Установка для очистки газовых выбросов от сажи

 

Изобретение относится к области санитарной очистки газовых промышленных выбросов от пыли и вредных примесей с рекуперацией абсорбента с целью его многократного использования и утилизацией поглощенных веществ. Установка содержит дымовую трубу, отражатель, колпак, наклонный поддон, горизонтальные торы с распыливающими форсунками, сборники циркулирующего абсорбента, центробежные насосы для подачи абсорбента на форсунки и снабжена двумя циркулирующими системами абсорбента, одна из которых использует высококипящий органический растворитель для поглощения сажи и соединена с форсунками верхнего тора, а вторая система использует в качестве абсорбента циркулирующую воду, подаваемую на форсунки нижнего тора. Установка также снабжена отстойником для отделения воды от растворителя и шнеком для отвода сажи, агрегатами для отгонки растворителя от сажи и сушки сажи. 9 ил.

Изобретение относится к области охраны воздушного бассейна от загрязнений промышленными отходами в виде твердых дисперсных частиц и вредных газовых примесей и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, энергетической и других отраслях промышленности.

Известна установка для санитарной очистки газовых промышленных выбросов от пыли и вредных газовых примесей, содержащая дымовую трубу, установленный над ней отражатель, центральную трубу для подачи жидкости над отражателем, устройство для распределения жидкости, колпак, размещенный над дымовой трубой с отражателем, кольцевой поддон с наклонным днищем, слой насадки, орошаемой жидкостью для очистки газа, вытяжной вентилятор для отсасывания охлажденного очищенного газа [1] Недостатком известной установки является низкая эффективность и экономичность очистки газа вследствие неравномерного распределения и взаимодействия жидкости и газа, высокого гидравлического сопротивления потоку газа и необходимости установки вытяжного вентилятора для отсасывания охлажденного газа.

Как известно, в больших объемах выбросы сажи в атмосферу происходят в производстве сажи, а также в других подобных технологических процессах с образованием сажи (копоти) или мелкодисперсного технического углерода. Сажа продукт неполного сгорания или термического разложения углеродистых веществ, представляет собой тонкий дисперсный порошок, состоящий из высокодисперсных частиц, главным образом углерода от 88,8% до 99,6% водорода от 0,1% до 1% кислорода от 0,1% до 4,5% средний размер частиц сажи составляет 10-40 нм, плотность 1750-2000 кг/м³. Сажа не смачивается водой, но благодаря сродству с углеводородами смачивается соляровым маслом (керосином), который может быть использован как абсорбент благодаря высокой температуре кипения порядка 270^o С.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и экономичности очистки газовых выбросов от сажи.

Технический результат достигается тем, что установка для очистки газовых выбросов от сажи, содержащая дымовую трубу, установленный над ней отражатель, колпак над дымовой трубой с отражателем, устройство для распределения жидкости с патрубком для слива жидкости, устройство для распределения жидкости выполнено в виде верхнего и нижнего горизонтальных торов, к которому сверху подсоединены центробежные распыливающие форсунки, выполненные в виде вертикальных нижних и верхних конусов, между которыми жестко закреплены горизонтальные направляющие диски с размещенными по периферии арочными прорезями выпуклостью вверх с осями, направленными под острым углом к радиусу от периферии к центру, а направление осей в смежных форсунках торов противоположное, при этом в верхних конусах сверху выполнены отверстия в виде обратного конуса, а в нижних конусах снизу выполнены отверстия для крепления форсунок к патрубкам торов, установка снабжена сборниками циркулирующего органического растворителя и циркулирующей воды, первые из которых соединены с форсунками верхнего тора, а вторые с форсунками нижнего тора, отстойником для отделения воды от органического растворителя, соединенным со сборниками циркулирующих органического растворителя и воды, перегонными аппаратами для отгонки из сажи органического растворителя с водой, конденсатором, отстойником конденсата со сборниками органического растворителя и воды, сушилок для сажи, причем сборники циркулирующего органического растворителя выполнены со шнеками для сажи, соединенными с перегонными аппаратами, а сборники циркулирующей воды снабжены верхними стеклянными фонарями, соединенными со сборниками циркулирующего органического растворителя.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена принципиальная технологическая схема установки; на фиг. 2 схематически изображен фрагмент установки, вертикальный разрез; на фиг. 3 вид по А-А фиг. 2; на фиг. 4 разрез в плоскости Б-Б фиг. 3; на фиг. 5 разрез в плоскости В-В фиг. 3; на фиг. 6 разрез в плоскости Г-Г фиг. 4; на фиг. 7 разрез в плоскости Д-Д фиг. 6; на фиг. 8 разрез в плоскости Е-Е фиг. 6; на фиг. 9 - разрез в плоскости Ж-Ж фиг. 5.

Установка на дымовой трубе для очистки газовых выбросов от сажи включает (фиг. 1-9) вертикальную дымовую трубу 1 с коническим отражателем 2, установленным вершиной вверх и отстоящим от верхней кромки дымовой трубы 1 на расстоянии, равном не менее 0,25 диаметра трубы для обеспечения постоянства сечения для прохода дымовых газов, над коническим отражателем 2 осесимметрично по отношению к дымовой трубе 1 установлен цилиндрический колпак 3, нижняя кромка которого находится ниже верхней кромки дымовой трубы 1, диаметр колпака 3 принимается таким, чтобы поперечное кольцевое сечение между колпаком 3 и дымовой трубой было не меньше поперечного сечения дымовой трубой 1 расположены верхние кольцевые торы 4 в горизонтальной плоскости, соединенные с подводящими патрубками 5, ниже расположены нижние кольцевые торы 6 с подводящими патрубками 7, к кольцевым торам 4 и 6 подсоединены сверху на патрубках поочередно центробежные форсунки 8 и 9, выполненные в виде двух конусов нижнего 10 и верхнего 11, соединенных на фланцах болтами, между которыми плотно затянуты направляющие диски 12 и 13, в которых в периферийной части выполнены выпуклостью вверх арочные прорези 14 и 15, соответственно, с осями, направленными под острым углом к радиусу от периферии к центру, причем направления арочных прорезей 14 и 15 в направляющих дисках 12 и 13 противоположно в смежных по одному и тому же тору 4 или 6, в нижних конусах 10 форсунок 8 и 9 выполнены вертикальные отверстия с внутренней резьбой для крепления на патрубки торов 4 и 6, в верхних конусах 11 форсунок 8 и 9 выполнены вертикальные отверстия с коническим расширяющимся выходом вверх, под колпаком 3 к дымовой трубе 1 прикреплен кольцевой поддон 16 с наклонным дном 17, верхние кромки поддона 16 отстоят от нижних кромок колпака 3 по вертикали на расстоянии не менее 1/8 диаметра колпака, а внутренний диаметр кольцевого поддона 16 не меньше диаметра колпака 3, к нижней части дна 17 поддона 16 подсоединен патрубок 18 для отвода пульпы в отстойник 19, верхний патрубок которого соединен со сборниками органического растворителя 20 с насосами 21 для подачи органического растворителя к патрубку 5 верхнего тора 4, нижний патрубок отстойника 19 соединен со сборниками воды 22 с насосами 23 для подачи воды к патрубку 7 нижнего тора 6, к верхним частям сборников воды 22 подсоединены стеклянные фонари 24 для откачки органического растворителя насосом 25 в сборники органического растворителя 20, к верхним частям сборников органического растворителя 20 подсоединены шнеки 26 для отвода сажи в перегонные аппараты 27 для отгонки из сажи всех паров органического растворителя и воды, соединенные с конденсатором 28 для конденсации паров органического растворителя и воды, соединенным с отстойником 29, верхний патрубок которого соединен со сборником органического растворителя 30 с насосом 31 для откачки органического растворителя в сборник циркулирующего органического растворителя 20, а нижний патрубок отстойника 29 соединен со сборником воды 32 с насосом 33 для откачки воды в сборник циркулирующей воды 22, перегонный аппарат 27 снабжен насосом 34 для подачи оставшейся пульпы из сажи и воды в центрифугу 35 для отделения воды и стока ее в сборник воды 36 с насосом 37 для подачи ее в сборник циркулирующей воды 22, центрифуга 35 снабжена лотком для стока отфильтрованной сажи на транспортер 38 и подачи сажи в сушилку 39, из которой транспортером 40 сажа подается для использования по назначению.

Установка для очистки газовых выбросов от сажи работает следующим образом.

Горячие дымовые газы движутся вверх по дымовой трубе 1 (фиг. 1-9) под действием тяги, создаваемой разностью температур (а, следовательно, и плотностей) дымовых газов и окружающего воздуха, отражаются от конического отражателя 2 в кольцевое сечение между колпаком 3 и трубой 1, где движутся вниз.

Циркулирующий органический растворитель подается насосом 21 из сборников 20 в верхний тор 4 по патрубку 5 и в центробежные форсунки 8 и 9, при выходе из которых органический растворитель диспергируется и взаимодействует с газовыми выбросами и захватывает и смачивает сажу, стекает вниз, взаимодействуя с диспергированной водой, которая также подается насосом 23 из сборников 22 в нижний тор 6 по патрубку 7 и в центробежные форсунки 8, 9, по выходе из которых диспергированная вода взаимодействует с газовыми выбросами и органическим растворителем, захватывает органический растворитель и сажу, так как удельные объемы воды, подаваемые на форсунки, намного больше удельных объемов органического растворителя. Вода и органический растворитель после взаимодействия с газовыми выбросами и поглощения сажи стекают в поддон 16 с наклонным дном 17 и патрубку 18 и трубопроводу в отстойник 19, из которого органический растворитель сверху отводится в сборники 20, а вода снизу отводится в сборник 22, из которых насосами 21 и 23 подаются на форсунки 8 и 9 и т.д.

Органический растворитель, накапливающийся в сборнике 22, через верхние фонари 24 отводится насосом 25 в сборники циркулирующего органического растворителя 20. Из верхней части сборников органического растворителя 20 сажа отводится шнеками 26 в перегонные аппараты 27, в которых из сажи отгоняется с водяным паром весь органический растворитель и часть воды, пары из перегонных аппаратов отводятся в конденсатор 28, где нацело конденсируются, конденсат стекает в отстойник 29, с верхней части которого отводится органический растворитель в сборник 30, из которого насосом откачивается в сборники циркулирующего органического растворителя 20, а из нижнего патрубка отстойника 29 отводится вода в сборник воды 32, из которого откачивается насосом 33 в сборник циркулирующей воды. Оставшаяся в перегонных аппаратах 27 пульпа из сажи и воды откачивается насосом 34 в фильтрующую центрифугу 35, в которой отфильтровывается вода, стекающая в сборник 36, откуда откачивается насосом 37 в сборник циркулирующей воды 22, а влажная сажа выгружается периодически из центрифуги 35 на транспортер 38, которым подается в сушилку 39, из которой высушенная сажа транспортером 40 подается по назначению.

Сажа представляет собой мелкодисперсный материал, который при захвате органическим растворителем (соляровым маслом или дизельным топливом) частично смачивается, поэтому может значительное время плавать на поверхности органического растворителя, несмотря на относительно большую плотность сажи (около 1800 кг/м³) в плотном теле) по сравнению с органическим растворителем (в среднем 800 кг/м³).

Технические преимущества предлагаемой установки для очистки газовых выбросов из дымовых труб от сажи заключается в повышении эффективности и экономичности очистки за счет диспергирования органического растворителя при малых удельных расходах на очистку и использования циркулирующей воды для очистки регенерации растворителя, утилизации сажи.

Общественно полезные преимущества предлагаемой установки, вытекающие из технических преимуществ, заключаются в повышении эффективности очистки газовых выбросов от сажи, в снижении энергетических и трудовых затрат, в предотвращении загрязнения воздушного бассейна сажей по безотходной технологии.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемой установки по сравнению с прототипом может быть обеспечен за счет уменьшения содержания примесей сажи в газовых выбросах, отводимых через дымовые трубы в атмосферу и предотвращения этим ущерба природе и человеку, а также за счет утилизации части сажи и использования ее по назначению.

Формула изобретения

Установка для очистки газовых выбросов от сажи, содержащая дымовую трубу, установленный над ней отражатель, колпак над дымовой трубой с отражателем, устройство для распределения жидкости с расплавляющими форсунками, кольцевой поддон с наклонным днищем с патрубком для слива жидкости, отличающаяся тем, что устройство для распределения жидкости выполнено в виде верхнего и нижнего горизонтальных торов, к которым сверху подсоединены центробежные распыливающие форсунки, выполненные в виде вертикальных нижних и верхних конусов, между которыми жестко закреплены горизонтальные направляющие диски с размещенными по периферии арочными прорезями выпуклостью вверх с осями, направленными под острым углом к радиусу от периферии к центру, а направление осей в смежных форсунках торов противоположное, при этом в верхних конусах сверху выполнены отверстия в виде обратного конуса, а в нижних конусах снизу выполнены отверстия для крепления форсунок к патрубкам торов, установка снабжена сборниками циркулирующего органического растворителя и циркулирующей воды, первые из которых соединены с форсунками верхнего тора, а вторые с форсунками нижнего тора, отстойником для отделения воды от органического растворителя, соединенным со сборниками циркулирующих органического растворителя и воды, перегонными аппаратами для отгонки из сажи органического растворителя с водой, конденсатором, отстойником конденсата со сборниками органического растворителя и воды, сушилкой для сажи, причем сборники циркулирующего органического растворителя выполнены со шнеками для сажи, соединенными с перегонными аппаратами, а сборники циркулирующей воды снабжены верхними стеклянными фонарями, соединенными со сборниками циркулирующего органического растворителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9