Спосіб мокрого очищення димових газів від твердих і токсичних елементів

 

Винахід відноситься до технології мокрої очистки димових газів від твердих, рідких і токсичних газоподібних елементів і може бути використане в тепловій енергетиці, металургії, виробничих котелень.

Відомі на сьогодні два напрямки мокрої очистки димових газів: з використанням труб зі скрубера Вентурі [1-3] і апаратів-емульгаторів, за рахунок створення поля відцентрових сил у закрученому газовому потоці [4-9]. Загальний недолік відомих технічних рішень - немає об'єднуючої схеми основних параметрів процесу для багатокомпонентної очищення димових газів, а саме механічних домішок, оксидів сірки, азоту, вуглецю.

Найбільш близьким за технічною сутністю до пропонованого винаходу є спосіб уловлювання токсичних речовин з газоподібних викидів (патент РФ №2008075 від 28.02.1994 р.). При високих показниках золоочистки прототип має ряд недоліків: відсутня можливість очищення газу від оксидів сірки, азоту, вуглецю; складність виготовлення емульгуючих труб-насадок з базальтової нитки з просоченням спеціальними смолами; замулювання труб-насадок, потребують регулярної відмивки.

Метою винаходу є здійснення в одній лінії мокрої очистки дѸ.

Поставлена мета досягається тим, що в способі мокрої очистки димових газів від твердих і токсичних елементів, в якому потік відхідних димових газів проходить через емульгатор, виконаний у вигляді касетної збірки труб з розташованими в кожній трубі завихритель диму та системою подачі води на стінку труби, згідно винаходу емульгатори розташовують у лінії очищення послідовно, один для золоочистки, другий для абсорбції оксидів сірки, азоту, третій для поглинання двоокису вуглецю, де емульгатори виконані у вигляді набору безшовних труб з міцних зносостійких сплавів титану з співвідношенням довжини і діаметра 10-15, при швидкості газового потоку в межах 8-10 м/с при питомій витраті води 0,25-0,50 л/м3.

На фіг. 1 показана принципова схема реалізації запропонованого способу очищення димових газів з допомогою емульгатора універсального (ЕМУ), принцип роботи якого заснований на технології масообміну в закрученому та зрошуваному газовому потоці.

За останні десять років досвід експлуатації на ТЕЦ і ГРЕС трубчастих емульгаторів показав їх перспективність по золоочистке (до 99,6%), де застосовувалися труби з композитних склопластикових і керамічних матеріалів, а також з �не-Туринська ГРЕС, Верхньотагільська ГРЕС Єкатеринбурзькій обл., Карагандинська ТЕЦ-3, Алмаатинская ТЕЦ-1, Казахстан.

Паливо для котлів - донецький, челябінський, карагандинський, кузнецький вугілля із вмістом сірки до 3,5%.

Промислова експлуатація емульгаторів, виявила ряд недоліків: великий знос трубчастих елементів, а в разі зварних титанових труб, їх руйнування в силу перепаду температур і вібрації; для труб з композиційних і керамічних матеріалів - відкладенню золи. В якості усунення названих технічних недоліків пропонується застосовувати в емульгатори труби безшовні з міцних зносостійких марок титану. Вибір конкретної марки титану визначається його міцністю, зносостійкістю і при цьому з досить високими пластичними властивостями. Так як в роботі емульгатора труби піддаються циклічним навантаженням з-за нерівномірності швидкісного режиму димового потоку і температурного поля. У вітчизняній промисловості розроблено досить широкий асортимент титанових сплавів (див. ГОСТ 19807-91). Наприклад, для потреб хімічної та медичної промисловості застосовуються сплави титану - ВТ1-00, ВТ1-0, ПТ1М, в авіаційній - ОТ4, ВТ5, ВТ6, ВТ8, у суднобудівній - ПТ1М, ПТ7М, ПТ3В, ВТ3-1, ВТ�ної надійності. Межа міцності у першої групи сплавів менш 5520 МПа, але висока пластичність - відносне подовження не менше 25%. У останньої групи сплавів міцність понад 1100 МПа, але низька пластичність - не більше 10%. При цьому істотно дорожче при їх виплавки.

Найбільш доцільно застосовувати труби в емульгатори з наступних марок сплавів (ПТ7М, ВТ6, ПТ3В), де їх міцність не нижче 730 МПа, пластичність не нижче 15% (див. ГОСТ 22897-86). Всі названі марки сплавів легировани алюмінієм в межах 2,5-6,5%, що надає сплавів не тільки підвищення міцності, але і поверхневу твердість.

Необхідність застосування в емульгатори саме титанових труб пояснюється багатьма причинами, заснованими на властивості матеріалу: корозійна стійкість до агресивних середовищ, зносостійкість, міцність при малій питомій вазі. І дуже важливо для нашого процесу - на поверхні титанових труб не відбувається налипання золи, відповідно забивання труб.

Зважаючи на багатофакторність розглянутого процесу в эмульгаторе: пропускна здатність по димового газу, швидкість газового потоку, його температура, внутрішній діаметр і висота труб, гідравлічний опір, витрата зрошує рідини, эффектива процесу: відношення довжини і зовнішнього діаметра безшовної титанової труби в межах 10-15 при фіксованій товщині стінки труби 1,5-2,0 мм; швидкість газового потоку в діапазоні 8-10 м/с, питома витрата води 0,25-0,50 л/м3.

Довжина і діаметр труби в эмульгаторе оцінювалися з розрахунку пропускної здатності емульгатора, визначення меж сталого режиму при мінімальному бризгоуносе, а також з металоємності конструкції та економічної доцільності.

Регламентує швидкість газового потоку в діапазоні 8-10 м/с при питомій витраті води 0,25-0,50 л/м3виведені з численних експериментів і підтверджені з практики. Наприклад, бризгоунос різко (в рази) зростає при швидкості вище 10 м/с. Зменшення швидкості потоку призводить і до зменшення води в системі, збільшення швидкості - до збільшення води. Вибраний тут режим роботи емульгатора є оптимальним з точки зору ефективності і гідравлічного тиску.

Беручи до уваги, що емульгатор працює і як массообменний агрегат, вставляючи їх в системі очищення димових газів послідовно (фіг. 1), отримаємо реалізацію наступною технологією:

- димові гази надходять на перший контур системи очищення - ЕМУ-I, на якому відбувається золоочистка - массообменний процес переходу механічних домішок з газового потоку у водну суспензію�яющему газоходу на другий контур очистки ЭМУС-II з пониженням температури потоку в середньому на 45°C;

- на другому контурі ЭМУС-II відбувається зрошення газового потоку розчином реагенту з високим ступенем дисоціації на іони сірки і азоту. В основі методу лежить хімізм процесу очищення і кінцевих продуктів хімічних реакцій десульфітації і денітрифікації. Функціональна схема спільної десульфітації і денітрифікації на базі ЭМУС-II показана на фіг. 3;

- на третьому контурі ЭМУГ-II відбувається зрошення газового відтоку реагентом з метою зв'язування CO2у реактивної зоні і перекладу вуглекислого газу з газоподібного стану в рідкофазне (див. фіг.4).

Приклад конкретного застосування.

Розглянемо касету емульгатора з габаритними розмірами: довжина - ширина - висота відповідно 2200×2200×1500 мм (див. фіг.5). Розмір безшовних труб: зовнішній діаметр - товщина - довжина відповідно 108×1,5×1100 мм, матеріал - сплав титану ПТ7М (ГОСТ 22897-86). Загальна кількість труб в касеті - 144 шт. Відношення довжини до диметру 10,18. Вага однієї труби ~2,5 кг. Швидкість газового потоку 9 м/с при температурі +180°C. Витрата зрошуваної рідини 0,3 л/м3при гідравлічному опорі 55 мм вод. ст. для забезпечення пропускної здатності по димового газу ~50 тис. м3/ч, необхідно розмістити в газоході котла ТЕЦ одну касету емуль�еимущества від існуючих раніше:

- висока експлуатаційна надійність і безпека роботи емульгатора;

- емульгатор має можливість роботи на технічній воді, в тому числі і на освітленої води золовідвалів;

- у разі припинення надходження води або розчину реагенту в емульсійний шар емульгатор продовжує ефективно працювати до тих пір, поки завихритель повністю не замулиться;

- у разі збільшення обсягу надходить димового газу вище від розрахункового не відбувається руйнування титанових безшовних труб і конструкції емульгатора в цілому.

Приймаючи в увагу досить високу вартість безшовних титанових труб у порівнянні, наприклад, з керамічними, окупність титанових емульгаторів при пропускної здатності димових газів ТЕЦ не менше 150 тис. м3/год становить не більше 2 років.

ЛІТЕРАТУРА

1. Довідник по пило - і золоулавливанию/Під ред. А. А. Русанова. М: Энергоатомиздат, 1983, с. 96-98.

2. Патент РФ №2149679, 27.05.2000 р.

3. Патент РФ №2149050, 20.05.2000 р.

4. Патент РФ №2022623, 15.11.1994 р.

5. Патент РФ №2008076, 28.02.1994 р.

6. Патент РФ №2079344, 20.05.1997 р.

7. Патент РФ №2104752, 15.08.1999 р.

8. Патент РФ №2086293, 10.08.1998 р.

9. Патент РФ №2103053, 27.01.1998 р.

Спосіб мокрого очищення димових газів від твердих і токсЂной збірки труб з розташованими в кожній трубі завихритель диму та системою подачі води на стінку труби, відрізняється тим, що емульгатори розташовують у лінії очищення послідовно, один для золоочистки, другий для абсорбції оксидів сірки, азоту, третій для поглинання двоокису вуглецю, де емульгатори виконані у вигляді набору безшовних труб з міцних зносостійких сплавів титану з співвідношенням довжини і діаметра 10-15, при швидкості газового потоку в межах 8-10 м/с при питомій витраті води 0,25-0,50 л/м3.



 

Схожі патенти:

Спосіб очищення газового потоку і пристрій для його реалізації

Винахід відноситься до очищення повітря і може бути використане у газової, нафтової, нафтохімічної та інших галузях промисловості. Пристрій для очищення газового потоку містить трубчастий корпус, що має вхідний канал для входу запиленого газового потоку, кілька послідовно розташованих конденсаційних секцій. Кожна з секцій забезпечена засобом для вдування пари, холодильником і кільцевим збірником для конденсату і вихідним каналом для виходу очищеного газового потоку. Засіб для вдування пари виконано як мінімум з трьох порожнистих секцій, розташованих у вигляді радіальних променів. Холодильник виконаний у вигляді сорочки, співвісної з корпусом, з утворенням профільованого зазору між променями сорочки холодильника і променями кошти для подачі пари. На зовнішній поверхні порожнистих променів, сполучених з джерелом пара, виконані отвори, за допомогою яких порожнину каналів всередині зазначених променів з'єднана з згаданим профільованим зазором. Спосіб полягає в багаторазовому послідовне поетапне насичення потоку газу парою рідини з подальшим осадженням на кожному етапі конденсаційно-укрупнившихся частинок на елементі осадження у вигляді конденсату і яка�2 іл.

Установка для очищення повітря

Винахід відноситься до очищення повітря і може бути використане у газової, нафтової, нафтохімічної та інших галузях промисловості. Установка для очищення повітря містить трубчастий корпус, що має вхідний канал для входу запиленого і/або задимленого повітряного потоку, кілька послідовно розташованих конденсаційних секцій. Кожна секція оснащена засобом для вдування пари, холодильником і кільцевим збірником для конденсату і вихідним каналом для виходу очищеного газового потоку. Засіб для вдування пари виконано з декількох порожнистих секцій, що мають спільний центральний канал, з'єднаний з джерелом пара, розташованих у вигляді радіальних променів, що розходяться з одного центру. Холодильник виконаний у вигляді сорочки, співвісної з корпусом. Внутрішній профіль сорочки холодильника виконаний еквідистантним профілю, утвореному променями кошти для подачі пари з утворенням профільованого зазору. На зовнішній поверхні порожнистих секцій, з'єднаних з джерелом пара, виконані отвори, за допомогою яких порожнину каналів всередині секцій з'єднана з профільованим зазором. Технічний результат: підвищення ефективності очищення газового потоку. 2 іл.

Скрубер вентурі

Винахід відноситься до техніки очищення газів від пилу та хімічних шкідливостей. Скрубер Вентурі включає конфузор, горловину, дифузор, систему зрошення, каплеуловлювач, в конфузора розміщено зрошувальне пристрій, що складається з трубопроводу для подачі води, виконаного у вигляді двох взаємно перпендикулярних ділянок, один з яких розміщений осесиметричних конфузору, а на його кінці, зверненому в бік горловини закріплена форсунка системи зрошення, при цьому вхідний отвір діаметром d1 конфузора і вихідний отвір діаметром d3 дифузора з'єднані відповідно з підвідним і відвідним трубопроводами, а вихід дифузора, з'єднаний з відвідним трубопроводом, тангенціально з'єднаний з нижньою частиною циліндричного корпусу прямоточного циклону, який виконує функцію краплевловлювача, при цьому осі дифузора і корпусу циклону взаємно перпендикулярні, причому нижня частина корпуса циклона з'єднана з конічним бункером для відведення шламу, а верхня частина з'єднана з конічною камерою для відведення очищеного газу, а форсунка системи зрошення містить корпус з штуцером, жорстко пов'язаних з корпусом, співвісно розташованих у верхній частині корпусу і має циліндричне отверстй частини, за допомогою трьох спиць приєднаний розпилювач, розташований перпендикулярно осі корпусу і виконаний у вигляді перфорованого диска. Технічний результат - підвищення ефективності очищення газів від пилу та хімічних шкідливостей. 4 з.п. ф-ли, 3 іл.

Конденсаційна камера

Винахід відноситься до очищення повітря. Конденсаційна камера для установки очищення газового потоку містить трубчастий корпус, що має вхідний канал для входу запиленого і/або задимленого газового потоку і вихідний канал для виходу очищеного газового потоку, засіб для вдування пари, холодильник і кільцевої збірник для конденсату, розташовані всередині згаданого корпусу. Засіб для вдування пари, як мінімум, в одній, бажано кожній, секції виконано у вигляді порожнього циліндра, розташованого з радіальним зазором співвісно трубчастого корпусу і складається з двох скріплених між собою циліндричних обичайок, зовнішньої і внутрішньої, встановлених з радіальним зазором по відношенню один в одному з утворенням внутрішнього каналу для подачі пари. На зовнішньої поверхні зовнішньої обичайки виконані отвори, що сполучають порожнину згаданого каналу з кільцевою порожниною, утвореною трубчастим корпусом і порожнистим циліндром. Холодильник виконаний у вигляді сорочки, співвісної з корпусом. Технічний результат - підвищення ефективності очищення газового потоку. 7 з.п. ф-ли, 2 іл.

Спосіб очищення газів від пилу

Винахід відноситься до технології очищення газів від пилу в теплоенергетиці, чорної і кольорової металургії. Спосіб очищення газів від пилу включає введення в циклон з верхнім осьовим вихлопним патрубком очищуваного газу, очищення газу від пилу за рахунок дії відцентрових сил при поступальному русі обертового потоку згори вниз в циліндричному корпусі з розворотом очищеного потоку вгору. Після цього проводять збір потоку вловленого пилу в пилозбірнику, подачу у циклон потоку допоміжною коагулирующей рідини, орієнтованої на потік вловленого пилу, з утворенням суміші уловленого пилу та рідини, брикетування суміші на вальцьові пресі, встановленому в нижній частині пилозбірника, з утворенням потоку брикетів в надбункерном просторі і завантаження брикетів в збірний бункер. При цьому під час очищення газу при поступальному русі обертового потоку згори вниз в циліндричному корпусі циклону його охолоджують з допомогою теплообмінника, що генерує водяна пара, потім останній подають у надбункерное простір у вигляді струменів водяної пари, орієнтованих на потік брикетів. Технічним результатом є підвищення ступеня очищення газів від пилу і розширення т

Очисне обладнання для текучого середовища газопромивного пристрої

Винахід відноситься до очисного обладнання для забрудненої текучого середовища газопромивних пристроїв і використання дискового відцентрового сепаратора і може бути використано в суднобудівній промисловості. Очисне обладнання включає засіб збору частині забрудненої текучого середовища газопромивного пристрою з контуру (9) текучого середовища газопромивного пристрою, дисковий відцентровий сепаратор (12), призначений для відділення фази забруднюючої речовини і очищеної текучого середовища газопромивного пристрою. Дисковий відцентровий сепаратор містить впуск (11), ротор (13), утворює всередині себе розділяє простір (14) з пакетом розділових дисків (15), перший випуск (16) для очищеної текучого середовища і другий випуск (17) для фази забруднюючої речовини. Очисне обладнання додатково містить засіб подачі частині забрудненої текучого середовища на впуск сепаратора, засіб випуску очищеної текучого середовища газопромивного пристрою і засіб збору фази забруднюючої речовини з другого випуску сепаратора. Винахід дозволяє поліпшити очищення текучого середовища газопромивного пристрою. 3 н. і 14 з.п. ф-ли, 5 іл.

Пристрій і спосіб очищення вихлопного газу і рідини для промивання газу

Винахід відноситься до пристрою для очищення вихлопного газу. Пристрій для очищення вихлопного газу містить газоочисникам (1) та блок для очищення рідини для промивання газу для очищення забрудненої рідини для промивання газу. Блок для очищення рідини для промивання газу містить відцентровий сепаратор (9) для відділення щонайменше фази забруднюючих речовин і очищеної рідини для промивання газу від зазначеної забрудненої рідини для промивання газу. Відцентровий сепаратор містить ротор (11), що включає в себе простір (12) для поділу з набором розділових дисків (13), впускний канал (8) сепаратора для забрудненої рідини для промивання газу, що проходить в зазначений простір для поділу, перший випускний канал (14) сепаратора для очищеної рідини для промивання газу, що виходить із зазначеного простору для поділу, і другий випускний канал (15) сепаратора для фази забруднюючих речовин, що виходить із зазначеного простору для поділу. Даний винахід відноситься до способу очищення забрудненої рідини для промивання газу. Технічний результат полягає в поліпшенні очищення рідини для промивання газу. 2 н. і 16 з.п. ф-ли, 4 іл.

Пристрій для фільтрування води з блоком регулювання рівня води

Пристрій для фільтрування води забезпечено блоком регулювання рівня води. Пристрій містить входи для зовнішнього повітря, через які втікає повітря, що містить пил; блок пиловідділення, який з'єднаний з входами для зовнішнього повітря, і який відокремлює пил від припливаючого повітря; випускні виходи, які з'єднані з блоком пиловідділення і через які випускають повітря, від якого не була відділена пил; пилесодержащую секцію, яка з'єднана з блоком пиловідділення і яку заповнюють водою; і блок регулювання рівня води, який встановлений в пилесодержащей секції, і який регулює рівень води. Блок регулювання рівня води містить дренажну трубу для надлишкової води, яка доставили до дна пилозбірника, і ручне відкриває/закриває засіб, який забезпечує селективну регулювання рівня води за рахунок використання дренажної труби для надлишкової води. Винахід дозволяє легко регулювати рівень води в пристрої для фільтрування і отримати високий ккд пиловловлення. 2 н. і 10 з.п. ф-ли, 9 іл.
Винахід застосовується на морських судах. Комплексна система виконана в трьох варіантах. По першому варіанту комплексна система підвищення екологічної безпеки енергоустановки морського судна для очищення лляльних вод і для очищення води після фільтра вихлопних газів містить один пристрій - двоступінчастий сепаратор, що складається з відцентрового сепаратора і мембранного фільтра з можливістю подачі очищеної води на фільтр вихлопних газів по замкнутому циклу. За другим варіантом комплексна система включає витяжний вентилятор регульованою продуктивності, встановлений на виході вихлопного тракту двигуна; подача газів на фільтр забезпечується заслінкою з регульованою швидкістю переміщення. По третьому варіанту комплексна система використовує в якості очищення розчину фільтра вихлопних газів забортну воду з автоматично регульованим рН в залежності від складу застосовуваного палива; лужність досягається шляхом змішування забортної води з прісною водою або додаванням гідроксиду калію; оптимізація обсягу подається у фільтр очищення розчину забезпечується автоматичним регулюванням продуктивності насоса в залежності від якості ли.
Винахід відноситься до способів мокрою очищення забрудненого повітря від пилу, аерозолів, пари і газових домішок і може бути використано для очищення зовнішнього повітря припливних систем вентиляції адміністративних або житлових будівель, розташованих в містах і населених пунктах, де забруднення атмосфери леткими органічними сполуками набуло загрозливих розмірів
Up!