Апарат для мокрої очистки димових газів від твердих і токсичних елементів

 

Винахід відноситься до технології мокрої очистки димових газів від твердих, рідких і токсичних газоподібних включень 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 [4-10]. 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. В основному відомі способи і установки націлені тільки на очищення диму від золи.

Найбільш близьким за технічною сутністю до пропонованого винаходу є апарат для мокрої очистки газів (патент РФ №2022623 від 15.11.1994 р.). При високих показниках золоочистки прототип має ряд недоліків: відсутня можливість очищення газу від оксидів сірки, азоту, вуглецю; складність виготовлення емульгуючих труб-насадок.

Метою винаходу є підвищення ефективності очищення газів від золи, оксидів сірки, азоту, вуглецю при дотриманні безпеки�в, перший виготовлений у вигляді відкритої трубчастої касети з хімічно стійкого склопластику з системою четирехлопастних завихрювачів в кожній трубі, другий виготовлений у вигляді закритої трубчастої касети з титанового сплаву з системою четирехлопастних завихрювачів в кожній трубі і системою управління подачі води, хімічного реагенту і гарячого повітря з різними кутами подачі води в першому корпусі і хімічного реагенту у другому корпусі.

На фіг. 1 показана загальна схема пристрою апарата, який встановлюють всередині газоходу від котла ТЕЦ. На фіг. 2 показано поперечний переріз трубчастого елемента касет першого корпусу, на фіг. 3 - другого корпусу апарату, де кути альфа (α) і бета (β) для кожного корпусу різні і залежать від газодинамічних характеристик газового потоку. Кут α визначається віссю подачі води - 19 і лопаткою завихрювача - 20 для першого корпусу, для другого віссю подачі хімічного реагенту - 22 і лопаткою завихрювача - 23. У всіх випадках цей кут знаходиться в діапазоні (35-70)° і визначається емпірично при оптимальному процесі очищення диму. З практики слідує: α=(35-50)° для першого корпусу, α=(55-70)° - для другого.

Зважаючи на багатофакторність рассматриваемогагрессивность, гідравлічне опір, витрата води та хімічного реагенту, тут ефективність очищення диму досягається апаратом при наступних конструктивно-технологічні особливості.

Вибір матеріалу труб - склопластик в першому корпусі, титановий сплав у другому - обумовлений зносостійкістю і коррозионностойкостью цих матеріалів, а також економічною доцільністю і зниженням питомої ваги апарату в цілому. При цьому особливість титану - на його поверхні не відбувається налипання неметалічних включень.

Вибір довжини і діаметра труб в корпусах апарату оцінювався з розрахунку пропускної спроможності, визначення меж сталого режиму золоочистки в першому корпусі і осадження оксидів сірки, азоту, вуглецю у другому корпусі. Так як у другому корпусі після подачі хімічного реагенту відбуваються хімічні реакції з виділенням сірчаної, азотної кислот, необхідно певний час для закінчення реакції, що обумовлює збільшення часу для проходження диму в другому корпусі. Звідси довжина другого корпусу має бути не менше двох довжин першого корпусу, щоб дати час для осадження окислів сірки, азоту, вуглецю з диму, з урахуванням того, що швидкість гЕтанавливаются паралельно один одному для кожного корпусу певного діаметру, довжини і кількості.

В апараті передбачена система керування подачею води в першому корпусі і подачею хімічного реагенту в другому, що дозволяє здійснити високу ступінь очищення димових газів.

В апараті передбачений підведення гарячого повітря в другий корпус для прискорення хімічних реакцій, так як після першого корпусу температура газового потоку знижується до ~90°C.

Таким чином апарат, встановлений у газоході відхідних газів 1 (фіг. 1), працює в такій послідовності. Газовий потік проходить через перший корпус 10, що складається з касет зі змонтованими паралельно один одному склопластиковими трубами, внизу яких встановлені завіхрітелі (фіг. 2). У верхню плиту підводиться вода 4 по трубопроводу 6 через кульовий кран 5. Подача води трубопроводом 4 на кульовий кран 5 проводиться насосом-дозатором 3 і коригується системою управління 2. Надлишки води з верху першого корпусу прибираються за допомогою трубопроводу води 7. Ця вода разом із забрудненою водою після золоочистки по направляючому ятки потрапляє у вузол вивантаження золи 15 і виводиться за межі робочої зони.

Потім газовий потік проходить через другий корпус 11 апарату, що складається з касет з змонтов. ). У верхню плиту підводиться хімічний реагент по трубопроводу 9 через кульовий кран 5. Подача хімічного реагенту здійснюється насосом-дозатором 13 і коригується системою управління 14. Продукти хімічних реакцій, оксиди сірки, азоту, вуглецю по направляючому ятки потрапляють на сайт вивантаження 16. Для прискорення хімічних реакцій в корпусі 11, відповідно для підвищення температури газового потоку, через трубопровід 17 здійснюється підведення гарячого повітря (180°C). Після другого корпусу газовий потік направляється в димову трубу 12.

На фіг. 2 показано поперечний переріз трубчастого елемента 18 першого корпусу 10. Кут α визначається віссю подачі води 19 і лопаткою завихрювача 20. На фіг. 3 показано поперечний переріз трубчастого елемента 21 другого корпусу 11 апарату (фіг. 1). Кут β визначається віссю подачі хімічного реагенту 22 і лопаткою завихрювача 23. Кути α, β на практиці вимірюються в діапазоні (35-70)° і визначаються емпірично в залежності від об'єму потоку, швидкості і температури. З дослідів слід: α=(35-50)° для першого корпусу і β=(55-70)° для другого.

Апарат дозволяє очистити димові гази від золи на 99,6%, від окислів сірки, азоту на 80%, вуглецю 60%.

Приклад конкретного виконання

�азмер склопластикових труб в касетної збірці: зовнішній діаметр - товщина стінки і довжина відповідно 108×4×1500 мм. Вага однієї труби - 6,3 кг Загальна кількість труб в касеті - 144 шт. Швидкість газового потоку 9 м/с при температурі -180°C. Витрата води - 0,3 л/м3при гідравлічному опорі 55 мм вод. ст. для забезпечення пропускної здатності по димового газу - 50 тис. м3/годину, необхідно розмістити в газоході котла ТЕЦ одну касету в першому корпусі апарату.

Другий корпус апарату з габаритними розмірами: довжина-ширина-висота відповідно 2200×2200×3100 мм Розмір труб зі сплаву титану ПТ7М (ГОСТ 22897-86) відповідно 108×1,5×3100 мм Вага однієї труби ~7,0 кг Загальна кількість труб в касеті - 144 шт. Швидкість газового потоку ~7 м/с при температурі на виході ~90°C. Витрата хімічного реагенту ~0,25 л/м3.

Подача гарячого повітря в другий корпус при температурі ~180°C. Обшивка замкнутого другого корпусу з листового титанового матеріалу ПТ7М товщиною ~1,5 мм.

Конструкція завихрювачів в апараті стандартна - чотирилопатева, де лопаті виготовлені з керамопластика (фіг. 2, 3).

Хімічні реагенти вибираються емпірично, так як їх ефективність застосування істотно залежить від підготовки води та хімічного складу золи. Кожні вугілля мають свою специфічні�конструкції і технологічний у виготовленні, де основним елементом є касетна складання циліндричних труб. Застосування апарату значно скорочує терміни ремонту котлів. Головне - суттєво скорочує екологічно шкідливі складові димових викидів.

Підрисункові підписи до заявки «Апарат для мокрої очистки димових газів від твердих і токсичних елементів».

Фіг. 1 Загальна схема апарату

1 - газохід;

2 - система управління подачею води;

3 - насос-дозатор води;

4 - підведення води;

5 - кран кульовий;

6 - підведення води;

7 - злив води;

8 - злив реагенту;

9 - підведення реагенту;

10 - корпус очищення димових газів від твердих елементів;

11 - корпус очищення димових газів від сірки та азоту;

12 - димова труба;

13 - насос-дозатор реагенту;

14 - система управління параметрами реагентів водного оборотного циклу;

15 - вузол вивантаження золи;

16 - вузол вивантаження оксидів сірки і азоту;

17 - підведення гарячого повітря.

Фіг. 2 Поперечний переріз трубчастого елемента

18 - трубчастий елемент першого корпусу;

19 - живильник подачі води;

20 - завихритель води.

Фіг. 3 Поперечний переріз трубчастого елемента

21 - трубчастий елемент другого корпусу;

22 - живильник подачі реагенту;

23 - завихрител�дат, 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. - прототип.

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.

10. Патент України №79022, 10.05.2007 р.

Апарат для мокрої очистки димових газів від твердих і токсичних елементів, що містить корпус з паралельно встановленими в ньому зрошуваними трубами і пристроями для завихрення пилогазового потоку, патрубки підведення і відведення газів, дозатори рідини, відрізняється тим, що з метою ефективності очищення газів апарат складається з двох корпусів, перший виготовлений у вигляді відкритої трубчастої касети з хімічно стійкого склопластику з системою четирехлопастних завихрювачів в кожній трубі, другий виготовлений у вигляді закритої трубчастої касети з титанового сплаву, довжиною не менш двох довжин першого корпусу, з системою четирехлопастних завихрювачів в кожній трубі і системою управління подачі води, хімічного реагенту і гарячого повітря, з різними кутами подачі води в першому корпусі і хімічного реагенту у другому корпусі.



 

Схожі патенти:

Спосіб очищення і осушення шахтного газу і попутного нафтового газу і установка для його здійснення

Винахід відноситься до способів і пристроїв очищення і осушення газоподібного палива. Спосіб складається з наступних операцій, що забезпечують одержання з вихідного газу очищеного і осушеного чистого паливного газу: охолодження вихідного газу в радіально-спіральному апараті «газ-повітря» або іншому теплообміннику з частковою конденсацією містяться в ньому водяних парів, сепарацію основної частини води, що міститься в рідкій фазі у вихідному газі, і утворився конденсату, промивку охолодженого газу в комбінованому пенном апараті з використанням в якості робочої рідини гасу або газового конденсату, очищення промитого газу від бризок робочої рідини і подальший нагрів очищеного газу до температури не нижче значення, відповідного необхідної відносної вологості газу. Установка, що містить суміщений газоохолоджувач-сепаратор, комбінований пінний апарат, що включає промивне пристрій, бризгоуловитель і підігрівач газу, резервуар робочої рідини з насосом для підживлення пінного апарату, також вбудований у водяну порожнину пінного апарату водонагрівач, який вводиться в дію в періоди стоянки та/або роботи установки при отрицательн�н. і 7 з.п. ф-ли, 2 іл.

Пристрій для очищення газу

Винахід відноситься до засобів мокрої очистки газів в шарі механічної піни. Пристрій для очищення газу містить корпус з патрубками введення газу і вертикальними вихлопними трубами, верхні кінці яких обладнані сепаратором, а нижні - закручивателями з похилих лопаток, рівномірно розподілених щодо окружності вихлопних труб, частково занурених у рідину, при цьому вихлопні труби вставлені співвісно одна в іншу з виступами внизу і закриті кільцевими денцями, що з'єднують нижній кінець зазначених виступів зі стінкою центральної труби в зазорі між вихлопними трубами утворені ємності для рідини, які частково занурені похилі лопатки закручивателей, на рівні яких у стінці центральної труби по її окружності виконані наскрізні отвори тангенціальні, верхні кінці вихлопних труб, плавно відігнуті назовні, закріплені в сепараторі, а кожна ємність для рідини пов'язана з незалежними збірниками подачі свіжої рідини через гідрозатвори. Винахід дозволяє підвищити ефективність очищення газу і забезпечити задану продуктивність. 2 з.п. ф-ли, 1 іл.

Пристрій очищення і утилізації тепла відхідних димових газів

Винахід відноситься до створення енергетичних котлів для спалювання палива і може бути використане в котелень комунально-побутових господарств та промислових підприємств для очищення та утилізації тепла відхідних димових газів

Колонний апарат массообменний

Винахід відноситься до колонним массообменним апаратів і може знайти застосування у газової, нафтової, хімічної та суміжних галузях промисловості при здійсненні масообмінних процесів для систем газ - рідина, наприклад, при низькотемпературної абсорбції рідких вуглеводнів з природного газу

Пінний апарат массообменний

Винахід відноситься до техніки мокрої очистки газів і може бути використане в пристроях для проведення тепломасообмінних процесів

Газопромиватель

Винахід відноситься до техніки мокрого пиловловлювання і може застосовуватися в хімічній, текстильній, харчовій, легкій та інших галузях промисловості для очищення запилених газів

Пристрій для мокрого очищення повітря

Винахід відноситься до пристроїв для мокрої очистки газів від пилу і механічних домішок і може бути використане, переважно для очищення атмосферного повітря, що надходить у газотурбінні установки, а також енергетичної, хімічної, нафтохімічної, металургійної, машинобудівної та інших галузях промисловості

Пристрій для очищення запилених гарячих газів і утилізації теплоти

Винахід відноситься до мокрою очищення запилених гарячих газів рідиною в якості промивающего агента, а також подальшого використання нагрітої рідини, і може бути реалізовано в промисловості будівельних матеріалів, хімічної, металургійної та інших галузях промисловості

Апарат для очищення газів

Винахід відноситься до пристроїв для очищення газових викидів

Массообменний апарат

Винахід відноситься до пристроїв для проведення тепломасообмінних процесів, що використовуються при очищенні газів у хімічної, нафтохімічної, металургійної та інших галузях промисловості
Up!