ГАЗООЧИСТНОЕ УСТРОЙСТВО МОКРОГО ТИПА Российский патент 2023 года по МПК B01D47/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к технике газоочистки «мокрым» способом и может быть использовано для абсорбции диоксида углерода (CO₂) из газов, воздуха или паров при совместном отделении твердых дисперсных частиц с использованием жидкости в качестве отделяющего агента.

Уровень техники

Известно устройство для очистки газов, содержащее корпус, центральную трубу с перфорированными перегородками, патрубки ввода и вывода газа, патрубки подачи и отвода жидкости, а между перфорированными перегородками секционно расположены полые перфорированные цилиндры и кольцевые жалюзийные решетки с подвижной насадкой в виде шаров (патент RU № 2159145, опубл. 20.11.2000 г.).

Недостатками известного устройства являются повышенные энергозатраты в связи с подачей воды под напором в каждую секцию для создания развитой поверхности межфазового контакта, а также большие габариты перфорированных цилиндров и кольцевых жалюзийных решеток в связи с использованием насадки.

Известно устройство для улавливания высокодисперсной пыли, содержащее корпус, впускную и выпускную трубы, веерный распылитель жидкости, установленный с возможностью вращения, и генератор турбулентности в виде решеток из стержней в форме пчелиных сот и гексагональной решетки (патент Украины UA № 94508, опубл. 10.05.2011 г.).

Недостатком данного устройства является необходимость использования нескольких решеток разного типа для обеспечения эффективной турбулентности.

В качестве прототипа принят скруббер по патенту RU № 2630110, опубл. 05.09.2017 г., содержащий корпус с установленной в нем решеткой, устройство ввода газа в подрешетчатое пространство, устройство подачи жидкости на решетку, каплеуловитель, устройство вывода очищенного газа и устройство слива жидкости, отличающийся тем, что устройство ввода газа в подрешетчатое пространство снабжено патрубком тангенциальной подачи газа, решетка выполнена в форме кольца с возможностью создания вихревого газожидкостного потока с регулируемыми параметрами, отбрасывающего жидкость с твердыми частицами к цилиндрическим стенкам корпуса, над решеткой в верхней части корпуса на внутренней поверхности установлено кольцо для отвода жидкости от стенок, а снаружи корпус снабжен установленными на разном уровне по высоте патрубками для отвода жидкости и сепарации уловленного материала, каплеуловитель встроен в верхнюю часть корпуса и выполнен в форме полутора, охватывающего выходной патрубок газа, расположенный с опущенной в корпус нижней частью, являющейся снаружи направляющей для жидкости, возвращающейся из полутора в газожидкостный поток, а устройство подачи жидкости на решетку выполнено с возможностью центральной подачи и снабжено установленным в центральном отверстии кольцевой решетки тарельчатым отражателем с конусом, при этом решетка образована коаксиально расположенными кольцами, связанными между собой, и лопастями, закрепленными на кольцах и образующими поверхность решетки, лопасти выполнены в виде секторов с размерами, соответствующими кольцам, на которых закреплены, при этом лопасти наклонены к основанию решетки и расположены внахлест, а в области нахлеста между лопастями образованы щелевые отверстия, создающие «живое сечение» для ускорения газа, изменения направления его движения, тангенциального срыва стекающей воды и образования вихревого газожидкостного потока.

Недостатками аналога являются лопасти решетки, расположенные внахлест, вследствие чего щелевые отверстия, зарастают отложениями твердых частиц, образующихся во время работы устройства, что приводит к снижению эффективности работы скруббера, а в последующем к его долгосрочному простою для выполнения очистки решетки. Наличие «мертвых» не орошаемых зон установки и недостаточное использование крайних областей конструкции. Так же к недостаткам аналога можно отнести повышенные энергозатраты в связи с использованием одной установки для очистки газов, и большой расход отделяющего агента, что так же снижает ее эффективность.

Раскрытие сущности изобретения

Технической задачей изобретения является сокращение простоя установки в чистке, повышение эффективности очистки газов и исключение «мертвых» зон орошения газа при одновременном сохранении пропускной способности и обеспечении качественной очистки газов, а также снижение энергозатрат.

Техническая задача решается тем, что в газоочистном устройстве мокрого типа, содержащем бункер с камерой, разделенной внутри по высоте горизонтальной газораспределительной решеткой, образованной коаксиально расположенными кольцами, связанными между собой и содержащей наклонные лопастные дефлекторы, газоход тангенциального ввода неочищенного газа под газораспределительную решетку, рассекатель орошающей жидкости, рассекатель жидкости на промывку осадков, газоход отвода очищенного газа, снабженный центробежным аэродинамическим сепаратором (8), согласно заявляемому изобретению, рассекатель орошающей жидкости установлен под газораспределительной решеткой на расстоянии 300-500 мм от упомянутой решетки, а над газораспределительной решеткой дополнительно установлен рассекатель жидкости на промывку осадков, соединенный с трубопроводом подачи жидкости, при этом лопастные дефлекторы закреплены на газораспределительной решетке таким образом, что содержат между собой пространство в виде пустых секторов, а газоход тангенциального ввода неочищенного газа содержит систему первой ступени очистки газов.

Расстояние 300-500 мм определено тем, что в этом отрезке пути газового потока происходит отбивание больших пылевых частиц в конусную часть бункера устройства и увеличение в массе за счет намокания более мелких пылевых частиц и их дальнейшее следование за газораспределительную решетку. При меньшем расстоянии до решетки нарушается процесс очистки, при большем расстоянии до решетки не перекрывается орошающей жидкостью вся полость входящего газохода.

Система первой ступени очистки газов во входящем газоходе тангенциального ввода неочищенного газа может быть выполнена в виде трубопроводов с рассекателями орошающей жидкости и размещена на расстоянии 1300-1500 мм от вертикальной стенки бункера. Данное расстояние обеспечивает максимальное насыщение газа частицами воды, расстояние более 1500 мм невозможно ввиду конструкции входящего газохода, где через 1000 мм идет вертикальный излом газохода под углом 90 градусов.

Техническая задача также решается тем, что газоочистное устройство мокрого типа установлено в системе парной установки газоочистных устройств мокрого типа, при этом газоочистное устройство мокрого типа дополнительно содержит общий соединительный трубопровод, который соединяет фильтры «грязевики» каждого газоочистного устройства мокрого типа.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 схематично представлен продольный разрез конструкции заявляемого скруббера; на фиг. 2 схематично изображена газораспределительная решетка, вид сверху; на фиг. 3 изображен выходящий газоход, снабженный центробежным сепаратором; на фиг. 4 схематично представлена система с подключением пары скрубберов, где:

1 – бункер;

2 – камера;

3 – рассекатель орошающей жидкости;

4 – рассекатель жидкости на промывку;

5 – трубопровод для отвода конденсата;

6 – патрубок для измерения уровня жидкости в скруббере;

7 – входящий газоход;

8 – выходящий газоход, снабженный центробежным сепаратором;

9 – система первой ступени очистки газов в виде трубопроводов;

10 – фильтр «грязевик»;

11 – газораспределительная решетка;

12 – крепления газораспределительной решетки;

13 – трубопровод подачи жидкости на промывку;

14 – трубопровод подачи жидкости в подрешетчатое пространство;

15 – лопастные дефлекторы (лопасти, образующие решетку);

16 – пустые сектора (пропуски между лопастями).

Осуществление изобретения

Согласно заявляемому изобретению, устройство содержит бункер 1 с размещенной в верхней его части камерой 2, внутри которой размещены рассекатель орошающей жидкости 3, рассекатель жидкости на промывку 4, трубопровод для отвода конденсата 5, патрубок для измерения уровня жидкости в скруббере 6, трубопровод подачи жидкости на промывку 13, трубопровод подачи жидкости в подрешетчатое пространство 14 газораспределительной решетки 11, размещенный под газораспределительной решеткой 11, закрепленной на внутренней поверхности камеры 2 посредством крепления 12, при этом рассекатель жидкости на промывку 4 и рассекатель орошающей жидкости 3 соединены с трубопроводом подачи жидкости на промывку 13 и трубопроводом подачи жидкости в подрешетчатое пространство 14 соответственно.

Газораспределительная решетка 11 образована коаксиально расположенными кольцами, связанными между собой, и содержит лопастные дефлекторы 15, расположенные рядами вкруговую под углом 11°-14^о, с пропуском лопастей в виде пустых секторов 16 через один сектор, для исключения установки лопастных дефлекторов 15 внахлест. Над газораспределительной решеткой 11 установлен дополнительный трубопровод подачи жидкости на промывку 13 на рассекатель жидкости на промывку 4 для промывки газораспределительной решетки 11 от образующихся во время работы отложений твердых частиц и их смыва в конусную часть бункера 1 с дополнительно установленным фильтром «грязевиком» 10 для задерживания крупных частиц и защиты рабочего колеса откачивающего насоса.

Для дополнительной очистки во входящем газоходе 7 размещена система первой ступени очистки газов 9, выполненная в виде двух трубопроводов разной длины с рассекающим элементом для подачи жидкости и орошения газа во входящем газоходе 7.

С целью снижения расхода отделяющего агента («подшламовой воды») в выходящем газоходе 8 установлен центробежный сепаратор для отделения излишней влаги из газового потока. Сепаратор необходим для отделения капель воды из газового потока. Газ поступает в зону завихрения и проходя через внутреннюю часть сепаратора создается центробежная сила в потоке газа, за счет которой капли воды попадают на стенки сепаратора и удаляются из потока газа и стекают в газоочистное устройство.

Устройство работает следующим образом.

Устройство подразумевает прохождение газа после электрофильтров печи спекания, используемых в производстве глинозёма из нефелинового сырья через газоочистное устройство для доочистки печного газа от содержащихся в них твердых частиц, в которые подается «подшламовая» вода в качестве отделяющего агента через трубопроводы первой (I) ступени очистки газов 9 и на рассекатель орошающей жидкости 3 под газораспределительной решеткой 11 и орошает поток газа по принципу душа. Печной газ поступает через входящий газоход 7 и попадает в подрешетчатое пространство, проходя через первую (I) ступень очистки газов 9, далее проходит в нижнюю часть установки сбоку и входит в него тангенциально, для создания его завихрения при движении в верхнюю часть устройства к центробежному сепаратору 8 для отделения излишней влаги из газов и далее к выходящему газоходу.

В устройстве, во входящем газоходе 7 расположены трубопроводы подачи жидкости на первую (I) ступень очистки газов 9 с рассекающими элементами, над входящим газоходом 7 располагается рассеивающий воду рассекатель 3, рассекатель жидкости на промывку 4 и газораспределительная решетка 11. Газораспределительная решетка 11 состоит из лопастных дефлекторов 15, расположенных рядами вкруговую под углом от 11°- 14° к ее основанию с пропуском в установке лопастей для образования пустых секторов 16 и исключения областей нахлеста лопастных дефлекторов 15, с целью снижения скорости газового потока и увеличения завихрения газа для создания в нем центробежной силы.

На устройство подведен трубопровод подачи орошающей жидкости в подрешетчатое пространство 14 и трубопровод подачи жидкости на промывку осадков 13, через которые в качестве жидкости поступает «подшламовая» вода. «Подшламовая вода» на промывку поступает во время остановки установки для ее очистки от отложений. Установки могут работать попарно для повышения эффективности очистки и снижения энергозатрат (фиг. 4). Откачивая воду насосом с одной установки и транспортируя ее на вторую установку. При орошении газа «подшламовой» водой тяжелые частицы, находящиеся в газе, смываются в конусную часть бункера 1 установки, а более легкие частицы, намокая, увеличиваются в массе и после газораспределительной решетки 11 за счет центробежной силы осаждаются на стенках устройства, далее стекая в конусную часть бункера 1 с водой. Вода, проходя фильтр «грязевик» 10, откачивается насосом для захоронения на шламовое поле предприятия.

Группа изобретений относится к технике газоочистки «мокрым» способом и может быть использована для абсорбции диоксида углерода из газов, воздуха или паров при совместном отделении твердых дисперсных частиц с использованием жидкости в качестве отделяющего агента. Заявлено газоочистное устройство мокрого типа, которое содержит бункер (1) с камерой (2), разделенный внутри по высоте горизонтальной газораспределительной решеткой (11), образованной коаксиально расположенными кольцами, связанными между собой, и содержащей наклонные лопастные дефлекторы (15). Также содержит газоход тангенциального ввода неочищенного газа (7) под газораспределительную решетку (11), рассекатель орошающей жидкости (3), газоход отвода очищенного газа, снабженный центробежным аэродинамическим сепаратором (8). Рассекатель орошающей жидкости (3) установлен под газораспределительной решеткой (11) на расстоянии 300-500 мм от упомянутой решетки. Над газораспределительной решеткой (11) дополнительно установлен рассекатель жидкости на промывку осадков (4), соединенный с трубопроводом подачи жидкости (14). Лопастные дефлекторы (15) закреплены на газораспределительной решетке таким образом, что содержат между собой пространство в виде пустых секторов (16). Газоход тангенциального ввода неочищенного газа (7) содержит систему первой ступени очистки газов (9). Также заявлена система парной установки газоочистных устройств, при этом газоочистное устройство в системе дополнительно содержит общий соединительный трубопровод, который соединяет фильтры «грязевики» каждого устройства. Группа изобретений обеспечивает повышение эффективности очистки газов и исключение «мертвых» зон орошения газа при одновременном сохранении пропускной способности и обеспечении качественной очистки газов. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Газоочистное устройство мокрого типа, содержащее бункер (1) с камерой (2), разделенный внутри по высоте горизонтальной газораспределительной решеткой (11), образованной коаксиально расположенными кольцами, связанными между собой, и содержащей наклонные лопастные дефлекторы (15), газоход тангенциального ввода неочищенного газа (7) под газораспределительную решетку (11), рассекатель орошающей жидкости (3), газоход отвода очищенного газа, снабженный центробежным аэродинамическим сепаратором (8), размещенный в верхней части камеры (2), отличающееся тем, что рассекатель орошающей жидкости (3) установлен под газораспределительной решеткой (11) на расстоянии 300-500 мм от упомянутой решетки, а над газораспределительной решеткой (11) дополнительно установлен рассекатель жидкости на промывку осадков (4), соединенный с трубопроводом подачи жидкости (14), при этом лопастные дефлекторы (15) закреплены на газораспределительной решетке таким образом, что содержат между собой пространство в виде пустых секторов (16), а газоход тангенциального ввода неочищенного газа (7) содержит систему первой ступени очистки газов (9).

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система первой ступени очистки газов (9) выполнена в виде трубопроводов с рассекателями, размещенными на расстоянии 1300-1500 мм от вертикальной стенки бункера (1).

3. Система парной установки газоочистных устройств мокрого типа по п. 1, при этом газоочистное устройство мокрого типа дополнительно содержит общий соединительный трубопровод, который соединяет фильтры «грязевики» (10) каждого газоочистного устройства мокрого типа.