrigerator 9a to the subsequent sections, where the gas-vapor mixture is treated in the same manner as in the first two sections until the specified purity of the gas stream is achieved.

Весь процесс очистки контролируют температурными датчиками 17, 18, 17а, 18а, 17б и 18б, на основании показаний которых производят управление подачей пара в каждую распределительную головку 13. The entire cleaning process is controlled by temperature sensors 17, 18, 17a, 18a, 17b and 18b, based on the readings of which control the supply of steam to each distribution head 13 is performed.

В случаях особо большой запыленности и/или задымленности одна или несколько секций 3 может быть снабжена дополнительной распылительной головкой 19, как это показано на фиг.3. Наличие дополнительной распылительной головки 19 со встречным потоку газа 2 направлением паровых струй ускоряет перенасыщение парогазовой смеси и осаждение крупных частиц, если количество пара, подаваемого распылительной головкой 13, недостаточно, и во вторую секцию устройства проходит значительное количество частиц, подлежащих осаждению в первой секции. In cases of particularly high dustiness and / or smoke, one or more sections 3 may be provided with an additional spray head 19, as shown in Fig.3. The presence of an additional spray head 19 with an oncoming gas stream 2 in the direction of the steam jets accelerates the supersaturation of the vapor-gas mixture and the deposition of large particles, if the amount of steam supplied by the spray head 13 is insufficient, and a significant amount of particles pass into the second section of the device to be deposited in the first section.

С помощью конфузоров 6 при вдувании пара в каждой секции осуществляют уменьшение давления газового потока, а затем его увеличение. При этом изменение давления газового потока при вдувании пара осуществляют адиабатически. При уменьшении давления газового потока увеличивают скорость, а при увеличении уменьшают. Using confusers 6, when steam is injected in each section, the pressure of the gas stream is reduced, and then its increase. In this case, the change in pressure of the gas stream during steam injection is carried out adiabatically. With a decrease in the pressure of the gas stream, the speed is increased, and with an increase it is reduced.

П р и м е р 1. В установке, пылеулавливающий канал которой состоял из десяти секций, производили очистку воздуха, имеющего температуру 40+5^оС, от аэрозолей сажи. Средняя запыленность 9,1˙10^-3 кг/м³. Влагосодержание воздуха на входе в установку 0,02 кг/м³. Температура охлаждающей воды 16^оС. Максимальное влагосодержание, создаваемое в установке составляет 0,8 кг/м³. Скорость потока воздуха в установке 0,6 м/с. Наклон струй пара к оси парогазового потока составил 55^о в первой-четвертой секциях и 35^о в пятой-десятой секциях. Основная масса уловленных частиц имела размеры 500

. Воздух, выходящий из установки, имел влагосодержание 0,04 кг/м³. Запыленность воздуха на выходе из установки приборами не зарегистрирована.EXAMPLES EXAMPLE 1 In a plant, wherein the dust collecting channel consisted of ten sections, producing clean air, having a temperature of 40 + 5 ^{° C,} the soot aerosols. The average dust content is 9.1˙10 ^-3 kg / m ³ . The moisture content of the air at the entrance to the installation of 0.02 kg / m ³ . The temperature of the cooling water is 16 ^o C. The maximum moisture content created in the installation is 0.8 kg / m ³ . The air flow rate in the installation is 0.6 m / s. The inclination of the steam jets to the axis of the gas-vapor flow was 55 ^about in the first to fourth sections and 35 ^about in the fifth to tenth sections. The bulk of the captured particles measured 500

. The air leaving the unit had a moisture content of 0.04 kg / m ³ . Dustiness of air at the outlet of the unit is not registered.

П р и м е р 2. Установка из 7 секций работает в режиме селективного улавливания продуктов сгорания керосина с недостатком воздуха. В первых пяти секциях с наклоном струй к оси парогазового потока 55^о уловлены различные фракции угольных частиц в диапазоне размеров 50-3000

. В шестой и седьмой секциях с наклоном стpуй 35^оуловлены недогоревшие пары керосина ароматические углеводороды. Влагосодержание воздуха на входе в установку 0,018 кг/м³, на выходе 0,042 кг/м³. Температура охлаждающей воды 20^оС. Выхода пыли и органических веществ из установки не зарегистрировано.PRI me R 2. The installation of 7 sections operates in the mode of selective capture of combustion products of kerosene with a lack of air. In the first five sections with the inclination of the jets to the axis of the vapor-gas flow 55 ^о, various fractions of coal particles were captured in the size range 50-3000

. In the sixth and seventh stpuy inclined sections 35 ^{of the} pair of caught unburned kerosene aromatic hydrocarbons. The moisture content of the air at the inlet to the installation of 0.018 kg / m ³ at the outlet of 0.042 kg / m ³ . Cooling water temperature 20 ^° C Outlet dust and organic substances from the plant have been reported.

П р и м е р 3. Установка из 4 секций с дополнительной распылительной головкой в первой секции работает в режиме очистки воздуха, запыленного частицами каменного угля. Влагосодержание газа на входе в установку 0,03 кг/м³, на выходе 0,05 кг/м³. Наклон струй пара к оси парогазового потока составил в основных распылительных головках 55^о, а в дополнительной 45^о. Уголь уловлен в первых трех секциях. Выхода угольной пыли из установки не обнаружено.PRI me R 3. Installation of 4 sections with an additional spray head in the first section operates in the mode of purification of air dusty particles of coal. The moisture content of the gas at the inlet to the installation of 0.03 kg / m ³ at the outlet of 0.05 kg / m ³ . Tilting jets steam to the vapor-gas flow in the major axis was spray heads 55 ^on, and in an additional ^about 45. Coal is caught in the first three sections. The exit of coal dust from the installation was not detected.

П р и м е р 4. Устройство в той же компоновке, что и в примере 1.Очистка воздуха с дымом горящей сигареты. При введении сигаретного дыма установка реагировала увеличением стока конденсата из двух первых секций на 5%
Наиболее эффективно предлагаемое изобретение может быть использовано в промышленных газоочистителях, а также для очистки воздуха в помещениях, установках кондиционирования воздуха, при сжигании отходов, производстве технической сажи, порошковых материалов, абразивов, красок и других материалов, транспортируемых в виде пыли или аэрозолей.PRI me R 4. The device is in the same layout as in example 1. Air purification with smoke from a burning cigarette. With the introduction of cigarette smoke, the installation reacted by increasing the condensate drain from the first two sections by 5%
The invention can be most effectively used in industrial gas scrubbers, as well as for indoor air purification, air conditioning installations, waste incineration, production of technical soot, powder materials, abrasives, paints and other materials transported in the form of dust or aerosols.

Claims

1. Способ очистки газового потока путем многократного последовательного поэтапного насыщения запыленного и/или задымленного газового потока паром жидкости с последующим осаждением на каждом этапе конденсационно-укрупнившихся частиц на элементе охлаждения в виде конденсата и отвода этого конденсата, отличающийся тем, что пар на каждом этапе вдувают в виде расширяющихся струй и направляют их на элемент охлаждения под углом к оси газового потока, а образовавшийся конденсат отводят после каждого этапа отдельно. 1. A method of purifying a gas stream by repeatedly sequentially gradually saturating a dusty and / or smoky gas stream with liquid vapor, followed by deposition of condensation-coarsened particles on each cooling element in the form of condensate and the removal of this condensate, characterized in that the vapor is blown at each stage in the form of expanding jets and direct them to the cooling element at an angle to the axis of the gas stream, and the condensate formed is taken off after each stage separately.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что струю пара направляют под углом 35 55^o к оси газового потока.2. The method according to claim 1, characterized in that the steam stream is directed at an angle of 35 55 ^o to the axis of the gas stream.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на каждом последующем этапе увеличивают концентрацию пара в газовом потоке по мере уменьшения размеров частиц. 3. The method according to claim 1, characterized in that, at each subsequent step, the concentration of steam in the gas stream is increased as particle sizes decrease.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что на каждом последующем этапе, давление пара увеличивают на 10 30% по сравнению с предыдущим этапом. 4. The method according to p. 3, characterized in that at each subsequent stage, the vapor pressure is increased by 10 30% compared with the previous stage.

5. Способ по пп.1 4, отличающийся тем, что на каждом этапе осуществляют уменьшение давления газового потока при вдувании пара, а затем увеличение давления газового потока. 5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that at each stage, the pressure of the gas stream is reduced by blowing steam, and then the pressure of the gas stream is increased.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что изменение давления газового потока при вдувании пара осуществляют адиабатически. 6. The method according to claim 5, characterized in that the change in pressure of the gas stream during the injection of steam is carried out adiabatically.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что при уменьшении давления газового потока увеличивают его скорость, а при увеличении давления уменьшают скорость газового потока. 7. The method according to claim 5, characterized in that when the pressure of the gas stream decreases, its speed increases, and when the pressure increases, the speed of the gas stream decreases.

8. Способ по пп.1 7, отличающийся тем, что поток парогазовой смеси подвергают закрутке вдоль поверхности концентричной оси потока. 8. The method according to PP.1 to 7, characterized in that the vapor-gas mixture stream is twisted along the surface of the concentric axis of the stream.

9. Устройство для очистки газового потока, содержащее трубчатый корпус, имеющий входное отверстие для входа запыленного и/или задымленного газового потока, несколько последовательно расположенных конденсационных секций, каждая из которых снабжена конфузором, средством для вдувания пара, холодильником и кольцевым сборником для конденсата и выходное отверстие для выхода очищенного газового потока, отличающееся тем, что средство для вдувания пара в каждой секции выполнено в виде распылительной головки, образующей струи пара в форме конуса, направленные на поверхность холодильника, а холодильник выполнен в виде рубашки, соосной с корпусом. 9. A device for cleaning a gas stream, comprising a tubular body having an inlet for entering a dusty and / or smoky gas stream, several successively arranged condensing sections, each of which is equipped with a confuser, steam blowing means, a refrigerator and an annular condensate collector and an outlet a hole for the outlet of the cleaned gas stream, characterized in that the means for injecting steam in each section is made in the form of a spray head forming a jet of steam in the form of a cone and directed to the surface of the refrigerator, and the refrigerator is designed as a shirt, coaxial with the housing.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что в качестве распылительной головки использована кольцевая форсунка, которая расположена на выходе из конфузора соответствующей секции. 10. The device according to claim 9, characterized in that an annular nozzle is used as the spray head, which is located at the outlet of the confuser of the corresponding section.

11. Устройство по пп.9 и 10, отличающееся тем, что по меньшей мере одна из его секций снабжена дополнительной распылительной головкой, аналогичной и установленной за основной распылительной головкой по ходу газового потока, для вдувания пара навстречу газовому потоку. 11. The device according to PP.9 and 10, characterized in that at least one of its sections is equipped with an additional spray head, similar and installed behind the main spray head along the gas stream, for blowing steam towards the gas stream.

12. Устройство по п.9, отличающееся тем, что оно снабжено индивидуальными емкостями для сбора конденсата, с которыми сообщены кольцевые сборники каждой секции. 12. The device according to claim 9, characterized in that it is equipped with individual containers for condensate collection, with which annular collectors of each section are connected.

13. Устройство по п.9, отличающееся тем, что внутренняя стенка холодильника выполнена в виде винтовых гофр. 13. The device according to claim 9, characterized in that the inner wall of the refrigerator is made in the form of screw corrugations.

14. Устройство по пп.9-13, отличающееся тем, что каждая конденсационная секция выполнена в виде самостоятельного модуля, имеющего на торцах фланцы для скрепления секций между собой. 14. The device according to PP.9-13, characterized in that each condensation section is made in the form of an independent module having flanges at the ends for fastening the sections to each other.