Вихревой пылеуловитель для очистки горячих газов

 

Использование: для очистки дымовых газов котельных и теплоэлектростанций, работающих на угле, от летучей золы и оксидов серы. Сущность изобретения: вихревой пылеуловитель содержит цилиндрический корпус с пылесборной камерой, нижний осевой ввод, подсоединенный к газоходу горячего запыленного газа, размещенные в верхней части корпуса тангенциальный периферийный ввод вспомогательного закрученного потока и осевой выходной патрубок. Пылеуловитель снабжен системой подачи и перегрева продувочной воды парового котла, которая включает последовательно соединенные между собой сепаратор продувочной воды и емкость трубопровод с насосом и водоперегреватель, размещенный в газоходе. Осевой ввод помещен в кожух. Выходной патрубок водоперегревателя соединен с периферийным вводом и с кожухом, выход из которого соединен с завихрителем осевого ввода. 1 ил.

Изобретение относится к технике очистки горячих газов, преимущественно дымовых газов котельных и ТЭЦ, работающих на угле, от твердых взвешенных частиц и оксидов серы и азота и может быть применено в различных отраслях хозяйства.

Известны вихревые пылеуловители, содержащие цилиндрический корпус, цилиндро-коническую пылеобразную камеру, центральный ввод с завихрителем для подачи вторичного энергоносителя, преимущественно воздуха [1] Недостатком этих пылеуловителей является то, что количество вспомогательного энергоносителя составляет 40-50% расхода запыленного газа, что приводит к большим затратам энергии.

Наиболее близким техническим решением является вихревой пылеуловитель для очистки горячих газов [2] содержащий цилиндрический корпус с размещенной внизу пылесборной камерой, газоход подвода горячего запыленного газа, соединенный с нижним осевым вводом корпуса, размещенный в верхней части корпуса периферийный ввод вспомогательного закрученного потока, соединенный с трубопроводом системы подачи воды, верхний вывод очищенного газа. Ввод вспомогательного потока выполнен в виде камеры с патрубком ввода горячего очищаемого газа, в котором размещен коллектор ввода воды с форсунками для распыливания воды.

Недостатки этого вихревого пылеуловителя большие энергетические затраты, связанные с распыливанием воды и закручиванием основного и вспомогательного вихревого потоков, а также низкие функциональные возможности, т.к. в нем невозможна очистка горячих газов от оксидов серы и азота.

Цель изобретения повышение экономичности и расширение функциональных возможностей очистки горячих газов, преимущественно дымовых газов котельных и ТЭЦ.

Поставленная цель достигается тем, что вихревой пылеуловитель для очистки горячих газов, содержащий цилиндрический корпус с размещенной внизу пылесборной камерой, газоход подвода горячего запыленного газа, соединенный с нижним осевым вводом корпуса, размещенный в верхней части корпуса периферийный ввод вспомогательного закрученного потока, соединенный с трубопроводом подачи воды, верхний вывод очищенного газа, снабжен кожухом-теплообменником, охватывающим осевой ввод с образованием кольцевого проточного канала, и завихрителем, установленным на выходе осевого ввода и кольцевого канала. Система подачи воды включает емкость с размещенным на ее входе сепаратором продувочной воды парового котла, трубопровод с насосом подачи воды из емкости, размещенный в газоходе подвода горячего запыленного газа водоперегреватель, соединенный трубопроводами с кожухом-теплообменником и периферийным вводом вспомогательного закрученного потока.

Благодаря тому, что пылеуловитель снабжен кожухом-теплообменником, охватывающим осевой ввод с образованием кольцевого проточного канала, и завихрителем, установленным на выходе осевого и кольцевого канала, а система подачи воды включает емкость с размещенным на ее входе сепаратором продувочной воды парового котла, трубопровод с насосом подачи воды из емкости, размещенный в газоходе подвода горячего запыленного газа водоперегреватель, соединенный трубопроводами с кожухом-теплообменником и периферийным вводом вспомогательного закрученного потока, основной вихревой закрученный поток и вспомогательный периферийный поток создаются за счет утилизации тепла отходящих горячих запыленных газов и воды продувки котла: продувочная вода после сепаратора имеет температуру 106-114^оС, которая перегревается за счет тепла горячих газов в водоперегревателе до температуры 140 -180^оС. При поступлении перегретой воды в кожух-теплообменник происходит дополнительный перегрев воды за счет более глубокого использования тепла газов. После прохождения через завихритель, в котором она превращается в перегретый пар и в котором пар смешивается с очищаемыми газами, создается восходящий основной вихревой закрученный поток. При поступлении перегретой воды из водоперегревателя в периферийный ввод вспомогательного закрученного потока последний также создается за счет превращения перегретой воды в перегретый пар. Следовательно, основной и вспомогательный закрученные потоки создаются без использования газодувных средств за счет утилизации тепла газов и воды продувки котла, что и обусловливает повышение экономичности пылеуловителя.

Вследствие того, что система подачи воды включает емкость с размещенным на ее входе сепаратором продувочной парового котла, трубопровод с насосом подачи воды из емкости, расширяются функциональные возможности пылеуловителя (происходит очистка газов не только от пыли, но и от оксидов серы и азота), т. к. в воде продувки котлов всегда имеется NaHCO₃: в котельных чаще всего используется для обработки воды Na катионирование, при котором протекают реакции 2NaR + Ca(HCO₃)₂ ->> CaR₂ + 2NaHCO₃, 2NaR + Mg(HCO₃)₂ ->> MgR₂ + 2NaHCO₃ где NaR, CaR₂, MgR₂ солевые формы катионита. Поэтому в соответствии с реакцией NaHCO₃ + H₂O ->> NaOH + H₂O + CO₂ в паре воды всегда имеется щелочь NaOH, которая обусловливает очистку газов от оксидов серы и азота.

На чертеже представлен вихревой пылеуловитель для очистки горячих газов.

Пылеуловитель содержит цилиндрический корпус 1 с размещенной внизу пылесборной камерой 2, осевой ввод 3 корпуса с завихрителем 4, обтекателем 5, отбойной шайбой 6, подводящую трубу 7, периферийный ввод 8 вспомогательного закрученного потока с завихрителем 9, верхний вывод 10 очищенного газа, кожух-теплообменник 11, охватывающий осевой ввод 3 и подводящую трубу 7 с образованием кольцевого проточного канала 12. Вихревой пылеуловитель снабжен системой подачи воды, которая включает в себя емкость 13 с размещенным на ее входе сепаратором 14 продувочной воды парового котла с патрубками 15, 16, трубопроводом 17, трубопровод 18 с насосом 19 подачи воды из емкости 13. В газоходе 20 подвода горячего запыленного газа размещен водоперегреватель 21 с патрубком 22, через который водоперегреватель 21 трубопроводом 23 соединен с кожухом-теплообменником 11, а трубопроводом 24 с периферийным вводом 23 вспомогательного закрученного потока.

Пылеуловитель для очистки горячих газов работает следующим образом.

Горячие газы по газоходу 20 поступают через подводящую трубу 7 в осевой ввод 3 корпуса, а затем в завихритель 4. Одновременно из сепаратора продувочной воды парового котла 14 через патрубок 16, трубопровод 17 в емкость 13 поступает продувочная вода с температурой 106 114^оС. Bода из емкости 13 через трубопровод 18 насосом 19 подается в водоперегреватель 21, в котором за счет тепла горячих газов, имеющих температуру 270^oС, перегревается до температуры 140-180^оС при давлении 0,4-1,2 МПа. Затем перегретая вода по трубопроводам 23 и 24 поступает соответственно в кожух-теплообменник 11 и периферийный ввод 8 вспомогательного потока. В кожухе-теплообменнике 11 она движется по кольцевому проточному каналу 12, дополнительно нагреваясь за счет тепла горячих газов через стенки подводящей трубы 7 и осевого ввода 3, вытекая затем в завихритель 4. Вследствие того, что давление в пылеуловителе близко к атмосферному перегретая вода испаряется в завихрителе 4, перемешиваясь при этом с очищаемыми газами. На выходе из завихрителя 4 формируется центральный восходящий вихрь перемешавшихся паров воды и газов. В корпусе 1 под действием центробежных сил твердые частицы перемещаются к стенкам, где попадают в зону вращения периферийного вспомогательного закрученного нисходящего потока перегретого пара. Этот поток образуется в результате превращения перегретой воды в перегретый пар в периферийном вводе 8 и в завихрителе 9. Равномерно организованный периферийный поток движется в осевом направлении навстречу центральному потоку. При этом оба потока закручены в одном направлении. Достигая шайбы 6, поток разворачивается в обратном направлении, объединяясь с центральным восходящим потоком. Поток очищенного газа покидает аппарат при температуре 200^оС через верхний вывод 10, который соединен с дымовой трубой (не показана). Отсепарированные твердые частицы собираются в пылесборной камере 2, из которой затем удаляются.

В результате того, что перегретый пар получен из воды продувки котлов, он имеет щелочную реакцию, т.к. в котельных чаще всего для обработки воды используется Na-катионирование, при котором протекают реакции 2NaR + Ca(HCO₃)₂ ->> CaR₂ + 2NaHCO₃, 2NR + Mg(HCO₃)₂ ->> MgR₂ + 2NaHCO₃, где NaR, CaR₂, MgR₂ солевые формы катионита.

В соответствии с реакцией NaHCO₃ + H₂O ->> NaOH + H₂O + CO₂ в парах воды всегда имеется NaOH, которая в результате смешивания с очищаемыми газами в завихрителе 4 и корпусе 1 происходит чистка газов от оксидов серы и азота. При этом процессы тепло- и массообмена, определяющие эффективность очистки от оксидов, протекают более интенсивно между парогазовыми средами, чем между газами и каплями воды.

Применение вихревого пылеуловителя для очистки горячих газов позволяет достичь степени очистки от твердых частиц 98-99% без использования газодувных средств, т.к. для создания вихревых потоков используется перегретый пар, получаемый из продувочной воды паровых котлов за счет тепла очищаемых горячих газов, что и обеспечивает повышение экономичности очистки газов. Благодаря тому, что используется продувочная вода котлов, которая всегда имеет щелочную реакцию, одновременно происходит очистка газов от оксидов серы и азота, т. е. расширяются функциональные возможности пылеуловителя. Это позволяет сделать вывод, что изобретение соответствует критерию промышленной применимости.

Формула изобретения

ВИХРЕВОЙ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЬ ДЛЯ ОЧИСТКИ ГОРЯЧИХ ГАЗОВ, содержащий цилиндрический корпус с размещенной внизу пылесборной камерой, газоход подвода горячего запыленного газа, соединенный с нижним осевым вводом корпуса, размещенный в верхней части корпуса периферийный ввод вспомогательного закрученного потока, соединенный с трубопроводом системы подачи воды, верхний вывод очищенного газа, отличающийся тем, что он снабжен кожухом-теплообменником, охватывающим осевой ввод с образованием кольцевого проточного канала, и завихрителем, установленным на выходе осевого ввода и кольцевого канала, а система подачи воды включает емкость с размещенным на ее входе сепаратором продувочной воды парового котла, трубопровод с насосом подачи воды из емкости, размещенный в газоходе подвода горячего запыленного газа водоперегреватель, соединенный трубопроводами с кожухом и периферийным вводом вспомогательного закрученного потока.

РИСУНКИ

Рисунок 1