Каскадный газоочиститель для мокрой очистки выхлопного газа

1 Данное изобретение относится к газоочистителю каскадного типа, с помощью которого можно выполнять мокрую очистку газа и удаление капель из газа в одном и том же газоочистителе с образованием чистого, не содержащего капель газа. Таким образом, существенным является то, что каскадная система труб, типичная для каскадного газоочистителя, и оборудование для удаления капель соединены в один компактный блок, который образован несколькими вставленными друг в друга камерами. Очистку газов можно в принципе разделить на две стадии, а именно собственно очистку газа и последующее отделение капель. Одним из наиболее часто применяемых типов газоочистителя является скруббер Вентури, а другим - каскадный газоочиститель. В каскадном газоочистителе (например,конструкции ВАСНО) газ, подлежащий очистке,всасывается с пониженным давлением в последовательности из каскадных труб. Газ впрыскивается через центральную каскадную трубу в газоочистительную жидкость и отсасывается отсюда вверх через кольцевую трубу, расположенную вокруг центральной трубы. Газ, который увлекает с собой жидкость, сталкивается с пластиной, окружающей центральную трубу,которая направляет газ снова вниз. Таким образом, обеспечивается самообразование капель жидкости и в результате окончательная очистка газа. Отделение капель происходит в отдельном сепараторе капель. В литературе описаны различные типы капельных газоочистителей, например в книге Н.Bauer, Y.B.G. Varma "Оборудование для контроля за загрязнением воздуха", Springer-Verlag,1981, стр. 219-239. Главными типами сепараторов капель являются сепараторы с зигзагообразным каналом, центрифугальные и с классическим фильтром. Согласно изобретению создан компактный каскадный газоочиститель, состоящий, по существу, из цилиндрического устройства, в котором оборудование для очистки газа расположено в наружной части, а оборудование для отделения капель - во внутренней части. Оборудование для очистки газа состоит из нескольких кольцевых камер, также как оборудование для отделения капель. Газ, подлежащий очистке, входит в наружный круг верхней части газоочистителя из одного канала, а чистый сухой газ отводится через один канал из центральной части газоочистителя. Камера, расположенная в нижней части наружного круга газоочистителя, содержит несколько газоочистительных модулей, работающих по каскадному принципу, и вокруг нее и внутри нее находятся кольцевые камеры, принадлежащие к газоочистителю. Существенные признаки изобретения следуют из прилагаемой формулы изобретения. Преимуществом наличия нескольких каскадных газоочистительных модулей является то, 003338 2 что можно быстро реагировать на изменения объема газа. В этом случае, когда газ распределяется из единого газового пространства в несколько каскадных труб, очень просто закрывать некоторые из этих труб с целью оптимизации условий в каскадных трубах при уменьшении объема газа. Соответствующее регулирование пропускной способности сепаратора капель можно выполнять во входных тангенциальных каналах посредством регулирования площади поверхности каналов или же посредством полного закрывания некоторых каналов. Хорошо известно, что разделительная способность (центробежная сила) только улучшается, когда повышается тангенциальная входная скорость. В варианте выполнения изобретения весь газ направляется сначала в общую камеру, из которой он разделяется в несколько газоочистительных модулей. Естественно, что успешное распределение зависит от конструкции распределительной камеры. Один способ распределения, хорошо известный из технологии кондиционирования воздуха, состоит в том, что изменяют поперечное сечение потока в направлении потока. Типичный способ состоит в использовании наклонного дна в кольцевой распределительной камере. Для сепаратора капель является также предпочтительным, чтобы газоочиститель имел только один выпускной канал, другими словами, отдельные потоки газа из каскадных труб соединяются после очистки, по меньшей мере, два раза. Первый раз это происходит непосредственно после очистки в каскадных трубах в кольцевой камере, расположенной под камерой распределения газа. После соединения газовых потоков газ разделяется в следующей кольцевой камере на отдельные потоки, которые затем снова соединяются для прохождения в сепаратор капель. Согласно изобретению типичным для газоочистителя являются симметрия и использование, по существу, цилиндрических стенок. Это имеет значение в особенности с точки зрения прочности, поскольку в большинстве газоочистителей используется пониженное давление и указанные выше свойства предотвращают разрушение газоочистителя при использовании пониженного давления. Сама очистка газа происходит наилучшим образом при пониженном давлении, т.е. газ может достигать подходящей скорости с помощью нагнетательного вентилятора, расположенного после газоочистителя. Понятно, что очистку газа можно выполнять также под давлением, однако неблагоприятно подавать с помощью нагнетательного вентилятора горячий и загрязненный газ через газоочиститель. В устройстве согласно данному изобретению каскадные газоочистительные модули являются аналогичными и расположены симметрично, способствуя тем самым оптимальному распределению газа. Если некоторые из газо 3 очистительных модулей закрываются, то предпочтительно выполнять это также симметрично. Очищаемый газ в каскадных трубах направляется тангенциально вдоль нескольких каналов в следующее внутреннее кольцевое пространство,где отдельные потоки газа соединяются. Ниже приводится описание изобретения со ссылками на чертежи, на которых изображено: на фиг. 1 - каскадный газоочиститель, известный из уровня техники; на фиг. 2 - частичный разрез газоочистителя согласно изобретению для иллюстрации основного принципа одного варианта выполнения изобретения; на фиг. 3 А - вертикальный разрез газоочистителя согласно изобретению; на фиг. 3 В - поперечный разрез газоочистителя согласно изобретению; на фиг. 4 - вертикальный разрез другого варианта выполнения изобретения, в котором дно вихревой камеры отделения капель поднимается; на фиг. 5 А и 5 В - вертикальный и поперечный разрезы газоочистителя, модифицированного с целью уменьшения его диаметра; на фиг. 6 - газоочиститель, в котором опущена верхняя крышка сепаратора капель,на фиг. 7 А и 7 В - вертикальный и поперечный разрезы газоочистителя согласно изобретению, где показана форма дна кольцевой камеры,на фиг. 8 - поперечный разрез газоочистителя, где каскадные трубы расположены несколькими кругами, и на фиг. 9 - поперечный разрез газоочистителя, где показана форма каскадных труб. На фиг. 1 показано устройство для мокрой очистки выхлопного газа, согласно уровню техники, содержащее газоочистительную часть 1 и отдельный модуль 2 сепаратора капель. Несколько каскадных труб 3 расположены внутри газоочистителя и вода для очистки газа выходит в бак 4 в нижней части газоочистителя. Одна каскадная труба состоит из внутренней трубы 5,расположенной вокруг нее наружной трубы 6 и отражательной пластины 7, расположенной вокруг внутренней трубы. Подаваемый в газоочиститель газ направляется во внутреннюю трубу 5 каскадной трубы и отсюда в наружную трубу 6 и под трубу, где он может впрыскиваться в водную поверхность в наружной трубе. Газ,частично очищенный и уносимый с каплями из воды, поднимается вверх внутри наружной трубы и приходит в соприкосновение с тарелкообразной отражательной пластиной 7, которая снова изменяет направление газа вниз. После столкновения и отклонения направление газа еще раз изменяется вверх и газ отводится через соединительную трубу 8 из газоочистительного модуля в модуль сепаратора капель, где капли,соединенные с газом во время очистки газа, отделяются и очищенный газ отводится из модуля. 4 На фиг. 2, иллюстрирующей принцип действия газоочистителя согласно изобретению,показано, что газоочиститель 10 является, по существу, цилиндрическим в поперечном сечении у части очистки газа и части отделения капель и коническим - в нижней части. Подлежащий очистке газ входит в газоочиститель через входной канал 9 и очищенный газ отводится через выпускную трубу 11 модуля отделения капель внутри газоочистителя. Как показано в частичном разрезе, имеется несколько каскадных труб 12 в окружности нижней части газоочистителя. Поверхность 14 воды для мокрой очистки в баке 13 для воды в нижней части газоочистителя достигает каскадные трубы. Нижняя часть газоочистителя является предпочтительно конической, за счет чего намного легче удалять твердые вещества, подлежащие выделению из газа, из воды для мокрой очистки. Кроме того, на фигуре показано, что конструкция газоочистителя является цилиндрической и компактной и потому более простой в обслуживании. Более детально конструкция газоочистителя согласно изобретению показана на фиг. 3 А и 3 В. Газовый входной канал 9 соединен с кольцевой камерой 15 распределения газа, расположенной вокруг камеры 16 отделения капель. В своей нижней части газораспределительная камера соединена с внутренними трубами 17 каскадных труб 12, в которые входит газ, подлежащий мокрой очистке, из камеры 15. Как указывалось выше применительно к уровню техники, каскадные трубы в данном случае состоят также из внутренней трубы, наружной трубы 18 и тарелкообразной отражательной пластины 19,прикрепленной к внутренней трубе. Когда внутренняя труба расположена на такой высоте, что ее нижняя кромка находится ниже уровня 14 жидкости, то эффективность очистки является максимальной, однако, в этом случае также увеличиваются потери давления. Наружная труба окружает внутреннюю трубу в каскадной трубе и верхняя часть слегка выступает над поверхностью жидкости. Как показано также на фиг. 3 А и 3 В, каскадные трубы 12 предпочтительно расположены в наружной оболочке газоочистителя под газораспределительной камерой 15 и внутри наружной камеры 20. После отражательной пластины каскадной трубы газ проходит вверх в наружную камеру вокруг каскадной трубы и одновременно потоки газ из каждой каскадной трубы сходятся вместе. Для отделения от газа капель воды, которые соединяются с газом во время мокрой очистки, предпочтительно придать газу вихревое движение. Для этой цели в газоочистителе образована камера с разделительной стенкой 21, так что на дне в направлении наружной камеры перегородка является цельной, а наверху кольцевой камеры 22 разделена с помощью тангенциально расположенных раздели 5 тельных стенок 23 на сегменты 24. Число сегментов предпочтительно максимально равно половине числа каскадных труб. С помощью перегородок 23 газ, проходящий равномерным потоком в наружной камере, разделяется на отдельные потоки, которые приводятся в завихрение с помощью перегородок. На фиг. 3 А и 3 В также показано, что в направлении центра газоочистителя имеется другая кольцевая камера 25 внутри камеры 22, разделенной на сегменты. В камере 25, принадлежащей к модулю отделения капель, отдельные потоки газа, приходящие из сегментов 24 предыдущей камеры, снова объединяются в равномерный тангенциальный поток. Центробежная сила, получаемая с помощью тангенциального потока, отбрасывает капли жидкости, содержащиеся в газе, к стенкам камеры, где они стекают в очистительную жидкость на дне газоочистителя. Способность отделения капель в газоочистителе улучшается, когда устройство содержит несколько камер, когда газ находится в вихревом движении, и в котором каждая следующая камера имеет меньшую площадь поперечного сечения, чем предыдущая. Дополнительно к разделяющей поток газа камере 22 и соединительной камере 25 модуль отделения капель содержит камеру 16 отделения капель и выпускную трубу 11, а также вихревой конус 26. Вихревой конус 26, который сужается вверх, расположен под камерой отделения капель непосредственно над поверхностью жидкости. Его задачей является стабилизация газового вихря, образованного в центре камеры, и предотвращение всасывания вихрем жидкости с поверхности жидкости в поток газа,входящий в камеру отделения капель. Вихревой поток газа продолжается в камере 16 отделения капель и в результате получается чистый газ без капель, который выпускается через выпускную трубу 11. Величина центробежной силы зависит, например, от тангенциальной скорости газа,которую можно регулировать в соответствии с пропускной способностью с использованием регулировочного элемента во входном канале 9(не изображен детально на чертежах). Существенным различием между газоочистителем, показанным на фиг. 3, и газоочистителем, показанным на фиг. 4, является то, что размер газоочистителя можно уменьшить за счет поднимания нижней кромки 27 камеры 16 отделения капель, так что газ все еще течет в соединяющую потоки газа камеру 25, которая имеет меньшую площадь поперечного сечения,чем в предыдущем газоочистителе. В показанном на фиг. 5 А и 5 В варианте выполнения для уменьшения размера газоочистителя площадь поперечного сечения кольцевой наружной камеры 20 уменьшена наверху камеры, потому что отсюда поток газа можно направить в следующую внутреннюю камеру. Таким образом, можно уменьшить площадь по 003338 6 перечного сечения наружной камеры. Площадь поперечного сечения следующей внутренней камеры 22 в направлении потока уменьшена на дне камеры, потому что отдельные потоки газа проходят, в основном, наверху камеры. Изменение площади поперечного сечения камер осуществляется посредством изменения конструкции перегородки 21 между камерами. Показанная на фиг. 6 конструкция газоочистителя того же типа, что и на фиг. 5 А и 5 В,однако нижняя кромка 27 камеры 16 отделения капель еще более снижена, так что закрывающая часть газоочистителя является цельной за исключением выпускной трубы 11. На фиг. 7 показана конструкция газоочистителя, в которой дно 28 газораспределительной камеры 15 наклонено так, что площадь поперечного сечения газораспределительной камеры уменьшается с увеличением расстояния от входного канала. Таким образом, скорость выпускаемого газа остается постоянной, хотя некоторое количество газа отводится в каскадные трубы. На фигуре также показано, что бак для жидкости в нижней части газоочистителя может быть разделен на две части, так что воду, используемую для мокрой очистки газа, можно извлекать отдельно, а вода модуля отделения капель отводится через выпускной канал 29. На фиг. 8 и 9 показаны поперечные сечения вариантов выполнения газоочистителя согласно данному изобретению, в которых каскадные трубы расположены в наружной камере в нескольких оболочках. В показанном на фиг. 9 устройстве наружная труба 18 и отражательная пластина 19 каскадной трубы являются не круглыми в поперечном сечении для экономии пространства. Они имеют отсутствие сегмента наружной части трубы и пластины в наружной оболочке и внутренней части во внутренней оболочке. Очевидно, что внутри объема изобретения можно по потребности модифицировать описанные выше альтернативные варианты выполнения. Если, например, газоочиститель должен быть по возможности небольшим в поперечном сечении, однако имеется место в вертикальном направлении, то модуль отделения капель может быть расположен вертикально без существенного изменения компактной конструкции газоочистителя. Преимущества газоочистителя, согласно изобретению, по сравнению с уровнем техники,включают очень простую конструкцию, которую можно очень легко обслуживать, поскольку вся очистка и отделение капель происходит по существу внутри цилиндрической конструкции. Благодаря цилиндрическим поверхностям конструкция газоочистителя является прочной. Это является важным, поскольку когда на газоочиститель воздействует достаточно сильное пониженное давление, то обычный газоочиститель близок к разрушению. Газоочиститель, согласно 7 изобретению, не чувствителен к изменениям пропускной способности, поскольку можно просто закрывать желаемое число очистительных модулей, каскадных труб и сепаратор капель можно регулировать в соответствии с пропускной способностью посредством изменения поперечного сечения входного канала. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Каскадный газоочиститель (10) для мокрой очистки выхлопного газа, имеющий несколько каскадных труб (12) для мокрой очистки газа, входной канал (9) для направления газа в газоочиститель, выпускную трубу (11) для отвода газа из газоочистителя и бак для жидкости для мокрой очистки газа, отличающийся тем, что модуль очистки газа и модуль отделения капель объединены в газоочистителе (10) в компактное устройство, выполненное из нескольких вставленных друг в друга камер (20,22, 24, 16), при этом каскадные трубы (12) расположены в наружной кольцевой камере (20),окружающей указанные трубы, где отдельные потоки газа, приходящие из каждой каскадной трубы, вновь соединяются. 2. Каскадный газоочиститель по п.1, отличающийся тем, что выполненная как единое целое газораспределительная камера (15) расположена в верхней части газоочистителя и соединена с каскадными трубами (12) для распределения газа из камеры в каскадные трубы. 3. Каскадный газоочиститель по п.2, отличающийся тем, что газораспределительная камера (15) окружает трубу (11) для выпуска газа. 4. Каскадный газоочиститель по п.2, отличающийся тем, что дно (28) газораспределительной камеры (15) наклонено, так что площадь поперечного сечения камеры уменьшается с увеличением расстояния от входного канала(9). 5. Каскадный газоочиститель по п.1, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения верхней части наружной камеры (20) меньше, чем у нижней части. 8 6. Каскадный газоочиститель по п.5, отличающийся тем, что наружная камера (20) соединена с другой кольцевой камерой (22) с помощью, по меньшей мере, множества тангенциально расположенных перегородок (23). 7. Каскадный газоочиститель по п.6, отличающийся тем, что перегородки (23) разделяют кольцевую камеру (22) на сегменты (24), число которых предпочтительно составляет максимально половину числа каскадных труб (12). 8. Каскадный газоочиститель по п.7, отличающийся тем, что кольцевая камера (22), содержащая перегородки (23), расположена внутри наружной камеры (20). 9. Каскадный газоочиститель по п.7, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения верхней части кольцевой камеры (22) больше, чем у нижней части камеры. 10. Каскадный газоочиститель по п.7, отличающийся тем, что, по меньшей мере, две дополнительные вставленные друг в друга камеры (25, 16), образующие модуль отделения капель газоочистителя, расположены внутри камеры (22), содержащей тангенциальные перегородки (23). 11. Каскадный газоочиститель по п.1, отличающийся тем, что самая внутренняя камера(16) модуля отделения капель снабжена на поверхности (14) жидкости вихревым конусом(26), сужающимся вверх. 12. Каскадный газоочиститель по п.1, отличающийся тем, что самая внутренняя камера(16) модуля отделения капель соединена с выпускной трубой (11) для чистого сухого газа. 13. Каскадный газоочиститель по п.1, отличающийся тем, что оборудование работает при пониженном давлении. 14. Каскадный газоочиститель по п.1, отличающийся тем, что газоочиститель является,по существу, цилиндрическим у модуля очистки газа и модуля отделения капель и коническим в нижней части.