СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ ПЫЛИ Российский патент 1999 года по МПК B01D53/00 B01D45/16 

Изобретение относится к технике очистки газов от пыли в теплоэнергетике и металлургии.

Известен способ очистки газов от пыли, заключающийся в тангенциальном подводе запыленного газа, в очистке газа от пыли за счет действия центробежных сил, отделение пыли от газа в зоне поворота очищенного газа (см. Пылеулавливание в металлургии. Справочник //В.М.Алешина, А.Ю.Вальдберг, Г.М. Гордон и др. М.: Металлургия, 1984, с. 48-52).

Недостатком данного способа является малая эффективность при работе на газах, запыленных мелкодисперсной пылью.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки газов от пыли, включающий тангенциальный ввод в циклон с верхним осевым выхлопным патрубком очищаемого газа, очистку газа от пыли за счет действия центробежных сил при поступательном движении вращательного потока сверху вниз с разворотом очищенного потока вверх, при этом в зону разворота потока вводятся вспомогательный сжатый газ спутно вращающемуся потоку под углом 15-90^o к горизонтальной плоскости, его расход составляет 0,5•10^-2-10•10^-2 м³/м³ очищенного газа, а влажность газа равна 5-40 г/м³ (см. патент N 2027526, МКИ B 04 C 5/18, заявл. 26.03.92).

Особенностью данного способа является недостаточная степень очистки газов от пыли. Это обусловлено тем, что техническая вода обладает очень низкой смачивающей способностью по отношению к таким широко распространенным в металлургии пылям, как коксовая, угольная, сажистая, железорудная и т.д. Причем эти пыли находятся в тонкодисперсном состоянии, что дополнительно снижает адгезию частиц водой.

Задача изобретения - повышение степени очистки газов от пыли за счет применения нового типа увлажнителя и его эффективного взаимодействия с очищаемым газом в зоне разворота.

Поставленная задача достигается в способе очистки газов от пыли, включающем тангенциальный ввод в циклон с верхним осевым выхлопным патрубком очищаемого газа, очистку газа от пыли за счет действия центробежных сил при поступательном движении вращательного потока сверху вниз с разворотом очищенного потока вверх, при этом в зону разворота потока вводят вспомогательный увлажненный газ, причем в качестве увлажнителя используют раствор технического мыла, концентрация которого составляет 0,5 - 15%.

Особенностью изобретения является применение эффективного увлажнителя - растворов технического мыла, позволяющих использовать их для орошения рабочего пространства циклона. В качестве технических мылов можно использовать твердые, жидкие и порошкообразные мыла, мыльные пасты, мыльные пенообразующие жидкости для средств пожаротушения, технические моющие средства типа Лабомид, Аполир, Омега, Темп (ТУ 38-10738073, ТУ 38-10961-81), пеномыльные отходы банно-прачечного хозяйства. Растворителями мылов может быть техническая вода, шламы газоочисток и т.д.

Использование растворов технических мылов открывает ряд преимуществ.

Во-первых, растворы технического мыла относятся к поверхностно-активным веществам, обладают высоким коэффициентом поверхностного натяжения и, следовательно, более эффективной смачивающей способностью. Эксперименты показали, что смачиваемость пыли фракции 0-5 мкм раствором технического мыла в заявляемом интервале составляет для сажистых частиц 0,9-5,7%, для коксовой мелочи 15,5-29,0%, для железорудных пылей 51.1-72,5%. На технической воде эти параметры существенно ниже и, соответственно, составляют 0%, 12%, 45%. Высокая адгезионная способность растворов мыла позволяет эффективно коагулировать мелкодисперсные частицы пыли и выводить их из газового потока. Немаловажным обстоятельством предлагаемого решения является возможность снизить расход увлажнителя на орошение и уменьшить гидравлическое сопротивление циклона.

Во-вторых, в изобретении используется важное свойство мыл - вспениваться при ударном взаимодействии растворов с потоком сжатого воздуха или пара во время распыления. Формирование пеножидкостного факела позволяет во много раз увеличить поверхность контакта пыли и увлажнителя, что, в свою очередь, повышает захватывающую способность всей системы орошения. В итоге увеличивается степень очистки газов от пыли.

В-третьих, способ позволяет эффективно утилизировать отходы производства, объем которых достаточно высокий на предприятиях коммунально-бытового производства, на перерабатывающих комбинатах и др.

Способ можно реализовать с помощью распылителя в виде встречных струй, распылителя типа "труба в трубе", основанных на применении сжатых газов: воздуха и др. Наиболее эффективно пеножидкостной факел орошения необходимо формировать в зоне поворота очищаемого газа, т.к. в этой зоне более энергичное взаимодействие факела с запыленным потоком, который дважды пересекается частицами жидкости и пеной. В этой зоне факел распыления в минимальной степени ограничивается твердыми поверхностями центробежного аппарата, а степень заполнения сечения циклона достигает 100%. Эта зона находится в центральной части аппарата, ниже плоскости выхлопной трубы. Ее размеры составляют 0,1-0,2 диаметра цилиндрической части циклона.

Основным техническим параметром, определяющим эффективность работы предлагаемого способа является концентрация технического мыла в растворе. Оптимальным содержанием технического мыла, установленным экспериментально, является интервал 0,5-15%, который обеспечивает повышение эффективности пылеулавнивания на 2,5-13,5% (абс.). Если концентрация технического мыла будет менее 0,5%, то в этом случае свойства факела распыления будут близкими к свойствам обычного водяного факела орошения известного способа. Повышение эффективности пылеулавливания в этом случае минимальное. Если концентрация технического мыла будет более 15%, то в этом случае резко возрастает вязкость раствора, затрудняется распыление жидкости и образование пены. Плотность факела орошения падает, что требует значительного увеличения расхода жидкости и, в свою очередь, увеличивает гидравлическое сопротивление аппарата, а достигаемый уровень эффективности пылеулавливания начинает снижаться.

Особенностью предлагаемого способа является возможность снижения расхода нового типа увлажнителя до 40-250 г/ч•м³ очищаемого газа. При температуре газа в рабочем пространстве циклона выше 150-250^oC растворитель мыльного раствора способен испариться после распыления и коагуляции пыли, что предотвращает образование шлама и снижает эксплуатационные затраты на обслуживание газоочистки. При этом повышается сыпучесть пыли (сажи) и уменьшается ее налипание на стенки циклона.

Предлагаемый способ имеет отличительные признаки: использование в качестве увлажнителя раствора технического мыла; концентрация технического мыла на уровне 0,5-15% по массе и новые свойства: использование в качестве коагулянта пеножидкостного факела; высокая захватывающая способность факела и его реакционная поверхность; универсальность способа, позволяющего реализовать его на различных типах распылителей и циклонов; возможность использования широкого спектра пенообразующих материалов, в т.ч. и отходов производства; возможность работы способа без образования шламов при определенных тепловых условиях. В результате достигается повышение КПД способа, что дает основание считать его более эффективным.

Таким образом, считаем, что предлагаемый способ очистки газов от пыли удовлетворяет критериям "новизна", "изобретательский уровень" и "промышленная применимость".

Экспериментальную отработку способа очистки газов осуществляли на огневом лабораторном котлоагрегате, на дымовом тракте которого установлен цилиндроконический циклон (диаметр цилиндрической части 0,20 м, высота 0,30 м), снабженный распылителем в виде встречных струй (диаметр сопел 0,01 м). Плоский круговой факел распыления формировали в нижней конической части циклона, где происходил поворот очищаемого газа на 180^o. В эту зону самотеком подавали раствор технического мыла (ТУ 38-10961-81) из мерного сосуда. Сжатый воздух, необходимый для распыления жидкости, транспортировали от лабораторного компрессора. Его рабочее давление 0,4 МПа и расход 0,25 м³/мин. В качестве топлива котлоагрегата использовали каменный уголь ш.Байдаевской с расходом до 25 кг/ч. При сжигании топлива в рабочем пространстве котла образуются продукты горения (до 250 м³/ч), насыщенные пылевидными вредностями (зола, сажа, несгоревший уголь). Их концентрация (запыленность газов) достигала на выходе из парогенератора до 1,4 г/м³. Запыленный газ по дымоходу круглого сечения направляли в циклон, где происходила очистки газов от твердых частиц по предлагаемому техническому решению При этом температура дыма в рабочем пространстве циклона достигала 250^oC, а замеры запыленности газа на дымовом тракте осуществляли с помощью метода внешней фильтрации. В качестве фильтра использовали стеклянные аллонжи с каолиновой ватой. Полученные данные позволяли по известной методике определить эффективность пылеулавливания. В экспериментах отрабатывали оптимальное количество технического мыла в растворе, подаваемого в рабочее пространство циклона для орошения запыленного потока.

Установили, что задача изобретения достигается при концентрации технического мыла в растворе на уровне 0,5-15%. При этих параметрах обеспечивается повышение эффективности пылеулавливания до 13,5%. Если концентрация технического мыла будет менее 0,5%, то эффективность пылеулавливания незначительная, а его величина близка КПД известного способа. Если концентрация технического мыла будет более 15%, то в этом случае резко повышается вязкость раствора и гидравлическое сопротивление аппарата, поэтому эффективность пылеулавливания резко падает и цели изобретения достигаются не полностью.

Изобретение может быть использовано в теплоэнергетике и металлургии. Газ очищают от пыли за счет применения в качестве увлажнителя раствора технического мыла с концентрацией 0,5 - 15% и его взаимодействия с очищаемым газом в области разворота очищенного потока вверх при очистке газа в циклоне за счет действия центробежных сил при поступательном движении вращающегося потока сверху вниз. Изобретение позволяет повысить эффективность пылеулавливания.

Способ очистки газов от пыли, включающий тангенциальный 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 с разворотом очищенного потока вверх, при этом в зону разворота потока вводят вспомогательный увлажненный сжатый газ, отличающийся тем, что в качестве увлажнителя сжатого газа используют раствор технического мыла концентрацией 0,5 - 15,0%.