RU2561189C2 - Venturi scrubber - Google Patents

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to dust wet separation equipment. Venturi scrubber comprises cyclone separator connected with Venturi tube arranged perpendicular to cyclone separator axis. It differs from known designs in that it incorporates cleaned gas discharge pipe and contaminated slime discharge pipe connected with sludge trap settler. Note here that water is separated in said trap from sludge and fed into mixing tank supplied with fresh water. Then, it is fed by the pump into scrubber Venturi tube. Note also that Venturi tube consists of confuser and diffuser composed by complex multifaceted surfaces with shape approximating to pyramidal bodies with curvilinear trapezoid cross-section. Each said fluid sprayer comprises casing, union and swirler aligned therewith. Note here that said union has diverging channel to feed fluid to cylindrical bore. Said bore, axially symmetric with said casing, smoothly changes into shaped bore coaxial herewith and is composed of Laval nozzle. Cylindrical swirler is fitted in the casing cylindrical bore axially symmetric herewith. Said swirler has outer peripheral helical cut channels. Note also that central axial bore with helical grooves on inner surface is made in swirler axis in direction opposite that of grooves cutting. Spraying nozzle has swirling insert fitted in the nozzle case via resilient spacers and squeezed by union by threaded joint case-union.

EFFECT: higher efficiency and reliability of dust separation.

3 dwg

Description

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.The invention relates to techniques for wet dust collection and can be used in chemical, textile, food, light and other industries for the purification of dusty gases.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является газопромыватель, известный из книги А.А.Русанова. Справочник по пыле- и золоулавливанию. М., - Энергоатомиздат, - 1983 г., стр.113, рис.4.37 (прототип), содержащий циклонный сепаратор, соединенный с трубой Вентури, расположенной перпендикулярно оси циклонного сепаратора.The closest technical solution to the claimed object is a gas scrubber, known from the book of A. A. Rusanov. A guide to dust and ash collection. M., - Energoatomizdat, - 1983, p. 113, Fig. 4.37 (prototype), containing a cyclone separator connected to a Venturi pipe located perpendicular to the axis of the cyclone separator.

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса пылеулавливания и сложность конструкции трубы Вентури.The disadvantage of the prototype is the relatively low efficiency of the dust collection process and the design complexity of the venturi.

Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания, а также снижение себестоимости изготовления.The technical result is an increase in the efficiency and reliability of the dust collection process, as well as a reduction in manufacturing costs.

Это достигается тем, что в скруббере Вентури, содержащем циклонный сепаратор, соединенный с трубой Вентури, расположенной перпендикулярно оси циклонного сепаратора, циклонный сепаратор имеет патрубок для выхода очищенного газа и патрубок для вывода загрязненного щлама, связанного с отстойником шламоприемника, причем в отстойнике вода отделяется от шлама и поступает в смесительный резервуар, который подпитывается свежей водой, а затем вновь подается насосом в трубу Вентури скруббера, которая состоит из конфузора и диффузора, образованных сложными многогранными поверхностями, приближающимися по своей форме к телам, близким к пирамидальным, но имеющим в сечении криволинейные трапеции.This is achieved by the fact that in a venturi scrubber containing a cyclone separator connected to a venturi pipe perpendicular to the axis of the cyclone separator, the cyclone separator has a nozzle for the outlet of the cleaned gas and a nozzle for the output of contaminated slurry associated with the sludge trap, and the water is separated from the sump sludge and enters the mixing tank, which is fed with fresh water, and then again pumped into the venturi scrubber pipe, which consists of a confuser and a diffuser, is formed s complicated polyhedral surface approximating in shape to the bodies, close to the pyramid, but having a curvilinear cross-sectional trapezoid.

На фиг.1 изображен общий вид скруббера Вентури, на фиг.2 - поперечный разрез трубы Вентури с шаблоном внутри, на фиг.3 - схема форсунки.Figure 1 shows a General view of the venturi scrubber, figure 2 is a cross section of a venturi with a template inside, figure 3 is a nozzle diagram.

Скруббер Вентури (фиг.1) содержит циклонный сепаратор 5, соединенный с трубой Вентури 8, расположенной перпендикулярно оси циклонного сепаратора, имеющего патрубок 9 для выхода очищенного газа и патрубок 10 для вывода загрязненного шлама, связанного с отстойником 6 шламоприемника 11. В отстойнике 6 вода отделяется от шлама и поступает в смесительный резервуар 12, который подпитывается свежей водой, а затем вновь подается насосом 7 в трубу Вентури скруббера. Труба Вентури 8 состоит из конфузора 1 горловины 2, форсунок 3 (фиг.3) для ввода в горловину жидкости и диффузора 4.The venturi scrubber (Fig. 1) contains a cyclone separator 5 connected to a venturi pipe 8 located perpendicular to the axis of the cyclone separator having a nozzle 9 for discharging purified gas and a nozzle 10 for discharging contaminated sludge associated with the sludge trap 6 of the sludge trap 11. In the sump 6, water is separated from the sludge and enters the mixing tank 12, which is fed with fresh water, and then again fed by the pump 7 into the venturi pipe of the scrubber. Venturi pipe 8 consists of a confuser 1 of the neck 2, nozzles 3 (figure 3) for introducing liquid into the neck and the diffuser 4.

Каждая из форсунок 3 для распыления жидкости из корпуса 14 и соосно расположенного с ним в верхней части штуцера 15, в котором выполнен расширяющийся канал 16 для подвода жидкости в цилиндрическое отверстие 17, выполненное осесимметрично корпусу 14. Цилиндрическое отверстие 17 плавно переходит в соосное с ним фигурное отверстие 18, выполненное в форме сопла Лаваля. В отверстии 17 корпуса осесимметрично ему установлена цилиндрическая вставка-завихритель 19, имеющая внешние периферийные винтообразные нарезные каналы 20. По оси вставки-завихрителя 19 выполнено центральное осевое отверстие 21 с винтовой нарезкой на внутренней поверхности, обратной направлению нарезки каналов 20. Внешние винтообразные нарезные каналы 20 и винтовая нарезка на внутренней поверхности осевого отверстия 21 могут быть выполнены с переменным шагом. Вставка-завихритель 19 устанавливается в корпусе 14 через упругие прокладки 22 и 23 и поджимается штуцером 15 посредством резьбового соединения корпус-штуцер.Each of the nozzles 3 for spraying liquid from the housing 14 and coaxially located with it in the upper part of the fitting 15, in which an expanding channel 16 for supplying fluid to the cylindrical hole 17 is made, made axisymmetrically to the housing 14. The cylindrical hole 17 smoothly passes into the figured coaxial with it a hole 18 made in the form of a Laval nozzle. In the opening 17 of the housing, a cylindrical swirl insert 19 is axially symmetric to it, having external peripheral screw-shaped threaded channels 20. A central axial hole 21 is made along the axis of the swirl-insert 19 with a screw thread on the inner surface, the reverse direction of the cutting of channels 20. External screw-shaped threaded channels 20 and screw cutting on the inner surface of the axial hole 21 can be performed with a variable pitch. The swirl insert 19 is installed in the housing 14 through the elastic gaskets 22 and 23 and is pressed by the fitting 15 by means of a threaded housing-fitting connection.

Конфузор 1 и диффузор 4 могут быть образованы как коническими поверхностями, так и сложными многогранными поверхностями, полученными опрессовкой шаблона 13. В полую цилиндрическую трубу 8 устанавливается шаблон 13 на уровне горловины 2 (фиг.2) в виде параллелепипеда, боковые ребра которого меньше диаметра трубы 8. Шаблон 13 перед опрессовкой в поперечном сечении трубы 8 занимает центральное положение, как показано на фиг.2, а затем симметрично и оппозитно прикладываются одинаковые по величине сжимающие усилия Р для формирования горловины 2, которая приобретает форму поперечного сечения, близкую к прямоугольнику (криволинейной трапеции). При этом обжиме также образуются и конфузор 1 с диффузором 4 в виде сложных многогранных поверхностей, приближающихся по своей форме к телам, близким к пирамидальным, но имеющим в сечении криволинейные трапеции. Длину конфузора 1 с диффузором 4 заданного размера получают путем установки в цилиндрическую трубу 8 калибров заданных размеров, равных по внешнему диаметру с внутренним диаметром трубы 8. Полученная таким образом труба Вентури затем вваривается перпендикулярно оси циклонного сепаратора 5. Себестоимость ее изготовления уменьшается на порядок, а аэродинамическое сопротивление уменьшается за счет снижения потерь давления на местные сопротивления (отсутствуют сварные швы, соединяющие горловину 2 с конфузором 1 и диффузором 4).The confuser 1 and the diffuser 4 can be formed by both conical surfaces and complex polyhedral surfaces obtained by crimping the template 13. A template 13 is installed in the hollow cylindrical pipe 8 at the level of the neck 2 (figure 2) in the form of a parallelepiped, the side ribs of which are smaller than the diameter of the pipe 8. The template 13 before crimping in the cross section of the pipe 8 takes a central position, as shown in figure 2, and then symmetrically and oppositely applied the same amount of compressive force P to form the neck 2, which paradise takes on a cross-sectional shape close to a rectangle (curved trapezoid). In this crimp, a confuser 1 with a diffuser 4 is also formed in the form of complex multifaceted surfaces, approaching in shape to bodies that are close to pyramidal, but having a curved trapezoid in cross section. The length of the confuser 1 with a diffuser 4 of a given size is obtained by installing 8 calibers of a given size in a cylindrical pipe, equal in diameter to the inner diameter of the pipe 8. The thus obtained Venturi pipe is then welded perpendicular to the axis of the cyclone separator 5. The cost of its manufacture is reduced by an order of magnitude, and aerodynamic drag is reduced by reducing pressure losses on local drags (there are no welds connecting the neck 2 to the confuser 1 and the diffuser 4).

Скруббер Вентури работает следующим образом.Scrubber Venturi works as follows.

Запыленный газ через конфузор 1 трубы Вентури попадает в горловину 2, где его скорость достигает 60…150 м/сек. Через форсунки 3 под избыточным давлением 30…100 кН/м² (0,3…1 ат) в горловину вводится жидкость, которая, сталкиваясь с газовым потоком, распыляется на мелкие капли (диаметром, примерно равным 10 мкм).Dusty gas flows through the confuser 1 of the Venturi pipe into the neck 2, where its velocity reaches 60 ... 150 m / s. Through nozzles 3 under an overpressure of 30 ... 100 kN / m ² (0.3 ... 1 at) a liquid is introduced into the neck, which, colliding with the gas stream, is sprayed into small droplets (with a diameter of about 10 microns).

Форсунка для распыления жидкости работает следующим образом.The nozzle for spraying liquid works as follows.

Жидкость в корпус 14 поступает через канал 16 подвода жидкости в штуцере 15, а затем в центральное цилиндрическое отверстие 17. Жидкость начинает свою закрутку в периферийных каналах вставки-завихрителя 19 и одновременно во внутренних каналах центрального осевого отверстия 21 с обратным направлением. Такой поток жидкости на выходе из фигурного отверстия 18 в форме сопла Лаваля хорошо раскрывается за счет центробежных сил, возникающих от вращения жидкости, и мелко дисперсно распределяется внутри конусообразного факела за счет турбулентного течения по оси сопла 18.The fluid enters the housing 14 through the fluid supply channel 16 in the fitting 15, and then into the central cylindrical hole 17. The fluid begins to swirl in the peripheral channels of the swirl insert 19 and simultaneously in the internal channels of the central axial hole 21 with the opposite direction. Such a fluid flow at the outlet of the figured hole 18 in the form of a Laval nozzle is well disclosed due to centrifugal forces arising from the rotation of the fluid, and finely dispersed inside the conical torch due to turbulent flow along the axis of the nozzle 18.

При соударениях с частицами пыли капли, поглощая их, укрупняются. Эти капли вместе с газом проходят через диффузор 4, где скорость потока снижается до 20…25 м/сек, и попадают в циклонный сепаратор 5. В циклоне скорость газожидкостной смеси уменьшается до 4…5 м/сек, капли под действием центробежной силы отделяются от газа и вместе со шламом удаляются в отстойник 6. В последнем вода отделяется от шлама и вновь подается насосом 7 в скруббер.In collisions with dust particles, droplets absorbing them become larger. These droplets, together with the gas, pass through a diffuser 4, where the flow velocity decreases to 20 ... 25 m / s, and enters the cyclone separator 5. In a cyclone, the velocity of the gas-liquid mixture decreases to 4 ... 5 m / s, the droplets are separated from the centrifugal force from gas and together with the sludge are removed into the sump 6. In the latter, the water is separated from the sludge and is again pumped 7 to the scrubber.

В скруббере Вентури эффективно улавливаются весьма тонкие частицы, например продукты возгонки (средний диаметр частиц 1…2 мкм), или туман, образующийся в производстве серной кислоты (размеры частиц 0,2…1,1 мкм). При этом возможно удалить из газа до 99% загрязнений. Предлагаемый скруббер Вентури прост по устройству и изготовлению.Very fine particles are effectively captured in a Venturi scrubber, for example sublimation products (average particle diameter 1 ... 2 microns), or fog formed in the production of sulfuric acid (particle sizes 0.2 ... 1.1 microns). In this case, it is possible to remove up to 99% of contaminants from gas. The proposed Venturi scrubber is simple to design and manufacture.

Claims (1)

Скруббер Вентури, содержащий циклонный сепаратор, соединенный с трубой Вентури, расположенной перпендикулярно оси циклонного сепаратора, отличающийся тем, что циклонный сепаратор имеет патрубок для выхода очищенного газа и патрубок для вывода загрязненного шлама, связанного с отстойником шламоприемника, причем в отстойнике вода отделяется от шлама и поступает в смесительный резервуар, который подпитывается свежей водой, а затем вновь подается насосом в трубу Вентури скруббера, которая состоит из конфузора и диффузора, образованных сложными многогранными поверхностями, приближающимися по своей форме к телам, близким к пирамидальным, но имеющим в сечении криволинейные трапеции, а каждая из форсунок для распыления жидкости, содержит корпус, штуцер и, соосно расположенную с ними, вставку-завихритель, отличающаяся тем, что в штуцере выполнен расширяющийся канал для подвода жидкости в цилиндрическое отверстие, которое выполнено осесимметрично корпусу и плавно переходит в, соосное с ним, фигурное отверстие, выполненное в форме сопла Лаваля, а в цилиндрическом отверстии корпуса, осесимметрично ему, установлена цилиндрическая вставка-завихритель, имеющая внешние периферийные винтообразные нарезные каналы, причем по оси вставки-завихрителя выполнено центральное осевое отверстие с винтовой нарезкой на внутренней поверхности, обратной направлению нарезки каналов, при этом вставка-завихритель устанавливается в корпусе через упругие прокладки и поджимается штуцером посредством резьбового соединения корпус-штуцер. A venturi scrubber containing a cyclone separator connected to a venturi pipe perpendicular to the axis of the cyclone separator, characterized in that the cyclone separator has a nozzle for discharging purified gas and a nozzle for discharging contaminated sludge associated with the sludge trap, and in the sump, water is separated from the sludge and enters the mixing tank, which is fed with fresh water, and then again pumped into the venturi scrubber pipe, which consists of a confuser and a diffuser, formed by polyhedral surfaces, approaching in shape to bodies close to pyramidal, but having a section of curved trapezoid, and each of the nozzles for spraying liquid, contains a housing, a fitting and, coaxially located with them, a swirl insert, characterized in that the fitting has an expanding channel for supplying fluid to the cylindrical hole, which is made axisymmetrically to the body and smoothly passes into a figured hole made in the form of a Laval nozzle coaxial with it, and in the cylindrical hole the axis, axisymmetrically to it, a cylindrical swirl insert is installed, having external peripheral helical threaded channels, and along the axis of the swirl insert, a central axial hole is made with screw thread on the inner surface, the reverse direction of the cutting channels, while the swirl insert is installed in the housing through elastic gaskets and is pressed by the fitting by means of a threaded connection between the body and the fitting.

Images