УСТАНОВКА ДЛЯ САНИТАРНОЙ ОЧИСТКИ ГАЗОВЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЫБРОСОВ Российский патент 1995 года по МПК F23J15/00 

Изобретение относится к охране 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.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является 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.

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.

Технический результат изобретения состоит в повышении эффективности и экономичности санитарной очистки газовых промышленных выбросов от пыли и вредных примесей непосредственно из дымовых труб без установки дымососов для отсасывания охлажденного газа через дымовые трубы после мокрой очистки.

Для этого в установке для санитарной очистки газовых промышленных выбросов, содержащей дымовую трубу, установленный над ней отражатель, колпак, размещенный над дымовой трубой, устройство для распределения жидкости, кольцевой поддон с наклонным днищем, устройство для распределения жидкости выполнено в виде подводящих труб и двух кольцевых торов, верхнего и нижнего, размещенных в пространстве между колпаком и дымовой трубой, установка снабжена распылителями жидкости мелкого диспергирования, подсоединенных к верхним торам, распылителями жидкости крупного диспергирования, подсоединенных к нижним торам, распылители размещены равномерно по периметрам кольцевых торов, выходные отверстия всех распылителей направлены вертикально вниз, верхние кромки кольцевого поддона расположены ниже нижних кромок колпака, распылители выполнены в виде центробежных форсунок, каждая из которых включает втулку с внутренней резьбой для навинчивания на патрубок в кольцевом торе, расширяющийся конический корпус с цилиндрической расширенной частью и наружной резьбой, коническую крышку с выходным отверстием и внутренней резьбой, совпадающей с наружной резьбой корпуса, направляющий диск, размещенный внутри конического корпуса по его внутреннему большому диаметру и плотно прижатый конической крышкой, в направляющем диске в периферийной части выполнены арочные прорези выпуклостью в сторону конической крышки, размещенные равномерно по концентрическим окружностям по отношению к оси корпуса с тангенциально направленными в одну и ту же сторону осями, причем в смежных центробежных форсунках каждого кольцевого тора направления арочных прорезей направляющих дисков противоположные, диаметр кольцевого поддона больше диаметра колпака.

Внутренняя поверхность конической крышки имеет эллиптическую форму, а поверхность отполирована для уменьшения гидравлических потерь вращающегося жидкостного потока за счет трения между жидкостью и внутренней поверхностью крышки. Выходное отверстие в конической крышке имеет коническую форму с наружной стороны с образованием отверстия с тонкой стенкой.

Предлагаемая конструкция центробежных распылителей отличается простой конструкции рабочего элемента в виде направляющего диска с арочными прорезями, который является сменным и может быть выполнен с различными размерами арочных прорезей с учетом изменяющихся нагрузок по жидкости и наличия в жидкости твердых частиц в связи с использованием для подачи в центробежные форсунки оборотной воды по безотходной технологии.

В изобретении мокрая очистка горячих дымовых газов осуществляется на нисходящем участке потока дымовых газов при свободном выходе непосредственно в атмосферу и понижение температуры дымовых газов с увеличением их плотности не оказывает отрицательного влияния на величину тяги в дымовой трубе, которая, как известно, обеспечивается высокой температурой дымовых газов по сравнению с температурой окружающего воздуха, а тяга в дымовых трубах высотой до 200 м обеспечивает скорость дымовых газов 4-10 м/с, так как при скорости ниже 4 м/с происходит задувание, а при скорости более 10 м/с сильно возрастает гидравлическое сопротивление. Высокая температура дымовых газов обеспечивает значительную работу по перемещению дымовых газов в дымовых трубах, при высоких линейных скоростях до 10 м/с для перемещения охлажденных дымовых газов после мокрой очистки потребовалось бы затратить значительную работу, потребляемую дымососами. Кроме того, за счет мелкого диспергирования жидкости достигается повышение эффективности очистки газа, а за счет крупного диспергирования обеспечивается захват мелкодиспергированной жидкости вместе с поглощенными вредными веществами. За счет направленного вниз выхода диспергированной жидкости при высоких линейных скоростях создается эффект эжектирования газового потока и сообщение кинетической энергии жидкости газовых выбросам, что также способствует увеличению тяги на нисходящем холодном участке.

В предлагаемой установке используются условия, создаваемые для естественной тяги в дымовых трубах за счет высоких температур дымовых газов, а мокрая очистка с охлаждением дымовых газов, когда увеличение плотности газа не уменьшает тяги в дымовой трубе, а наоборот, увеличивает ее.

Предлагаемая установка для санитарной очистки газовых промышленных выбросов от пыли выгодно отличается простотой устройства и монтажа, очень низким гидравлическим сопротивлением потоку газа, экономным и безотходным расходом воды за счет ее рециркуляции и высокой эффективностью очистки газа от пыли и вредных примесей.

На фиг.1 схематически изображена установка, вертикальный разрез; на фиг. 2 вид А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 разрез В-В на фиг. 2; на фиг.5 разрез Г-Г на фиг.3; на фиг.6 разрез Д-Д на фиг.5; на фиг.7 разрез Е-Е на фиг.5; на фиг.8 разрез Ж-Ж на фиг.4.

Установка для санитарной очистки газовых промышленных выбросов содержит 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 трубы 1. В пространстве между колпаком 3 и дымовой трубой 1 расположены верхние кольцевые торы 4 в горизонтальной плоскости, соединенные с подводящими трубопроводами 5, ниже расположены дополнительные кольцевые торы 6 с подводящими трубопроводами 7 к верхним кольцевым торам 4, предназначенным для мелкого диспергирования жидкости. Снизу подсоединены поочередно центробежные форсунки 8 и 9 с втулками 10 с внутренней резьбой для навинчивания на патрубки в кольцевых торцах 4, 6, каждая форсунка выполнена в виде расширяющегося конического корпуса 11 с цилиндрической расширенной частью и наружной резьбой, конической крышкой 12 с выходным вертикальным отверстием 13 с внутренней эллиптической полированной поверхностью и с внутренней резьбой, совпадающей с наружной резьбой корпуса 11. Направляющий диск 14 размещен внутри конического корпуса 11 по его внутреннему большому диаметру и плотно прижат конической крышкой 12 с арочными прорезями 15 выпуклостью в сторону крышки, расположенными по концентрическим окружностям в периферийной части диска и с тангенциально направленными осями в одну и ту же сторону. Причем в смежных форсунках 8 и 9 каждого кольцевого тора 4 и 6 направление арочных прорезей 15 в дисках 14 противоположное.

Конические крышки 12 являются сменными и отличаются диаметрами отверстий 13 в зависимости от производительности по жидкости. Сменными являются также направляющие диски 14, отличающиеся количеством и размерами арочных прорезей 15 в зависимости от потребной производительности по жидкости. На боковых поверхностях конических крышек 12 выполнены прямоугольные приливы 16 для захвата ключами при натяжке. Форсунки 8 и 9 нижних торов 6 крупного диспергирования отличаются от форсунок 8 и 9 верхних торов 4 мелкого диспергирования большими геометрическими размерами рабочих элементов принципиально одинаковой конструкции, но предназначены для пропускания больших количеств жидкости. Форсунки 8, 9 в верхних торах 4 и в нижних торах 6 расположены в плане со смещением в шахматном порядке. Под колпаком 3 к дымовой трубе 1 прикреплен кольцевой поддон 17 с наклонным диском 18, верхние кромки поддона 17 отстоят от нижних кромок колпака 3 по вертикали на расстоянии не менее 0,25 диаметра дымовой трубы 1, а наружный диаметр кольцевого поддона 17 не меньше диаметра колпака 3. К нижней части дна 18 поддона подсоединен патрубок 19 для отвода пульпы в отстойник, из которого осветленная жидкость подается насосом в устройства для распределения жидкости (не показано).

Работает установка труб следующим образом.

Горячие дымовые газы движутся вверх по дымовой трубе 1 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.

Циркулирующая жидкость подается насосом из отстойника по трубопроводам 5 и 7 в верхние основные кольцевые торы 4 мелкого диспергирования жидкости и нижние дополнительные кольцевые торцы 6 крупного диспергирования жидкости. Из кольцевых торов 4 жидкость поступает в малые центробежные форсунки 8 левого вращения по направлению движения жидкости и форсунки 9 правого вращения, предназначенные для мелкого диспергирования жидкости, а из кольцевых торов 6 жидкость поступает в большие центробежные форсунки 8 левого вращения и форсунки 9 правого вращения, предназначенные для крупного диспергирования жидкости. Центробежные форсунки 8 и 9 торов 4 обеспечивают мелкое диспергирование жидкости с развитой межфазной поверхностью и высокоэффективный тепло- и массообмен между дымовыми газами и жидкостью, а центробежные форсунки больших размеров 8 и 9 торов 6 создают крупное диспергирование жидкости, которая захватывает падающую сверху мелкодисперсную жидкость с растворенными веществами, что предупреждает унос жидкости с дымовыми газами и одновременно высокую эффективность очистки дымовых азов от вредных примесей и пыли. При выходе жидкости из центробежных форсунок 8 и 9 через малые отверстия 13 в конических крышках 12 происходит ее диспергирование под действием высоких скоростей при выходе и интенсивного вращения, при этом создается эжекционный эффект, вследствие которого направленный вниз мелкодисперсный поток жидкости сообщает часть своей кинетической энергии, в результате чего потоку дымовых газов на его нисходящем участке движения в пространстве между колпаком 3 и дымовой трубой 1 практически не оказывается гидравлическое сопротивление. По трубопроводам 7 в нижние кольцевые торы 6 подается больше жидкости, чем в верхние кольцевые торы 4, так как форсунки 8, 9 торов 6 имеют большие размеры и обладают большей производительностью для обеспечения крупного диспергирования жидкости. Регулируемый расход воды, подаваемый по трубопроводам 5 и 7, должен обеспечивать также охлаждение дымовых газов и конденсацию образующихся водяных паров для предупреждения задувания дымовой трубы 1. При установившемся режиме работы установки задувание маловероятно, так как мокрая очистка дымовых газов непосредственно у выхода в окружающую атмосферу в кольцевом пространстве между колпаком 3 и дымовой трубой 1. После взаимодействия с дымовыми газами вода с твердыми частицами и растворенными газообразными веществами стекает в кольцевой поддон 17 и по наклонному дну 18 относится через патрубок 19 в отстойник, (не показан), а очищенные дымовые газы отводятся в окружающую атмосферу.

Для санитарной очистки газовых выбросов от пыли и вредных газообразных примесей целесообразно использовать водные растворы химически активных веществ по отношению к поглощаемым компонентам.

Технические преимущества предлагаемой установки заключаются в повышении эффективности и экономичности очистки за счет диспергирования жидкости при малых удельных расходах жидкости на очистку, уменьшения гидравлического сопротивления потоку газа, использования оборотной воды для очистки, снижения стоимости изготовления рабочих форсунок, упрощения их замены и обеспечения надежности в работе. При этом имеет место повышение эффективности очистки газовых промышленных выбросов от пыли и вредных газообразных примесей, уменьшение удельного расхода воды на очистку, снижение энергетических и трудовых затрат, предотвращение загрязнения воздушного бассейна от загрязнений.

Использование: в 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. Сущность изобретения: в установке для санитарной чистки газовых промышленных выбросов, содержащей дымовую трубу, установленный над ней отражатель, колпак, размещенный над дымовой трубой, устройство для распределения жидкости в виде подводящих труб и кольцевых торов, размещенных в пространстве между колпаком и дымовой трубой, распылители жидкости, подсоединенные к кольцевым торам, кольцевой поддон с наклонным днищем, причем верхние кромки кольцевого поддона расположены ниже кромок колпака, устройство для распределения жидкости снабжено дополнительными подводящими трубами и кольцевыми торами, расположенными в горизонтальной плоскости ниже плоскости основных кольцевых торов и выполненными больших размеров, чем основные, к верхним кольцевым торам подсоединены снизу распылители мелкого диспергирования жидкости, а к нижним кольцевым торам подсоединены снизу распылители крупного диспергирования жидкости. Распылители размещены равномерно по периметру кольцевых торов, а выходные отверстия всех распылителей направлены вертикально вниз, распылители выполнены в виде центробежных форсунок, состоящих из корпуса с крышкой, между которыми зажат направляющий диск с вырубленными арочными прорезями выпуклостью в сторону выхода с тангенциально направленными осями в одну и ту же сторону. При этом в смежных центробежных форсунках кольцевого тора направления арочных прорезей противоположное. В центробежных форсунках использованы направляющие диски с арочными прорезями, направленными в противоположные стороны в смежных форсунках тора. 8 ил.

УСТАНОВКА ДЛЯ САНИТАРНОЙ ОЧИСТКИ ГАЗОВЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЫБРОСОВ, содержащая дымовую трубу, установленный над ней отражатель, колпак, размещенный над дымовой трубой, устройство для распределения жидкости, кольцевой поддон с наклонным днищем, отличающаяся тем, что устройство для распределения жидкости выполнено в виде подводящих труб и двух кольцевых торов, верхнего и нижнего, размещенных в пространстве между колпаком и дымовой трубой, и снабжено распылителями жидкости мелкого диспергирования, подсоединенными к верхним торам, распылителями жидкости крупного диспергирования, подсоединенными к нижним торам, распылители размещены равномерно по периметрам кольцевых торов, выходные отверстия всех распылителей направлены вертикально вниз, верхние кромки кольцевого поддона расположены ниже нижних кромок колпака, распылители выполнены в виде центробежных форсунок, каждая из которых включает втулку с внутренней резьбой для навинчивания на патрубок в кольцевом торе, расширяющийся конический корпус с цилиндрической расширенной частью и наружной резьбой, коническую крышку с выходным отверстием и внутренней резьбой, совпадающей с наружной резьбой корпуса, направляющий диск, размещенный внутри конического корпуса по его внутреннему большому диаметру и плотно прижатый конической крышкой, в направляющем диске в периферийной части выполнены арочные прорези выпуклостью в сторону конической крышки, размещенные равномерно по концентрическим окружностям по отношению к оси корпуса с тангенциально направленными в одну и ту же сторону осями, причем в смежных центробежных форсунках каждого кольцевого тора направления арочных прорезей направляющих дисков противоположные, диаметр кольцевого поддона больше диаметра колпака.