Диспергирующее устройство распылительного сушильного абсорбера
Изобретение относится к распылительному сушильному абсорберу для удаления газообразных загрязняющих веществ из горячего технологического газа. Распылительный сушильный абсорбер содержит по меньшей мере два диспергатора. Каждый такой диспергатор служит для диспергирования части горячего технологического газа вокруг соответствующего распылителя и для придания соответствующей части горячего технологического газа вращательного движения вокруг распылителя. По меньшей мере один определенный диспергатор служит для придания газу, проходящему через этот определенный диспергатор, вращательного движения в направлении (FC), противоположном направлению (FCC) вращательного движения соответствующей части горячего технологического газа, диспергируемой по меньшей мере одним другим диспергатором, расположенным наиболее близко к этому определенному диспергатору. Обеспечивается повышаение эффективности удаления загрязнений и снижение капиталовложений. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 11 ил.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к распылительному сушильному абсорберу, который служит для удаления газообразных загрязняющих веществ из горячего технологического газа и включает распылительную сушильную камеру и по меньшей мере два диспергатора, смонтированных на крыше распылительной сушильной камеры, где каждый такой диспергатор служит для диспергирования части горячего технологического газа вокруг соответствующего распылителя, который распыляет поглощающую жидкость, причем каждый диспергатор снабжен устройством направления потока, которое придает части горячего технологического газа вращательное движение вокруг распылителя, если смотреть с верха распылительной сушильной камеры.
Настоящее изобретение относится далее к способу удаления газообразных вредных веществ из горячего технологического газа посредством распылительного сушильного абсорбера.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
При сжигании топлива, такого как уголь, нефть, торф, отходы и т.д. на установках сжигания, таких как силовые установки, образуется горячий технологический газ, такой горячий технологический газ, часто называемый дымовым газом, содержит вредные вещества, включая кислые газы, такие как двуокись серы, SO2. Необходимо удалить насколько возможно больше кислых газов из дымового газа, прежде чем дымовой газ сможет быть выпущен в окружающую атмосферу. Для удаления кислых газов, включая двуокись серы, из дымового газа может быть использован распылительный сушильный абсорбер.
Пример распылительного сушильного абсорбера можно найти в US 4755366. Распылительный сушильный абсорбер включает камеру, которая снабжена вращающимся распылителем, имеющим распыляющее колесо. Во вращающийся распылитель подают водную суспензию, иногда называемую взвесью, которая включает абсорбент, такой как известняк. Колесо распылителя вращается с большим числом оборотов в минуту и распыляет водную суспензию так, что образуются очень мелкие капли. Мелкие капли поглощают кислые газовые компоненты из дымового газа и затем образуют твердый остаток благодаря эффекту сушки в распылительном сушильном абсорбере.
Проблемой распылительного сушильного абсорбера по US 4755366 является то, что трудно увеличить пропускную способность единичного распылительного сушильного абсорбера по отношению к расходу дымового газа. Одной из причин этого затруднения является то, что очень высокое число оборотов распыляющего колеса создает механические препятствия увеличению его размера. Таким образом, часто становится необходимо соорудить два, три или более параллельных абсорбционных камер распылительной сушки для того, чтобы приспособиться к более высоким расходам дымового газа.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является предложить распылительный сушильный абсорбер, который может быть рассчитан на более высокие расходы дымового газа, чем распылительный сушильный абсорбер и по прототипу.
Эта задача достигается посредством распылительного сушильного абсорбера, который служит для удаления газообразных загрязняющих веществ из горячего технологического газа и включает распылительную сушильную камеру и по меньшей мере два диспергатора, смонтированных на крыше распылительной сушильной камеры, где каждый такой диспергатор служит для диспергирования части горячего технологического газа вокруг соответствующего распылителя, который распыляет поглощающую жидкость, причем каждый диспергатор снабжен устройством направления потока, которое придает соответствующей части горячего технологического газа вращательное движение вокруг распылителя, если смотреть сверху распылительной сушильной камеры, где распылительный сушильный абсорбер отличается тем, что указанные по меньшей мере два диспергатора расположены на практически одинаковом расстоянии от периферии распылительной сушильной камеры, устройство направления потока по меньшей мере одного определенного диспергатора из указанных по меньшей мере двух диспергаторов служит для придания указанной части горячего технологического газа, проходящей через этот определенный диспергатор, вращательного движения в направлении, которое противоположно направлению вращательного движения соответствующей части горячего технологического газа, диспергируемой по меньшей мере одним другим диспергатором, расположенным наиболее близко к указанному по меньшей мере одному определенному диспергатору, если смотреть по периферии распылительной сушильной камеры.
Преимуществом этого распылительного сушильного абсорбера является то, что два или более диспергатора могут быть установлены в одной и той же распылительной сушильной камере без того, чтобы эти диспергаторы влияли друг на друга отрицательным образом. Следовательно, пропускная способность по отношению к потоку дымового газа и по отношению к потоку поглощающей жидкости одного распылительного сушильного абсорбера может быть повышена, еще сохраняя эффективную сушку капель жидкости и эффективное удаление газообразных вредных веществ.
Согласно одному осуществлению распылительного сушильного абсорбера включает по меньшей мере три диспергатора, где максимум два следующих друг за другом диспергатора из указанных по меньшей мере трех диспергаторов, если смотреть по периферии распылительной сушильной камеры, работают для придания подаваемого туда горячего технологического газа вращательного движения в одном и том же направлении. Преимуществом этого осуществления является то, что минимизируется вредное влияние на смешение между процессным газом и каплями жидкости, которое может быть вызвано соседними диспергаторами, придающими поступающему к ним газу одинаковое направление вращательного движения. Предпочтительно, когда общее число диспергаторов является четным, таким как в распылительном сушильном абсорбере с суммарно 4, 6 или 8 диспергаторами, каждый определенный диспергатор придает поступающему туда газу направление вращательного движения, которое противоположно направлению вращательного движения, придаваемому соответствующим частям процессного газа, поступающим к ближайшим соседним к этому определенному диспергатору диспергаторам. Если общее число диспергаторов нечетно, как в распылительных сушильных абсорберах с суммарно 3, 5, 7 или 9 диспергаторами, случаи наличия двух следующих друг за другом диспергаторов, придающих поступающему в них процессному газу одинаковое направление вращательного движения, минимизируют, чтобы иметь в этом распылительном сушильном абсорбере только один случай двух следующих друг за другом диспергаторов, придающих процессному газу одинаковое направление вращательного движения.
Согласно одному осуществлению распылительная сушильная камера является круговой, если смотреть сверху. Преимуществом этого осуществления является то, что можно избежать вредных эффектов, связанных с потоком газа в углах абсорбера. Кроме того, круговая распылительная сушильная камера позволяет легче расположить диспергаторы в подходящих положениях относительно друг друга в отношении свойств газового потока.
Согласно одному осуществлению общее число диспергаторов составляет от 2 до 9. Было найдено, что такое число дает распылительный сушильный абсорбер, который эффективен и в отношении капиталовложений, и в отношении удаления газообразных вредных веществ.
Следующей задачей настоящего изобретения является предложить способ удаления газообразных вредных веществ из больших объемов горячего технологического газа посредством распылительного сушильного абсорбера, более эффективный в отношении капиталовложений и эффективности удаления загрязнений, чем способы прототипа.
Эта задача достигается посредством способа удаления газообразных вредных веществ из горячего технологического газа посредством распылительного сушильного абсорбера, включающего распылительную сушильную камеру и по меньшей мере два диспергатора, смонтированных на крыше распылительной сушильной камеры, где каждый такой диспергатор служит для диспергирования части горячего технологического газа вокруг соответствующего распылителя, который распыляет поглощающую жидкость, причем каждый диспергатор снабжен устройством направления потока, которое придает соответствующей части горячего технологического газа вращательное движение вокруг распылителя, если смотреть с верху распылительной сушильной камеры, где способ отличается тем, что заставляет соответствующую часть горячего технологического газа, проходящую через по меньшей мере один определенный диспергатор из указанных по меньшей мере двух диспергаторов приобрести вращательное движение в направлении, которое противоположно направлению вращательного движения соответствующей части горячего технологического газа, диспергируемой по меньшей мере одним другим диспергатором, расположенным наиболее близко к указанному по меньшей мере одному определенному диспергатору, если смотреть по периферии распылительной сушильной камеры.
Преимуществом этого способа является то, что риск получения нежелательных эффектов, таких как образование крупных капель, ослабление вращательного движения и т.д., уменьшен в тех областях, где взаимодействуют поля течения диспергаторов, расположенных смежно друг к другу. Это повышает эффективность удаления газообразных вредных веществ из горячего технологического газа и сушки капель поглощающей жидкости.
Согласно одному осуществлению способа указанный распылительный сушильный абсорбер включает по меньшей мере три диспергатора, где максимум два следующих друг за другом диспергатора из указанных по меньшей мере трех диспергаторов, если смотреть по периферии распылительной сушильной камеры, работают для придания подаваемому туда дымовому газу вращательного движения в том же направлении.
Следующие задачи и характерные признаки настоящего изобретения должны быть ясны из описания и формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение будет теперь описано более подробно со ссылкой на прилагаемые рисунки, в которых:
Фиг.1 представляет схематически вид сбоку силовой установки;
Фиг.2 представляет схематически трехмерную проекцию диспергатора;
Фиг.3а представляет трехмерную проекцию распылительного сушильного абсорбера в соответствии с прототипом;
Фиг.3b представляет вид сверху распылительного сушильного абсорбера с фиг.3а;
Фиг.4а представляет трехмерную проекцию распылительного сушильного абсорбера в соответствии с первым осуществлением настоящего изобретения;
Фиг.4b представляет вид сверху распылительного сушильного абсорбера с фиг.4а;
Фиг.5 представляет вид сверху следующего распылительного сушильного абсорбера в соответствии с прототипом;
Фиг.6 представляет вид сверху распылительного сушильного абсорбера в соответствии со вторым осуществлением настоящего изобретения;
Фиг.7 представляет вид сверху распылительного сушильного абсорбера в соответствии с третьим осуществлением настоящего изобретения;
Фиг.8 представляет вид сбоку и иллюстрирует траектории капель жидкости осуществления с фиг.7 в сравнении с осуществлениями прототипа с фиг.3а и 3b;
Фиг.9 представляет вид сверху еще одного распылительного сушильного абсорбера в соответствии с прототипом;
Фиг.10 представляет вид сверху распылительного сушильного абсорбера в соответствии с четвертым осуществлением настоящего изобретения;
Фиг.11 представляет диаграмму, показывающую количество жидкости, попадающей на стенку соответствующего распылительного сушильного абсорбера в различных осуществлениях.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ОСУЩЕСТВЛЕНИЙ
Фиг.1 представляет схематически вид сбоку и показывает силовую установку 1. Силовая установка 1 включает котел 2, в котором сжигается топливо, такое как уголь или нефть. Сгорание топлива генерирует горячий технологический газ в виде дымового газа 2. Сернистые вещества, содержащиеся в угле или нефти, будут образовывать двуокись серы, которая будет образовывать часть дымового газа. Дымовой газ поступает из котла 2 в электростатический осадитель 4 через канал 6. Электростатический осадитель 4, пример которого описан в US 4502872, служит для удаления частиц пыли из дымового газа.
Дымовой газ, из которого удалена большая часть частиц пыли, направляют в распылительный сушильный абсорбер 8 через канал 10. Распылительный сушильный абсорбер 8 включает распылительную сушильную камеру 12 и четыре диспергатора 14, 16, 18, 20, которые смонтированы на крыше 22 распылительной сушильной камеры 12. Каждый из диспергаторов 14, 16, 18, 20 включает распылитель 24. Распылители 24 могут быть распылителями так называемого центробежного типа, в которых вращающееся с большой скоростью колесо служит для распыления поглощающей жидкости. В этом отношении в качестве пояснения, а не ограничения, может быть сделана ссылка, например, на центробежный распылитель, описанный в US 4755366, идеи которого настоящим введены сюда ссылкой. Следующей альтернативой является использование в качестве распылителей 24 распылительных форсунок, которые распыляют подаваемую в них поглощающую жидкость под давлением.
Каждый диспергатор 14, 16, 18, 20 снабжен устройством 26, 28, 30, 32 направления потока. Распределительный канал 34 служит для снабжения каждого из диспергаторов 14, 16, 18, 20 порцией дымового газа, подаваемого по каналу 10. Каждое из устройств 26, 28, 30, 32 направления потока служит для придания соответствующей части дымового газа вращательного движения вокруг распылителя 24 соответствующего диспергатора 14, 16, 18, 20. Два из устройств направления потока, а именно направляющие 26 и 30 диспергаторов 14 и 18, служат для придания соответствующей части дымового газа, подаваемой в них, вращательного движения вокруг соответствующего распылителя 24 в направлении по часовой стрелке, если смотреть с верха распылительной сушильной камеры 12.
Два из устройств направления движения потока, а именно направляющие 28 и 32 диспергаторов 16 и 20 служат для придания соответствующей части дымового газа, подаваемой в них, вращательного движения вокруг соответствующего распылителя 24 в направлении против часовой стрелки, если смотреть с верха распылительной сушильной камеры 12.
Резервуар 36 служит для снабжения каждого из распылителей 24 потоком поглощающей жидкости через распределительный трубопровод 38; такая поглощающая жидкость включает, например, известняковую суспензию (взвесь).
Действие соответствующих диспергаторов 14, 16, 18, 20 приводит в результате к смешению дымового газа с поглощающей жидкостью. Результатом является то, что поглощающая жидкость поглощает газообразные вредные вещества, такие как двуокись серы, SO2 из дымового газа. В то же время поглощающая жидкость высушивается горячим дымовым газом, давая в результате сухой продукт, который собирается у днища 40 распылительной сушильной камеры 12. Сухой продукт удаляют для захоронения через трубопровод 42. Дымовой газ, из которого была удалена большая часть газообразных вредных веществ, проходит практически вертикально вниз из диспергаторов 14, 16, 18, 20 в распылительную сушильную камеру 12 и покидает распылительный сушильный абсорбер 8 через канал 44. Дымовой газ направляют посредством канала 44 во второй фильтр, которым может быть, например, электростатический осадитель 46. Как альтернатива, вторым фильтром может быть рукавный фильтр или любое другое подходящее фильтрующее устройство. Второй фильтр 46 удаляет большую часть оставшихся частиц пыли и все высушенные остатки поглощающей жидкости. Очищенный дымовой газ может быть затем выпущен в окружающую атмосферу через канал чистого газа 48.
Фиг.2 показывает диспергатор 16 более подробно. Диспергатор 16 показан в виде снизу под углом. Направляющее поток устройство 28 диспергатора 16 включает множество наружных направляющих лопаток 50 и множество внутренних направляющих лопаток 52. Часть дымового газа, входящая в диспергатор 16 из распределительного канала 34, показанного на фиг.1, имеет общее нисходящее направление, как показано на фиг.2 стрелкой F. Все направляющие лопатки 50, 52 имеют такое направление, чтобы они принуждали часть дымового газа начать вращаться вокруг распылителя 24. Стрелки FCC показывают как направляющие лопатки 50, 52 будут отклонять дымовой газ так, чтобы было сформировано вращение потока дымового газа по нисходящей спирали вокруг распылителя 24. Было найдено, что такое вращение дымового газа должно быть весьма эффективно для смешения дымового газа с поглощающей жидкостью, распыленной распылителем 24. Направление вращения такого потока дымового газа FCC будет, если смотреть с верха распылительной сушильной камеры 12, показанной на фиг.1, движением против часовой стрелки для диспергатора 16.
Должно быть ясно, что диспергатор 20 будет иметь конструкцию, подобную диспергатору 16, показанному на фиг.2. Устройства 26, 30 направления потока диспергаторов 14 и 18, показанных на фиг.1, должны, с другой стороны, иметь направляющие лопатки, которые имеют противоположную установку по сравнению с направляющими лопатками 50, 52 устройства 28 направления потока, показанного на фиг.2, так, чтобы направление вращения потока дымового газа из диспергаторов 14, 18 было, если смотреть с верха распылительной сушильной камеры 12, показанной на фиг.1, движением по часовой стрелке.
Фиг.3а показывает распылительный сушильный абсорбер 108 в соответствии с конструкцией прототипа. Этот распылительный сушильный абсорбер 108 имеет распылительную сушильную камеру 112 и крышу 122. На своей крыше распылительный сушильный абсорбер 108 снабжен тремя диспергаторами 116. Каждый из этих диспергаторов 116 имеет конструкцию, подобную диспергатору 16, описанному здесь выше со ссылкой на фиг.2. Фиг.3b показывает вид сверху распылительного сушильного абсорбера 108 в соответствии с конструкцией прототипа. Поскольку каждый из диспергаторов 116 имеет конструкцию, подобную диспергатору 16, описанному здесь выше со ссылкой на фиг.2, потоку дымового газа, подаваемого в каждый из диспергаторов 116, будет придаваться вращательное движение в направлении против часовой стрелки, если смотреть с верха распылительного сушильного абсорбера 108. Это показано на фиг.3b посредством стрелок FCC. Было, однако, найдено, что работа распылительного сушильного абсорбера 108 по прототипу, показанного на фиг.3а и 3b, приводит в результате к серьезным проблемам с попаданием поглощающей жидкости на стенку распылительной сушильной камеры 112, например, в месте Х, показанном на фиг.3b. Попадание поглощающей жидкости на стенку распылительной сушильной камеры 112 может привести в результате к образованию крупных агрегатов, вызывая затруднения в работе распылительного сушильного абсорбера 108. Кроме того, было найдено, что во время работы распылительного сушильного абсорбера 108 образуются крупные капли поглощающей жидкости. Для высыхания таких крупных капель требуется много времени. Поэтому капли, которые не полностью высохли, могут попасть на дно распылительной сушильной камеры 112 или в выходной фильтр, приводя в результате к затруднениям в работе.
Фиг.4а показывает распылительный сушильный абсорбер 6 в соответствии с первым осуществлением настоящего изобретения, которое было пояснено ранее со ссылками на фиг.1 и фиг.2. На фиг.4а ясно показано как распылительная сушильная камера 12 оборудована на ее крыше 22 четырьмя диспергаторами 14, 16, 18, 20.
Фиг.4b показывает распылительный сушильный абсорбер 8 в виде сверху. Как описано здесь выше со ссылкой на фиг.2, диспергаторы 16 и 20 придают подаваемому в них дымовому газу вращательное движение против часовой стрелки, если смотреть сверху, как показано на фиг.4b. На фиг.4b это вращение против часовой стрелки показано посредством стрелок FCC. Далее, диспергаторы 14 и 18 имеют другую конструкцию по сравнению с диспергаторами 16 и 20 и придают поступающему в них дымовому газу вращательное движение по часовой стрелке, если смотреть с верха, как показано на фиг.4b. На фиг.4b это вращение по часовой стрелке показано посредством стрелок FC.
Каждый из диспергаторов 14, 16, 18, 20 расположен на практически одинаковом расстоянии D от периферии Р распылительной сушильной камеры 12. Рассматривая диспергатор 16, направляющее движение потока устройство этого диспергатора, обозначенное как 50 и 52 и показанное подробно на фиг.2, служит для придания части дымового газа, проходящей через этот определенный диспергатор 16, вращательного движения в направлении против часовой стрелки, если смотреть сверху, которое противоположно направлению вращательного движения по часовой стрелке, если смотреть сверху, соответствующих частей дымового газа, диспергируемых двумя диспергаторами 14 и 18, расположенными наиболее близко, если смотреть по периферии Р распылительной сушильной камеры 12, к этому определенному диспергатору 16. Подобным образом диспергатор 14, придающий подаваемой через него части топливного газа вращательное движение по часовой стрелке, если смотреть сверху, имеет своими ближайшими "соседями" два диспергатора, 16 и 20, которые придают дымовому газу вращательное движение против часовой стрелки. Как следствие, каждый из диспергаторов 14, 16, 18, 20 имеет своими ближайшими "соседями" два диспергатора, которые придают дымовому газу противоположное направление движения по сравнению с вращательным движением, придаваемым дымовому газу этим определенным диспергатором.
В качестве примера, в точке N1, где диспергаторы 14 и 16 расположены ближе всего друг к другу, поля потока от обоих диспергаторов 14 и 16 будут иметь одинаковое направление. Подобное поведение потока будет воспроизводиться и в точках N2, N3 и N4. Следовательно, для всех четырех точек N1, N2, N3, N4, где поля потоков двух смежных диспергаторов 14, 16, 18, 20 могут взаимодействовать, поля потоков этих двух диспергаторов всегда будут иметь одинаковое направление в отличие от конструкции прототипа показанной на фиг.3а и фиг.3b.
Конструкция, показанная на фиг.4а и 4b, по-видимому создает ситуацию, где число столкновений между каплями жидкости, произошедших из любых двух соседних диспергаторов, намного уменьшено. Результатом является уменьшение образования больших капель по сравнению с прототипом, показанным на фиг.3а и 3b, Далее, в распылительном сушильном абсорбере 8, показанном на фиг.4а и 4b, вращательное движение дымового газа, вызванное диспергаторами 14, 16, 18, 20, по-видимому продолжается в течение более длительного времени, приводя в результате к улучшенному контакту между каплями поглощающей жидкости и дымовым газом; такой улучшенный контакт приводит в результате к улучшенному удалению газообразных вредных веществ и к более короткому времени сушки капель жидкости. Риск образования крупных агрегатов на стенке распылительной сушильной камеры 12 также по-видимому уменьшается по сравнению с конструкцией прототипа.
Фиг.5 показывает распылительный сушильный абсорбер 208 в соответствии с еще одной конструкцией прототипа. Распылительный сушильный абсорбер 208 имеет распылительную сушильную камеру 212 и крышу 222. На своей крыше 222 распылительный сушильный абсорбер 208 оборудован пятью диспергаторами 216. Каждый из этих диспергаторов 216 будет иметь конструкцию, подобную диспергатору 16, описанному здесь ранее со ссылкой на фиг.1, следовательно, конструкцию, подобную диспергатору 16, описанному здесь выше со ссылкой на фиг.2. Пять диспергаторов 216 размещены в соответствии с аналогичными принципами, как три диспергатора 116 распылительного сушильного абсорбера 108. Как следствие, дымовому газу, подаваемому в каждый из пяти диспергаторов 216, будет придаваться вращательное движение в направлении против часовой стрелки, если смотреть с верха распылительного сушильного абсорбера, обозначенное на фиг.5 как FCC. В фиг.5 были включены также траектории капель Т, показанные как линии, начинающиеся от соответствующих диспергаторов 216. Эти траектории Т показывают пути, проходимые отдельными каплями распыленной жидкости в течение одной секунды после того, как они покинут соответствующий распылитель соответствующего диспергатора 216, описанного здесь выше со ссылкой на фиг.2. Траектории Т основаны на компьютерных гидроаэродинамических расчетах. Конец траектории указывает место, в котором почти вся жидкость оказывается высушенной. Из фиг.6 можно видеть, что траектории Т попадают на стенку распылительной сушильной камеры 212, в особенности в местах, обозначенных буквой Х. Это показывает, что капли, которые не высохли, попадают на стенку распылительной сушильной камеры 212 в этих местах, что может привести в результате к образованию агрегатов, вызывающему большие затруднения в работе распылительного сушильного абсорбера 208.
Фиг.6 показывает распылительный сушильный абсорбер 308 в соответствии со вторым осуществлением настоящего изобретения в виде сверху. Как можно видеть, распылительный сушильный абсорбер 308 имеет распылительную сушильную камеру 312, имеющую крышу 322. Крыша 322 оборудована пятью диспергаторами 314, 316, 318, 320 и 321, расположенные на одинаковых расстояниях от периферии камеры 312. Как следствие, и как можно видеть из фиг.6, пять диспергаторов 314, 316, 318, 320 и 321 расположены по кольцу. Первый диспергатор 314 и четвертый диспергатор 320, если смотреть по периферии камеры 312, установлены, чтобы придать поступающему в них дымовому газу направление вращения по часовой стрелке, показанное на фиг.6 символом FC. Второй диспергатор 316, третий диспергатор 318 и пятый диспергатор 321 установлены, чтобы придать поступающему в них дымовому газу направление вращения против часовой стрелки, показанное на фиг.6 символом FCC. Следовательно, диспергаторы 316, 318 и 321 сконструированы подобно диспергатору 16, показанному подробно на фиг.2, в то время как диспергаторы 314 и 320 имеют направляющие лопатки, имеющие противоположную установку для придания дымовому газу противоположного направления вращения, подобно диспергатору 14, описанному со ссылкой на фиг.1.
Следовательно, при конструкции как на фиг.6, максимум два идущих друг за другом, если смотреть по периферии распылительной сушильной камеры 312, диспергатора, а именно, диспергаторы 316 и 318, придают подаваемому в них дымовому газу вращательное движение в одном и том же направлении FCC.
На фиг.6 траектории Т показывают расчетные пути капель жидкости в течение одной секунды после того, как они покинут соответствующий распылитель 24 соответствующего диспергатора 314, 316, 318, 320 и 321. Как можно видеть из фиг 6, ни одна траектория не попадает на стенку распылительной сушильной камеры 312. Следовательно, при таком размещении будет намного меньше проблем с образованием агрегатов.
Фиг.7 показывает распылительный сушильный абсорбер 408 в соответствии с третьим осуществлением настоящего изобретения в виде сверху. Как можно видеть, распылительный сушильный абсорбер 408 имеет распылительную сушильную камеру 412, имеющую крышу 422. Крыша 422 оборудована тремя диспергаторами 414, 416 и 418. Как можно видеть из фиг.7, три диспергатора 414, 416 и 418 расположены подобно трем диспергаторам 116 распылительного сушильного абсорбера 108 по прототипу, показанному здесь ранее со ссылкой на фиг.3а и фиг.3b. Однако, возвращаясь к фиг.7, первый диспергатор 414 и второй диспергатор 416 устроены так, чтобы придать поступающему в них дымовому газу направление вращения против часовой стрелки, показанное на фиг.7 символом FCC. Третий диспергатор 418 устроен, чтобы придать поступающему в него дымовому газу направление вращения по часовой стрелке, показанное на фиг.7 символом FC. Следовательно, диспергаторы 414 и 416 сконструированы подобно диспергатору 16, показанному подробно на фиг.2, в то время как диспергатор 418 имеет направляющие лопатки, имеющие противоположную установку для придания дымовому газу противоположного направления вращения, подобно диспергатору 14, описанному со ссылкой на фиг.1.
Фиг.8 показывает работу распылительного сушильного абсорбера 408, описанного со ссылкой на фиг.7, в сравнении с работой распылительного сушильного абсорбера 108 по прототипу, описанного со ссылкой на фиг.3a и 3b. Траектории Т показывают расчетные пути отдельных капель распыленной жидкости в течение одной секунды после того, как они покинут соответствующий распылитель 24 соответствующего диспергатора 414, 416, 418 и 116, соответственно, распылительных сушильных абсорберов 408 и 108, где распылительные сушильные абсорберы 408 и 108,показаны на фиг.8 в виде сбоку. Как можно видеть, обращаясь к фиг.8, траектории Т распылительного сушильного абсорбера 408 все предпочтительно собираются к центру распылительной сушильной камеры 412. Как следствие, проблемы капель жидкости, попадающих на стенку и образующих агрегаты в распылительном сушильном абсорбере 408 сильно ограничены. С другой стороны, траектории Т, сформированные в распылительном сушильном абсорбере 108 по прототипу, являются намного более беспорядочными, и существенная часть капель попадает на стенки распылительной сушильной камеры 112, например, в месте Х, где вероятно возникновение твердых агрегатов. Как следствие, можно ожидается, что распылительный сушильный абсорбер 408 обеспечивает намного более устойчивую работу с меньшими эксплуатационными проблемами, чем распылительный сушильный абсорбер 108 по прототипу.
Фиг.9 показывает распылительный сушильный абсорбер 508 в соответствии с еще одной конструкцией прототипа. Распылительный сушильный абсорбер 508 имеет распылительную сушильную камеру 512 и крышу 522. На своей крыше 522 распылительный сушильный абсорбер 508 оборудован двумя диспергаторами 514. Каждый из этих диспергаторов 514 будет иметь конструкцию, подобную диспергатору 14, описанному здесь ранее со ссылкой на фиг.1, следовательно, конструкцию, подобную диспергатору 16, показанному на фиг.2, но с направляющими лопатками, имеющими противоположную установку. Эти два диспергатора 514 расположены симметрично вокруг центра крыши 522 и, следовательно, одинаковых расстояниях от периферии распылительной сушильной камеры 512. Дымовому газу, подаваемому в каждый из двух диспергаторов 514, будет придаваться вращательное движение по направлению часовой стрелки, показанное на фиг.9 как FC, если смотреть с верха распылительного сушильного абсорбера 508. Траектории Т показывают пути, проходимые отдельными каплями распыленной жидкости в течение одной секунды после того, как они покинут соответствующий распылитель соответствующего диспергатора 514, после этой одной секунды почти вся жидкость будет высушена дымовым газом. Траектории Т основаны на компьютерных гидроаэродинамических расчетах. Из фиг.9 можно видеть, что траектории Т попадают на стенку распылительной сушильной камеры 512, в особенности в месте, обозначенном буквой Х. Это может привести в результате к образованию агрегатов, вызывающему большие затруднения в работе распылительного сушильного абсорбера 508.
Фиг.10 показывает распылительный сушильный абсорбер 608 в соответствии с четвертым осуществлением настоящего изобретения в виде сверху. Как можно видеть, распылительный сушильный абсорбер 608 имеет распылительную сушильную камеру 612, имеющую крышу 622. Крыша 622 оборудована двумя диспергаторами 614 и 616. Как можно видеть на фиг.10, два диспергатора 614, 616 расположены симметрично вокруг центра крыши 622 и на одинаковом расстоянии от периферии стенки камеры 612. Первый диспергатор 614 устроен так, чтобы придать поступающему в него газу направление вращения по часовой стрелке, показанное обозначением FC на фиг.10. Второй диспергатор 616 устроен так, чтобы придать поступающему в него газу направление вращения против часовой стрелки, показанное обозначением FCC на фиг.10. Как следствие, диспергатор 616 сконструирован подобно диспергатору 16, показанному подробно на фиг.2, тогда как диспергатор 614 имеет направляющие лопатки, имеющие противоположную установку, чтобы придать дымовому газу противоположное направление вращения, подобно диспергатору 14, описанному со ссылкой на фиг.1.
Траектории Т показывают расчетные пути капель жидкости в течение одной секунды после того, как они покинут соответствующий распылитель 24 соответствующего диспергатора 614 или 616, после этой одной секунды почти вся жидкость будет высушена дымовым газом. Как можно видеть из фиг 10, ни одна траектория не попадает на стенку распылительной сушильной камеры 612. Следовательно, при таком размещении будет намного меньше проблем с образованием агрегатов на стенке по сравнению с осуществлением прототипа на фиг.8.
Фиг.11 представляет столбчатую диаграмму, показывающую количество распыленной жидкости, воды, попадающей на стенку распылительной сушильной камеры в различных осуществлениях. Следовательно, для каждого осуществления столбик показывает количество воды (в кг/с) из распыленной жидкости, попадающей на стенку распылительной сушильной камеры, рассчитанное посредством компьютерных гидродинамических расчетов. Чем ниже количество воды, попадающей на стенку, тем меньше риск образования на стенке агрегатов.
Из фиг.11 можно видеть, что распылительный сушильный абсорбер 508 по прототипу, имеющий два диспергатора 514, как показано на фиг.9, генерирует поток в примерно 0,125 кг/с воды, ударяющийся о стенки распылительной сушильной камеры 512, в то время как распылительный сушильный абсорбер 608, имеющий два диспергатора 614, 616, как показано на фиг.10, генерирует поток только в примерно 0,035 кг/с воды, ударяющийся о стенки распылительной сушильной камеры 612, составляя только 28% от количества в распылительной сушилке 508 по прототипу.
Далее, распылительный сушильный абсорбер 108 по прототипу, имеющий три диспергатора 116, как показано на фиг.3b, генерирует поток в примерно 0,130 кг/с воды, ударяющийся о стенки распылительной сушильной камеры 112, в то время как распылительный сушильный абсорбер 408, имеющий три диспергатора 414, 416, 418, как показано на фиг.7, генерирует поток только в примерно 0,07 кг/с воды, ударяющийся о стенки распылительной сушильной камеры 412, составляя только 54% от количества в распылительной сушилке 108 по прототипу.
Далее, были сделаны также расчеты для распылительного сушильного абсорбера 708 по прототипу, имеющему четыре диспергатора. Распылительный сушильный абсорбер 708 по прототипу не был показан подробно, но имел конструкцию, подобную распылительному сушильному абсорберу 8, показанному со ссылкой на фиг.4b, за исключением того факта, что все четыре диспергатора распылительного сушильного абсорбера 708 по прототипу придавали поступающему в них дымовому газу противоточное направление движения. Распылительный сушильный абсорбер 708 по прототипу, имеющий четыре противоточно направленных диспергатора, генерирует поток в примерно 0,08 кг/с воды, ударяющийся о стенки распылительной сушильной камеры, в то время как распылительный сушильный абсорбер 8, имеющий четыре диспергатора 14, 16, 18, 20, как показано на фиг.4b, генерирует поток только в примерно 0,015 кг/с воды, ударяющийся о стенки распылительной сушильной камеры 12, составляя только 19% от количества в распылительной сушилке 708 по прототипу.
Наконец, распылительный сушильный абсорбер 208 по прототипу, имеющий пять диспергаторов, как показано на фиг.5, генерирует поток в примерно 0,205 кг/с воды, ударяющийся о стенки распылительной сушильной камеры 212, в то время как распылительный сушильный абсорбер 308, имеющий пять диспергаторов 314, 316, 318, 320 и 321, как показано на фиг.6, генерирует поток только в примерно 0,015 кг/с воды, ударяющийся о стенки распылительной сушильной камеры 412, составляя только 7% от количества в распылительной сушилке 208 по прототипу.
Следовательно, для каждого конкретного числа диспергаторов распылительного сушильного абсорбера неожиданно намного лучше в отношении риска образования агрегатов на стенках распылительной сушильной камеры размещать эти диспергаторы в соответствии с принципами настоящего изобретения по сравнению с размещением их согласно прототипу.
Должно быть ясно, что многочисленные модификации описанных выше осуществлений возможны в рамках объема прилагаемой формулы изобретения.
Выше было описано, что распылительный сушильный абсорбер 8, 308, 408, 608 может быть снабжен 2, 3, 4 или 5 диспергаторами. Должно быть ясно, что такой же эффект может быть достигнут с другим количеством диспергаторов от двух и более, расположенных на таком же расстоянии D от периферии Р распылительной сушильной камеры 12. Обычно распылительный сушильный абсорбер, спроектированный в соответствии с настоящим изобретением, должен иметь от 2 до 9 диспергаторов, расположенных на практически одинаковом расстоянии D от периферии Р распылительной сушильной камеры.
Выше было описано, что в распылительном сушильном абсорбере, имеющем по меньшей мере три диспергатора, предпочтительно, чтобы максимум два идущих друг за другом диспергатора из этих по меньшей мере трех диспергаторов работали для придания поступающему в них дымовому газу вращательного движения в одинаковом направлении. Следовательно, в распылительном сушильном абсорбере, имеющем пять диспергаторов и спроектированном в соответствии со следующим осуществлением настоящего изобретения, должно быть возможно, в качестве примера, иметь четыре из этих диспергаторов, придающими газу вращение против часовой стрелки (FCC), и только один диспергатор, придающий газу вращение по часовой стрелке (FC), или, в качестве следующего примера, иметь три следующих друг за другом диспергатора, придающих газу вращение против часовой стрелки (FCC), и два следующих друг за другом диспергатора, придающих газу вращение по часовой стрелке (FC). Однако эти альтернативные осуществления обычно менее предпочтительны, чем те, которые показаны на фиг.6, где максимум два диспергатора, т.е. диспергаторы 316 и 318 придают подаваемому в них газу вращательное движение в одинаковом направлении, FCC.
Суммируя, распылительный сушильный абсорбер служит для удаления газообразных вредных веществ из горячего технологического газа и включает по меньшей мере два диспергатора. Каждый такой диспергатор служит для диспергирования части горячего технологического газа вокруг соответствующего распылителя и для придания соответствующей части горячего технологического газа вращательного движения вокруг распылителя. По меньшей мере один определенный диспергатор служит для придания проходящему через этот определенный диспергатор газу горячего процесса вращательного движения в направлении, которое противоположно направлению вращательного движения соответствующей части горячего технологического газа, диспергируемой по меньшей мере одним другим диспергатором, расположенным наиболее близко к этому определенному диспергатору.
Хотя изобретение было описано со ссылкой на ряд предпочтительных осуществлений, специалисту должно быть понятно, что могут быть сделаны разнообразные изменения и их элементы могут быть заменены эквивалентами без отклонения от объема изобретения. Кроме того, могут быть сделаны многие модификации для того, чтобы приспособить конкретную ситуацию или конкретный материал к идеям и изобретения без отклонения от его основной сферы. Поэтому подразумевается, что изобретение не является ограниченным конкретными осуществлениями, раскрытыми как наилучший способ, предлагаемый для реализации изобретения, но изобретение должно включать все осуществления, попадающие в объем прилагаемой формулы изобретения. Кроме того, использование терминов "первый", "второй" и т.д. не обозначает какой-либо порядок важности, а скорее термины "первый", "второй" и т.д. использованы для того, чтобы отличить один элемент от другого.
1. Распылительный сушильный абсорбер (8; 308; 408; 608) для удаления газообразных загрязняющих веществ из горячего технологического газа, содержащий распылительную сушильную камеру (12; 312; 412; 612) и по меньшей мере два диспергатора (14, 16; 314, 316; 416, 418; 614, 616), смонтированных на крыше (22; 322; 422; 622) распылительной сушильной камеры, причем каждый такой диспергатор предназначен для диспергирования части горячего технологического газа вокруг соответствующего распылителя (24) поглощающей жидкости, причем каждый диспергатор снабжен устройством (50, 52) направления потока, которое придает соответствующей части горячего технологического газа вращательное движение вокруг распылителя (24), если смотреть сверху распылительной сушильной камеры (12; 312; 412; 612), отличающийся тем, что указанные по меньшей мере два диспергатора (14, 16; 314, 316; 416, 418; 614, 616) расположены на практически одинаковом расстоянии (D) от периферии (Р) распылительной сушильной камеры (12; 312; 412; 612), устройство направления потока по меньшей мере одного определенного диспергатора (14; 314; 418; 614) из указанных по меньшей мере двух диспергаторов предназначено для придания указанной части горячего технологического газа, проходящей через этот определенный диспергатор (14; 314; 418; 614), вращательного движения в направлении (FC), противоположном направлению (FCC) вращательного движения соответствующей части горячего технологического газа, диспергируемой по меньшей мере одним другим диспергатором (16; 316; 416; 616), расположенным наиболее близко к указанному по меньшей мере одному определенному диспергатору (14; 314; 418; 614), если смотреть по периферии (Р) распылительной сушильной камеры (12; 312; 412; 612).
2. Распылительный сушильный абсорбер по п.1, в котором распылительный сушильный абсорбер (8; 308; 408) содержит по меньшей мере три диспергатора (14, 16, 18, 20; 314, 316, 318, 320, 321; 414, 416, 418), причем максимум два следующих друг за другом диспергатора (316, 318; 414, 416) из указанных по меньшей мере трех диспергаторов, если смотреть по периферии распылительной сушильной камеры (312, 412), предназначены для придания подаваемому туда горячему технологическому газу вращательного движения в том же направлении (FCC).
3. Распылительный сушильный абсорбер по п.1 или 2, в котором распылительная сушильная камера (12; 312; 412; 612) является круговой, если смотреть сверху.
4. Распылительный сушильный абсорбер по п.1 или 2, в котором общее число диспергаторов составляет от 2 до 9.
5. Способ удаления газообразных вредных веществ из горячего технологического газа посредством распылительного сушильного абсорбера (8; 308; 408; 608), содержащего распылительную сушильную камеру (12; 312; 412; 612) и по меньшей мере два диспергатора (14, 16; 314, 316; 416, 418; 614, 616), смонтированные на крыше (22; 322; 422; 622) распылительной сушильной камеры, причем каждый такой диспергатор предназначен для диспергирования части горячего технологического газа вокруг соответствующего распылителя (24) поглощающей жидкости и снабжен устройством (50, 52) направления потока, придающим соответствующей части горячего технологического газа вращательное движение вокруг распылителя (24), если смотреть сверху распылительной сушильной камеры (12; 312; 412; 612), отличающийся тем, что соответствующую часть горячего технологического газа, проходящую через по меньшей мере один определенный диспергатор (14; 314; 418; 614) из указанных по меньшей мере двух диспергаторов, вынуждают приобрести вращательное движение в направлении (FC), противоположном направлению (FCC) вращательного движения соответствующей части горячего технологического газа, диспергируемой по меньшей мере одним другим диспергатором (16; 316; 416; 616), расположенным наиболее близко к указанному по меньшей мере одному определенному диспергатору (14; 314; 418; 614), если смотреть по периферии распылительной сушильной камеры (12; 312; 412; 612).
6. Способ по п.5, в котором распылительный сушильный абсорбер (8; 308; 408) содержит по меньшей мере три диспергатора (14, 16, 18, 20; 314, 316, 318, 320, 321; 414, 416, 418), причем максимум два следующих друг за другом диспергатора (316, 318; 414, 416) из указанных по меньшей мере трех диспергаторов, если смотреть по периферии распылительной сушильной камеры (312, 412), придают подаваемому туда горячему технологическому газу вращательное движение в том же направлении (FCC).
