Способ очистки высокотемпературных дымовых газов

 

Использование: очистка дымового газа. Сущность изобретения: способ очистки дымовых газов путем смешивания их с холодной водой, данным техническим решением осуществлен в системе с разрежением инжектора-водосмесителя, в котором высокая скорость движения потока продуктов сгорания достигнута работой дымососа-турбокомпрессора, установленного на приеме охлажденных в инжекторе-водосмесителе, отработавших газов. Смешивание высокотемпературных продуктов сгорания дымовыми газами с парами воды температурой не выше температуры окружающей среды в системе с разрежением протекает уравниванием их температуры соударением разнотемпературных молекул газов и воды, контактирование которых сопровождается возбуждением в них электрических процессов, которые суть причины химических взаимодействий. Увеличением скорости охлаждения продуктов сгорания и достижением при этом химических взаимодействий окисей продуктов сгорания с кислородом воды осуществлена полная очистка газов от вредных компонентов.1 ил.

Изобретение относится к химической промышленности в той части, которая направлена на оздоровление окружающей среды путем нейтрализации вредных компонентов в продуктах сгорания, отводимых в атмосферу дымовыми газами.

Наиболее близким аналогом к изобретению является способ очистки высокотемпературных дымовых газов, включающий смешивание потока газов с парами воды и последующее разделение фаз.

Недостатком известного способа является низкая эффективность очистки дымового газа от различного рода окисей.

Для достижения нужного эффекта очистки распыливание воды необходимо осуществлять в большем количестве и более мелких фракций, при этом увеличивая количество распыливаемой воды и уменьшая ее пылевые фракции больше образуется холода, которым дымовые газы охлаждаются на расстоянии от распыливаемых частиц воды не достигая с ними контакта. А более мелкие фракции воды, поступая в высокотемпературную зону дымовых газов, быстрее нагреваются. Так достигается мгновенное уравнивание температуры дымовых газов и распыливаемой воды явлением теплообмена, чем достигается их энергетическая равновесность. Таким образом, дальнейшее увеличение скорости охлаждения дымовых газов наталкивается на увеличение скорости уравнивания их температуры с температурой воды, в связи с чем невозможно достигнуть полноценной нейтрализации вредных химических соединений в составе продуктов сгорания существующим способом.

Технический результат изобретения повышение степени очистки дымовых газов от вредных компонентов.

Технический результат достигается в способе очистки высокотемпературных дымовых газов, включающем смешивание потока газов с парами воды и последующее разделение фаз, при этом, смешивание осуществляют в зоне разрежения инжектора и используют пары воды с температурой не выше температуры окружающей среды.

Действием разрежения вода переходит по своим физическим свойствам в газообразное состояние со слабыми энергетическими связями между атомами в молекулах пара воды. Система с разрежением допускает сосуществование в соседних слоях газообразных веществ разнотемпературного их состояния (физическая энциклопедия, раздел вакуум), что свидетельствует о том, что система с разрежением не обладает свойствами уравнивания температуры разнотемпературных частиц, находящегося в ней газообразного вещества, явлением теплообмена. Плотное контактирование разнородных веществ приводит к возникновению в них электрических процессов при нагревании их контактной зоны (термопары). Электрические процессы образуются не только в термопарах, т.е. при нагревании разнородных веществ, контактируемых пайкой, но и при контактировании разнородных веществ разнотемпературного состояния. Причем, если такое контактирование протекает при исключении фактора уравнивания температуры их разнотемпературного состоянии, то контактирование разнородных веществ разнотемпературного состояния протекает и с разрушением этих веществ (диссоциацией), а при высокой разности температур и высокой скорости их совмещения, между ними возникает взрыв. Высокая скорость движения продуктов сгорания дымовых газов через инжектор-водосмеситель обеспечивается работой дымососа-турбокомпрессора, создающего разрежение, которое гасится в инжекторе-водосмесителе и негативных последствий на технологический режим в топке теплосиловой установки не имеет. В инжекторе-водосмесителе, при этом, увеличивается скорость движения потока высокотемпературных газов кратно увеличению глубины вакуума в его рабочем органе. Поступающая в рабочий орган инжектора-водосмесителя вода испаряется действием сил разрежения. Смешивание паров воды температурой не выше температуры окружающей среды с высокотемпературными дымовыми газами в системе инжектора-водосмесителя протекает с высокой скоростью охлаждения дымовых газов, которая пропорциональна увеличению в нем величины разрежения.

Причем, увеличение скорости охлаждения дымовых газов в системе с разрежением протекает снижением скорости уравнивания их температуры при помощи теплообмена (а при более глубоком вакууме полностью исключается фактор уравнивания температуры при помощи теплообмена). Снижение температуры дымовых газов данным способом достигается увеличением числа соударений разнотемпературных частиц (молекул и атомов) газов и пара воды, которое стимулируется турбулентностью потока газовой смеси, возрастающей с увеличением разрежения в инжекторе-водосмесителе. Повышение скорости уравнивания температуры увеличением числа соударений разнотемпературных молекул газов и пара воды суть контактирования разнородных веществ разнотемпературного состояния, что является причиной возникновения электрических процессов. Возбуждение в разнотемпературных частицах воды и газов, электрического эффекта протекает переходом этих частиц в вещество с равноименными электрическими зарядами, которые тут же взаимодействуют посредством электрического разряда, что является причиной возникновения химических реакций, протекающих при диссоциации этих частиц. Диссоциируя на атомы, молекулы окисей газов и молекулы кислорода воды образуют, таким образом, доокисление всех окисей не прореагировавших с кислородом состава охлаждаемых газов.

При диссоциации молекул воды выделяется холод, количество которого на несколько порядков больше, чем при традиционном распыливании воды, следовательно, в такое же количество раз увеличивается и скорость охлаждения высокотемпературных продуктов cгорания. Фактором увеличения скорости охлаждения продуктов сгорания с фактором взаимодействия, при этом, окисей вещества дымовых газов с кислородом воды достигается полная нейтрализация вредных, для окружающей среды, компонентов состава дымовых газов.

На чертеже изображена схема устройства для реализации способа очистки дымовых газов от вредных компонентов.

Устройство состоит из теплоэнергоустановки 1, отводящего дымохода 2, инжектора-водосмесителя 3, емкости воды 4, сообщающейся с инжектором-водосмесителем 3, дымососа-турбокомпрессора 5, фильтра-отстойника 6 и выпускного газотрубопровода 7.

Работа устройства по очистке продукта сгорания дымовыми газами состоит в отделении от них механических примесей составом аэрозолей и нейтрализации газообразных загрязнений. Для чего работа теплосиловой установки 1 организуется запуском турбокомпрессора-дымососа 5. При этом, дымовые газы из теплосиловой установки 1 по дымоходу 2 проходят через инжектор-водосмеситель 3. При достижении температуры дымовых газов выше 500^oС в инжектор-водосмеситель 3 из емкости 4 подается вода или включением насоса "А", или самотеком. Смешивание в инжекторе-водосмесителе дымовых газов с парами воды температурой не выше температуры окружающей среды протекает при интенсивном соударении их разнотемпературных частиц. Смачивание механических взвесей аэрозолями, с пылевыми фракциями воды приводит к слипанию пылевых частиц и выпадению их в осадок, а при соударении разнородных материалов веществ высокоразнотемпературного состояния между ними протекает реакция химических взаимодействий. Резким снижением температуры продуктов сгорания и образованием взаимодействия кислорода воды с окисями дымовых газов достигается полная их нейтрализация.

Эффективность данного процесса обусловлена наличием разрежения как в системе инжектора-водосмесителя, так и на участке движения пароводяной смеси, до рабочего органа дымососа-турбокомпрессора 5. Разумеется, установка дымососа-турбокомпрессора 5 стала возможной лишь потому, что в его рабочий орган поступают охлажденные продукты сгорания, чем увеличивается эффект величины разрежения в инжекторе-водосмесителе 3.

Очистка дымовых газов, содержащих в себе значительное количество механических примесей может быть осуществлена с установкой между водосмесителем 3 и дымососом-турбокомпрессором циклотрона, для улавливания крупных фракций дымовых газов механическими взвесями. Замещаясь в молекулах воды активными окисями, водород накапливается в системе в свободном состоянии и может быть использован или окислением его горением в теплосиловой, или на другие технологические нужды. Очищенные дымовые газы из фильтра-отстойника 6 отводятся через трубопровод 7.

Формула изобретения

Способ очистки высокотемпературных дымовых газов, включающий смешивание потока газов с парами воды и последующее разделение фаз, отличающийся тем, что смешивание дымовых газов и паров воды осуществляют в зоне разрежения инжектора, при этом используют пары воды с температурой не выше температуры окружающей среды.

РИСУНКИ

Рисунок 1