ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Настоящее изобретение испрашивает приоритет согласно заявке на получение патента КНР №2018114191233, поданной в Патентное Ведомство КНР 26 ноября 2018 г., которая называется «Система и способ обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей», содержание которой включено в настоящую заявку в полном объеме посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области технологии очистки отходящих газов, и в частности, к системам и способам обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Национальным документом КНР «Стандарт нормативов выброса загрязняющих веществ в коксохимической промышленности» («Pollutant Emission Standard in the Coking Chemical Industry», GB16171-2012) (далее в настоящем описании кратко именуемом «стандарт нормативов выброса»), строго предписано, что начиная с 1 января 2015 г., концентрация SO2 в отходящих газах, образующихся при загрузке вновь построенных или старых коксовых печей углем, а также при выдаче готового кокса должна быть не более 50 мг/нм3 в главных районах, в особых районах - не более 30 мг/нм3, и для некоторых из специально выделенных районов даже установлены нормативные требования на уровне очень малой величины - менее 15 мг/нм3. В действующей в настоящее время коксохимической отрасли содержание SO2 и аэрозольных частиц в отходящих газах коксовых печей может отвечать требованиям стандарта нормативов выброса только в случае образования стабильных по составу отходящих газов коксовых печей, а также при привлечении эффективных процессов обессеривания и обеспыливания. Не существует в достаточной степени разработанного и безотказного процесса очистки от SO2 низкотемпературных, неравномерно выделяющихся, обеспыленных отходящих газов, образующихся при загрузке угля, выдаче кокса, и сухом тушении кокса.
При выполнении фактических рабочих измерений характеристик отходящих газов коксовых печей было установлено следующее:
(1) выделение носит периодический и неоднородный характер
Процесс коксовых печей носит периодический характер, отвечающий размерам технологических отверстий печей. Для различных типов печей среднее время загрузки угля в пересчете на одну печь составляет около 1,5 минут при интервалах 9-10 минут; для выдачи кокса среднее время составляет около 1 минут/печь с интервалами 9-10 минут; среднее время проведения операции сухого тушения кокса около 1,5 минут/печь с интервалом 9-10 минут. При проведении операций загрузки углем коксовых печей, выгрузки кокса и сухого тушения кокса концентрация SO2 в отходящих газах относительно высока; а по завершении операций концентрация SO2 в газах снижается и даже достигает стандартной нормы содержания в воздухе. Таким образом, образующиеся при производстве кокса отходящие газы неоднородны.
(2) газы имеют низкую температуру
Отходящие газы могут иметь температуру от 40 до 100°C при проведении операций загрузки печей углем и выдачи кокса, и температура отходящих газов понижается до комнатной, когда загрузка и выдача завершены.
(3) Концентрация SO2 возрастает с большой скоростью, и достигает высокой пиковой величины
Когда начинают процесс загрузки коксовых печей углем, запускают на высокой скорости вентиляторы системы пылеудаления, и концентрация SO2 в отходящих газах быстро возрастает и увеличивается от 10 мг/м3 до 250 мг/м3 в течение 40 с. При выдаче кокса из печей концентрация SO2 также быстро возрастает и может увеличиться с 10 мг/м3 до 150 мг/м3 в течение 30 с. Это говорит о том, что концентрация SO2 в отходящих газах избыточна главным образом в первой половине операций загрузки угля и выдачи кокса, на небольшом отрезке времени, и с высоким пиковым значением.
(4) концентрация SO2 снижается медленно
Когда операции загрузки угля и выдачи кокса завершены, концентрация SO2 постепенно уменьшается. Поскольку вентилятор системы пылеудаления работал на малой скорости, и большое количество воздуха из внешней среды подсасывалось выше системы пылеудаления по направлению потока, кратность обмена газового потока в главном газоходе уменьшалась, и концентрация SO2 снижалась медленно. Для ее снижения от пикового значения до начального, равного 10 мг/м3 требовалось примерно от 60 до 120 секунд. В продолжение всего цикла концентрация SO2 составляет от 80 до 100 мг/м3.
(5) отходящие газы коксовых печей имеют сложный состав
Отходящие газы коксовых печей содержат пыль, представляющую собой мелкие частицы кокса и угля, в пыли присутствуют также и взрывоопасные компоненты.
(6) Отходящие газы имеют высокую скорость и передаются на короткое расстояние
В системе очистки обеспыленных отходящих газов коксовых печей газ движется с высокой линейной скоростью, которая составляет около 20-24 м/с, при этом общая длина пути транспортировки по газоходам невелика и составляет от 10 до 20 м.
Выделение отходящих газов коксовых печей характеризуется периодичностью, неоднородностью, низкой температурой, а также характерной особенностью является тот факт, что концентрация SO2 увеличивается с большой скоростью и имеет высокое пиковое значение; уменьшается концентрация SO2 медленно; отходящие газы коксовых печей имеют сложный состав, отходящие газы коксовых печей движутся с высокой скоростью и транспортируются на короткое расстояние, и т.д.
Если принять во внимание характеристики отходящих газов коксовых печей, разработка отвечающих последнему слову науки эффективного оборудования и способа обеспыливания, очистки, и обессеривания отходящих газов становится неизбежным путем в развитии сталеплавильных и коксохимических предприятий.
В свете этого в частности предложено настоящее изобретение.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Одной из задач настоящего изобретения является, в качестве примера, обеспечение системы обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей, учитывающей такие характеристики обеспыленных отходящих газов коксовых печей, как низкая температура и нестабильность выделения, таким образом, что неочищенные отходящие газы коксовых печей нагревают за счет разности температур очищенных отходящих газов и неочищенных отходящих газов, которые затем подвергают обработке с помощью реакции обессеривания, посредством чего эффективно утилизируют тепло выбрасываемых очищенных отходящих газов, экономят энергию и решают задачу высокого расхода энергии на стадии обессеривании вследствие низкой температуры отходящих газов коксовых печей.
Еще одной из задач настоящего изобретения является, в качестве примера, обеспечение способа обессеривания и обеспыливания с использованием системы обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей, который характеризуется достаточной эффективностью обессеривания и обеспыливания, низким энергопотреблением, и сокращает выбросы в атмосферу.
Разработаны следующие варианты реализации настоящего изобретения:
Согласно одному варианту обеспечена система обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей, содержащая теплообменник, установку обессеривания, установку обеспыливания, и дутьевой вентилятор;
при этом теплообменник содержит линию неочищенных отходящих газов и линию очищенных отходящих газов;
линия неочищенных отходящих газов, установка обессеривания, и установка обеспыливания соединены последовательно, выход очищенных отходящих газов установки обеспыливания соединен со входом линии очищенных отходящих газов, и выход линии очищенных отходящих газов соединен с дутьевым вентилятором. При выполнении фактических рабочих измерений характеристик отходящих газов коксовых печей было установлено, что при проведении операций загрузки печей углем и выдачи кокса отходящие газы коксовых печей имеют температуру от 40 до 100°C, и температура отходящих газов понижается до комнатной, когда загрузка и выдача завершены. Настоящее изобретение реализовано с учетом такой характеристики отходящих газов коксовых печей, как низкая температура, при этом неочищенные отходящие газы коксовых печей нагревают в теплообменнике за счет разности температур очищенных отходящих газов и неочищенных отходящих газов, и далее неочищенные отходящие газы направляют на установку обессеривания для проведения реакции обессеривания, и таким образом эффективно утилизируют тепло выводимых очищенных отходящих газов и экономят энергию.
В качестве варианта по выбору система обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей, описанная выше, содержит дополнительно канальную печь, при этом выход канальной печи соединен с каналом обессеривания установки обессеривания, в котором проходит реакция обессеривания.
Несмотря на то, что в теплообменнике может передаваться большая часть тепла от очищенных отходящих газов к неочищенным отходящим газам, и температура неочищенных отходящих газов повышается, температура в теплообменнике и установке обессеривания может также медленно понижаться вследствие потери тепла, например, при рассеивании его системой. Согласно настоящему изобретению, канальная печь используется для подпитки теплом установки обессеривания, и таким образом компенсирует недостаток поступающего при теплообмене тепла очищенных отходящих газов, обеспечивая продолжительное и стабильное функционирование системы в процессе обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей даже в том случае, когда характеристики неочищенных отходящих газов периодически изменяются.
В качестве варианта по выбору, вход канальной печи соединен с выходом линии очищенных отходящих газов через дутьевой вентилятор, или вход канальной печи соединен с выходом очищенных отходящих газов установки обеспыливания через дутьевой вентилятор.
Согласно данному изобретению, очищенные от пыли отходящие газы для нагревания могут быть введены с помощью дутьевого вентилятора непосредственно в канальную печь, после чего поданы в канал обессеривания установки обессеривания для нагревания канала обессеривания. Очищенные отходящие газы нагревают для введения дополнительного тепла в канал обессеривания, при этом может быть эффективно использовано остаточное тепло очищенных отходящих газов и поддерживается температурный баланс системы обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей, и экономится энергия. Согласно данному изобретению, очищенные от пыли отходящие газы, которые прошли через теплообменник, и выходят из линии очищенных отходящих газов, можно также вводить для нагревания непосредственно в канальную печь с помощью дутьевого вентилятора, после чего подавать в канал обессеривания установки обессеривания для нагревания канала обессеривания. Таким образом, остаточное тепло очищенных отходящих газов можно эффективно утилизировать, при этом требуется меньшее количество тепловой энергии для нагревания очищенных низкотемпературных отходящих газов, и экономится большее количество энергии.
Согласно данному изобретению, горячий воздух, полученный при сгорании топлива, например, каменноугольного газа, можно использовать в канальной печи для нагревания с целью подвода дополнительного тепла в канал обессеривания установки обессеривания. Например, сжигается определенное количество каменноугольного газа в канальной печи, при этом генерируют горячий воздух, несущий известное количество тепла, который смешивают с очищенными отходящими газами. Смесь направляют в канал обессеривания, и таким образом поддерживают надлежащую температуру в установке обессеривания, и обеспечивают стабильный теплообмен между неочищенными и очищенными отходящими газами.
В качестве варианта по выбору дутьевой вентилятор может быть агрегатом, работающим в режиме частотного регулирования.
В настоящем изобретении предусмотрено использование дутьевого вентилятора с частотной регулировкой, и рабочая частота питания дутьевого вентилятора с частотной регулировкой может настраиваться в зависимости от концентрации SO2 в неочищенных отходящих газах, это происходит согласованно с изменениями характеристик отходящих газов, образующихся в рабочем процессе коксовых печей, которые поступают в систему обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей.
В качестве варианта по выбору управляющий клапан системы неочищенных отходящих газов устанавливает выше по направлению потока от входа линии неочищенных отходящих газов, при этом управляющий клапан системы неочищенных отходящих газов выполнен с возможностью направлять поток неочищенных газов или на выброс в атмосферу, или в линию неочищенных отходящих газов теплообменника.
Путь прохождения отходящих газов коксовых печей выбирают в зависимости от содержания в них SO2. Например, если концентрации SO2 в отходящих газах относительно высока, как может быть в случае проведении операций загрузки угля в коксовые печи, выдачи кокса, или сухого тушения кокса, отходящие газы содержат избыточные количества SO2 и пыли. В этом случае управляющий клапан системы неочищенных отходящих газов направляет неочищенные отходящие газы в линию неочищенных отходящих газов теплообменника, дутьевой вентилятор согласованно работает при полной или высокой нагрузке, и таким образом неочищенные газы подвергаются обработке с целью обессеривания и обеспыливания. Когда концентрация SO2 в отходящих газах на превышает предела, отвечающего требованиям для газовых выбросов, как в случае, когда отходящие газы содержат непрерывно снижающееся количество SO2 и пыли, соответствуют нормам для газовых выбросов, и не требуют обессеривания и обеспыливания поскольку операции загрузки угля в печь, выдачи кокса из печей, или сухого тушения кокса остановлены, управляющий клапан системы задает путь отходящих газов таким образом, что они непосредственно выбрасываются наружу, и дутьевой вентилятор при этом согласованно работает при малой нагрузке. В результате система обессеривания и обеспыливания способна стабильно очищать отходящие газы коксовых печей в соответствии с периодическими изменениями состава газов. Рабочие параметры устанавливают в соответствии с характеристиками отходящих газов, что позволяет преодолеть трудность, состоящую в том, что отходящие газы коксовых печей невозможно обрабатывать в стабильном режиме из-за периодических изменений их свойств.
В качестве варианта по выбору выход линию неочищенных отходящих газов снабжают воздушным клапаном-смесителем.
Дутьевой вентилятор представляет собой агрегат с частотным регулированием в зависимости от характерных особенностей периодичности и неравномерности образования отходящих газов коксовых печей, и управление потоком отходящих газов осуществляется в зависимости от содержания SO2 в отходящих газах коксовых печей. Когда концентрация SO2 в отходящих газах на превышает предела, отвечающего требованиям для газовых выбросов, как в случае, когда концентрация SO2 и пыли в отходящих газах непрерывно снижается, и они соответствуют нормам для газовых выбросов, не требуют обессеривания и обеспыливания поскольку операции загрузки угля в печь, выдачи кокса из печей, или сухого тушения кокса остановлены, управляющий клапан системы задает путь отходящих газов таким образом, что они непосредственно выбрасываются наружу, и дутьевой вентилятор при этом согласованно работает при малой нагрузке, в результате поддерживается температурный баланс всей системы. В то же самое время для добавления определенного количества воздуха в соответствии с рабочим режимом дутьевого вентилятора при малой нагрузке открывается воздушный клапан-смеситель, и с целью предупреждения входа отходящих газов с избыточной температурой в отделения обессеривания и обеспыливания и регулировки теплового баланса в систему вводится воздух.
В качестве варианта по выбору установка обессеривания может содержать агрегат принудительной подачи агента обессеривания, установку подачи и дозировки реагента обессеривания, и канал обессеривания.
конструкция установки подачи и дозировки реагента обессеривания выполнена с возможностью регулировку дозируемого количества реагента обессеривания;
конструкция агрегата принудительной подачи агента обессеривания выполнена с возможностью подачи в канал обессеривания реагента обессеривания, поступающего из установки подачи и дозировки реагента обессеривания.
Установка подачи и дозировки реагента обессеривания на основании текущего содержания SO2 в неочищенных отходящих газах рассчитывает и регулирует количество реагента обессеривания, который подается в канал обессеривания таким образом, чтобы соотношение количеств натрия и серы составляло 1:(0,8-1,4), и таким образом повышается эффективность обессеривания.
В качестве варианта по выбору установка подачи и дозировки реагента обессеривания может содержать бункер порошкообразного реагента обессеривания, наверху бункера порошкообразного реагента обессеривания расположен монорельсовый кран, и выпускной клапан с частотной регулировкой и шнековый весовой питатель-дозатор расположены в донной части бункера.
Выпускной клапан с частотной регулировкой предназначен для регулировки в зависимости от концентрации SO2 в неочищенных отходящих газах скорости, с которой выдается реагент обессеривания, реагент обессеривания выдается на весовой шнековый питатель-дозатор, и затем направляется в канал, в котором проходит реакция обессеривания. Весовой шнековый питатель-дозатор используется для массовой дозировки реагента обессеривания соответственно управляющим командам на изменение требуемого количества реагента. Выпускной клапан с частотной регулировкой и весовой шнековый питатель-дозатор регулируют в зависимости от концентрации SO2 в неочищенных отходящих газах «в режиме реального времени» количество реагента обессеривания, которое подается на распыление. В результате максимально экономится количество используемого реагента обессеривания, и в то же время гарантируется эффективное обессеривание в продолжение полного рабочего цикла системы. Монорельсовый кран выполнен с возможностью осуществления операции загрузки бункера указаннм реагентом.
В качестве варианта по выбору под весовым шнековым питателем-дозатором помещают мельницу, и выпускной патрубок мельницы соединяют с каналом, в котором проходит реакция обессеривания. Для того, чтобы обеспечить подачу реагента обессеривания с требуемым размером частиц в канал обессеривания, для размола реагента обессеривания на выходе шнекового питателя-дозатора может быть расположена одноступенчатая или многоступенчатая мельница. Например, если в качестве реагента обессеривания используется бикарбонат натрия, в этом случае для него выбирают размер частиц от 200 до 800 меш. Если размер частиц бикарбоната натрия находится в пределах указанного выше интервала, можно утверждать с уверенностью, что бикарбонат полностью разлагается при введении в высокотемпературные отходящие газы с образованием тонкодисперсного карбоната натрия, вследствие чего карбонат натрия полностью реагирует с SO2, и эффективность обессеривания дополнительно повышается. В зависимости от фактических размеров частиц реагента обессеривания в бункере реагент обрабатывается в мельнице в определенном режиме для получения частиц требуемого для проведения реакции обессеривания размера.
В качестве варианта по выбору внутри бункера для порошка реагента обессеривания помещают измеритель уровня, бункерный виброактиватор, и пневмопушку.
Измеритель уровня, расположенный в бункере порошкообразного реагента обссеривания, выполнен с возможностью определения положения уровня реагента обессеривания в бункере, что позволяет контролировать количество находящегося в бункере реагента в режиме реального времени; бункерный виброактиватор выполнен с возможностью предотвращения и удаления закупорок бункера реагента обессеривания вследствие наличия внутреннего трения, поглощения атмосферной влаги, электризации, расслаивания порошка, или иных причин; пневмопушка использует динамику рабочей среды - воздуха, и может моментально преобразовывать энергию сжатого воздуха в кинетическую энергию струи, которая для предотвращения закупорок создает сильный воздушный поток.
В качестве варианта по выбору предлагается использовать каскад мельниц, мельницы каскада располагают последовательно между выходом весового шнекового питателя и входом канала обессеривания, размер частиц вещества, полученного после размола на мельнице, расположенной около выхода весового шнекового питателя, больше размера частиц вещества после размола на удаленной от выхода питателя мельнице.
В качестве варианта по выбору агрегат принудительной подачи реагента обесеривания содержит резервуар сжатого воздуха и/или воздуходувка Рутса.
Реагент обессеривания подается в канал обессеривания посредством сжатого воздуха, или ввод энергии для эффективного равномерного смешивания реагента обессеривания и неочищенных отходящих газов обеспечивает воздуходувка Рутса.
В качестве варианта по выбору форсунку располагают в канале обессеривания, и форсунку соединяют с выходом агрегата принудительной подачи реагента обессеривания.
По выбору также, форсунка может представлять собой двухфазную распылительную форсунку. В соответствии с фактическими требованиями по эффективности и однородности смешивания могут быть установлены одна форсунка или более. В зависимости от конкретных нужд, на входе канала обессеривания может быть установлена и отрегулирована одна форсунка, или же в канале обессеривания может быть установлено и отрегулировано несколько форсунок. При этом предпочтительно обеспечить смешение реагента обессеривания и неочищенных отходящих газов, и время пребывания смеси в аппарате обессеривания должно составлять от 1 до 4 с. Скорость газового потока в канале обессеривания можно подобрать согласно конкретным практическим нуждам, при этом определяют соответственную длину канала обессеривания таким образом, чтобы время пребывания составляло от 1 до 4 с, в этом случае реакция обессеривания проходит до конца. Например, если газовый поток имеет линейную скорость 3 м/с, длину канала обессеривания устанавливают от 3 до 12 м, что согласуется с необходимой величиной времени пребывания от 1 до 4 с.
В качестве варианта по выбору установка обеспыливания содержит рукавный фильтр, конвейер, и бункер золы обессеривания;
устройство выгрузки золы рукавного фильтра соединено с загрузочным лотком конвейера, и выгружной лоток конвейера соединен с загрузочной частью бункера золы обессеривания;
выход рукавного фильтра соединен со входом линии очищенных отходящих газов.
После отделения на рукавном фильтре установки обеспыливания отфильтрованная зола обессеривания выгружается устройством выгрузки золы на конвейер, и с помощью последнего подается в бункер золы обессеривания для сбора и хранения золы.
Выбор типа рукавного фильтра не ограничивается, но предпочтительно использование рукавного фильтра с импульсной продувкой, преимущества которого состоят в хороших показателях регенерации, высокой эффективности пылеулавливания, низкой концентрации пыли за фильтром, низком проценте утечек воздуха, небольшом энергопотреблении.
Конвейер подстраивают в соответствии с фактическим расположением рукавного фильтра и бункера золы обессеривания. Например, в случае, если между положениями бункера золы обессеривания и устройства выгрузки золы рукавного фильтра существует значительное расстояние по вертикали, конвейерная система может состоять из пневматического конвейера, скребкового конвейера, ковшового элеватора, и аналогичных устройств. Пневматический конвейер, скребковый конвейер, и ковшовый элеватор соединены последовательно. Зола обессеривания выгружается из устройства выгрузки золы на пневматический конвейер и передается на скребковый конвейер, скребковый конвейер транспортирует золу на ковшовый элеватор, и ковшовый элеватор поднимает и подает золу обессеривания в бункер, где она хранится, и таким образом завершается накопление золы обессеривания.
После завершения реакции обессеривания ее продукты и непрореагировавший реагент обессеривания поступают вместе с отходящими газами на рукавный фильтр, где происходит удаление пыли. После попадания в рабочее пространство рукавного фильтра непрореагировавший карбонат натрия может и далее реагировать с SO2 отходящих газов, и таким образом продлевается время реакции обессеривания, продукты завершенной реакции попадают на фильтрующий элемент рукавного фильтра вместе с такими аэрозольными частицами, как пыль, и в результате накапливается зола обессеривания. Очищенные отходящие газы после обеспыливания и обессеривания поступают в теплообменник для нагревания неочищенных отходящих газов, после чего очищенные отходящие газы выходят из аппарата с относительно невысокой температурой, и с помощью дутьевого вентилятора выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу или передаются на установку обессеривания для ввода дополнительного тепла.
В качестве варианта по выбору конвейерная система содержит пневматический конвейер, скребковый конвейер, и ковшовый элеватор, которые связаны последовательно, пневматический конвейер соединен с устройством выгрузки золы, и ковшовый элеватор соединен со входной частью бункера золы обессеривания.
В качестве варианта по выбору система обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей содержит глушитель и вытяжную трубу, или дутьевой вентилятор, глушитель, и вытяжную трубу, соединенные последовательно.
В качестве варианта по выбору система содержит транспортный трубопровод неочищенных отходящих газов и линию сброса, при этом как линия сброса, так и линия неочищенных отходящих газов соединены с транспортным трубопроводом неочищенных отходящих газов, линия сброса снабжена управляющим клапаном №1 системы неочищенных отходящих газов, и линия неочищенных отходящих газов снабжена управляющим клапаном №2 системы неочищенных отходящих газов.
В качестве варианта по выбору термодатчик №1 помещают на входе линии неочищенных отходящих газов, и термодатчик №2 помещают на выходе линии неочищенных отходящих газов, термодатчик №3 помещают на входе линии очищенных отходящих газов, и термодатчик №4 помещают на выходе линии очищенных отходящих газов.
В качестве варианта по выбору система обеспыливания и обессеривания отходящих газов коксовых печей может дополнительно содержать автоматическую систему управления (АСУ). АСУ связана электролиниями КИПиА (контрольно-измерительных приборов и автоматики) с каждым из клапанов и управляет открытием, закрытием, и/или величиной прохода при неполном открытии каждого клапана. Например, управляющий клапан системы подключают электролинией КИПиА к АСУ, и управляющий клапан системы приводится в открытое или закрытое состояние в зависимости от режима работы коксовых печей, и таким образом регулируется направление пути отходящих газов.
В качестве варианта по выбору весовой шнековый питатель-дозатор соединяют с АСУ, и необходимое количество реагента обессеривания, подаваемого в систему, регулируется в процессе работы установки в зависимости от статуса отходящих газов, и таким образом гарантируется эффективность обессеривания в продолжение всего производственного цикла и экономится реагент обессеривания.
В качестве варианта по выбору термодатчик №1 помещают на входе линии неочищенных отходящих газов, и термодатчик №2 помещают на выходе линии неочищенных отходящих газов, термодатчик №3 помещают на входе линии очищенных отходящих газов, и термодатчик №4 помещают на выходе линии очищенных отходящих газов.
В АСУ поступает информация от термодатчиков о температуре на соответствующих входах и выходах теплообменника, и она согласованно управляет открытием, закрытием, и/или величиной прохода при неполном открытии клапанов, расположенных на входе и выходе канальной печи, и также открытием, закрытием, и/или величиной прохода при неполном открытии воздушного клапана-смесителя в зависимости от значений температуры на соответствующих входах и выходах теплообменника, и в результате гарантируется стабильная работа системы и поддержание температурного баланса.
Согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения также обеспечен способ обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей, включающий следующие стадии:
введение при помощи дутьевого вентилятора неочищенных отходящих газов в линию неочищенных отходящих газов теплообменника, с последующим пропусканием неочищенных отходящих газов последовательно через установку обессеривания и установку обеспыливания для проведения реакции обессеривания и последующего удаления пыли с получением очищенных отходящих газов, подачу очищенных отходящих газов, выходящих из установки обеспыливания в линию очищенных отходящих газов теплообменника с последующим выбросом очищенных отходящих газов.
Согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения также обеспечен способ обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей, содержащий следующие стадии:
введение неочищенных отходящих газов в линию неочищенных отходящих газов с помощью дутьевого вентилятора, пропускание неочищенных отходящих газов по линии неочищенных отходящих газов на установку обессеривания для удаления серы, пропускание обессеренных неочищенных отходящих газов на установку обеспыливания для удаления пыли с получением очищенных отходящих газов, выведение очищенных отходящих газов из выхода очищенных отходящих газов установки обеспыливания в линию очищенных отходящих газов, проведение теплообмена между очищенными отходящими газами, проходящими по линии очищенных отходящих газов, и неочищенными отходящими газами, проходящими по линии неочищенных отходящих газов, в результате чего происходит нагревание неочищенных отходящих газов.
Например, во время проведения операций загрузки коксовых печей углем, выдачи кокса из коксовых печей, или сухого тушения кокса неочищенные отходящие газы подаются в теплообменник для теплообмена с очищенными отходящими газами, в результате чего неочищенные отходящие газы нагреваются и далее поступают на установку обессеривания для проведения реакции обессеривания. В случае. если содержание SO2 в неочищенных отходящих газах отвечает требованиям стандартов по выбросам, неочищенные отходящие газы непосредственно выбрасываются наружу. В соответствии с различиями статуса соответствия отходящих газов требованиям по выбросам могут использоваться различные варианты обработки.
Согласно настоящему изобретению, в процессе обессеривания и обеспыливания неочищенных отходящих газов коксовых печей при протекании реакции обессеривания выделяется тепло, в результате чего очищенные отходящие газы со стадии обессеривания выходят горячими. Вследствие этого за счет разности температур очищенных отходящих газов и неочищенных отходящих газов последние нагреваются, и поступают далее на установку обессеривания для обработки путем проведения реакции обессеривания, и таким образом эффективно утилизируется тепло выходящих со стадии очищенных отходящих газов, и экономится энергия.
По выбору, в качестве варианта, для поддержания температурного баланса в канале обессеривания может происходить подпитка от канальной печи теплом канала обессеривания установки обессеривания. Более предпочтителен вариант, при котором допустимая температура в линии очищенных отходящих газов находится в пределах от 120 до 180°C, и в канале обессеривания - от 100 до 160°C.
Если температура поддерживается в пределах указанных интервалов, это дает дополнительные гарантии того, что при прохождении неочищенных отходящих газов через теплообменник может быть обеспечен надлежащий теплообмен, в результате которого повышается температура газов и гарантируется эффективность реакции обессеривания при поступлении неочищенных отходящих газов в канал обессеривания. Если температура в канале обессеривания находится в пределах указанного выше диапазона, это обеспечивает дополнительное повышение эффективности реакции обессеривания.
По выбору, в качестве варианта, выход линии очищенных отходящих газов может соединяться со входом канальной печи, и подогретые в канальной печи очищенные отходящие газы подаются на установку обессеривания.
По выбору, в качестве варианта, во время проведения операций загрузки коксовых печей углем, выдачи кокса из коксовых печей, или сухого тушения кокса дутьевой вентилятор может работать при полной или высокой нагрузке, и при этом неочищенные отходящие газы при разряжении от -2 кПа до -8 кПа вводятся в теплообменник для теплообмена с очищенными отходящими газами, в результате чего неочищенные отходящие газы нагреваются и поступают на установку обессеривания для проведения реакции обессеривания.
По выбору, в качестве варианта в случае, если содержание SO2 в неочищенных отходящих газах отвечает требованиям стандартов по выбросам, в систему может добавляться воздух. По выбору также, в случае, если содержание SO2 в неочищенных отходящих газах отвечает требованиям стандартов по выбросам, дутьевой вентилятор может работать при небольшой нагрузке, которая составляет примерно 30% от полной нагрузки, и система подпитывается воздухом при давлении менее -2 кПа. Если содержание SO2 в неочищенных отходящих газах отвечает требованиям стандартов по выбросам, неочищенные отходящие газы направляются непосредственно на выброс, и не проходят через теплообменник. В соответствии с режимом работы при небольшой нагрузке вводится определенное количество воздуха, и введение воздуха поддерживает тепловой баланс системы и предотвращает введение отходящих газов с избыточно высокой температурой в отделения обессеривания и обеспыливания. Когда дутьевой вентилятор работает при малой нагрузке, неочищенные отходящие газы выбрасываются в атмосферу через управляющий клапан системы неочищенных отходящих газов, и воздушный клапан-смеситель, расположенный на выходе линии неочищенных отходящих газов, открывается и пропускает в систему воздух. Помимо этого, при работе на малой нагрузке для поддержания теплового баланса в системе обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей предпочтительно регулировать количество дополнительного тепла от канальной печи.
Направление движения отходящих газов коксовых печей выбирается в зависимости от таких характеристик выделений упомянутых газов, как периодичность, неравномерность, и низкая температура газов, а также при этом учитываются характерные особенности самого процесса выделения отходящих газов коксовых печей. Путь прохождения отходящих газов выбирается автоматически соответственно различным стадиям процесса коксовых печей, и таким образом гарантируется стабильность технологического процесса обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей по отношению к их периодически изменяющимся свойствам.
Процесс обессеривания может содержать по выбору один или более вариантов способов обессеривания: мокрого, сухого, а также полусухого (комбинированного). Более предпочтительно, если реакция обессеривания проводится с использованием натрийсодержащего щелочного реагента, и в предпочтительном варианте - сухим способом с ипользованием натрийсодержащего щелочного реагента. Более предпочтительно проводить обессеривание с помощью бикарбоната натрия. Обессеривание с помощью бикарбоната натрия может проводиться на простой установке при меньших капиталовложениях, оно достаточно эффективно и имеет прочие преимущества.
По выбору, в качестве варианта, количество бикарбоната натрия, которое подается на стадию обессеривания, регулируется в зависимости от концентрации SO2 в неочищенных отходящих газах. Более предпочтителен вариант, при котором количество бикарбоната натрия, которое подается на стадию обессеривания, регулируется в зависимости от концентрации SO2 в неочищенных отходящих газах таким образом, что соотношение количеств натрия и серы составляет 1:(0,8-1,4).
По выбору, в качестве варианта, размер частиц бикарбоната натрия выбирается в пределах от 200 до 800 меш. Если размер частиц бикарбоната натрия находится в пределах указанного выше интервала, можно утверждать с уверенностью, что бикарбонат полностью разлагается при введении в высокотемпературные отходящие газы с образованием тонкодисперсного карбоната натрия, который полностью реагирует с SO2, и в результате эффективность обессеривания дополнительно повышается.
По сравнению с ранее известными в данной области технологическими решениями варианты реализации настоящего изобретения имеют определенные преимущества, как например, нижеследующие:
(1) система обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей, предложенная в данном изобретении, автоматически задает путь прохождения отходящих газов коксовых печей в соответствии с такими характеристиками выбросов упомянутых газов, как периодичность, неравномерность, и низкая температура, а также учитывает при этом характеристики самого процесса выделения отходящих газов коксовых печей. Таким образом обеспечивается стабильность технологического процесса обессеривания и обеспыливания отходящих газов по отношению к их периодически изменяющимся свойствам; путь прохождения отходящих газов задается клапанами согласованно с изменениями режима работы дутьевого вентилятора, теплообменник работает в двух режимах попеременно, с полной нагрузкой при текущем процессе обессеривания и обеспыливания, и с малой нагрузкой, когда упомянутый процесс не проходит;
(2) согласно настоящему изобретению неочищенные отходящие газы нагреваются за счет разности температур очищенных и неочищенных отходящих газов и поступают на установку обессеривания для обработки путем проведения реакции обессеривания, и таким образом тепло выходящих со стадии очищенных отходящих газов эффективно утилизируется, и при этом экономится энергия;
(3) система обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей, предлагаемая настоящим изобретением, проста по строению и обладает низким энергопотреблением; дутьевой вентилятор, канальная печь, теплообменник, и прочие технологические единицы функционируют согласованно, чем гарантируется стабильная и продолжительная работа системы несмотря на периодические изменения свойств отходящих газов;
(4) система, предлагаемая настоящим изобретением, может быть включена в уже существующую систему обеспыливания и очистки отходящих газов соответственно расположению трубопроводов, при этом система содержит небольшое число составляющих, не требует больших капиталовложений, удобна в управлении, и легко отлаживается;
(5) в системе, предлагаемой настоящим изобретением, количество дозируемого реагента обессеривания может регулироваться с помощью АСУ в соответствии с изменениями концентрации SO2 в процессе работы, и таким образом экономится бикарбонат натрия и снижаются затраты; протекание процесса обессеривания в оптимальном режиме в продолжение полного цикла обеспечивается учетом и использованием свойства отходящих газов, состоящего в медленном снижения концентрации SO2, помимо этого, подача бикарбоната натрия прекращается, как только концентрация SO2 достигает значений, удовлетворяющих требованиям по выбросам;
(6) согласно настоящему изобретению достигается высокая эффективность обессеривания. Бикарбонат натрия, служащий реагентом обессеривания, разлагается и реагирует с большой скоростью, при этом высока степень его использования при реакции, и также разрешена проблема быстрого роста и высокого пикового значения концентрации SO2 в отходящих газах коксовых печей. Кроме того, достигнут результат, состоящий в снижении выбросов SO2 до исключительно низких значений;
(7) согласно настоящему изобретению проводится сухое обессеривание с использованием бикарбоната натрия, и площадь фильтрующей поверхности определяется с учетом очень малой скорости фильтрации воздуха. В итоге показатели выбросов отходящих газов коксовых печей удовлетворяют требованиям национального стандарта, устанавливающего исключительно низкие нормы выбросов, и понижается количество выбросов в атмосферу.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Для ясного изложения вариантов технических решений, предлагаемых настоящим изобретением, ниже кратко описаны необходимые для их реализации графические материалы. Следует понимать, что приведенные графические материалы иллюстрируют лишь некоторые из вариантов реализации данного изобретения, и никоим образом не ограничивают его полного объема. Специалистам в данной области техники также будет понятно, что на основании приведенных графических материалов можно составить аналогичные по содержанию материалы без приложения изобретательской активности.
ФИГ. 1 представляет собой схематическое изображение системы обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей в соответствии с вариантом реализации согласно настоящему изобретению.
Наименования позиций:
1 - теплообменник; 2 - дутьевой вентилятор; 3 - установка обессеривания; 4 - установка обеспыливания; 5 - канальная печь; 6 - глушитель; 7 - вытяжная труба; 8 - линия сброса; 9 - транспортный трубопровод неочищенных отходящих газов; 11 - линия неочищенных отходящих газов; 111 - термодатчик №1; 112 - термодатчик №2; 12 - линия очищенных отходящих газов; 121 - термодатчик №3; 122 - термодатчик №4; 31 - канал обессеривания; 311 - форсунка; 301 - агрегат принудительной подачи реагента обессеривания; 302 - установка подачи и дозировки реагента обессеривания; 321 - бункер порошкообразного реагента обессеривания; 322 - монорельсовый кран; 323 - выпускной клапан с частотной регулировкой; 324 - весовой шнековый питатель-дозатор; 325 - мельница; 326 - измеритель уровня; 327 - бункерный виброактиватор; 328 - пневмопушка; 331 - резервуар сжатого воздуха; 332 - воздуходувка Рутса; 41 - рукавный фильтр; 42 - конвейер; 43 - бункер золы обессеривания; 431 - устройство выгрузки золы; 411 - выход очищенного газа; 412 - устройство выгрузки золы; 421 - пневматический конвейер; 422 - скребковый конвейер; 423 - ковшовый элеватор; 81 - управляющий клапан системы неочищенных отходящих газов; 811 - управляющий клапан №1 системы неочищенных отходящих газов; 812 - управляющий клапан №2 системы неочищенных отходящих газов; 82 - воздушный клапан-смеситель; 83 - клапан №1; 84 - клапан №2; 885 - клапан №3; 86 - клапан №4.
ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
С целью более углубленного изложения предмета, технических решений, и вариантов реализации настоящего изобретения ниже представлено ясное и полное описание входящих в него технические решений со ссылками на графические материалы и конкретные примеры реализации. Специалистам в данной области техники будет понятно, что варианты реализации, описываемые ниже, представляют собой лишь некоторые, но не все возможные варианты реализации данного изобретения, и приведены исключительно с целью проиллюстрировать настоящее изобретение, но ни в коем случае не ограничивают его полного объема. Все другие варианты реализации, осуществленные специалистами в данной области техники исходя из анализа примеров реализации настоящего изобретения, но не с целью создания нового изобретения, будут находится в области, определяемой формулой настоящего изобретения. Примеры реализации проводили при обычных условиях, или условиях, рекомендованными производителем, если в примерах не указаны иные конкретные условия. Использованные реагенты и приборы, которые не назначил к использованию производитель, представляют собой обычные материалы, выпускаемые промышленностью и доступные на рынке.
Таким образом, нижеследующее подробное описание вариантов реализации данного изобретения, проиллюстрированное графическими материалами, не может рассматриваться как ограничивающее область изобретения, заявленную в формуле, и всего лишь демонстрирует выбранные примеры реализации изобретения. Все другие варианты реализации, осуществленные специалистами в данной области исходя из анализа примеров реализации настоящего изобретения, но не с целью создания нового изобретения, будут находится в области, определяемой формулой настоящего изобретения.Подписи и обозначения одинаковых позиций относятся ко всем графическим материалам, и если определенная позиция однажды определена на одном рисунке, то на последующих она может быть не названа и не подписана.
В настоящем описании термины «монтаж», «связь», «соединение» следует понимать в широком смысле, если не указано и не определено конкретное значение. Например, соединение может быть жестким, разъемным, или внутренним, может быть механическим или электрическим соединением, может быть непосредственной или непрямой связью через промежуточную среду, или обозначать внутреннее взаимодействие между двумя элементами. Конкретные значения вышеуказанных терминов в настоящем описании в каждой отдельной ситуации понятны специалистам в данной области.
Дополнительно, такие термины, как «первый», «второй», и «третий» при употреблении используются исключительно для обозначения различных описаний, что не подразумевает указаний на их относительную значимость.
Отличительные особенности вариантов реализации настоящего изобретения могут быть объединены между собой без противоречий.
ФИГ. 1 представляет собой схематическое изображение системы обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей, соответствующее описанию реализации настоящего изобретением.
Система обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей согласно данному варианту реализации содержит теплообменник 1, дутьевой вентилятор 2, установку обессеривания 3, и установку обеспыливания 4. Линия неочищенных отходящих газов 11 и линия очищенных отходящих газов 12 расположены внутри теплообменника 1. Линия неочищенных отходящих газов 11, установка обессеривания 3, и установка обеспыливания 4 соединены последовательно. Поток неочищенных отходящих газов из линии неочищенных отходящих газов 11 проходит очистку от серы в установке обессеривания 3, очищенная от серы смесь газов поступает на установку обеспыливания 4 для удаления пыли, в результате получают очищенные отходящие газы. Выход очищенных отходящих газов 411 установки обеспыливания 4 соединен со входом линии очищенных отходящих газов 12, и выход линии очищенных отходящих газов 12 соединен с дутьевым вентилятором 2. После запуска дутьевого вентилятора 2 в линии неочищенных отходящих газов 11 образуется разряжение, которое обеспечивает циркуляцию потока отходящих газов по всей системе обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей.
Согласно представленному варианту реализации настоящего изобретения в системе обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей неочищенные отходящие газы входят в установку обессеривания 3, где протекает реакция обессеривания, при которой выделяется тепло, и очищенные отходящие газы со стадии обессеривания выходят горячими. Эти же очищенные отходящие газы после завершения обессеривания и обеспыливания поступают в линию очищенных отходящих газов 12, и происходит теплообмен между очищенными отходящими газами, проходящими по линии очищенных отходящих газов 12, и неочищенными отходящими газами, проходящими по линии неочищенных отходящих газов 11, при котором за счет разницы температур горячие очищенные отходящие газы нагревают холодные неочищенные отходящие газы, и далее подогретые неочищенные отходящие газы поступают на установку обессеривания, где подвергаются обработке по реакции обессеривания. За счет эффективной утилизации тепла выходящих очищенных отходящих газов экономится энергия и уменьшается энергопотребление.
Линия неочищенных отходящих газов 11 и линия очищенных отходящих газов 12 расположены в шахматном порядке. По выбору, в качестве варианта, линия неочищенных отходящих газов 11, и линия очищенных отходящих газов 12 располагаются в длину одинаковым образом в виде спиралей, при этом они тесно соприкасаются друг с другом, чем обеспечивается значительная площадь поверхности контакта обеих линий. При движении очищенных и неочищенных отходящих газов происходит продуктивный теплообмен, при котором неочищенные отходящие газы эффективно нагреваются очищенными отходящими газами, и таким образом экономится более значительная доля энергии.
Согласно предпочтительному варианту воплощения данного изобретения управляющий клапан системы неочищенных отходящих газов 81 расположен выше по направлению потока от входа линии неочищенных отходящих газов 11, при этом управляющий клапан системы неочищенных отходящих газов 81 выполнен с возможностью направлять поток неочищенных газов в одном случае в линию 11 теплообменника 1, в другом случае - на удаление в атмосферу. Путь прохождения отходящих газов выбирается в зависимость от содержания в них SO2. По выбору, в качестве варианта, отходящие газы коксовых печей могут проходить в транспортный трубопровод неочищенных отходящих газов 9, один конец этого трубопровода снабжен двумя точками присоединения, они присоединены к линии сброса 8 и линии неочищенных отходящих газов 11, и таким образом линия сброса 8 и линия неочищенных отходящих газов 11 образуют разветвление, через которое могут проходить отходящие газы. В клапанной системе неочищенных отходящих газов 81 установлены два управляющих клапана - управляющий клапан №1 системы неочищенных отходящих газов, и управляющий клапан №2 системы неочищенных отходящих газов, клапан №1 (811) расположен на линии сброса 8, клапан №2 (812) расположен на линии неочищенных отходящих газов 11 между входом теплообменника 1 и местом присоединения линии сброса 8 и линии неочищенных отходящих газов 11. Например. при проведении процессов загрузки углем коксовых печей, выдачи кокса, или сухого тушения кокса концентрация SO2 в отходящих газах повышена, и газ содержит избыточное количество SO2 и пыли, в этом случае управляющий клапан №1 системы неочищенных отходящих газов 811 закрывается, и управляющий клапан №2 системы ввода неочищенных отходящих газов открывается, и отходящие газы поступают в линию неочищенных отходящих газов 11 теплообменника 1, и дутьевой вентилятор 2 работает согласованно при высокой или полной нагрузке, и неочищенные отходящие газы поступают на установку обессеривания 3 для очистки от серы и от пыли. В случае, если концентрация SO2 в отходящих газах удовлетворяет требованиям для газовых выбросов, как например, в ситуации, когда операции загрузки угля в печь, выдачи кокса из печей, или сухого тушения кокса остановлены, концентрации SO2 и пыли в отходящих газах непрерывно снижаются, удовлетворяют требованиям для газовых выбросов, и газы не требуют обессеривания и обеспыливания, управляющий клапан №1 системы ввода неочищенных отходящих газов 811 открывается, и управляющий клапан №2 системы ввода неочищенных отходящих газов 812 закрывается. Направление движения отходящих газов изменяется и они непосредственно поступают в линию сброса 8, при этом дутьевой вентилятор 2 работает согласованно при малой нагрузке, и неочищенные отходящие газы выбрасываются в атмосферу. Управление различными рабочими положениями управляющих клапанов системы неочищенных отходящих газов 81 настроено таким образом, чтобы система обессеривания и обеспыливания была способна стабильно очищать отходящие газы коксовых печей в соответствии с периодическими изменениями состава газов.
Дутьевой вентилятор 2 соединен с выходом линии очищенных отходящих газов 12, и согласно предпочтительному варианту клапан №1 (83) расположен между дутьевым вентилятором 2 и выходом линии очищенных отходящих газов 12, клапан №1 (83) может работать согласованно с дутьевым вентилятором 2 и регулировать расход потока неочищенных отходящих газов в линии неочищенных отходящих газов 11, и также расход потока очищенных отходящих газов в линии очищенных отходящих газов 12 теплообменника 1.
Согласно предпочтительному варианту реализации система обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей содержит дополнительно канальную печь 5, и выход канальной печи 5 соединен со входом канала обессеривания 31 установки обессеривания 3. Несмотря на то, что от очищенных отходящих газов к неочищенным отходящим газам в теплообменнике 1 может передаваться определенное количество тепла, и при этом температура неочищенных отходящих газов повышается, температура в теплообменнике 1 и установке обессеривания 3 может медленно понижаться вследствие потери тепла системой, например, при рассеивании. В этом случае канальная печь 5 используется для подачи в систему дополнительного тепла с целью поддержания температурного баланса системы и повышения эффективности обессеривания. Предпочтителен вариант, когда вход канальной печи 5 связан с выходом очищенных отходящих газов 411 установки обеспыливания 4, и/или вход канальной печи 5 связан с выходом дутьевого вентилятора 2. Горячий воздух можно получать при сжигании соответствующего количества топлива в канальной печи 5, горячий воздух поступает в канал обессеривания 31 установки обессеривания 3. Когда на установку обессеривания 3 поступают неочищенные отходящие газы, в установку 3 можно вводить дополнительное количество тепла с горячим воздухом и/или очищенными отходящими газами, при этом в качестве топлива можно использовать каменноугольный газ, однако выбор топлива этим не ограничивается. Например, соответствующее количество каменноугольного газа сжигают в канальной печи 5, и при этом генерируется горячий воздух, несущий определенное количество тепла, этот воздух смешивается с очищенными отходящими газами, и смесь направляется в канал обессеривания 31 установки обессеривания 3, таким образом обеспечивается стабильность температуры в установке обессеривания 3, и также создаются условия для стабильного теплообмена между неочищенными и очищенными отходящими газами. Вследствие того, что очищенные отходящие газы после очистки от серы и от пыли имеют определенную температуру, при одновременном введении очищенных отходящих газов и горячего воздуха в канал обессеривания 31 установки обессеривания 3 достигается результат, состоящий в экономии топлива. Предпочтительно, если вход канальной печи 5 снабжен клапаном №2 (84), и выход канальной печей снабжен клапаном №3 (85). Количество дополнительно вводимого тепла регулируется путем закрытия, открытия, и управления степенью открытия клапана №2 (84) и клапана №3 (85), или подобным образом. Если температура в теплообменнике 1 и/или установке обессеривания 3 уменьшается значительно, количество дополнительно вводимого тепла увеличивается, если температура в теплообменнике 1 и установке обессеривания 3 понижается незначительно, количество дополнительного тепла соответственно уменьшается, если же температура в теплообменнике 1 и установке обессеривания 3 находится в равновесии, подвод тепла прекращается.
Согласно предпочтительному варианту реализации, дутьевой вентилятор 2 представляет собой агрегат, работающий в режиме частотного регулирования. Рабочая частота питания, при которой работает дутьевой вентилятор, регулируется в зависимости от характерных особенностей периодичности и неравномерности выделения отходящих газов коксовых печей. Например, если концентрация SO2 в отходящих газах коксовых печей велика, необходимо увеличить расход потока неочищенных отходящих газов и увеличить скорость очистки, при этом дутьевой вентилятор будет работать при полной нагрузке. В случае, если концентрация SO2 в отходящих газах коксовых печей понижается, нет необходимости в большой скорости очистки отходящих газов, и дутьевой вентилятор может работать при относительно небольшой нагрузке; если же концентрация SO2 в отходящих газах удовлетворяет требованиям стандартов по выбросу, дутьевой вентилятор может работать при еще меньшей нагрузке до тех пор, пока температурный баланс системы стабильно поддерживается.
Согласно предпочтительному варианту реализации выход линии неочищенных отходящих газов 11 снабжен воздушным клапаном-смесителем 82. Воздушный клапан-смеситель 82 выполнен с возможностью впуска определенного количества воздуха, соответствующего режиму работы дутьевого вентилятора 2 при малой нагрузке, и для регулировки теплового баланса системы при впуске дополнительного количества воздуха, что необходимо для предотвращения входа отходящих газов с избыточно высокой температурой в установку обессеривания 3. Количество воздуха, которое должно добавляться в систему, регулируется путем закрытия, открытия, и управления степенью открытия воздушного клапана-смесителя 82, или подобным образом. Например, в случае, если в работающую систему продолжительное время поступает небольшое количество неочищенных отходящих газов, воздушный клапан-смеситель 82 открывается таким образом, чтобы пропускать в систему небольшое количество воздуха. в ином случае, если температура в установке обессеривания 3 относительно высока, что влияет нежелательным образом на процесс обессеривания неочищенных отходящих газов, воздушный клапан-смеситель 82, открывается таким образом, что в установку обессеривания 3 добавляется небольшое количество воздуха при комнатной, или даже более низкой температуре, который служит для снижения температуры в установке обессеривания 3.
Согласно предпочтительному варианту реализации, установка обессеривания 3 содержит агрегат принудительной подачи реагента обессеривания 301, установку подачи и дозировки реагента обессеривания 302, и канал обессеривания 31. Установка подачи и дозировки реагента обессеривания 302 выполнен с возможностью регулировки количества вводимого в систему реагента обессеривания, агрегат принудительной подачи реагента обессеривания 301 выполнен с возможностью доставки в канал обессеривания реагента обессеривания, выдаваемого устройством дозировки реагента.
В качестве варианта по выбору, установка дозировки реагента обессеривания исходя из содержания SO2 в неочищенных отходящих газах рассчитывает и регулирует количество реагента, который подается в канал обессеривания 31, при этом соотношение количеств натрия и серы находится в диапазоне от 1:0,8 до 1:1,4. Например, соотношение натрия и серы может составлять 1:0,8; или составлять 1:1,4; или иметь значение 1:1,1. Эффективность обессеривания может быть высока в каждом из случаев.
Согласно предпочтительному варианту реализации установка подачи и дозировки реагента обессеривания 302 содержит бункер порошкообразного реагента обессеривания 321, сверху бункера порошкообразного реагента обессеривания расположен монорельсовый кран 322, и выпускной клапан 323 с частотной регулировкой и весовой шнековый питатель-дозатор 324 расположены в донной части бункера 321 порошкообразного реагента обессеривания. Выпускной клапан 323 с частотной регулировкой способен регулировать в зависимости от требуемого по факту количества реагента обессеривания скорость выдачи реагента на весовой шнековый питатель-дозатор 324, который дозирует реагент количественно, и далее реагент передается в канал обессеривания 31. В качестве варианта по выбору весовой шнековый питатель-дозатор 324 выполнен с возможностью массовой дозировки реагента обессеривания соответственно управляющим командам на изменение количества реагента, который должен быть подан в систему. Монорельсовый кран 322 выполнен с возможностью загрузки бункера порошкообразного реагента обессеривания 321 продуктом. Согласно предпочтительному варианту мельница 325 расположена ниже весового шнекового питателя-дозатора 324. Одноступенчатая или многоступенчатая мельница 325 расположена на выходе весового шнекового питателя-дозатора 324 и позволяет обеспечить подачу реагента обессеривания с требуемым размером частиц в канал обессеривания 31. Одноступенчатая мельница 325 может представлять собой отдельную мельницу 325, многоступенчатая мельница может представлять собой каскад отдельных мельниц 325 различных моделей, при этом мельницы 325 каскада соединены последовательно и для получения реагента обессеривания с требуемым размером частиц могут размалывать вещество до необходимой степени. В реальном рабочем варианте установки мельницы каскада располагаются последовательно между выходом весового шнекового питателя-дозатора 324 и входом канала обессеривания 31, размер частиц вещества, полученного после размола на мельнице 325, расположенной около выхода весового шнекового питателя 324 больше размера частиц вещества после размола на удаленной от выхода питателя 324 мельнице 325. Реагент обессеривания размалывается поэтапно, и в результате получают высокую эффективность размола, при этом невелика вероятность выхода из строя мельницы 325. Например, если в качестве реагента обессеривания используется бикарбонат натрия, предпочтительный размер его частиц выбирают в диапазоне от 200 до 800 меш. Если размер частиц бикарбоната натрия находится в пределах указанного интервала, это дает гарантию, что бикарбонат полностью разлагается при введении в высокотемпературные отходящие газы с образованием тонкодисперсного карбоната натрия, который реагирует с SO2 полностью, и в результате эффективность обессеривания дополнительно повышается. Согласно режиму, выбранному в зависимости от фактических размеров частиц реагента обессеривания в бункере, реагент обрабатывается в мельнице 325 для получения частиц требуемого для проведения реакции обессеривания размера.
В предпочтительном варианте внутри бункера порошкообразного реагента обессеривания 321 расположены измеритель уровня 326, бункерный виброактиватор 327, и пневмопушка 328. Измеритель уровня 326 выполнен с возможностью определения положения уровня реагента обессеривания в бункере порошкообразного реагента обессеривания 321, что позволяет в процессе работы контролировать «в режиме реального времени» количество находящегося в бункере 321 реагента обессеривания. Бункерный виброактиватор 327 выполнен с возможностью предотвращения и удаления закупорок бункера 321 порошкообразного реагента обессеривания вследствие эффектов внутреннего трения, поглощения атмосферной влаги, электризации, расслаивания порошка, или иных причин; пневмопушка 328 работает по принципу использования динамических свойств рабочей среды - воздуха, и может моментально преобразовывать энергию сжатого воздуха в кинетическую энергию струи, чем создает сильный воздушный поток, который служит для предотвращения закупорок бункера порошкообразного реагента обессеривания 321 реагентом обессеривания.
В предпочтительно варианте агрегат принудительной подачи реагента обессеривания 301 содержит резервуар сжатого воздуха 331 и/или воздуходувку Рутса 332. Резервуар сжатого воздуха 331 служит источником сжатого воздуха, под давлением которого реагент обессеривания подается в канал обессеривания 31. Воздуходувка Рутса 332 служит источником энергии для эффективного смешения реагента обессеривания и отходящих газов.
Согласно предпочтительному варианту реализации форсунка 311 расположена в канале обессеривания 31. Предпочтительно также, если форсунка 311 представляет собой двухфазную распылительную форсунку. В соответствии с практическими требованиями по эффективности и однородности смешения могут быть установлены одна форсунка 311, или более. Форсунка 311 может быть расположена на входе в канал обессеривания 31, или с учетом конкретных условий иным образом. при этом предпочтительно обеспечить смешение реагента обессеривания и неочищенных отходящих газов, а также пребывание смеси в отделении обессеривания в продолжение от 1 до 4 с. Скорость газового потока в канале обессеривания 31 можно подобрать согласно конкретным практическим нуждам, при этом длина канала обессеривания соответственно выбирается таким образом, чтобы время пребывания неочищенных отходящих газов и реагента обессеривания составляло от 1 до 4 с, в этом случае реакция обессеривания проходит до конца. Например, если газовый поток имеет линейную скорость 3 м/с, длину канала обессеривания 31 устанавливают в интервале от 3 до 12 м, что согласуется с необходимой величиной времени пребывания смеси реагента обессеривания и неочищенных отходящих газов в отделении обессеривания, составляющей от 1 до 4 с. Более предпочтителен вариант, при котором клапан №4 (86) расположен между агрегатом принудительной подачи реагента обессеривания 301 и форсункой 311, клапан №4 (86) может представлять собой соленоидный клапан, однако выбор вариантов его конструкции этим не ограничен, клапан №4 (86) выполнен с возможностью пуска и остановки операции подачи реагента обессеривания в канал обессеривания 31.
Согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения. установка обеспыливания 4 содержит пылеуловитель (рукавный фильтр) 41, конвейер 42, и бункер золы обессеривания 43. Устройство выгрузки золы 412 рукавного фильтра 41 связано с загрузочным лотком конвейера 42, и выход конвейера связан с бункером золы обессеривания 43; выход очищенных отходящих газов 411 рукавного фильтра 41 связан со входом линии очищенных отходящих газов 12 теплообменника 1.
После отделения на рукавном фильтре 41 установки обеспыливания 4 отфильтрованная зола обессеривания выгружается через устройство выгрузки золы 412 на конвейер 42, и с помощью последнего транспортируется в бункер золы обессеривания 43 для сбора и хранения золы. По выбору, в качестве варианта, устройство выгрузки 431 располагают в нижней части бункера золы обессеривания 43, транспортирующее устройство распологают под устройством выгрузки 431, транспортирующее устройство принимает золу обессеривания, выгружаемую из устройства выгрузки 431, после чего золу собирают и отправляют на перерабатывающее предприятие для утилизации. По выбору, в качестве необязательного варианта, на устройстве выгрузки 431 располагают клапан №5, который открывает или закрывает устройство выгрузки 431.
Выбор типа рукавного фильтра 41 не ограничивается. Например, можно использовать рукавный фильтр с импульсной продувкой, преимущества которого состоят в хороших показателях регенерации, высокой эффективности пылеулавливания, низкой концентрации пыли за фильтром, небольшом проценте утечек воздуха, небольшом энергопотреблении, и не только.
Конвейер 42 подстраивают и проектируют по месту в соответствии с фактическим расположением рукавного фильтра 41 и бункера золы обесеривания 43. Например в случае, если между положениями бункера золы обессеривания 43 и устройством выгрузки золы 412 рукавного фильтра 41 имеет место значительное расстояние по вертикали, то существует достаточное пространство для монтажа между бункером золы обессеривания 43 и устройством выгрузки золы 412 рукавного фильтра 41, и конвейер 42 может состоять из пневматического конвейера 421, скребкового конвейера 422, и ковшового элеватора 423. Пневматический конвейер 421, скребковый конвейер 422, и ковшовый элеватор 423 соединены последовательно. Зола обессеривания выгружается из устройства выгрузки золы 412 на пневматический конвейер 421 и передается на скребковый конвейер 422, скребковый конвейер 422 транспортирует золу на ковшовый элеватор 423, и ковшовый элеватор 423 поднимает и подает золу обессеривания в бункер для хранения, и таким образом завершается накопление золы обессеривания.
Согласно предпочтительному варианту реализации данного изобретения система обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей в дополнение содержит глушитель 6 и вытяжную трубу 7, дутьевой вентилятор 2, глушитель 6, и вытяжную трубу 7, связанные последовательно. Выходной газовый патрубок дутьевого вентилятора 2 соединен с глушителем 6, и во время работы дутьевого вентилятора 2 происходит эффективное поглощение шума.
Согласно предпочтительному варианту реализации данного изобретения система обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей в дополнение к прочему содержит АСУ, которая не показана на рисунке. АСУ подключена линиями КИПиА к каждому из клапанов и управляет открытием, закрытием, и/или величиной прохода при неполном открытии каждого клапана. В конкретном случае к АСУ подключены управляющие клапана системы неочищенных отходящих газов 81, воздушный клапан-смеситель 82, клапан №1 (83), клапан №2 (84), клапан №3 (85), клапан №4 (86), и клапан №5. В рабочем режиме, например, управляющий клапан системы 81 связан линией КИПиА с АСУ, и приводится в открытое или закрытое положение в зависимости от режима работы коксовых печей, и таким образом изменяет направление пути отходящих газов.
Согласно предпочтительному варианту реализации настояшего изобретения весовой шнековый питатель-дозатор 324 соединяют с АСУ, и количество реагента обессеривания, подаваемого в систему, регулируется в процессе работы установки в зависимости от свойств и характера выделения отходящих газов, и таким образом гарантируется эффективность обессеривания в продолжение всего производственного цикла и экономится реагент обессеривания.
Согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения каждый из выходов и входов линии неочищенных отходящих газов 11 и линии очищенных отходящих газов 12 снабжены термодатчиками. По выбору, в качестве варианта, термодатчик №1 (111) помещают на входе линии неочищенных отходящих газов 11, и термодатчик №2 (112) помещают на выходе линии неочищенных отходящих газов 11, термодатчик №3 (121) помещают на входе линии очищенных отходящих газов (12), и термодатчик №4 (122) помещают на выходе линии очищенных отходящих газов 12. Термодатчик №1. термодатчик №2. термодатчик №3, и термодатчик №4 подключены линиями КИПиА к АСУ. В АСУ поступают данные о температуре от термодатчика №1 (111) и термодатчика №2 (112) на входе и выходе теплообменника 1 соответственно, и АСУ согласованно управляет открытием, закрытием, и/или величиной прохода клапана №2 (84), клапана №3 (85) канальной печи 5, а также открытием, закрытием, и/или величиной прохода при неполном открытии воздушного клапана-смесителя 82 в зависимости от значений температуры входов и выходов теплообменника 1, и таким образом гарантируется стабильная работа системы и поддержание температурного баланса.
Режим эксплуатации и принцип работы системы обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей согласно предлагаемому воплощению данного изобретения кратко описан ниже.
Технологический процесс обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей согласно предлагаемому воплощению данного изобретения содержит следующие стадии:
(1) при проведении процессов загрузки углем коксовых печей, выдачи кокса, или сухого тушения кокса собираемые неочищенные отходящие газы содержат избыточное количество SO2 и пыли. Если неочищенные отходящие газы содержат относительно высокое количество SO2 и не удовлетворяют требованиям по выбросам, дутьевой вентилятор 2 работает при полной нагрузке, и на входе линии неочищенных отходящих газов 11 системы создается разряжение примерно от -2 до -8 кПа. При этом клапан №1 (83) открыт, управляющий клапан №1 системы неочищенных отходящих газов 811 закрыт, управляющий клапан №2 системы неочищенных газов 812 открыт, и отходящие газы, поступающие из коксовых печей, направляются в линию неочищенных отходящих газов 11 теплообменника 1. После очистки в системе от пыли и от серы очищенные отходящие газы поступают из выхода очищенных отходящих газов 411 рукавного фильтра 41 в линию очищенных отходящих газов 12 теплообменника 1. Проходящие через теплообменник 1 неочищенные отходящие газы имеют более низкую температуру, чем проходящие через теплообменник 1 очищенные отходящие газы, и температура неочищенных отходящих газов повышается за счет разницы температур неочищенных и очищенных газов. Далее нагретые неочищенные отходящие газы поступают из выхода линии неочищенных отходящих газов 11 теплообменника 1 в канал обессеривания 31 для удаления серы, при этом нагревание неочищенных газов способствует повышению эффективности обессеривания, и неочищенные газы нагреваются благодаря налаженной надлежащим образом утилизации тепла реакции обессеривания неочищенных газов, в результате экономится энергия;
(2) бикарбонат натрия загружают в бункер порошкообразного реагента обессеривания 321, и АСУ подает команду на открытие выпускного клапана с частотной регулировкой 323, весовой шнековый питатель-дозатор 324 в зависимости от величины концентрации SO2 в неочищенных отходящих газах регулирует количество подаваемого бикарбоната натрия таким образом, что соотношение натрия и серы составляет 1:(0,8-1,4). В случае, если размер частиц бикарбоната натрия отличается от заданного, АСУ подает команду на запуск мельницы 325 для измельчения бикарбоната натрия до размеров от 200 до 800 меш, и измельченный реагент обессеривания подается в линию, соединяющую форсунку 311 и резервуар сжатого воздуха 331. АСУ подает команду на открытие клапана №4 (86), и под давлением сжатого воздуха бикарбонат натрия увлекается на форсунку 311, которая распыляет бикарбонат натрия в канале обессеривания 31. Как источник энергии для дополнительного повышения однородности смешения бикарбоната натрия с отходящими газами может быть запущена воздуходувка Рутса 332, и таким образом обеспечивается смешение бикарбоната натрия и неочищенных отходящих газов, и величина времени пребывания в отделении обессеривания составляет от 1 до 4 с,
при этом реагент обессеривания, заявляемый в настоящем избретении, имеет действительно важное значение, и его выбор не ограничен бикарбонатом натрия. В данном варианте реализации изобретения использование бикарбоната натрия в качестве реагента обессеривания имеет преимущества, состоящие в его быстром разложении, высокой скорости реакции и степени использования в целевой реакции. Все это позволяет также решить проблему, заключающуюся в том, что концентрация SO2 в отходящих газах коксовых печей увеличивается с большой скоростью и достигает высокого пикового значения;
(3) бикарбонат натрия поступает в канал обессеривания 31, и попадает в ток неочищенных отходящих газов, выходящих из линии неочищенных газов 11 теплообменника 1, где разлагается с образованием тонкодисперсного карбоната натрия. Последний реагирует с SO2 в среде неочищенных отходящих газов, продуктом реакции является Na2SO3, далее продукт реакции и неиспользованный реагент обессеривания поступают с током отходящих газов, который создает дутьевой вентилятор 2, в рукавный фильтр с импульсной продувкой 41. В среде отходящих газов непрореагировавший карбонат натрия в рабочем пространстве рукавного фильтра 41 может продолжать взаимодействовать с SO2, и таким образом продлевается время реакции обессеривания, после ее завершения продукт реакции поступает на фильтрующие элементы рукавного фильтра вместе с аэрозольными частицами пыли, и отфильтрованная зола обессеривания через устройство выгрузки золы 412 с помощью пневматического конвейера 421, скребкового конвейера 422, и/или ковшового элеватора 423 подается к бункеру золы обессеривания 43. Очищенные отходящие газы после очистки от серы и от пыли из выхода очищенных газов 411 поступают в линию очищенных отходящих газов 12 теплообменника 1, где очищенные отходящие газы передают тепло неочищенным отходящим газам, и стадия (1) повторяется циклически;
(4) очищенные отходящие газы, которые отдали тепло неочищенным отходящим газам в теплообменнике 1, как низкотемпературные очищенные отходящие газы дутьевым вентилятором 2 подаются в вытяжную трубу 7 и выбрасываются в атмосферу;
Согласно другому варианту, в то время, как в теплообменнике 1 происходит передача большей части тепла, которое несут очищенные отходящие газы, неочищенным отходящим газам, температура в теплообменнике 1 и канале обессеривания 31 будет медленно понижаться вследствие рассеивания системой тепла в окружающую среду и потерь тепла при выходе. Когда температура в теплообменнике 1 понижается до 40-80°C, включается в работу канальная печь 5, и тепло, образующееся при сжигании небольшого количества топлива в канальной печи 5 подается в качестве дополнительного в канал оюессеривания 31 установки обессеривания 3. Одновременно очищенные отходящие газы после дутьевого вентилятора 2 подаются в канальную печь 5, и за счет того, что эта часть очищенных отходящих газов имеет определенную температуру, достигается эффект экономии топлива и дополнительного количества энергии;
(5) когда операции загрузки угля в печь, выдачи кокса из печей, или сухого тушения кокса остановлены, содержание SO2 и пыли в неочищенных отходящих газах постоянно снижается; и когда содержание компонентов в неочищенных отходящих газах удовлетворяет требованиям по выбросам и уже не требуется удаления серы и пыли, в первую очередь закрывается и перекрывает подачу вещества выпускной клапан с частотной регулировкой 323. По завершении времени задержки и после того, как весь реагент обессеривания из трубопровода распылен сжатым воздухом в канале обессеривания 31. закрывается клапан №4 (86) и прекращает распыление реагента обессеривания; одновременно режим работы дутьевого вентилятора 2 путем изменения частоты перестраивается с полной нагрузки на малую нагрузку, и очищенные отходящие газы, проходящие через теплообменник 1, подаются в вытяжную трубу 7 и выбрасываются в атмосферу;
(6) изменяется положение управляющих клапанов системы неочищенных отходящих газов 81, а именно: закрывается управляющий клапан №2 системы неочищенных отходящих газов 812, и открывается управляющий клапан №1 системы неочищенных отходящих газов 811, в результате перекрывается поток неочищенных отходящих газов коксовых печей в линию неочищенных отходящих газов 11, и отходящие газы беспрепятственно поступают в линию сброса 8. Поскольку эти неочищенные отходящие газы удовлетворяют требованиям по выбросам, они непосредственно направляются через управляющий клапан №1 системы неочищенных отходящих газов 811 в вытяжную трубу 7 для выброса в атмосферу;
(7) открывается воздушный клапан-смеситель 82, и через клапан вводится определенное количество воздуха, отвечающее режиму работы дутьевого вентилятора 2 при малой нагрузке, при впуске данного количества воздуха регулируется тепловой баланс системы для предотвращения входа отходящих газов с избыточно высокой температурой в канал обессеривания 31. Останавливается работа канальной печи 5, или уменьшается количество дополнительно вводимого от печи 5 тепла, то есть газ, поступающий из печи 5 в канал обессеривания 3, несет уменьшенное количество тепла, которое для поддержания теплового равновесия в системе согласованно регулируется положением воздушного клапана-смесителя 82.
В случае, если операции загрузки углем коксовых печей, выдачи кокса из печей, или сухого тушения кокса остановлены, концентрация SO2 и пыли в неочищенных отходящих газах непрерывно снижается. Если неочищенные отходящие газы соответствуют требованиям по выбросам, и дутьевой вентилятор 2 продолжает работать с малой нагрузкой, канальная печь 5 работает согласованно с воздушным клапаном-смесителем 82. При этом с целью поддержания относительно стабильного температурного равновесия в теплообменнике 1 и канале обессеривания 31 в линии очищенных отходящих газов 12 поддерживается температура от 40 до 200°C, в отделении обессеривания поддерживается температура от 80 до 200°C, и в качестве варианта по выбору в линии очищенных отходящих газов 12 поддерживается температура от 120°C до 180°C, и в канале обессеривания 31 температура поддерживается в пределах от 100 до 160°C. В результате при циркуляции отходящих газов коксовых печей обеспечивается стабильная работа системы. При проведении следующих операций загрузки угля, выдачи кокса, или сухого тушения кокса после поступления неочищенных отходящих газов в теплообменник 1 незамедлительно происходит теплообмен, при этом неочищенные газы нагреваются и быстро проходят обессеривание после введения в канал обессеривания 31 при повышенной температуре, и таким образом повышается эффективность обессеривания;
Описанные выше стадии процесса чередуются и проходят циклически, при постоянном повторении. Путь прохождения отходящих газов, или подобных потоков задается с учетом таких характеристик отходящих газов коксовых печей, как периодичность выделения и невысокая температура, и благодаря этому показатели выбросов отходящих газов отвечают исключительно низким нормам, предусмотренным национальным стандартом по выбросам, в результате снижается количество выбросов в атмосферу. Процесс обессеривания и обеспыливания согласно данному варианту реализации изобретения представляет собой простой процесс, проведение которого не вызывает затруднений, и при высокой эффективности обессеривания и обеспыливания он позволяет устранить затруднения, связанные с нестабильностью и высокой энергоемкостью обессеривания из-за низкой температуры, прерывистости выделения, и периодичности изменений свойств отходящих газов коксовых печей.
На практике, при проведении процесса в режиме работы при полной нагрузке происходит нормальный теплообмен между неочищенными отходящими газами, проходящими по линии неочищенных отходящих газов 11, и очищенными отходящими газами, проходящими по линии очищенных отходящих газов 12 теплообменника 1. При этом количество газа в линии неочищенных отходящих газов 11 по существу такое же, как и в линии очищенных отходящих газов 12 (разницу составляют небольшое количество высокотемпературных отходящих газов из канальной печи 5 в сумме с утечками газа из системы). При работе с малой нагрузкой поток не проходит через вход и выход неочищенных отходящих газов теплообменника 1, расход на входе и выходе очищенных отходящих газов составляет около 30% расхода при работе с полной нагрузкой, температура на входе очищенных отходящих газов такая же, как и при работе с полной нагрузкой, и температура на выходе очищенных отходящих газов медленно повышается по сравнению с температурой при работе с полной нагрузкой. Когда в следующем цикле система работает с полной нагрузкой, неочищенные отходящие газы, поступающие в теплообменник 1, могут в нужный момент обмениваться теплом для нагревания с очищенными отходящими газами, и затем подвергаются обессериванию. Теплообмен проходит стабильно и согласованно с такой характерной особенностью, как неравномерность выделения отходящих газов коксовых печей, в результате достигается высокая эффективность обессеривания и обеспыливания при низком энергопотреблении. Как правило, доля утечек в теплообменнике 1 составляет менее 5%, что согласуется с требованиями исключительно низкого уровня выбросов SO2 и пыли. Управление соответствующими узлами системы для обеспечения сбалансированной регулировки осуществляется согласованно.
Приведенное выше описание лишь дает представление о предпочтительных вариантах реализации настоящего изобретения, и область изобретения не ограничивается данным описанием. Специалистам в данной области ясно, что в настоящее изобретение могут быть внесены различные изменения. Любые изменения, эквивалентные варианты, усовершенствования и прочее, что вносится в рамках сущности и принципов настоящего изобретения, должны рассматриваться как попадающие в сферу настоящего изобретения, находящуюся под зашитой.
ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ПРОМЫШЛЕННОГО ВНЕДРЕНИЯ.
В свете вышеизложенного, настоящее изобретение предлагает систему и способ обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей, который обладает высокой эффективностью обессеривания и низкой энергоемкостью.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| Производственный комплекс для утилизации твердых бытовых отходов | 2021 |
|
RU2772396C1 |
| СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩЕГО ГАЗА СПЕКАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК И УСТАНОВОК ОКОМКОВЫВАНИЯ | 2007 |
|
RU2508159C2 |
| СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ | 2005 |
|
RU2320038C2 |
| УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ | 2017 |
|
RU2667149C1 |
| СПОСОБ СУХОГО ОБЕССЕРИВАНИЯ ОТРАБОТАВШЕГО ГАЗА | 1996 |
|
RU2154519C2 |
| ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ | 2010 |
|
RU2455567C1 |
| СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ С СЖИГАНИЕМ ПЫЛЕВИДНОГО ТОПЛИВА В СТЕКЛОВАРЕННОЙ ПЕЧИ | 2003 |
|
RU2355650C2 |
| Способ повышения качества металлургического кокса | 2015 |
|
RU2608486C2 |
| СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПОДАЧИ ДУТЬЯ В ДОМЕННУЮ ПЕЧЬ | 2013 |
|
RU2659540C2 |
| Установка для термической деструкции преимущественно твердых коммунальных отходов с получением углеродистого остатка | 2020 |
|
RU2747898C1 |
Группа изобретений относится к области технологии очистки отходящих газов, и в частности к системам и способам обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей. Система обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей содержит теплообменник, установку обессеривания, установку обеспыливания, дутьевой вентилятор; теплообменник содержит линию неочищенных отходящих газов и линию очищенных отходящих газов; линия неочищенных отходящих газов, установка обессеривания и установка обеспыливания соединены последовательно, выход очищенных отходящих газов установки обеспыливания соединен со входом линии очищенных отходящих газов, и выход линии очищенных отходящих газов соединен с дутьевым вентилятором. Неочищенные отходящие газы нагревают в теплообменнике за счет разницы температур очищенных отходящих газов и неочищенных отходящих газов, и далее неочищенные отходящие газы подают на установку обессеривания для проведения реакции обессеривания, посредством чего эффективно утилизируют тепло выходящих очищенных отходящих газов и экономят энергию. Также предложен способ обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей. Группа изобретений обеспечивает контроль таких характеристик обеспыленных отходящих газов коксовых печей, как низкая температура и нестабильность выделения, за счет чего эффективно утилизируется тепло выбрасываемых очищенных отходящих газов, экономят энергию и решают задачу высокого расхода энергии на стадии обессеривания вследствие низкой температуры отходящих газов коксовых печей, обеспечивает эффективность процесса обессеривания и обеспыливания, низкое энергопотребление, и сокращает выбросы в атмосферу. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 1 ил.
1. Система обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей, содержащая теплообменник, установку обессеривания, установку обеспыливания и дутьевой вентилятор,
в которой теплообменник содержит линию неочищенных отходящих газов и линию очищенных отходящих газов; и
в которой линия неочищенных отходящих газов, установка обессеривания и установка обеспыливания соединены последовательно, выход очищенных отходящих газов установки обеспыливания соединен со входом линии очищенных отходящих газов, и выход линии очищенных отходящих газов соединен с дутьевым вентилятором, в которой система обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей дополнительно содержит канальную печь, и выход канальной печи соединен со входом канала обессеривания установки обессеривания; и вход канальной печи соединен с выходом линии очищенных отходящих газов через дутьевой вентилятор, или вход канальной печи соединен с выходом очищенных отходящих газов установки обеспыливания через дутьевой вентилятор.
2. Система обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей по п. 1, в которой дутьевой вентилятор представляет собой дутьевой вентилятор с частотной регулировкой.
3. Система обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей по любому из пп. 1 или 2, в которой управляющий клапан системы неочищенных отходящих газов расположен выше по ходу потока от входа линии неочищенных отходящих газов, и управляющий клапан системы неочищенных отходящих газов выполнен с возможностью направлять поток неочищенных отходящих газов на выброс в атмосферу или на вход линии неочищенных отходящих газов теплообменника; и
выход линии неочищенных отходящих газов снабжен воздушным клапаном-смесителем.
4. Система обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей по любому из пп. 1-3, в которой установка обессеривания содержит агрегат принудительной подачи реагента обессеривания, установку подачи и дозировки реагента обессеривания и канал обессеривания,
в которой установка подачи и дозировки реагента обессеривания выполнена с возможностью регулировки количества дозируемого реагента обессеривания, и
в которой агрегат принудительной подачи реагента обессеривания выполнен с возможностью подачи в канал обессеривания реагента обессеривания, который поступает из установки подачи и дозировки реагента обессеривания.
5. Система обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей по п. 4, в которой установка подачи и дозировки реагента обессеривания содержит бункер порошкообразного реагента обессеривания, и монорельсовый кран расположен сверху бункера порошкообразного реагента обессеривания, и выпускной клапан с частотной регулировкой и весовой шнековый питатель-дозатор расположены в нижней части бункера порошкообразного реагента обессеривания;
предпочтительно, по меньшей мере одна мельница расположена ниже весового шнекового питателя-дозатора, и выходной патрубок по меньшей мере одной мельницы соединен с каналом обессеривания; и
предпочтительно, измеритель уровня, бункерный виброактиватор и пневмопушка расположены внутри бункера порошкообразного реагента обессеривания.
6. Система обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей по п. 5, которая включает несколько мельниц, при этом указанные мельницы установлены между выходом весового шнекового питателя-дозатора и входом канала обессеривания и соединены между собой последовательно, при этом размер частиц вещества, полученного после размола на мельнице, расположенной около выхода весового шнекового питателя-дозатора, больше размера частиц вещества после размола на мельнице, удаленной от выхода весового шнекового питателя-дозатора.
7. Система обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей по п. 4 или 5, в которой агрегат принудительной подачи реагента обессеривания содержит резервуар сжатого воздуха и/или воздуходувку Рутса.
8. Система обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей по любому из пп. 4-6, в которой форсунка расположена в канале обессеривания и форсунка соединена с выходом агрегата принудительной подачи реагента обессеривания; и
предпочтительно, форсунка представляет собой двухфазную распылительную форсунку.
9. Система обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей по любому из пп. 1-8, в которой установка обеспыливания содержит рукавный фильтр, конвейер и бункер золы обессеривания;
устройство выгрузки золы рукавного фильтра соединено со входным лотком конвейера, и выход конвейера соединен с загрузочной частью бункера золы обессеривания; и
выход очищенных отходящих газов рукавного фильтра соединен со входом линии очищенных отходящих газов.
10. Система обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей по п. 9, в которой конвейер содержит пневмоконвейер, скребковый конвейер и ковшовый элеватор, причем пневмоконвейер, скребковый конвейер и ковшовый элеватор соединены последовательно, пневмоконвейер соединен с устройством выгрузки золы, и ковшовый элеватор соединен с загрузочной частью бункера золы обессеривания.
11. Система обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей по любому из пп. 1-10, в которой система обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей дополнительно содержит глушитель и вытяжную трубу, причем дутьевой вентилятор, глушитель и вытяжная труба соединены последовательно.
12. Система обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей по п. 11, содержащая дополнительно транспортный трубопровод неочищенных отходящих газов и линию сброса, причем как линия сброса, так и линия неочищенных отходящих газов соединена с транспортным трубопроводом неочищенных отходящих газов, линия сброса снабжена первым управляющим клапаном системы неочищенных отходящих газов, и линия неочищенных отходящих газов снабжена вторым управляющим клапаном системы неочищенных отходящих газов.
13. Система обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей по любому из пп. 1-12, в которой первый термодатчик расположен на входе линии неочищенных отходящих газов, второй термодатчик расположен на выходе линии неочищенных отходящих газов, третий термодатчик расположен на входе линии очищенных отходящих газов, и четвертый термодатчик расположен на выходе линии очищенных отходящих газов.
14. Способ обессеривания и обеспыливания с использованием системы обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей по любому из пп. 1-13, содержащий следующие стадии:
подачу с помощью дутьевого вентилятора неочищенных отходящих газов в линию неочищенных отходящих газов для теплообмена с дальнейшим последовательным пропусканием неочищенных отходящих газов через установку обессеривания и установку обеспыливания, в которых газы подвергают обработке при помощи реакции обессеривания и последующему обеспыливанию для получения очищенных отходящих газов, вывод очищенных отходящих газов через выход очищенных отходящих газов установки обеспыливания, и направление в линию очищенных отходящих газов для теплообмена с последующим сбросом очищенных отходящих газов.
15. Способ обессеривания и обеспыливания с использованием системы обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей по любому из пп. 1-13, содержащий следующие стадии:
подачу неочищенных отходящих газов в линию неочищенных отходящих газов с помощью дутьевого вентилятора, пропускание неочищенных отходящих газов из линии неочищенных отходящих газов на установку обессеривания для проведения реакции обессеривания, подачу освобожденных от серы неочищенных отходящих газов на установку обеспыливания для удаления пыли с получением очищенных отходящих газов, выведение очищенных отходящих газов из выхода очищенных отходящих газов установки обеспыливания и подачу в линию очищенных отходящих газов, осуществление теплообмена между очищенными отходящими газами, проходящими по линии очищенных отходящих газов, и неочищенными отходящими газами, проходящими по линии неочищенных отходящих газов, для нагревания неочищенных отходящих газов.
16. Способ обессеривания и обеспыливания с использованием системы обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей по п. 14 или 15, в котором вводят дополнительное количество тепла от канальной печи в установку обессеривания для поддержания температурного баланса установки обессеривания.
17. Способ обессеривания и обеспыливания с помощью системы обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей по п. 16, в котором выход линии очищенных отходящих газов соединен со входом канальной печи, и очищенные отходящие газы, нагретые с помощью канальной печи, подают на установку обессеривания.
18. Способ обессеривания и обеспыливания с использованием системы обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей по п. 16 или 17, в котором если концентрация SO2 в отходящих газах не превышает предела и соответствует нормам для газовых выбросов, то дутьевой вентилятор работает при нагрузке, составляющей примерно 30 % от полной нагрузки, и управляющий клапан системы неочищенных отходящих газов установлен в положении, при котором неочищенные отходящие газы выбрасываются в атмосферу, и воздушный клапан-смеситель, расположенный на выходе линии неочищенных отходящих газов, открыт так, что в систему обессеривания и обеспыливания неочищенных отходящих газов косовых печей дополнительно входит воздух; и предпочтительно, дополнительное количество тепла, поступающего от канальной печи, отрегулировано для поддержания теплового баланса системы обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей.
19. Способ обессеривания и обеспыливания с помощью системы обессеривания и обеспыливания отходящих газов коксовых печей по любому из пп. 14-18, в котором осуществляют обессеривание сухим способом посредством введения в реакцию обессеривания натрийсодержащего щелочного реагента.
| CN 0105944564 A, 21.09.2016 | |||
| CN 0108854477 A, 23.11.2018 | |||
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ ИЗ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ | 2014 |
|
RU2645987C2 |
| US 4340207 A1, 20.07.1982 | |||
| СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА С ПОЛУЧЕНИЕМ ПАРА И МЕТАНОЛА | 1998 |
|
RU2134147C1 |
| СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ СЕРОВОДОРОДА | 2012 |
|
RU2520554C1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕГО ТЕКСТИЛЬНОГО МАТЕРИАЛА | 2011 |
|
RU2505256C2 |
| US 4696804 A1, 29.09.1987. | |||
