СИСТЕМА УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ И ОЧИСТКИ ВЫБРОСНЫХ ГАЗОВ Российский патент 2001 года по МПК F28C3/06 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для одновременной утилизации теплоты и очистки продуктов сгорания выбросов, в частности, теплогенерирующих установок.

Известна конструкция теплоутилизатора, содержащая активную насадку из трубной поверхности или из теплоаккумулирующего материала [1]. Однако при высоких температурах среды и небольших расходах промежуточного теплоносителя, возможно его вскипание и унос. Кроме того, при загрязнении теплоаккумулирующей насадки необходимо останавливать теплоутилизатор для ее очистки. Трубная поверхность насадки подвержена загрязнению и коррозии, поэтому часто выходит из строя.

Известна наиболее близкая по совокупности признаков система утилизации теплоты и очистки выбросных газов, содержащая размещенные в вертикальном корпусе, снабженном патрубками подвода и отвода, камеры греющей и нагреваемой сред, отделенные одна от другой горизонтальной перегородкой. В камере греющей среды расположено разбрызгивающее устройство, сообщенное посредством насосно-трубопроводной системы со сборным баком, установленным в нижней части вертикального корпуса и сообщенного с камерой греющей среды. В этой же камере расположен теплообменник из труб с оребрением. Устройство для очистки газа выполнено в виде теплоаккумулирующей насадки, установленной в камере греющей среды. В полости корпуса установлены вертикальные тепловые трубы, размещенные своими конденсаторами в камере нагреваемой среды, а испарителями - в камере греющей среды. При этом входной и выходной патрубки вертикального корпуса сообщены соответственно с подводящим и отводящим газоходами [2].

Однако очистка газообразных сред посредством насадки осуществляется только от механических примесей, при этом не происходит сорбирование вредных газовых компонентов, таких как оксиды азота и др. Кроме того, наличие кассеты с фильтрующим материалом, создает дополнительное аэродинамическое сопротивление, что приводит к снижению скорости газового потока, снижению эффективности утилизации теплоты и повышенным энергозатратам.

Задачей изобретения является повышение эффективности утилизации теплоты и очистки выбросных газов от технологического оборудования, в частности от теплогенерирующих установок.

Поставленная задача достигается тем, что в системе утилизации и очистки выбросных газов, включающей теплоутилизатор в виде вертикального корпуса, с входным и выходным патрубками, разделенного горизонтальной перегородкой на камеры греющей и нагреваемой сред, в которых установлены вертикальные тепловые трубы, размещенные своими конденсаторами в камере нагреваемой среды, а испарителями - в камере греющей среды, разбрызгивающее устройство, сообщенное посредством насосно-трубопроводной системы со сборным, расположенным в нижней части корпуса и сообщенным с камерой греющей среды, баком, а также средство для очистки газов, оребрение, размещенное в камере греющей среды, подводящий и отводящий газоходы, отличительными от прототипа признаками является то, что средство для очистки газов выполнено в виде скруббера Вентури, соединенного своим входом с подводящим газоходом, а выходом - с входным патрубком теплоутилизатора через промежуточный трубопровод, сообщенный посредством насосно-трубопроводной системы последовательно с бункером для хемосорбционного раствора и полостью вышеупомянутого скруббера в его средней части, а оребрение смонтировано на испарителях вертикальных тепловых труб и выполнено в виде плоских, соединенных по периметру со стенками корпуса, проставок с отверстиями, расположенными на проставках каждой пары смежных труб в направлении движения утилизируемого газа соответственно в верхней и нижней частях камеры греющей среды, сообщенный с которой сборный бак соединен посредством насосно-трубопроводной системы с форсунками, установленными в камере орошения, соединенной своим входным патрубком через дополнительный скруббер Вентури с трубопроводом подачи дутьевого воздуха, а выходным - с технологическим оборудованием.

На фиг. 1 представлена система утилизации теплоты и очистки выбросных газов, на фиг. 2 - разрез A - A.

Система утилизации теплоты и очистки выбросных газов содержит теплоутилизатор В, состоящий из вертикального корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. Полость корпуса 1 разделена горизонтальной перегородкой 4 на камеры греющей 5 и нагреваемой 6 сред. Последняя снабжена входным 7 и выходным 8 штуцерами. Внутри корпуса 1 вертикально расположены тепловые трубы 9, с оребрением в виде плоских, соединенных по периметру со стенками корпуса перфорированных проставок 10. Патрубок 2 корпуса 1 посредством промежуточного трубопровода 11 соединен с выходной частью скруббера Вентури 12, установленного под острым углом к горизонтальной плоскости и соединенного своим входным патрубком с подводящим газоходом 13. Корпус 1 расположен на сборном баке 14, который соединен через насос 15 с дополнительным скруббером Вентури 16 и оросительной камерой 17, где размещены форсунки 18. Оросительная камера 17 посредством насоса 19 и трубопровода 20 соединена с разбрызгивающим устройством 21. Первая ступень орошения замкнута в контуре, включающем помимо скруббера Вентури 12, бункер для хемосорбционного раствора 22, насос 23 и трубопровод 24. Трубопровод 24 соединен со средней частью скруббера Вентури 12. В местах для слива воды предусмотрена запорная 25, 26, 27, а на трубопроводах регулирующая 28, 29 арматура. В качестве хемосорбционного раствора могут применяться растворы едкого натра и карбамида. На тепловых трубах 9 смонтировано оребрение 10 в виде плоских, соединенных по периметру со стенками корпуса, проставок с отверстиями, размещенными на проставках каждой пары смежных труб в направлении движения утилизируемого газового потока соответственно в верхней и нижней частях камеры греющей среды 5. В проставках 10 выполнены отверстия 30, расположенные на проставках каждой пары смежных труб.

Система работает следующим образом. Выбросные газы поступают в скруббер Вентури 12, где происходит их орошение хемосорбционным раствором, являющимся абсорбентом, нагнетаемым насосом 23 по трубопроводу 24 в среднюю часть скруббера 12. При этом в скруббере 12 происходит не только улавливание вредных газовых примесей, но и укрупнение содержащихся в газовом потоке твердых частиц, что способствует более эффективному удалению последних в камере греющей среды 5. Абсорбент из скруббера 12 по трубопроводу 11 стекает в бункер 22 и нагнетается циркуляционным насосом 23 по трубопроводу 24 обратно, что образует первую замкнутую ступень очистки. Затем газовый поток поступает через входной патрубок 2 в камеру греющей среды 5. Газовый поток в камере 5 движется по отверстиям 30 проставок 10. Так как отверстия 30 выполнены на проставках 10 одного ряда испарителей тепловых труб 9 - в верхней части камеры 5, а следующего ряда - в нижней части камеры 5, газовый поток получает зигзагообразное направление движения, омывая испарители тепловых труб 9. Из оросительной камеры 17, посредством насоса 19, по трубопроводу 20, в камеру 5, между проставками 10 подается вода через разбрызгивающее устройство 21, что образует вторую замкнутую ступень очистки. При контакте с водой газовый поток дополнительно очищается от вредных выбросов. В межпроставочный объем последнего ряда тепловых труб вода не поступает, что позволяет использовать данный ряд в качестве сепаратора уносимых капель жидкости. Очищенные газы выбрасываются через выходной патрубок 3 в дымовую трубу (на чертеже не показано).

Выбросные газы, охлаждаясь, отдают теплоту промежуточному теплоносителю, который вскипает и поднимается в виде парожидкостной смеси внутри тепловых труб 9 в зону камеры нагреваемой среды 6, в результате чего, используется скрытая теплота парообразования и происходит нагрев среды, поступающей через штуцер 7 и выходящей через штуцер 8. Парожидкостная смесь конденсируется и стекает по стенкам тепловых труб 9 в зону камеры греющей среды 5, и процесс непрерывно повторяется. Посредством насоса 15 происходит распыление воды в скруббере Вентури 16 и в оросительной камере 17 через форсунки 18. В предлагаемой системе утилизации теплоты и очистки выбросных газов значительно интенсифицируется теплопередача за счет использования эффекта удара газовых струй о поверхность тепловых труб 9, который, размывая ламинарный подслой, уменьшает термическое сопротивление. Кроме этого, здесь используется скрытая теплота парообразования промежуточного теплоносителя внутри тепловых труб 9. Касаясь абсорбционных свойств данной системы, необходимо отметить двухступенчатый способ очистки хемосорбционными растворами, позволяющий увеличить степень улавливания вредных веществ. Значительно повышается эксплутационная надежность системы при работе в запыленных потоках, т.к. взвешенные частицы смываются орошающей жидкостью в первой и второй ступенях орошения. Использование скруббера Вентури 16 и оросительной камеры 17, позволяет увлажнить дутьевой воздух, подаваемый в технологическое оборудование, например, в топку котла, что снизит температуру в ядре факела и уменьшит количество генерируемых при сжигании топлива оксидов азота.

Внедрение данной системы позволит получить значительные экономические и экологические эффекты, как за счет повышения эффективности утилизации теплоты, так и за счет повышения эффективности очистки загрязненных выбросных газов.

Источники информации
1. Патент ФРГ N 3017488, кл. F 28 C 3/06, 1980 г.

2. Авторское свидетельство СССР N 1776955, "Теплоутилизатор", кл. F 28 C 3/06, 1990 г.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для одновременной утилизации теплоты и очистки продуктов сгорания выбросов, в частности теплогенерирующих установок. Задачей изобретения является повышение эффективности утилизации теплоты и очистки выбросов газов. Сущность изобретения: газовый поток входит в первую ступень очистки, состоящую из скруббера Вентури 12, бункера 22, насоса 23 и трубопровода 24. Затем поступает в камеру греющей среды 5, внутри которой вертикально расположены тепловые трубы 9 с оребрением в виде перфорированных проставок 10. В пространство между проставками 10 насосом 19 подается вода через разбрызгивающее устройство 21, что образует вторую ступень очистки. При контакте газового потока с тепловыми трубами 9 внутри последних вскипает промежуточный теплоноситель и поднимается в зону камеры нагреваемой среды 6, где конденсируется, и процесс повторяется. Увлажнение дутьевого воздуха с помощью скруббера 16 и оросительной камеры 17 позволит уменьшить количество генерируемых при горении оксидов азота. 2 ил.

Система утилизации теплоты и очистки выбросных газов, включающая теплоутилизатор в виде вертикального корпуса с входным и выходным патрубками, разделенного горизонтальной перегородкой на камеры греющей и нагреваемой сред, в которых установлены вертикальные тепловые трубы, размещенные своими конденсаторами в камере нагреваемой среды, а испарителями - в камере греющей среды, разбрызгивающее устройство, сообщенное посредством насосно-трубопроводной системы со сборным, расположенным в нижней части корпуса и сообщенным с камерой греющей среды баком, а также средство для очистки газов, оребрение, размещенное в камере греющей среды, подводящий и отводящий газоходы, отличающаяся тем, что средство для очистки газового потока выполнено в виде скруббера Вентури, соединенного своим входом с подводящим газоходом, а выходом - с входным патрубком теплоутилизатора через промежуточный трубопровод, сообщенный посредством насосно-трубопроводной системы последовательно с бункером для хемосорбционного раствора и полостью вышеупомянутого скруббера в его средней части, а оребрение смонтировано на испарителях вертикальных тепловых труб и выполнено в виде плоских, соединенных по периметру со стенками корпуса проставок с отверстиями, расположенными на проставках каждой пары смежных труб в направлении движения утилизируемого газа соответственно в верхней и нижней частях камеры греющей среды, сообщенный с которой сборный бак соединен посредством насосно-трубопроводной системы с форсунками, установленными в камере орошения, соединенной своим входным патрубком через дополнительный скруббер Вентури с трубопроводом подачи дутьевого воздуха, а выходным - с технологическим оборудованием.