ИСПАРИТЕЛЬНО-КОНДЕНСАЦИОННЫЙ АППАРАТ Российский патент 2000 года по МПК B01D47/04 

Изобретение относится к технике очистки технологических и вентиляционных газов от твердых частиц аэрозолей и газообразных примесей в технологии переработки облученного ядерного горючего и может быть использовано в любой отрасли промышленности, где имеется необходимость очистки и охлаждения высокотемпературных газов.

Известно устройство для очистки запыленных горячих газов, содержащее корпус с входными и выходными патрубками, распределительную решетку, устройство для подачи жидкости, встроенную насадку [A.с. 1834692 СССР, МКИ B 01 D 47/04].

Недостатком данного устройства является забивка форсунок диспергирования промывающей жидкости вследствие накопления в ней уловленой пыли и подачи жидкости из нижней части бака.

Наиболее близким по конструкции является устройство для мокрой очистки горячих газов, содержащее корпус, разделенный на части, бак с орошающей жидкостью, конденсатор, подогреватель газов, патрубки ввода и вывода газов и охлаждающей воды и систему орошения [А.с. 1498540 СССР, МКИ В 01 D 47/02].

Недостатками данного устройства являются зарастание зернистого материала, расположенного на барботажных тарелках, и нестабильная работа второго пенного слоя вследствие изменения уровня жидкости, а также вторичное загрязнение газов из-за уноса загрязняющих веществ с каплями орошающей жидкости.

Техническим результатом изобретения является снижение материалоемкости аппарата, уменьшение потерь орошающей жидкости при повышении степени очистки от твердых радиоактивных частиц и газообразных примесей.

Технический результат достигается тем, что для безопасной работы с газами, содержащими делящийся материал, испарительно- конденсационный аппарат содержит два кожухотрубных конденсатора, расположенные в центральной части корпуса аппарата с зазорами относительно друг друга и корпусом аппарата и образующие вместе с системой орошения две зоны пенообразования; система орошения содержит два струеобразователя, установленных на корпусе аппарата, для образования тарелок из струй орошающей жидкости; боковые стенки кожухотрубных конденсаторов заглублены в бак с орошающей жидкостью с образованием юбки, не доходящей до дна, которая вместе с перегородкой образуют лабиринт, делящий бак на центральную часть и две периферийные части, в которых установлены электронагреватели; центральные стенки кожухотрубных конденсаторов продолжены вверх с образованием патрубка выхода газов, часть которого, расположенная в корпусе аппарата и имеющая оребрение, образует подогреватель; ширина аппарата не превышает значения, определяемого требованиями ядерной безопасности.

Техническое решение соответствует критериям промышленной применимости, новизны и изобретательского уровня.

На фиг. 1 показан разрез испарительно-конденсационного аппарата; на фиг. 2 показан его вид сверху. В таблице приведены параметры очистки газов в испарительно-конденсационном аппарате.

Испарительно-конденсационный аппарат состоит из корпуса 1, который установлен на баке 2, кожухотрубных конденсаторов 3, струеобразователя 4, водяных насосов 5 и 6, патрубков входа 7 и выхода 8 охлаждающей воды, патрубков ввода 9, 10 и выхода 11 газов, электронагревателей 12 и 13.

Испарительно-конденсационный аппарат работает следующим образом.

Очищаемые газы, содержащие твердые и газообразные загрязняющие вещества, через патрубки 9 и 10 попадают в периферийные части бака 2 испарительно-конденсационного аппарата и далее в зазоры, образованные периферийными стенками кожухотрубных конденсаторов 3 и корпусом 1, в котором струеобразователь 4 создает струйную решетку из орошающей жидкости, подхватываемой очищаемыми газами с образованием высокотурбулизированного пенного слоя, где происходит очистка газов от твердых и газообразных загрязняющих веществ, а в случае высокотемпературных газов и их охлаждение. Орошающая жидкость из пенного слоя обрушивается в периферийные части бака 2.

Разогрев орошающей жидкости происходит за счет тепла входящих высокотемпературных газов или, в случае холодных газов, электронагревателями 12 и 13, установленными в периферийных частях бака 2.

Очищенные от загрязняющих веществ и насыщенные парами орошающей жидкости (чаще всего воды) газы поступают в расширение в верхней части корпуса 1, где происходит падение скорости газов и сепарация капель орошающей жидкости, унесенных из пенного слоя. Далее газы разворачиваются на 180^o и поступают в охлаждаемые водой кожухотрубные конденсаторы 3, где происходит конденсация паров орошающей жидкости.

Содержащиеся в газах твердые частицы аэрозоля, а также оставшиеся капли орошающей жидкости, за счет конденсации паров увеличиваются в размерах, ударяются о поверхность конденсатора 3, улавливаются и стекают в центральную полость бака 1.

Очищенные газы вновь разворачиваются на 180^o и попадают в зазор, образованный двумя кожухотрубными конденсаторами 3, где происходит дальнейшая конденсация паров и очистка газов от твердых и газообразных загрязняющих веществ. В оребренном патрубке 11 охлажденные в кожухотрубных теплообменниках отходящие газы контактируют с горячими газами, прошедшими пенный слой, и нагреваются, что позволяет понизить их относительную влажность и тем самым исключить конденсацию паров при последующей очистке газов на тонковолокнистых фильтрах.

В центральной части бака происходит накопление орошающей жидкости за счет испарения и уноса капель из периферийных частей бака 2 в кожухотрубные конденсаторы 3. Орошающая жидкость из центральной части бака 2 по лабиринту возвращается в периферийные части. Наличие лабиринта препятствует перемешиванию орошающей жидкости в частях бака 2.

Конструкция испарительно-конденсационного аппарата позволяет в одном аппарате объединить две ступени "мокрой" очистки и охлаждения газов и тем самым снизить материалоемкость аппарата, позволяет разделять частицы улавливаемой пыли по размерам в разных аппаратах, а также снизить потери орошающей жидкости с отходящими газами.

Соответствие испарительно-конденсационного аппарата требованиям ядерной безопасности при работе с газами, содержащими делящийся материал, обеспечивается за счет плоского конструктивного выполнения аппарата с верхним расположением патрубков входа и выхода охлаждающей воды.

Техническим результатом предложенного аппарата по сравнению с прототипом является снижение материалоемкости, повышение степени очистки газов на 25-30%.

Пример: Определение эффективности работы испарительно- конденсационного аппарата проводили на лабораторной установке производительностью 20 м³/ч, выполненной в соответствии с формулой изобретения.

В лабораторный испарительно-конденсационный аппарат подавали отходящие газы процесса обезвреживания жидких органических отходов в кипящем слое катализатора. Входящие газы имели температуру 300^oC и содержали твердые частицы аэрозолей, оксиды азота и серы. Температура охлаждающей воды составляла 15^oC.

После 10 ч работы испарительно-конденсационного аппарата температура орошающих жидкостей в периферийных и центральной частях бака стабилизировалась и составила 70 и 20^oC соответственно, а температура отходящих газов - 40^oC.

Параметры очистки газов в испарительно-конденсационном аппарате представлены в таблице.

Результаты анализов показывают, что степень очистки газов от твердых частиц аэрозолей составляет 98%, а от оксидов серы и азота 90 и 80% соответственно, что на 25-30% выше по сравнению с прототипом. Потери орошающей жидкости с отходящими газами снизились в с 1.0 до 0.2 кг/ч.

В периферийных частях бака содержание нерастворимых твердых частиц пыли достигло 1 г/л. Вторичного загрязнения газов за счет уноса веществ с каплями орошающей жидкости не было. Материалоемкость аппарата снизилась в 1.3 раза.

Изобретение относится к технике очистки технологических и вентиляционных газов от твердых частиц аэрозолей и газообразных примесей в технологии переработки облученного ядерного горючего и может быть использовано в любой отрасли промышленности, где имеется необходимость очистки и охлаждения высокотемпературных газов. Техническим результатом изобретения является снижение материалоемкости аппарата, расхода орошающей жидкости и повышение степени очистки и охлаждения высокотемпературных газов за счет совмещения в одном корпусе двух ступеней очистки. Аппарат содержит корпус, бак с орошающей жидкостью, струеобразователь, патрубки ввода и вывода газов и охлаждающей воды. Для безопасной обработки газовой фазы с делящимся материалом испарительно-конденсационный аппарат содержит два кожухотрубных теплообменника, расположенных в центральной части корпуса аппарата с зазором относительно друг друга и корпусом и образующих вместе со струеобразователем две зоны пенообразования. 4 з.п.ф-лы, 1 табл., 2 ил.

1. Испарительно-конденсационный аппарат, содержащий корпус, разделенный на части, бак с орошающей жидкостью, конденсатор, подогреватель газов, патрубки ввода и вывода газов и охлаждающей воды и систему орошения, отличающийся тем, что аппарат содержит два кожухотрубных конденсатора, расположенных в центральной части корпуса аппарата с зазорами относительно друг друга и корпуса аппарата и образующих вместе с системой орошения две зоны пенообразования. 2. Испарительно-конденсационный аппарат по п.1, отличающийся тем, что система орошения содержит два струеобразователя, установленных на корпусе аппарата для образования решетки из струй орошающей жидкости. 3. Испарительно-конденсационный аппарат по п.1, отличающийся тем, что боковые стенки кожухотрубных конденсаторов заглублены в бак с орошающей жидкостью с образованием юбки, не доходящей до дна, которая вместе с перегородкой образует лабиринт, делящий бак на центральную часть и две периферийные части, в которых установлены электронагреватели. 4. Испарительно-конденсационный аппарат по п.1, отличающийся тем, что центральные стенки кожухотрубных конденсаторов продолжены вверх с образованием патрубка выхода газов, часть которого, расположенная в корпусе аппарата и имеющая оребрение, образует подогреватель. 5. Испарительно-конденсационный аппарат по п.1, отличающийся тем, что ширина аппарата не превышает значения, определяемого требованиями ядерной безопасности.