Апарат для очистки газу від твердих, рідких та/або газоподібних домішок

Номер патенту: 5693

Опубліковано: 28.12.1994

Автори: Густавссон Леннарт, Юханссон Ларс-Ерік, Ліндау Лейф

Є ще 3 сторінки.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Аппарат для очистки газа от твердых, жидких и/или газообразных примесей, содержащий резервуар, частично заполненный жидкостью, патрубок впуска газа, соединенный с ним распределительный элемент, сообщенный через соединительные трубы с распределительными насадками, заглубленными под уровень жидкости, патрубок выпуска газа, отличающийся тем, что входные отверстия соединительных труб выполнены на различных уровнях по высоте распределительного элемента, оснащенного по меньшей мере одним перепускным отверстием, сообщенным по жидкости с резервуаром и выполненным ниже уровня самого заглубленного входного отверстия соединительных труб, при этом распределительные насадки размещены с ориентацией выходного отверстия каждого выше по уровню жидкости по сравнению с входным отверстием и распределены по всему поперечному сечению резервуара.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что распределительный элемент выполнен в виде радиальных трубок или камеры большего сечения, чем сечение патрубка впуска газа, а перепускное отверстие размещено на его нижнем конце.

3. Аппарат по пп.1, 2, отличающийся тем, что выходные отверстия распределительных насадков расположены на одном уровне.

4. Аппарат по пп. 1, 2, 3, отличающийся тем, что распределительные насадки выполнены в виде разгонных сопел или трубок Вентури, сообщенных с жидкостью резервуара через отверстия в стенках.

5. Аппарат по пп.1-4, отличающийся тем, что резервуар разделен на секции посредством радиальных перегородок, имеющих протяженность от уровня над перепускным отверстием до уровня над поверхностью жидкости резервуара.

6. Аппарат по п.5, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными стенками, размещенными с щелевыми зазорами к внешней стенке резервуара в одной или нескольких секциях и пластинчатыми ребрами. расположенными в щелевых зазорах, при этом верхняя кромка каждой дополнительной стенки размещена выше уровня жидкости, а нижняя - ниже уровня входных отверстий соединительных труб.

Текст

Изобретение относится к аппаратам для очистки газов от твердых, жидких и/или газообразных примесей, конкретно к конструкции аппарата-барботера. Изобретение предназначается прежде всего в качестве пассивной системы защиты, срабатывающей в случае аварии или нарушения нормального режима работы различных технических установок, к примеру, атомных электростанций (АЭС), химических и други х промышленных предприятий, когда возможен выброс вредных газообразных примесей и побочных продуктов. Но, в принципе, изобретение применимо и для нормальных рабочих условий, например, при действии какой-то технологической установки или осуществлении производственного процесса. Как в функциональном, так и конструктивном плане, изобретение было разработано в ответ на предельно специфические требования, предъявляемые к аварийным системам защиты. Такая система должна находиться в ждущем режиме в постоянной готовности в течение срока не менее 10 лет и должна быть способна к практически мгновенному срабатыванию с выходом на полную мощность в случае аварии. Крайне желательно, чтобы система защиты могла срабатывать автоматически и независимо от человека и управляющего воздействия. Предельно жесткие и специфические требования предъявляется к системам аварийной защиты (АЭС). Системы очистки предназначаются для сепарации радиоактивных частиц и газов из веществ, образующи хся или высвобождающихся в результате нарушения работы АЭС. К таким системам защиты применительно к тем типовым условиям, в которых они должны функционировать, предъявляются следующие требования: они должны действовать в отсутствии энергопитания, при отсутствии активного контроля и управления со стороны обслуживающего персонала, должны быть длительно устойчивы в отсутствии энергопитания, должны сохранять работоспособность в течение нескольких суток, должны поглощать газ и экстрагировать пылевые частицы, иметь высокую эффективность в широких диапазонах изменений скоростей и расходов блокируемых потоков. Известна очистная система, в которой поступающий газовый поток разделяется на множество отдельных потоков, которые преобразуются и направляются в виде тонких струй в слой жидкости распределительными насадками. Такая система имеет недостаток, заключающийся в низкой эффективности очистки при малых скоростях (расходах) течения, что обусловлено образованием в этом случае барботажных газовых пузырьков относительно большого размера, которые относительно неэффективны с точки зрения очистки (1). Принцип действия этого устройства основан на пропускании очищаемого газа снизу через массив жидкости и через набор отверстий, располагающихся на постепенно увеличивающейся глубине. При функционировании аппарата для очистки газа такой системы входящий газ отжимает вниз очистную жидкость в резервуаре и понижает ее уровень во впускном патрубке и распределительном элементе при увеличении скорости течения и входного давления. Такое понижение уровня жидкости приводит в "обнажению" первого выпускного отверстия, в результате чего газ получает возможность проходить вверх через очистную жидкость посредством соединительных труб с распределительными насадками. По мере увеличения скорости течения газа и входного давления поверхность жидкости постепенно все дальше и дальше отжимается вниз, в результате чего открываются все новые и новые выпускные отверстия распределительных насадков, через которые газ барботирует в виде отдельных струй. Таким образом, по меньшей мере значительная часть поступающего газового потока будет проходить через используемые выпускные отверстия независимо от входного давления и суммарного расхода в газоочистительной системе (2). Одним из недостатков такой газоочистной системы является то, что при отжатии вниз свободной поверхности очистной жидкости во впускном канале до уровня ниже впускного отверстия, которое таким образом открывается и может пропускать очищаемый газ, последний поступает в очистную ванну с о тносительно низким энергетическим уровнем и при отсутствии перепада давления. В результате этого газ барботирует через жидкость в виде относительно крупных пузырей, что естественно приводит к слабому сепарационному эффекту по отношению к мелким частицам и газообразным примесям. Следовательно, такие известные системы не удовлетворяют в полной мере требованиям, предъявляемым к пассивным системам аварийной защиты, предназначенным для сепарации высокотоксичных частиц из выбросовых газовыхпотоков, образующи хся, например, при авариях на атомных электростанциях. Задачей изобретения является устранение недостатков, характерных для известного очистного оборудования, в частности, эффективное экстрагирование твердых примесей и предельно мелких частиц, а также экстрагирование газообразных примесей. Степень реализуемой сепарации примесей в значительной мере независима от скорости течения или расхода очищаемого газа. Другой задачей изобретения является разработка относительно простого по конструкции аппарата, реализующего выше указанный способ, причем такой аппарат должен иметь низкую стоимость в изготовлении и должен функционировать без необходимости применения активных механических компонентов и без активного участия обслуживающего персонала. Кроме того, принцип действия и конструкция такого аппарата должны быть приспособлены для обеззараживания после применения. Поставленная задача решается тем, что в аппарате для очистки газа от твердых, жидких и/или газообразных примесей, содержащем резервуар, частично заполненный жидкостью, патрубок впуска газа, соединенный с ним распределительный элемент, сообщенный через соединительные трубы с распределительными насадками, заглубленными подуровень жидкости, патрубок выпуска газа, согласно изобретению, входные отверстия соединительных тр уб выполнены на различных уровнях по высоте распределительного элемента, оснащенного по меньшей мере одним перепускным отверстием, сообщенным по жидкости с резервуаром и выполненным ниже уровня самого заглубленного входного отверстия соединительных труб, при этом распределительные насадки размещены с ориентацией выходного отверстия выше по уровню жидкости по сравнению с входным отверстием и распределены по всему поперечному сечению резервуара. Кроме того, распределительный элемент выполнен в виде радиальных трубок или камеры большего сечения, чем сечение патрубка впуска газа, а перепускное отверстие размещено на его нижнем конце; выходные отверстия распределительных насадков расположены на одном уровне; распределительные насадки выполнены в виде разгонных сопел или трубок Вентури, сообщенных с жидкостью резервуара через отверстия в стенках; резервуар разделен на секции посредством радиальных перегородок, имеющих протяженность от уровня над перепускным отверстием до уровня над поверхностью жидкости резервуара. Аппарат снабжен дополнительными стенками, размещенными с щелевыми зазорами к внешней стенке резервуара в одной или нескольких секциях и пластинчатыми ребрами, расположенными в щелевых зазорах, при этом верхняя кромка каждой дополнительной стенки размещена выше уровня жидкости, а нижняя - ниже уровня входных отверстий соединительных тр уб. В аппарате для очистки газа обеспечивают высокую эффективность очистки независимо от величины суммарного расхода газового потока. Благодаря тому, что поступающий на очистку газ вводится сначала во впускные отверстия, расположенные с постепенно увеличивающейся глубиной под поверхностью очистной жидкости, а затем выходит через выпускные отверстия, располагающиеся со значительным превышением над соответствующими впускными отверстиями, гарантируется, что газ будет постоянно проходить через применяемое выходное сопло со значительным перепадом давления, соответствующим разности высот между впускным и выпускным отверстиями. В этом случае газ, проходящий через используемые последние выпускные отверстия, имеет значительный перепад давления, а следовательно, эффективно очищается от примесей. Ввиду того, что применяемый в конструкции очистного аппарата распределительный элемент открыт в направлении резервуара очистной жидкости посредством перепускных отверстий на уровне ниже самого нижнего входного отверстия соединительных тр уб, жидкость способна подниматься в указанный элемент при уменьшающемся входном давлении (что равносильно выходу из аварийного режима), так что ее уровень постепенно снова превышает часть или все ранее открывшиеся входные отверстия, которые в результате этого перекрываются жидкостью. В одном из наилучши х вариантов исполнения изобретения выходные распределительные насадки выполняются в виде расходомерных разгонных сопел или трубок Вентури, в стенках которых имеются всасывающие отверстия, сообщенные с резервуаром для очистной жидкости. Такое конструктивное решение исключает необходимость применения отдельных труб для впуска очистной жидкости и гарантирует постоянное, устойчивое поступление жидкости в применяемые сопловые средства, распределенные по всему поперечному сечению резервуара. Изобретение позволяет сепарировать частицы и капли жидкости посредством высокоэффективного абсорбирования в широком диапазоне рабочих параметров. Газообразные примеси сепарируются за счет растворения в очистной (промывочной) жидкости и/или за счет химического взаимодействия с веществами, входящими в состав этой жидкости. В изобретении давление газа, нарастающее в контролируемой системе при нарушении нормального режима ее функционирования, эффективно используется для его "прокачки" через газоочистной аппарат-барботер. Это обстоятельство предопределяет полную независимость действия такого аппарата от внешних источников энергопитания. Очистной аппарат помимо аварийной защиты может быть использован как обычный сепаратор в соответствующем технологическом процессе. При таком использовании данный очистной аппарат может быть объединен с входным вентилятором или подобным нагнетательным устройством. Такое техническое решение целесообразно при чрезмерно низком избыточном давлении используемого для очистки газа. Такая комбинация применима также, когда рассматриваемый аппарат предназначается для использования в аварийных ситуациях, которые не сопровождаются заметным на растением давления газа. Для того, чтобы внешняя стенка газоочистного аппарата могла выдержать возникающие в нем давления, эту стенку следует выполнять как у резервуаров высокого давления. Ориентируя соответствующим образом перегородочные стенки, можно сформировать из них рециркуляционный канал, идущий от приповерхностной зоны жидкости в зону ниже отверстий выпуска очищаемого газа. В этом случае поднимающиеся через жидкость газовые пузырьки будут действовать как пневмолифт (эрлифт), вызывая циркуляцию жидкости. Такая циркуляция препятствует локальному обеднению или расходованию очистных добавок в промывочной жидкости и, кроме того, создает охлаждающий эффект, поскольку придонная часть массива указанной жидкости перемешивается с верхней интенсивно используемой ее частью. Распределительный элемент может быть выполнен в виде радиальных трубок или камеры с нижним перепускным отверстием, а распределительные насадки расположены на одном уровне по выходному отверстию. Аппарат может дополнительно иметь радиальные перегородки посекционно, дополнительные стенки и пластинчатые ребра, размещенные в щелевы х зазорах между основными и дополнительными стенками. Ниже на частном примере исполнения дается более подробное описание сущности изобретения. На фиг. 1 приведен продольный разрез в вертикальной плоскости газоочистного аппарата в первом варианте исполнения; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схематизированный местный вид аппарата, изображенного на фиг. 1, на этом виде показано выпускное отверстие, над которым установлен рассеивающий, диспергирующий экран; на фиг. 4 - продольный разрез в вертикальной плоскости газоочистного аппарата во втором варианте исполнения; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 - местный вид разделительной перегородки, имеющей наклонные пластинчатые седиментационные ребра для сепарации газовых пузырьков и частиц из циркулирующей промывочной жидкости; на фиг. 7-9 представлены взаимосвязанные схематизированные виды газоочистного аппарата в третьем варианте исполнения; на фиг. 10 в увеличенном масштабе показан продольный разрез соплового средства в наилучшем варианте исполнения. Это средство предназначено для рассматриваемого очистного аппарата. Показанный на фиг. 1-3 схематично аппарат для очистки газа выполнен в виде частично заполненного жидкостью резервуара 1 повышенного давления, состоящего из внешней стенки 2, донной части 3 и крышки или свода 4, сюда же относится патрубок 5 выпуска газа, патрубок 6 впуска газа, распределительный элемент 7. Распределительный элемент содержит несколько радиально расходящихся книзу распределительных трубок 8 (в рассматриваемом варианте таких трубок шесть). Распределительные трубки 8 имеют внешнюю вертикально проходящую книзу трубную секцию 9 с обращенным вниз перепускным отверстием 10. Распределительные трубки 8 оснащены на наклонно отходящих их частя х соединительными трубами 11 и 12, выполненными с вертикальными и горизонтальными участками. Как наглядно показано на фиг. 3, соединительные трубы 12 снабжены сверху газовыпускными распределительными насадками 13, имеющими выходные отверстия 14. Насадки 13 могут быть выполнены в виде трубок Вентури 15 или расходомерных разгонных сопел 16, в конструкции которых в предпочтительном варианте исполнения предусмотрены всасывающие отверстия 17, сообщенные с жидкостью резервуара 1 и предназначенные для отбора последней. Над соплами 16 установлены соответствующие средства в виде ударно-диспергирующих экранов, выполненных из железных уголков и закрепленных соответствующим образом (не показано). Распределительный элемент 7 погружен на определенную глубину под слой жидкости резервуара 1, находясь ниже ее свободной поверхности. В заданном случае распределительные насадки 13 выполнены в виде сопловых трубок Вентури 15 (такой вариант следует рассматривать как предпочтительный). Желательно, чтобы большинство выходных отверстий 14 трубок Вентури 15 располагалось на одном и том же уровне, приблизительно на удалении не менее 0,5 м от поверхности промывочной жидкости, предпочтительно - 2 м. В свою очередь, входные отверстия 18 соединительных труб 11, используемые для пропускания очищаемого газа в соответствующие насадки 13, располагаются приблизительно на 1 м или более того ниже выходных отверстий 14. В результате этого имеющийся перепад высот обеспечивает устойчиво удовлетворительный эффект очистки в каждом сопле на всей его длине, начиная от входа очищаемого газа в нижерасположенное входное отверстие 18. В процессе прохождения газа через насадок 13 из него выделяются посторонние примеси. Это осуществляется за счет подвода очистной жидкости через всасывающие отверстия 17. Засасываемая жидкость захватывается в виде капель струёй газа, проходящей через насадок. Далее такие капли после насыщения примесями отделяются от газа частично в виде жидкостной пленки, выседающей на внутренней поверхности трубы 19, а частично в процессе прохождения на участке между вы ходными отверстиями 14 и поверхностью жидкости в резервуаре 1. Что касается сепарации капель в процессе прохождения газа через очистную жидкость, то для этого необходим всего лишь незначительный перепад высот, который и реализуется в данном случае. Следует обратить внимание на то, что существо изобретения не ограничивается выполнением выходных насадков (сопловых средств) в виде расходомерных трубок Вентури 15, возможно также применение тонких выходных трубок, направленных на соответствующие диспергирующие экраны, необходимые для распыления газа на мелкие пузырьки, проходящие в дальнейшем вверх через очистную жидкость. Уровень этой жидкости над выходными отверстиями 14 должен быть таким, чтобы образующиеся газовые пузырьки находились в барботажной ванне достаточно долго. Именно это и обеспечивается в данном варианте аппарата-барботера. Между свободной поверхностью очистной жидкости и выпускным патрубком 5 установлена горизонтальная канальная промежуточная перегородка или днище 20. Это промежуточное днище имеет несколько проходных отверстий 21 с сепараторами 22, предназначенными для отделения от газа мелких капель жидкости и по возможности твердых частиц (указанные сепараторы показаны схематично). Данные сепараторы в общем случае могут иметь самую разнообразную конструкцию. Однако в наибольшей степени для этой цели подходят циклонные устройства. Как показано на фиг. 4, отсепарированная жидкость может отводиться вниз под поверхность промывочной жидкости по трубным отводам 23. Отвод 23 может быть защищен от прямого агрессивного воздействия газовых пузырьков, к примеру, при помощи кожуха (не показан). В объеме над промежуточной перегородкой - днищем 20 и перед выпускным патрубком 5 может быть размещен дополнительный сепаратор (обычного типа) для отделения из отходящего газа оставши хся в нем твердых частиц и капель жидкости. В свою очередь выпускной патрубок 5 может быть подсоединен к следующему очистному аппарату или может выходить непосредственно в дымовую тр убу или какое-то другое выводящее устройство. Аппарат для очистки газа от твердых, жидких и/или газообразных примесей работает следующим образом. Когда аппарат находится в ненагруженном, бездействующем состоянии, промывная жидкость проходит через отверстия 17, 14 выходных сопловых трубных средств - насадков 13 и нижние отверстия 10, так что внутриканальные поверхности жидкости в распределительном элементе 7 и во входном патрубке 6 находятся на одном уровне со свободной поверхностью жидкости в резервуаре 1. В таком состоянии очистной аппарат выполняет функцию гидравлического (водяного) затвора. В случае аварии или нарушения режима работы установки, контролируемой данным аппаратом, когда происходит выброс соответствующего газа, происходит увеличение давления, в результате чего внутриканальная поверхность промывной жидкости отжимается вниз до тех пор, пока не достигнет и не опустится ниже барьера 24 на уровне самого нижнего входного отверстия или отверстий 18 соответствующи х вы ходных тр убчато-сопловых средств - насадков 13. При этом условии газ проходит через указанные сопловые средства, а в газовый поток через отверстия 17 засасываются мелко раздробленные капли жидкости. Эти капли абсорбируют твердые и жидкие примеси совместно с газовыми включениями. Выходящая из сопла 16 струя газа направляется на рассеивающий экран 25 и дробится на мелкие пузырьки, которые проходят вверх через слой промывной жидкости. В процессе этого происходит дополнительная барботажная очистка газа. Выходящие из сопел 16 или трубок Вентури 15 насыщенные абсорбированными примесями капли жидкости, частицы и газообразные включения поглощаются очистной жидкостью. Определенная часть капель сепарируется в тр убе 19 трубки Вентури 15, оседая в виде пленки на внутренней поверхности указанной верхней части трубки 16. Таким образом, сепарация или экстракция осуществляется в два этапа или стадии. На первой стадии за счет соплового течения и/или ударно-струйного рассеяния под действием сил инерции внутри и вблизи выходных сопловых трубча тых средств (насадков) 13 и на экранах 25 осуществляется экстракция пыли и абсорбирование газов и ионов. На второй сепарационной стадии очистки экстракция пыли и поглощение газов происходят за счет барботажного эффекта, т.е. абсорбирования, седиментации и/или диффузии, в процессе прохождения газовых пузырьков через промывную жидкость вверх к ее поверхности. Сепарация газовых примесей может быть резко интенсифицирована за счет добавления в промывную (очистную) жидкость веществ, ускоряющих химические реакции, т.е. химически взаимодействующи х с ионами, растворенными в жидкости (так называемое "химическое стимулирование" или "каталитирование"). К примеру, сепарацию кислотных газовых компонентов можно усилить за счет растворения в жидкости щелочных компонентов. В свою очередь, абсорбция газообразного йода может быть интенсифицирована за счет подмешивания в промывочную жидкость тиосульфата натрия. Как следует из вышесказанного и анализа схем на фиг. 1-3, все сопловые средства (насадки) 13 на одном и том же трубном стояке соединительном трубы 11 в данном варианте аппарата начинают функционировать одновременно. Трубные стояки соединительных труб 11 различных раздаточных трубок 8 могут располагаться на взаимосмещенных уровнях так, чтобы не все стояки, входящие в один и тот же раздаточный контур, начинали функционировать одновременно. На фиг. 7-9 представлены различные видоизмененные варианты исполнения распределительного элемента 7, в котором каждое входное отверстие 18 связано с одиночным выходным отверстием 14. На фиг. 7 показан местный вид распределительного элемента 7, имеющего главную распределительную трубку 8. Эта трубка снабжена отходящими книзу соединительными трубами, модифицированными в виде трубных секций 26, каждая из которых имеет две скошенные вниз и приблизительно поперечно ориентированные распределительные или боковые трубные секции 27. Боковые трубные секции 27 имеют на их свободных концах отходящую книзу вертикальную трубную секцию 9, имеющую открытое отверстие 10. Как и в предыдущем варианте аппарата, образующийся конденсат может выходить через отверстия 10, в то время как промывная или очистная жидкость может проходить в распределительный элемент 7 при уменьшении скорости течения газового потока. На трубных секциях 27 имеется несколько вертикальных отходящи х ввер х сопловых средств (насадков) 13 в виде трубок Вентури 15, которые распределены с приблизительно равным шагом по упомянутым трубным секциям 27 и имеют входные отверстия 28, которые выходят в распределительные насадки 13. Сопловые трубчатые насадки 13 имеют на нижних концах всасывающие отверстия 17 для отбора промывной жидкости, а на верхних концах - выходные отверстия 14 для вывода обрабатываемого газа. Для обеспечения равномерности срабатывания рассматриваемого газоочистного аппарата на начальном этапе без проявления ударных нагрузок в первый момент выброса газа каждая секция распределителя оснащена двумя высокорасположенными короткими боковыми трубными секциями 27, выходные отверстия которых располагаются над остальными сопловыми средствами. Но в то же время отходящие вниз трубные секции 29 боковых трубных секций 30 выходят на тот же уровень, что и остальные трубные секции 9. Помимо всего прочего рассматриваемые распределители сконструированы так, что отверстия 28 расходомерных трубок Вентури 15 располагаются с постепенным увеличением глубины при одновременном увеличении числа распределительных или боковых трубных секций 27. В результате этого при увеличении скорости течения газа и увеличении его расхода и входного давления происходит непрерывное увеличение числа элементарных активных сепараторов. На фиг. 8 представлен вариант распределителя, который несколько отличается от варианта, приведенного на фиг. 7. В этом случае боковые соединительные трубы 12 отходят непосредственно от главных распределительных (раздаточных) радиальных трубок 8, т.е. промежуточные вертикальные соединительные трубы 11 или тр убные секции 26 отсутствуют. На фиг. 9 приведен схематизированный продольный разрез в увеличенном масштабе боковой трубы 12, имеющей на обращенной вверх боковой поверхности входные отверстия 28 и вертикальные соединительные трубные секции или отводы 31, в которые вставлены трубчатые сопловые насадки в виде трубок Вентури 15. Вариант распределителя, приведенный на фиг. 9, предусматривает задействование или срабатывание дополнительного выпускного соплового насадка при перемещении поверхности внутриканальной жидкости до более низкого уровня. На фиг. 10 схематично представлен предпочтительный вариант исполнения сопловой трубки Вентури 15, используемой в конструкции рассматриваемого очистного аппарата-барботера. Эта трубка включает в себя входн ую часть 32 с входным отверстием 33, сужающуюся часть 34, цилиндрическую переходную горловину 35, конусно расширяющуюся часть 36 и торцевую заглушку 37. Несколько ниже этой заглушки имеются поперечные выпускные отверстия 38. Рассматриваемая сопловая трубка имеет на нижнем конце соединительную резьбу 39 для закрепления в выступающей ввер х соединительной трубной секции - отводе 31 на соответствующей боковой трубной секции 27 или на трубе 12. Между сужением и переходной горловиной имеется кольцевая канавка 40, которая имеет острую кромку 41, отделяющую эту канавку от горловины 35. В канавку 40 входят всасывающие отверстия 17, при этом жидкость, входящая в канавку, способна распределяться по всему ее кольцевому периметру. Ширина канавки 40 составляет 2-4 мм, при этом радиус кромки 42, отделяющей эту канавку от сужающейся части 34, на 0,5-1 мм больше радиуса противоположной кромки 41. Примечательно то, что касательная к стенке упомянутого сужения около канавочной кромки 42 проходит вне пределов и не пересекает противоположной кромки 41. В процессе прохождения газа через сопло в канавку 40 засасывается очистная жидкость, поступающая в виде мелких капель. Эти капли захватывают примеси, входящие в состав газа, в процессе прохождения через сопловую горловину 35, конически расширяющуюся часть 36 и внешнюю трубу 19. Таким образом, данная конструкция действует как самовсасывающий сопловой сепаратор. При функционировании аппарата-барботера на каждый кубический метр обрабатываемого газа через отверстия 17 в сопловые насадки 13 должно засасываться не менее 0,5 кг, а предпочтительно 2-3 кг, промывной жидкости, к примеру, воды. В соответствии с этим всасывающим отверстиям 17 и канавкам 40 придаются необходимо большие размеры, рассчитанные на отбор необходимого количества жидкости при заданном перепаде давления, который определяется разностью уровней между нижними отверстиями 28 и выпускными отверстиями 38. В большинстве случаев для обеспечения удовлетворительной очистки газа необходим перепад давления в 1 м водяного столба или более. В качестве примера уместно упомянуть о том, что 99% эффективного очистного действия может быть реализовано в сопловой трубной насадке при условии, что перепад давления составляет 104 Па, что соответствует 1 метру водяного столба. В рассматриваемом варианте исполнения сопловая трубка имеет в горловинной части диаметр в 10 мм, а в верхней части - 49-26 мм. Практика показала, что для достижения высокой эффективности очистки диаметр переходной горловины сопла не должен превосходить 33 мм или около того. Вариант очистного аппарата, представленный на фиг. 4 и 5, включает в себя видоизмененный распределительный элемент 7, имеющий центрально расположенную цилиндрическую распределительную камеру 43 и набор соединительных труб 44, которые отходят наклонно вверх от камеры 43 на различных уровнях. Распределительные соединительные трубы 44 имеют радиальные, направленные внутрь части 45, от которых в горизонтальном направлении наружу отходят распределительные соединительные трубы 46. Эти распределительные соединительные трубы 46 снабжены выходными соплами 16 (одно из них показано в качестве иллюстрации в увеличенном масштабе на выносном виде слева на фиг. 4). Свер ху над указанными сопловыми средствами могут располагаться рассеивающие струйные экраны-отражатели 25, аналогичные тому, что показано на фиг, 1-3. В данном варианте исполнения очистного аппарата выходные сопловые насадки 13 могут быть более короткими, так как входные отверстия 18 располагаются несколько ниже распределительной камеры 43. В принципе, для реализации эффективного очистного действия длина таких сопел должна быть минимальной. Газоочистной аппарат, показанный на фиг. 4 и 5, разделен на отсеки или секции при помощи радиальных перегородок 47, которые ограничены сверху промежуточным днищем 20 над поверхностью жидкости резервуара и которые проходят вниз за уровень выходных сопловых насадок 13. Упомянутые перегородки проходят внутрь к патрубку 6 впуска газа и наружу к внешней стенке 2 аппарата. Рядом с внешней стенкой по окружности проходит концентрическая направляющая промежуточная дополнительная стенка 48, верхняя часть которой выступает на поверхность очистной жидкости, когда она находится в покое, нижняя часть этой стенки оканчивается у донной части 3 аппарата ниже уровня входных отверстий 18. Перегородки 47 могут выходить в щелевой зазор 49 между стенками 2 и 48, используясь для фиксации направляющей промежуточной стенки 48. Однако такое конструктивное решение не является функционально обязательным для данного аппарата, в частности, промежуточная стенка 48 может быть закреплена с помощью подпорок, соединенных с внешней стенкой 2. Распределительные соединительные трубы 44 имеют входные или газовыпускные отверстия 18, выполненные в стенке распределительной камеры 43 на различных уровнях по высоте. Это позволяет ступенчато вводить в действие различные очистные секции с увеличением входных давлений. После обнажения газовпускного отверстия вследствие опускания уровня находящейся в камере 43 очистной жидкости под действием возрастающего давления используемый для очистки газ может свободно проходить вверх по распределительной соединительной трубе 44 и выходить через распределительные соединительные трубы 46 и их выходные сопловые насадки 13. Благодаря разности высот между поверхностью жидкости и распределительными трубами 46 в выходных трубча тых соплах 16 будет действовать избыточное давление. Таким образом, обрабатываемый газ будет проходить через выходные сопла с заметным перепадом давления, что гарантирует высокий очистной эффект и тонкодисперсное дробление газа на малые пузырьки. Благодаря тому, что газовпускные отверстия 18 расположены на различной высоте, возможно автоматическое последовательное задействование распределительных секций при частичной нагрузке с реализацией полностью эффективного очистного действия. Это особенно важно для обеспечения эффективной экстракции пыли, присутствующей в обрабатываемом газе. Инерционность такой системы зависит в значительной мере от скорости течения газа, при этом низкая скорость приводит к слабой сепарации. Ввиду уменьшения плотности, обусловленного образованием газовых пузырьков, в активно действующи х газоочистных секциях 50 уровень 51 очистной жидкости будет более высоким. Этот уровень 51 находится над верхней кромкой 52 направляющей промежуточной стенки 48. В результате этого очистная жидкость может рециркулировать из активно функционирующи х секций 50 в те секции, куда поступает очищаемый газ. Это предотвращает локальную концентрацию примесей и обеднение очистной жидкости реагентными добавками в верхних частях активно действующи х секций, в особенности при неполной нагрузке. На фиг. 6 местным видом показан щелевидный зазор 49, в котором имеются наклонные пластинчатые седиментационные ребра 53. Эти пластинчатые ребра образуют между собой множество наклонных промежутков или камер 54, которые ограничены сверху и снизу указанными ребрами. Пузырьки газа, присутствующие в объеме жидкости, вводимой в такие наклонные промежутки, поднимаются в направлении верхних ограничивающих пластин, в то время, как твердые примеси оседают в направлении донной или нижней ограничивающей пластины. Затем газовые пузырьки перемещаются вверх вдоль нижней поверхности покрывающей пластины, выходя в конце концов на свободную поверхность жидкости 55 или 51, соответственно. В свою очередь, осаждаемые частицы перемещаются вниз вдоль поверхности подстилающей пластины и в конечном итоге попадут на донную часть 3 барботерного резервуара с нижней кромки 56 соответствующи х пластин. Результатом применения рассматриваемых пластинчатых седиментационных ребер является поперечное смещение циркулирующей жидкости по одному и тому же отсеку или секции аппарата при неполной нагрузке и вместе с тем противодействует обеднению реакционными добавками. В резервуаре данного газоочистного аппарата может быть размещен теплообменный змеевик (не показан) для охлаждения или (в специальных случаях) нагрева очистной жидкости. Вместимость резервуара должна быть достаточно большой, так чтобы в нем помимо очистной жидкости помещались образующийся конденсат и твердые частицы, экстрагируемые в процессе активного функционирования аппарата при авариях или нарушениях работы обслуживаемой установки. В том случае, когда аппарат используется для очистки технологических газов, конденсат и твердые экстрагированные частицы могут удаляться через нормально закрытый выводной патрубок 57 в донной части резервуара, к примеру, с помощью двух последовательных вентилей. Рассеивающие, диспергирующие экраны могут быть выполнены самым различным образом. Например, они могут состоять из перфорированных пластин, размещенных над выпускными отверстиями 38. Такие пластины, помимо основной функции, эффективно распределяют газовые пузырьки, образующиеся по всей поверхности, что позволяет более эффективно использовать имеющийся объем. В некоторых случаях практического применения резервуар 1 может быть открыт сверху. Тогда боковые стенки 2 должны быть достаточно высокими, так чтобы исключить выход жидкости наружу вследствие разбрызгивания. Такой резервуар может быть оснащен дополнительными сепараторами типа сит или фильтров для сепарации капель жидкости и/или неподвижных или флюидизированных слоев частиц, располагающихся над или под свободной поверхностью ванны жидкости. Направляющие промежуточные стенки 48, используемые для образования рециркуляционных зазоров 49, могут быть размещены в любом необходимом месте в резервуаре 1, например, рядов с радиальными перегородками 47 или же попарно с соединительными короткими стенками. Удобно (хотя это и не обязательно) размещать промежуточные стенки 48 между различными секциями 50 или между частями, образованными различными распределительно-раздаточными трубами. Резервуар 1 необязательно должен быть круглым, он может иметь любую потребную форму, зависящую, к примеру, от конкретных условий его размещения, в частности, такой резервуар может быть прямоугольным или же неправильной формы. Входной раздаточный патрубок 6 может быть подсоединен к резервуару в любом необходимом месте, к примеру, асимметрично закреплен в крышке-колпаке 4 или же может быть пропущен через боковую стенку 2 резервуара или его донную часть 3. При этом, важно, чтобы эта труба подсоединялась к распределительному элементу 7 выше самого верхнего газовпускного отверстия 18. Выходные сопловые насадки 13 могут подсоединяться к соответствующим газовыпускным отверстиям в труба х 8 или камере 43 тем способом, который является наиболее удобным. В большинстве случаев оптимальным конструктивным решением рассматриваемого барботера является такое, при котором применяются горизонтальные или (в целях самодренирования) несколько наклонно размещенных распределительных соединительных труб 12, 46 и распределительных соединительных труб 44, и х частей 45 и трубок 8. Выходные трубчатые сопла 16 могут быть выше, чем это показано на фиг. 4. Это необходимо для того, чтобы засасываемые в эти сопла через отверстия 17 капли промывочной жидкости имели достаточно большую линейную базу взаимодействия с газом при перемещении в соплах. Уместно подчеркнуть, что процесс очистки в аппарате может быть реализован только за счет соплового дросселирования без струйного распыления на экранах и барботажного эффекта. Газоочистной аппарат может иметь любые необходимые размеры и может включать в себя несколько взаимозаменяемых и взаимонезависимых распределительных элементов 7 в виде тр убок 8 и/или камер 43. Такие аппараты могут применяться по групповой схеме в виде соответствующей многомодульной очистной установки, состоящей из нескольких отдельных аппаратов, собранных в группы или размещенных удаленно друг от друга. Такая схема удобна с точки зрения эксплуатации и обслуживания, например, при замене и ремонте трубной арматуры, позволяя "отключить" отдельные блоки, оставляя в рабочем состоянии все остальные. Как очевидно, газоочистному аппарату могут быть приданы очень большие размеры. Например, в случае использования его в качестве аварийной системы защиты на АЭС площадь такого аппарата может превосходить 50-100 м 2, диаметр - 10 м и более. Исходный объем очистной жидкости должен выбираться с учетом возможных потерь. Так, при выбросе газа с интенсивностью порядка 10 кг/с при температуре 150°С парообразование очистной воды будет составлять порядка 1,0-3,5 м 3/ч. В дополнение к этому потери очистной жидкости обусловлены испарением.

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Apparatus for removal of solid, liquid and/or gaseous admixtures from gas

Назва патенту російською

Аппарат для очистки газа от твердых, жидких и/или газообразных примесей

МПК / Мітки

МПК: B01D 47/02

Мітки: твердих, домішок, очистки, рідких, газоподібних, апарат, газу

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/11-5693-aparat-dlya-ochistki-gazu-vid-tverdikh-ridkikh-ta-abo-gazopodibnikh-domishok.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Апарат для очистки газу від твердих, рідких та/або газоподібних домішок</a>

Подібні патенти