АППАРАТ МОКРОЙ ОЧИСТКИ ГАЗОВ Российский патент 2000 года по МПК B01D47/04 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к мокрой очистке газов от твердых и газообразных составляющих, и может быть использовано в химической, металлургической и других отраслях промышленности.

Известен пенный аппарат, включающий цилиндрический корпус, патрубки подвода и отвода газов, расположенные соосно с корпусом, горизонтальную перегородку с образованием кольцевого зазора со стенкой корпуса, стабилизатор пенного слоя, выполненный в виде радиальных наклонных пластин, расположенных между стенкой корпуса и центральным усечением конусом аппарата (авт. свид. N 1212515, МПК B 01 D 17/01, 1986 г.).

Недостатками указанного технического решения являются:
- отсутствие надежной системы каплеулавливания;
- недостаточная производительность;
- недостаточный тепломассообмен в аппарате,
что приводит к снижению эффективности очистки газов, невозможности осуществления процесса газоочистки в аппарате большого диаметра.

Наиболее близким техническим решением является устройство для мокрой очистки газов, содержащее цилиндрический корпус, патрубки подвода и отвода газов, дозатор орошающей жидкости, выполненный в виде тарельчатого элемента, кольцевой лопаточный завихритель, расположенный между тарельчатым элементом и корпусом (патент RU N 2086293, МПК 6 B 01 D, 47/04, 1994 г.).

Недостатком данного технического решения является недостаточная эффективность и надежность работы.

Это объясняется тем, что в известном устройстве отсутствует надежная система улавливания брызг и капель, которые присутствуют в газовом потоке, движущемся вверх после процесса высокоскоростного эмульгирования в слое жидкости.

Другим недостатком известного устройства является низкая температура уходящих газов. При температуре газов на входе в газоочиститель 120 - 160^oC и удельном расходе воды на орошение 0,172 - 0,185 кг/м³ (при нормальных условиях) происходит глубокое охлаждение газов до температуры конденсации водяных паров, что создает трудности при транспортировке очищенных газов перед выбросом их в атмосферу в связи с возможностью появления влаги, пылевых отложений и образования коррозии.

Кроме того, тарельчатый элемент имеет большую площадь, в результате чего при вращении жидкости в центральной части тарельчатого элемента образуется застойная зона, где возможны отложения уловленных частиц, что снижает надежность работы аппарата.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, - интенсификация тепломассообмена, ликвидация каплеуноса, повышение температуры очищенных газов, исключение коррозии оборудования и отложения пыли.

Для достижения указанного технического результата аппарат мокрой очистки газа, содержащий цилиндрический корпус, входной патрубок, установленный тангенциально, выходной патрубок, орошающее устройство, пенообразователь с лопаточным завихрителем, размещенный в кольцевой щели, снабжен распределителем орошающей жидкости, выполненным в виде конуса, расположенного соосно с цилиндрическим корпусом и орошающим устройством, при этом основание конуса расположено над перегородкой, а его диаметр меньше диаметра перегородки, и стабилизатором пены, выполненным в виде наклонных направляющих, примыкающих к корпусу и верхней части лопаточного завихрителя, а перед выходным патрубком установлен патрубок подвода горячего воздуха или подогреватель.

Над орошающим устройством установлен каплеуловитель, над которым по периметру цилиндрического корпуса установлен козырек.

Отличительными признаками предлагаемого аппарата мокрой очистки газов от указанного выше известного устройства, наиболее близкого к нему, являются наличие распределителя орошающей жидкости, выполненного в виде конуса и расположенного соосно с цилиндрическим корпусом и орошающим устройством, при этом основание конуса расположено над перегородкой, а его диаметр меньше диаметра перегородки, и стабилизатора пены, выполненного в виде наклонных направляющих, примыкающих к корпусу и верхней части лопаточного завихрителя.

Перед выходным патрубком установлен патрубок подвода горячего воздуха или подогреватель.

Предлагаемый аппарат мокрой очистки газов поясняется чертежом.

Аппарат мокрой очистки газов содержит цилиндрический корпус 1 с патрубками подвода загрязненных газов 2 и отвода очищенных газов 3, орошающее устройство 4, распределитель воды 5, пенообразователь 6, выполненный в виде горизонтальной перегородки, стабилизатор пены 7, расположенный над кольцевым лопаточным завихрителем 8. По ходу движения газожидкостной смеси установлены каплеуловитель 9 и защитный козырек 10. В верхней части корпуса 1 перед патрубком отвода очищенных газов 3 установлен патрубок подвода горячего воздуха 11 или подогреватель (на чертеже не показан). В нижней части корпуса 1 расположен сливной патрубок 12.

Работа аппарата мокрой очистки газов осуществляется следующим образом. Загрязненный газовый поток поступает в цилиндрический корпус 1 газоочистителя через тангенциально установленный патрубок 2, где отжимается к стенке и закручивается. Затем, поднимаясь вверх, газ проходит через лопаточный завихритель 8, подвергаясь вторичной закрутке в том же направлении, и вступает в контакт с жидкостью, стекающей с поверхности распределителя воды 5, в результате чего образуется вращающийся газожидкостный слой с образованием на поверхности слоя пены. Стабилизатор 7 способствует поддержанию устойчивого слоя пены у стенок корпуса 1.

При контакте загрязненных газов с жидкостью в ограниченном пространстве между стенками корпуса 1 и распределителем воды 5 происходит интенсивный тепломассообмен с очисткой газов от твердых и газовых включений. В слое пены с высокоразвитой контактной поверхностью улавливаются мелкие частицы, оставшиеся после прохождения газового потока через слой жидкости.

При прохождении через каплеуловитель 9 газожидкостной смеси происходит сепарация брызг и капель жидкости, уносимых скоростным потоком. Уловленные в каплеуловителе 9 капли жидкости отбрасываются из газового потока к стенкам корпуса 1 и стекают вниз. Защитный козырек 10 препятствует выносу с потоком газов из корпуса газоочистителя капель жидкости с пристенного слоя.

Перед выходом из корпуса 1 газоочистителя происходит подогрев очищенных газов, например, горячим воздухом, при температуре, обеспечивающей испарение капель жидкости и нагрев газов до температуры, превышающей точку росы газов.

Очищенные и подогретые газы удаляются из корпуса газоочистителя 1 через патрубок 3, а жидкость, с уловленными вредными компонентами стекает вниз и через сливной патрубок 12 сливается из газоочистителя.

В газовом потоке при прохождении последнего через каплеуловитель содержатся твердые и газообразные составляющие и достаточно большое количество капель жидкости, выносимых из динамически подвижного пенного слоя. В каплеуловителе происходит процесс взаимодействия этих частиц с каплями жидкости, т. е. продолжается процесс тепломассообмена, в результате чего происходит осаждение твердых частиц и растворение газообразных включений в каплях жидкости, что приводит к повышению общей эффективности аппарата.

Уловленные в каплеуловителе капли жидкости с осевшими на них частицами твердых в газообразных включениях отбрасываются из газового потока к стенкам корпуса и стекают вниз. Защитный козырек препятствует выносу этих капель, с потоком газов с пристенного слоя корпуса газоочистителя, что включает появление отложений в выходном патрубке аппарата, сохраняет стабильным аэродинамическое сопротивление последнего и, как следствие, повышает его надежность.

При известном мокром способе газоочистки на выходе из корпуса газоочистителя очищенные газы имеют температуру конденсации водяных паров, что приводит к появлению влаги, пылевых отложений и коррозии оборудования, в результате чего снижается надежность работы газоочистителя.

Подогрев же очищенных газов в предлагаемом решении приводит к испарению мелких капель жидкости, снижению влажности газов и повышению температуры уходящих газов до превышающей температуру точки росы, что исключает появление отложений и коррозию оборудования и тем самым повышает надежность работы газоочистителя.

Предложения конструкция распределителя воды позволяет обеспечить равномерную подачу орошающей жидкости к лопаточному завихрителю, через который поступает очищенный газовый поток, что способствует более качественному процессу эмульгирования, повышает тем самым эффективность газоочистки.

Установленный над лопаточным завихрителем стабилизатор пены обеспечивает турбулизацию пенного слоя, способствует интенсификации тепломассообмена, что значительно повышает эффективность газоочистки.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к мокрой очистке газов от твердых и газообразных составляющих, и может быть использовано в химической, металлургической и других отраслях промышленности. Предлагаемый аппарат позволяет повысить эффективность очистки и надежность работы при большой производительности путем интенсификации тепломассообмена, ликвидации каплеуноса, снижения коррозии. Аппарат содержит цилиндрический корпус с патрубками подвода и отвода газов, орошающее устройство, распределитель воды, пенообразователь, выполненный в виде горизонтальной перегородки, стабилизатор пены, расположенный над кольцевым лопаточным завихрителем. По ходу движения газожидкостной смеси установлены каплеуловитель и защитный козырек. На выходе газоочистителя перед выходным патрубком устанавливают подогреватель уходящих газов, который обеспечивает температуру последних, превышающую температуру точки росы. Предлагаемый аппарат предусматривает трехступенчатый процесс эмульгирования. Подаваемый тангенциально в цилиндрический корпус газоочистителя загрязненный газовый поток, проходя кольцевой лопаточный завихритель, подвергается эмульгированию путем взаимодействия закрученного газового потока с подаваемой противотоком жидкостью. Второй этап эмульгирования осуществляют, пропуская газожидкостную смесь через каплеуловитель. Третий этап эмульгирования происходит в пристенной области цилиндрического корпуса под козырьком. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Аппарат мокрой очистки газов, содержащий цилиндрический корпус, входной патрубок, установленный тангенциально, выходной патрубок, орошающее устройство, пенообразователь с лопаточным завихрителем, размещенным в кольцевой щели, отличающийся тем, что он снабжен распределителем орошающей жидкости, выполненным в виде конуса, расположенного соосно с цилиндрическим корпусом и орошающим устройством, при этом основание конуса расположено над перегородкой, а его диаметр меньше диаметра перегородки, и стабилизатором пены, выполненным в виде наклонных направляющих, примыкающих к корпусу и верхней части лопаточного завихрителя, а перед выходным патрубком установлен патрубок подвода горячего воздуха или подогреватель. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что над орошающим устройством установлен каплеуловитель. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что над каплеуловителем по периметру цилиндрического корпуса установлен козырек.