СПОСОБ АДСОРБЦИИ ПЫЛИ В ГАЗОВОМ ПОТОКЕ Российский патент 2009 года по МПК B01D46/32 B01D53/06 

Изобретение относится к области очистки дымовых газов от пыли и может быть использовано на предприятиях по производству строительных материалов, угольной и химической промышленности, черной и цветной металлургии и в теплоэнергетике.

Известно устройство по патенту РФ №2132219 (МПК B01D 46/32) для очистки газов и пыли посредством пропускания подлежащего очистке газа через поток гравитационно движущегося фильтрующего сыпучего материала, которому придается волнообразный характер движения системой жалюзийных элементов.

Известно устройство по патенту РФ №2206372 (МПК B01D 46/30) для очистки газов от пыли методом фильтрации через зернистые слои, в котором в качестве газопроницаемой перегородки применена гибкая сеть, края которой закреплены, а средина ее подвешена с помощью троса к удерживающему ее механизму, который при регенерации зернистого слоя создает вертикальное возвратно-поступательное перемещение сети.

Известен способ очистки газов от механических примесей и различных газовых соединений по патенту РФ №2064328 (МПК B01D 46/30), который может быть, по мнению авторов, принят за прототип, путем пропускания газов сквозь поток перемещающихся под действием силы тяжести в режиме свободного падения в виде штор шарообразных металлических частиц, смачиваемых раствором-поглотителем вредных примесей, имеющих одинаковый диаметр. Недостатками известных способов и устройств являются низкая эффективность и производительность очистки газов от пыли по сравнению с заявляемым способом.

В известных способах и устройствах, как правило, эффективность очистки от пыли зависит от высоты (толщины) фильтра. Чем больше высота (толщина) фильтрующего слоя, тем эффективнее очистка, но увеличение высоты (толщины) фильтра не может быть беспредельным, т.к. повышаются энергетические затраты на преодоление газового (гидравлического) сопротивления слоев зернистого материалов и, как следствие, уменьшается тяговая способность газохода со всеми вытекающими последствиями.

Общим недостатком вышеперечисленных известных устройств и способов является наличие во внутренней полости газохода всевозможных конструкций, которые уменьшают эффективное поперечное сечение газохода. При проектировании и изготовлении новых газоходов увеличение поперечного сечения на соответствующую величину не вызывает технических проблем. Использование известных устройств и способов в существующих эксплуатируемых газоходах приводит к уменьшению эффективного (расчетного) поперечного сечения газохода со всеми вытекающими последствиями (уменьшение тяговой способности газохода и т.д.). Техническая сложность доработки эксплуатируемых газоходов по монтажу существующих устройств по очистке, учитывая строительную высоту газоходов, до нескольких десятков метров, очевидна.

Недостатком прототипа (патент РФ №2064328) также является более низкая эффективность очистки дымовых газов по сравнению с заявляемым способом, т.к. в качестве адсорбента в прототипе выбраны шарообразные металлические частицы, смачиваемые раствором-поглотителем вредных примесей, имеющие одинаковые диаметр, которые могут осуществлять очистку газа только в процессе перемещения под действием сил тяжести, т.е. в процессе падения, и монтаж в газоходе специальной конструкции для ее осуществления.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности адсорбции пыли в газоходах путем впрыска в вертикальный участок газохода гранул адсорбента, имеющих в момент впрыска в газоход плотность и форму, обеспечивающих их «витание» при динамическом давлении газа в газоходе, и температуру плавления ниже температуры очищаемого газа в газоходе, изготовленных из вспененного полиэтилена с примесью оксидов железа.

Повышение эффективности очистки дымовых газов заявляемым способом достигается тем, что применяемому для очистки газа адсорбенту до впрыска (вброса) в газоход придают аэродинамическое качество - плотность, обеспечивающую «витание» (планирование) гранул адсорбента при динамическом давлении очищаемого газа в системе, т.е. за счет энергии восходящих потоков очищаемого газа. «Витание» (планирование) гранул адсорбента в пределах строительной высоты газохода, без выбросов из газохода, в восходящих потоках очищаемого газа многократно увеличивает возможное число соударений гранулы адсорбента с микрочастицами улавливаемой пыли, что, в свою очередь, многократно увеличивает эффективность очистки газа. Период «витания» гранулы адсорбента может достигать до нескольких десятков секунд и, следовательно, адсорбция пыли гранулой зависят от объемной плотности гранулы адсорбента, динамического давления потока газа в газоходе, строительной высоты газохода. Кроме того, гранулы адсорбента выполнены из материала (вещества), температура плавления которого ниже температуры очищаемого газа в системе, и, как следствие, при «витании» гранула адсорбента нагревается до оплавления. При оплавлении гранулы происходят увеличение адгезионных свойств (способности) последней с микрочастицами улавливаемой пыли и увеличение объемной плотности гранулы даже без учета присоединенных масс прилипших микрочастиц улавливаемой пыли, т.к. гранулы изготовлены путем «вспенивания» из полиэтилена с примесью оксидов железа. Гранулы, уменьшаясь в объеме, теряют аэродинамическое качество и, как следствие, под действием сил тяжести переходят в режим свободного падения сквозь поток очищаемого газа, попутно захватывая новые микрочастицы пыли, содержащиеся в очищаемом газе, и оседают в тупике вертикального участка газохода для последующей утилизации и вторичного использования.

Для повышения эффективности гранулам адсорбента до впрыска в систему придают электростатические и магнитные свойства.

Адсорбция пыли в частично замкнутых системах (газоходах) предлагаемым способом осуществляется следующим образом. В газоход, например мартеновской печи, в нижней части вертикального участка через отверстие в стенке газохода для адсорбции пыли производят впрыск (вброс) гранул адсорбента.

Гранулы адсорбента изготовлены, например, из вспененного полиэтилена с примесью оксидов железа или стальных опилок. Материал, из которого изготавливается гранула, выбирается по температуре очищаемого газа в газоходе и температура плавления гранулы должна быть не выше температуры очищаемого газа в газоходе.

Температура очищаемого газа мартеновской печи на входе в вертикальный участок газохода 120°С, а температура плавления полиэтилена высокого давления 108-110°С.

Вспенивание гранул производят до плотности, обеспечивающей их «витание» (планирование) при динамическом давлении газа в системе (газоходе). Наличие во вспененных гранулах оксидов железа необходимо с целью придания гранулам магнитных свойств и увеличения объемной плотности оплавленной гранулы, т.к. плотность любого вещества, как правило, в жидком состоянии ниже, чем в твердом, например, кроме воды.

Перед впрыском гранулы адсорбента намагничивают и электростатически заряжают.

При впрыске в газоход гранулы адсорбента подхватываются газовым потоком и начинают «витать» (планировать) вверх в газоходе со скоростью существенно ниже скорости газового потока. В процессе «витания» происходит соударение гранул адсорбента с частицами пыли, содержащимися в очищаемом газе, магнитные и электростатические свойства, сообщенные гранулам, усиливают эффект соударения пыли с гранулой.

При «витании» происходит нагрев гранулы адсорбента, гранула начинает оплавляться. При оплавлении гранул их объемная плотность увеличивается. «Витание» гранул прекращается и они переходят в режим свободного падения под действием силы тяжести сквозь поток очищаемого газа, попутно захватывая новые частицы пыли, содержащиеся в очищаемом газе, и оседают в тупике вертикального участка газохода для последующей утилизации и вторичного использования.

Заявленный способ адсорбции пыли позволяет существенно повысить эффективность очистки газов в газоходе от пыли, т.к. в процессе «витания» (планирования) гранул продолжительностью до нескольких десятков секунд, в зависимости от строительной высоты (длины) газохода, число соударений гранул адсорбента с микрочастицами пыли возрастает многократно. Придание гранулам адсорбента электростатических и магнитных свойств усиливает эффективность очистки.

Заявляемый способ адсорбции пыли позволяет автоматизировать процесс впрыска гранул адсорбента в количественном выражении в зависимости от степени очистки газа или запыленности очищаемого газа.

Изобретение может быть использовано на предприятиях по производству строительных материалов, угольной и химической промышленности, черной и цветной металлургии, и в теплоэнергетике. Через отверстия в стенке газохода производится впрыск в газоход гранул адсорбента, изготовленных из вспененного полиэтилена с примесью оксидов железа. Гранулы с плотностью, которая обеспечивает их «витание» в потоке газа, собирают микрочастицы пыли. При «витании» происходят нагрев гранул и их оплавление, поскольку температура плавления гранул ниже температуры газа. При оплавлении гранул их объемная плотность увеличивается, и они осаждаются под действием силы тяжести, попутно захватывая новые частицы пыли. Технический результат - повышение эффективности и производительности очистки газов от пыли без уменьшения поперечного сечения эксплуатируемого газохода.

Способ адсорбции пыли в газовом потоке, преимущественно в газоходах, путем впрыска в газоход на вертикальном участке гранул адсорбента, имеющих в момент впрыска в газоход плотность и форму, обеспечивающие их «витание» при динамическом давлении газа в газоходе, и температуру плавления ниже температуры очищаемого газа в газоходе, изготовленных из вспененного полиэтилена с примесью оксидов железа.