Способ мокрой очистки дымовых газов от твердых и токсичных элементов



Способ мокрой очистки дымовых газов от твердых и токсичных элементов
Способ мокрой очистки дымовых газов от твердых и токсичных элементов
Способ мокрой очистки дымовых газов от твердых и токсичных элементов
Способ мокрой очистки дымовых газов от твердых и токсичных элементов
Способ мокрой очистки дымовых газов от твердых и токсичных элементов

 


Владельцы патента RU 2556656:

Общество с ограниченной ответственностью "Сталь-Дон-Титан" (RU)

Изобретение относится к технологии мокрой очистки дымовых газов от твердых, жидких и токсичных газообразных элементов. Способ мокрой очистки дымовых газов от твердых и токсичных элементов, в котором поток отходящих дымовых газов проходит через эмульгатор, выполненный в виде кассетной сборки из труб с расположенными в каждой трубе завихрителями дыма и системой подачи воды на стенку трубы, отличается тем, что эмульгаторы располагают в линии очистки последовательно, один для золоочистки, второй для абсорбции окислов серы, азота, третий для поглощения двуокиси углерода, где эмульгаторы выполнены в виде набора бесшовных труб из прочных износостойких сплавов титана с соотношением длины и диаметра 10-15, при скорости газового потока в пределах 8-10 м/с при удельном расходе воды 0,25-0,50 л/м3. Технический результат - повышение надежности работы эмульгатора. 5 ил.

 

Изобретение относится к технологии мокрой очистки дымовых газов от твердых, жидких и токсичных газообразных элементов и может быть использовано в тепловой энергетике, металлургии, производственных котельных.

Известны на сегодня два направления мокрой очистки дымовых газов: с использованием труб Вентури со скрубберами [1-3] и аппаратов-эмульгаторов, за счет создания поля центробежных сил в закрученном газовом потоке [4-9]. Общий недостаток известных технических решений - нет объединяющей схемы основных параметров процесса для многокомпонентной очистки дымовых газов, а именно механических примесей, оксидов серы, азота, углерода.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ улавливания токсичных веществ из газообразных выбросов (патент РФ №2008075 от 28.02.1994 г.). При высоких показателях золоочистки прототип имеет ряд недостатков: отсутствует возможность очистки газа от окислов серы, азота, углерода; сложность изготовления эмульгирующих труб-насадок из базальтовой нити с пропиткой специальными смолами; заиливание труб-насадок, требующих регулярной отмывки.

Целью изобретения является осуществление в одной линии мокрой очистки дымовых газов от золы, окислов серы, азота, углерода при соблюдении безопасности и эксплуатационной надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе мокрой очистки дымовых газов от твердых и токсичных элементов, в котором поток отходящих дымовых газов проходит через эмульгатор, выполненный в виде кассетной сборки из труб с расположенными в каждой трубе завихрителями дыма и системой подачи воды на стенку трубы, согласно изобретению эмульгаторы располагают в линии очистки последовательно, один для золоочистки, второй для абсорбции окислов серы, азота, третий для поглощения двуокиси углерода, где эмульгаторы выполнены в виде набора бесшовных труб из прочных износостойких сплавов титана с соотношением длины и диаметра 10-15, при скорости газового потока в пределах 8-10 м/с при удельном расходе воды 0,25-0,50 л/м3.

На фиг. 1 показана принципиальная схема реализации предлагаемого способа очистки дымовых газов с помощью эмульгатора универсального (ЭМУ), принцип работы которого основан на технологии массообмена в закрученном и орошаемом газовом потоке.

За последние десять лет опыт эксплуатации на ТЭЦ и ГРЭС трубчатых эмульгаторов показал их перспективность по золоочистке (до 99,6%), где применялись трубы из композитных стеклопластиковых и керамических материалов, а также из сварных труб, где применялся титановый сплав ВТ1-0. Например, Мироновская ТЭЦ Донецкой обл., Серовская ГРЭС, Нижне-Туринская ГРЭС, Верхнетагильская ГРЭС Екатеринбургской обл., Карагандинская ТЭЦ-3, Алмаатинская ТЭЦ-1, Казахстан.

Топливо для котлов - донецкий, челябинский, карагандинский, кузнецкий угли с содержанием серы до 3,5%.

Промышленная эксплуатация эмульгаторов, выявила ряд недостатков: большой износ трубчатых элементов, а в случае сварных титановых труб - их разрушение в силу перепада температур и вибрации; для труб из композитных и керамических материалов - отложение золы. В качестве устранения названных технических недостатков предлагается применять в эмульгаторах трубы бесшовные из прочных износостойких марок титана. Выбор конкретной марки титана определяется его прочностью, износостойкостью и при этом с достаточно высокими пластическими свойствами. Так как в работе эмульгатора трубы подвергаются циклическим нагрузкам из-за неравномерности скоростного режима дымового потока и температурного поля. В отечественной промышленности разработан достаточно широкий ассортимент титановых сплавов (см. ГОСТ 19807-91). Например, для потребностей химической и медицинской промышленности применяются сплавы титана - ВТ1-00, ВТ1-0, ПТ1М, в авиационной - ОТ4, ВТ5, ВТ6, ВТ8, в судостроительной - ПТ1М, ПТ7М, ПТ3В, ВТ3-1, ВТ14, в аэрокосмической - ВТ9, ВТ20, ВТ22. Все эти сплавы имеют свои особенности как по прочности, так и эксплуатационной надежности. Предел прочности у первой группы сплавов менее 5520 МПа, но высокая пластичность - относительное удлинение не менее 25%. У последней группы сплавов прочность более 1100 МПа, но низкая пластичность - не более 10%. При этом существенно дороже при их выплавке.

Наиболее целесообразно применять трубы в эмульгаторах из следующих марок сплавов (ПТ7М, ВТ6, ПТ3В), где их прочность не ниже 730 МПа, пластичность не ниже 15% (см. ГОСТ 22897-86). Все названные марки сплавов легированы алюминием в пределах 2,5-6,5%, что придает сплавам не только повышение прочности, но и поверхностную твердость.

Необходимость применения в эмульгаторах именно титановых труб объясняется многими причинами, основанными на свойствах материала: коррозионная стойкость к агрессивным средам, износостойкость, прочность при малом удельном весе. И очень важно для нашего процесса - на поверхности титановых труб не происходит налипание золы, соответственно забивания труб.

Принимая во внимание многофакторность рассматриваемого процесса в эмульгаторе: пропускная способность по дымовому газу, скорость газового потока, его температура, внутренний диаметр и высота труб, гидравлическое сопротивление, расход орошающей жидкости, эффективность очистки и т.д., включая конструктивно-технологические особенности, здесь выбраны три основных параметра процесса: отношение длины и внешнего диаметра бесшовной титановой трубы в пределах 10-15 при фиксированной толщине стенки трубы 1,5-2,0 мм; скорость газового потока в диапазоне 8-10 м/с, удельный расход воды 0,25-0,50 л/м3.

Длина и диаметр трубы в эмульгаторе оценивались из расчета пропускной способности эмульгатора, определения границ устойчивого режима при минимальном брызгоуносе, а также из металлоемкости конструкции и экономической целесообразности.

Регламентирующая скорость газового потока в диапазоне 8-10 м/с при удельном расходе воды 0,25-0,50 л/м3 выведены из многочисленных экспериментов и подтверждены из практики. Например, брызгоунос резко (в разы) вырастает при скорости выше 10 м/с. Уменьшение скорости потока приводит и к уменьшению воды в системе, увеличение скорости - к увеличению воды. Выбранный здесь режим работы эмульгатора является оптимальным с точки зрения эффективности и гидравлического давления.

Принимая во внимание, что эмульгатор работает и как массообменный агрегат, вставляя их в системе очистки дымовых газов последовательно (фиг. 1), получим реализацию следующей технологии:

- дымовые отходящие газы поступают на первый контур системы очистки - ЭМУ-I, на котором происходит золоочистка - массообменный процесс перехода механических примесей из газового потока в водную суспензию (см. фиг. 2);

- газовый поток, после удаления из него механических нерастворимых примесей, уходит по направляющему газоходу на второй контур очистки ЭМУС-II с понижением температуры потока в среднем на 45°C;

- на втором контуре ЭМУС-II происходит орошение газового потока раствором реагента с высокой степенью диссоциации на ионы серы и азота. В основе метода лежит химизм процесса очистки и конечных продуктов химических реакций десульфации и денитрификации. Функциональная схема совместной десульфации и денитрификации на базе ЭМУС-II показана на фиг. 3;

- на третьем контуре ЭМУГ-II происходит орошение газового оттока реагентом с целью связывания CO2 в реактивной зоне и перевода углекислого газа из газообразного состояния в жидкофазное (см. фиг.4).

Пример конкретного применения.

Рассмотрим кассету эмульгатора с габаритными размерами: длина - ширина - высота соответственно 2200×2200×1500 мм (см. фиг.5). Размер бесшовных труб: внешний диаметр - толщина - длина соответственно 108×1,5×1100 мм, материал - сплав титана ПТ7М (ГОСТ 22897-86). Общее количество труб в кассете - 144 шт. Отношение длины к диметру 10,18. Вес одной трубы ~2,5 кг. Скорость газового потока 9 м/с при температуре +180°C. Расход орошаемой жидкости 0,3 л/м3 при гидравлическом сопротивлении 55 мм вод. ст. для обеспечения пропускной способности по дымовому газу ~50 тыс.м3/ч, необходимо разместить в газоходе котла ТЭЦ одну кассету эмульгатора.

Эксплуатация указанных кассет на Мироновской ТЭЦ Донецкой обл. более года показала следующие преимущества от существующих ранее:

- высокая эксплуатационная надежность и безопасность работы эмульгатора;

- эмульгатор имеет возможность работы на технической воде, в том числе и на осветленной воде золоотвалов;

- в случае прекращения поступления воды или раствора реагента в эмульсионный слой эмульгатор продолжает эффективно работать до тех пор, пока завихритель полностью не заилится;

- в случае увеличения объема поступающего дымового газа выше расчетного не происходит разрушения титановых бесшовных труб и конструкции эмульгатора в целом.

Принимая во внимание достаточно высокую стоимость бесшовных титановых труб по сравнению, например, с керамическими, окупаемость титановых эмульгаторов при пропускной способности дымовых газов ТЭЦ не менее 150 тыс.м3/ч составляет не более 2 лет.

ЛИТЕРАТУРА

1. Справочник по пыле- и золоулавливанию/Под ред. А.А. Русанова. М.: Энергоатомиздат, 1983, с.96-98.

2. Патент РФ №2149679, 27.05.2000 г.

3. Патент РФ №2149050, 20.05.2000 г.

4. Патент РФ №2022623, 15.11.1994 г.

5. Патент РФ №2008076, 28.02.1994 г.

6. Патент РФ №2079344, 20.05.1997 г.

7. Патент РФ №2104752, 15.08.1999 г.

8. Патент РФ №2086293, 10.08.1998 г.

9. Патент РФ №2103053, 27.01.1998 г.

Способ мокрой очистки дымовых газов от твердых и токсичных элементов, в котором поток отходящих дымовых газов проходит через эмульгатор, выполненный в виде кассетной сборки из труб с расположенными в каждой трубе завихрителями дыма и системой подачи воды на стенку трубы, отличающийся тем, что эмульгаторы располагают в линии очистки последовательно, один для золоочистки, второй для абсорбции окислов серы, азота, третий для поглощения двуокиси углерода, где эмульгаторы выполнены в виде набора бесшовных труб из прочных износостойких сплавов титана с соотношением длины и диаметра 10-15, при скорости газового потока в пределах 8-10 м/с при удельном расходе воды 0,25-0,50 л/м3.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к очистке воздуха и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтехимической и других отраслях промышленности. Устройство для очистки газового потока содержит трубчатый корпус, имеющий входной канал для входа запыленного газового потока, несколько последовательно расположенных конденсационных секций.

Изобретение относится к очистке воздуха и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтехимической и других отраслях промышленности. Установка для очистки воздуха содержит трубчатый корпус, имеющий входной канал для входа запыленного и/или задымленного воздушного потока, несколько последовательно расположенных конденсационных секций.

Изобретение относится к технике очистки газов от пыли и химических вредностей. Скруббер Вентури включает конфузор, горловину, диффузор, систему орошения, каплеуловитель, в конфузоре размещено оросительное устройство, состоящее из трубопровода для подачи воды, выполненного в виде двух взаимно перпендикулярных участков, один из которых размещен осесимметрично конфузору, а на его конце, обращенном в сторону горловины закреплена форсунка системы орошения, при этом входное отверстие диаметром d1 конфузора и выходное отверстие диаметром d3 диффузора соединены соответственно с подводящим и отводящим трубопроводами, а выход диффузора, соединенный с отводящим трубопроводом, тангенциально соединен с нижней частью цилиндрического корпуса прямоточного циклона, выполняющего функцию каплеуловителя, при этом оси диффузора и корпуса циклона взаимно перпендикулярны, причем нижняя часть корпуса циклона соединена с коническим бункером для отвода шлама, а верхняя часть соединена с конической камерой для отвода очищенного газа, а форсунка системы орошения содержит корпус со штуцером, жестко связанным с корпусом, соосно расположенным в верхней части корпуса и имеющим цилиндрическое отверстие для подвода жидкости, соединенное с диффузором, осесимметричным корпусу и штуцеру, а к корпусу, в его нижней части, посредством трех спиц подсоединен распылитель, расположенный перпендикулярно оси корпуса и выполненный в виде перфорированного диска.

Изобретение относится к очистке воздуха. Конденсационная камера для установки очистки газового потока содержит трубчатый корпус, имеющий входной канал для входа запыленного и/или задымленного газового потока и выходной канал для выхода очищенного газового потока, средство для вдувания пара, холодильник и кольцевой сборник для конденсата, расположенные внутри упомянутого корпуса.

Изобретение относится к способу быстрого охлаждения потока, выходящего из реактора для превращения метанола в олефины. Способ включает подачу указанного выходящего потока в колонну быстрого охлаждения; подачу потока циркулирующей воды в колонну быстрого охлаждения и стекание потока вода в колонне каскадами вниз; распыление второго потока воды для образования факела распыла из капель воды, причем указанный факел распыла направляют в каналы для пара, через которые проходят выходящие из реактора потоки, при этом факел распыла распыляется непосредственно над отверстиями тарелок, расположенных в колонне быстрого охлаждения; и контактирование выходящего из реактора потока с потоком воды и факелом распыла из водяных капель для удаления частиц катализатора из выходящего потока, при этом образуются быстро охлажденный выходящий из реактора поток и отводимый из колонны поток воды и твердых частиц.

Изобретение относится к технологии очистки газов от пыли в теплоэнергетике, черной и цветной металлургии. Способ очистки газов от пыли включает ввод в циклон с верхним осевым выхлопным патрубком очищаемого газа, очистку газа от пыли за счет действия центробежных сил при поступательном движении вращающегося потока сверху вниз в цилиндрическом корпусе с разворотом очищенного потока вверх.

Изобретение относится к очистному оборудованию для загрязненной текучей среды газопромывных устройств и использованию дискового центробежного сепаратора и может быть использовано в судостроительной промышленности.

Изобретение относится к устройству для очистки выхлопного газа. Устройство для очистки выхлопного газа содержит газоочиститель (1) и блок для очистки жидкости для промывки газа для очистки загрязненной жидкости для промывки газа.

Устройство для фильтрования воды снабжено блоком регулировки уровня воды. Устройство содержит входы для внешнего воздуха, через которые втекает воздух, содержащий пыль; блок пылеотделения, который соединен с входами для внешнего воздуха, и который отделяет пыль от втекающего воздуха; выпускные выходы, которые соединены с блоком пылеотделения и через которые выпускают воздух, от которого была отделена пыль; пылесодержащую секцию, которая соединена с блоком пылеотделения и которую заполняют водой; и блок регулировки уровня воды, который установлен в пылесодержащей секции, и который регулирует уровень воды.
Изобретение применяется на морских судах. Комплексная система выполнена в трех вариантах.

Изобретение относится к области защиты воздуха окружающей среды от агрессивных и высокодисперсных аэрозолей. Устройство для очистки воздуха от аэрозолей, включающее смеситель с водой, центрифугу и электродвигатель с вентилятором, при этом оно дополнительно содержит батарею циклонов, электрохолодильник, работающий на основе охлаждающего эффекта Пельтье, и конденсатор, работающий по принципу обратного холодильника, причем основные элементы устройства расположены в следующей последовательности по направлению воздушного потока: батарея циклонов для предварительной грубой очистки всасываемого воздуха, электродвигатель с вентилятором, барботажный смеситель воздуха с водой, содержащей дозированное количество поверхностно-активного вещества, конденсатор влаги с обратным ее сливом в смеситель, электрохолодильник, горячая сторона которого контактирует с жидкой фазой смесителя, а его холодная сторона служит для дальнейшего охлаждения воздушного потока после барботажного этапа очистки, сборник конденсата и центрифуга как сепаратор для отделения капель влаги из потока воздуха. Технический результат - повышение степени очистки воздуха от пыли. 1 ил.

Изобретение относится к технологии очистки газов от пыли в теплоэнергетике, черной и цветной металлургии. Способ очистки газов от пыли включает ввод в циклон с верхним осевым выхлопным патрубком очищаемого газа, очистку газа от пыли в цилиндрическом корпусе за счет действия центробежных сил при поступательном движении вращающегося потока сверху вниз с разворотом очищенного потока вверх, сбор потока уловленной пыли, распыление вспомогательной коагулирующей жидкости в форме струй, ориентированных на поток уловленной пыли, с образованием смеси уловленной пыли и вспомогательной коагулирующей жидкости, брикетирование смеси уловленной пыли и вспомогательной коагулирующей жидкости на вальцовом прессе. Брикетирование смеси уловленной пыли и вспомогательной коагулирующей жидкости осуществляют совместно с древесными опилками, предварительно увлажненными вспомогательной коагулирующей жидкостью до влажности 1-15%, которые подают в верхнюю часть корпуса циклона. Вальцовый пресс располагают в нижней части корпуса циклона. Технический результат: повышение степени очистки газов от пыли и повышение стабильности брикетирования.. 1 табл., 1 пр., 1 ил.

Группа изобретений относится к способу сепарации жидкости от газа и к устройству для его осуществления, например, перед процессом осушки газа от влаги или процессом его компримирования. Способ сепарации газа от примесей включает первичную центробежную сепарацию газа, контактирование его с жидкостью, например промывочной или метанольной водой, и последующую вторичную сепарацию от капельной жидкости с вертикальным и кольцевым отбором. При этом контактирование газа с жидкостью и последующую вторичную сепарацию осуществляют одновременно при прямоточном центробежном течении фаз, вначале закрученным газовым потоком всасывают жидкость, а после контакта газа с жидкостью ее вытесняют. Контактно-сепарационное устройство содержит тарелку с основанием, в котором расположен прямоточный центробежный элемент с завихрителем под основанием и патрубком над ним, с выполненными на образующих патрубка каналами выхода жидкости, которые направлены тангенциально относительно его радиуса в точке выхода над полотном. В нижней части прямоточного патрубка, установленного на основании тарелки, выполнен тангенциальный канал входа жидкости. Высота канала выхода газожидкостной смеси, расположенного на образующей прямоточного патрубка, определена по формуле: h=πd/n, где π=3,14159, d - диаметр патрубка, м, n - число щелей по диаметральному сечению патрубка. Техническим результатом группы изобретений является повышение эффективности сепарации, сокращение числа технологических секций или аппаратов при проведении процесса центробежной сепарации. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов. Конический форсуночный скруббер содержит корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, форсуночное оросительное устройство, опорные и ограничительные тарелки, между которыми расположена насадка, брызгоуловитель, выполненный в виде слоя насадки, размещенной между опорной и ограничительной тарелками и устройство для отвода шлама. Опорные тарелки выполнены упругими, а насадка, размещенная над нижней опорной тарелкой, выполнена из упругих материалов, и на нижней опорной тарелке установлен вибратор. Насадка выполнена в виде цилиндрического кольца, к боковой поверхности которого оппозитно друг другу прикреплены две полусферические поверхности таким образом, что диаметральные плоскости полусфер совпадают соответственно с верхним и нижним основаниями цилиндрического кольца, а вершины полусферических поверхностей находятся на оси кольца и направлены навстречу друг другу. Изобретение позволяет повысить эффективность и надежность процесса пылеулавливания. 3 ил.

Изобретение относится к области химической, нефтеперерабатывающей и нефтяной промышленности, в частности к способам сепарации газов окисления производства битумов. Способ заключается в том, что газы окисления из реактора окисления битума подают в сепаратор с разделительной перегородкой и закрепленным на ней устройством для конденсации тяжелых углеводородов из отходящих газов окисления - глухой тарелкой, часть сырья окисления подают в зону над глухой тарелкой, при этом в сепаратор над разделительной перегородкой дополнительно устанавливают вертикально расположенный каплеуловитель в виде многослойной сетки, на который импульсно подают жидкую фазу для промывки сетки каплеуловителя, при этом с низа сепаратора отводят смесь тяжелых углеводородов из газов окисления с сырьем окисления, которую в дальнейшем направляют в реактор окисления. Изобретение обеспечивает снижение уноса жидкой фазы и возможность вовлечения жидкой фазы как сырья для получения окисленных битумов. 1 ил.
Наверх