УСТАНОВКА ДЛЯ МОКРОЙ ОЧИСТКИ И УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА ГОРЯЧИХ ГАЗОВ Российский патент 1998 года по МПК B01D47/00 

Изобретение относится к пылеочистке низко- и среднетемпературных газов и может быть использовано в химической, металлургической, строительной и других отраслях промышленности, например, для очистки и утилизации тепла отходящих газов печей обжига известняка (150 - 350^oC).

Известны установки для мокрой очистки и утилизации тепла газов [1, 2], включающие аппарат мокрой очистки с входными и выходными патрубками, форсункой для подачи орошающей жидкости и подогреватели воды. В зависимости от типа аппарата мокрой очистки подогреватели могут быть как выносными [1], так и внутренними [2], выполненными в форме змеевиков или имеющими другую форму.

Недостатком этих установок является низкая эффективность утилизации тепла отходящих газов. Это объясняется тем, что температура орошающей жидкости, являющейся промежуточным теплоносителем, в условиях контактного теплообмена с горячим газом не может превышать температуру мокрого термометра, которая значительно ниже температуры газового потока. Следствием этого являются низкие значения температурного напора и конечной температуры нагреваемой воды, что снижает экономичность процесса утилизации тепла газов.

Наиболее близкой по совокупности признаков к предлагаемой является установка для мокрой очистки высокотемпературных газов [3], включающая аппарат (аппараты) мокрой очистки, наклонный газоход и теплообменники для нагрева воды, один из которых установлен на газоходе, а другой соединен с линией отвода шламовой воды из аппарата мокрой очистки и первым теплообменником. Теплообменник, установленный на линии отвода шлама (далее - подогреватель), служит для предварительного нагрева технологической воды шламовой, являющейся промежуточным теплоносителем и воспринимающей температуру мокрого термометра в результате контактного теплообмена с горячим газом. Окончательный нагрев воды осуществляется в теплообменнике, установленном на газоходе (далее - головной теплообменник).

Установка позволяет утилизировать тепло газового потока путем получения горячей воды высоких параметров и пара, используемого как в процессе пылеочистки, так и посторонними потребителями тепла.

Однако мокрая очистка на описанной установке низко- и среднетемпературных газов с высоким влагосодержанием (до 0,1 кг/кг), например отходящих газов печей обжига известняка, сопровождается конденсацией водяных паров, содержащихся в запыленном газе, на теплопередающей поверхности установленного на газоходе теплообменника с последующим налипанием на ней пыли. Это связано с тем, что в указанных условиях трудно обеспечить положительную разность температур стенки головного теплообменника и точки росы очищаемых газов. Установка головного теплообменника на наклонно расположенном газоходе способствует зарастанию его теплопередающей поверхности пылевыми отложениями. Эти факты приводят к снижению эксплуатационной надежности и, в конечном счете, - теплопроизводительности установки. Кроме того, размещение подогревателя на линии отвода шламовой воды сопряжено со снижением интенсивности теплообмена.

Предлагаемая установка для мокрой очистки и утилизации тепла горячих газов, включающая аппарат (аппараты) мокрой очистки, газоход, снабженный головным теплообменником, и подогреватель технологической воды, отличается тем, что она снабжена циркуляционным насосом и смесителем, расположенным между головным теплообменником и подогревателем, причем выход смесителя соединен с входом головного теплообменника, один из входов смесителя соединен с выходом подогревателя, а второй вход - через циркуляционный насос с выходом головного теплообменника. Кроме того, газоход с установленным на нем головным теплообменником расположен вертикально, а подогреватель размещен внутри аппарата мокрой очистки, например, в пенном слое. Это позволяет предотвратить зарастание головного теплообменника пылевыми отложениями и повысить эксплуатационную надежность установки, а также интенсифицировать теплообмен и уменьшить требуемую поверхность теплопередачи.

На чертеже приведена схема установки для мокрой очистки и утилизации тепла отходящих газов.

На линии отвода печных газов расположен вертикальный газоход 1 и аппарат мокрой очистки 2. На входе вертикального газохода установлен теплообменник 3, змеевиковый подогреватель 4 размещен внутри аппарата мокрой очистки, например, в пенном слое. Подпитка установки чистой воды осуществляется из трубопровода 5, отвод шлама - по трубопроводу 6. Для повышения надежности работы установка снабжена смесителем 7, соединенным трубопроводом 8 с входом и выходом головного теплообменника 3 и трубопроводом 9 - с выходом подогревателя 4. Циркуляция воды в теплообменнике 3 осуществляется посредством насоса 10.

Установка работает следующим образом. Отходящие газы поступают в вертикально расположенный газоход 1 с установленным на нем головным теплообменником 3. Благодаря вертикальному расположению газохода снижается вероятность оседания в нем пыли. В теплообменнике происходит предварительное охлаждение газов в результате передачи тепла нагреваемой воде, поступающей противотоком. Далее частично охлажденные газы подаются в аппарат мокрой очистки 2, где происходит их очистка и окончательное охлаждение в результате контактного теплообмена с орошающей жидкостью, поступающей по трубопроводу 5. Холодная вода поступает в змеевиковый подогреватель 4, расположенный в пенном слое аппарата мокрой очистки, где осуществляется ее предварительный нагрев. Размещение подогревателя в пенном слое позволяет значительно интенсифицировать теплообмен и уменьшить требуемую поверхность теплопередачи. Подогретая вода по трубопроводу 9 через смеситель 7 направляется в головной теплообменник 3, где происходит ее окончательный нагрев. Часть нагретой воды подается циркуляционным насосом 10 по трубопроводу 8 через смеситель 7 с выхода теплообменника 3 на его вход. Наличие смесителя 7, циркуляционного насоса 10 и трубопровода 8 позволяет поддерживать температуру нагреваемой воды в теплообменнике 3 выше температуры точки росы очищаемых газов. Это исключает конденсацию влаги, содержащейся в газах, на стенках головного теплообменника, предотвращает их зарастание пылью и тем самым повышает эксплуатационную надежность и теплопроизводительность установки. Образующаяся в процессе очисти газов шламовая вода непрерывно отводится по трубопроводу 6. Компенсация отведенной со шламом воды осуществляется посредством трубопровода 5.

Применение предлагаемой установки позволяет осуществлять процессы мокрой очистки и утилизации тепла низко- и среднетемпературных запыленных газов с высоким влагосодержанием без зарастания теплопередающей поверхности головного теплообменника пылевыми отложениями. Указанное преимущество позволяет повысить эксплуатационную надежность установки, увеличить эффективный фонд времени ее работы и как следствие - ее теплопроизводительность.

Использование: для пылеочистки низко- и среднетемпературных газов, отходящих, например, от печей обжига известняка (150 - 350^oC). Сущность изобретения: установка включает аппарат мокрой очистки 2, вертикальный газоход 1, снабженный головным теплообменником 3, подогреватель технологической воды 4, размещенный внутри аппарата мокрой очистки, циркуляционный насос 10 и смеситель 7. Смеситель расположен между головным теплообменником и подогревателем, причем выход смесителя соединен с входом головного теплообменника, один из входов смесителя соединен с выходом подогревателя, а другой вход - через циркуляционный насос с выходом головного теплообменника. Применение изобретения позволяет исключить конденсацию влаги, содержащейся в газах, на внутренних стенках головного теплообменника, предотвратить их зарастание пылевыми отложениями и тем самым повысить эксплуатационную надежность и теплопроизводительность установки. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка для мокрой очистки и утилизации тепла горячих газов, включающая аппарат (аппараты) мокрой очистки, газоход, снабженный головным теплообменником, и подогреватель технологической воды, отличающаяся тем, что она снабжена циркуляционным насосом и смесителем, расположенным между головным теплообменником и подогревателем, причем выход смесителя соединен с входом головного теплообменника, один из входов смесителя соединен с выходом подогревателя, а второй вход через циркуляционный насос - с выходом головного теплообменника. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что газоход с установленным на нем головным теплообменником расположен вертикально. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что подогреватель воды размещен внутри аппарата мокрой очистки, например, в пенном слое.