Способ очистки дымовых газов и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК B01D53/14 B01D47/06 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к охране природы, и может быть использовано в металлургической, химической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение степени очистки от серо-и азотсодержащих компонентов и уменьшение гидравлического сопротивления устройства.

Нафиг.1 представлена принципиальная схема устройства для осуществления способа очистки дымовых газов; на фиг.2 - трубопровод подачи сжатого воздуха; на фиг.З -элемент насадки.

Устройство содержит корпус 1 с патрубками ввода 2 и вывода 3 газов, внутри корпуса 1 размещены насадки 4,5 и 6, к которым подведены трубопроводы 7,8 и 9 для орошения насадок водой через форсунки 18. Насадки 4,5 и 6 выполнены в виде конических элементов, расположенных вершиной вниз и размещенных горизонтальными секциями в трех ярусах по высоте со смещением элементов второго яруса относительно элементов первого и третьего ярусов. Под насадками установлены желоба 10,11 и 12 для вывода из устройства орошаемой воды раздельно по ярусам и слива в бак 13, к которому подведены трубопроводы подачи воды и щелочного раствора. Бак 13 соединен также с насосом 14, который подает жидкость из бака через шламоотделитель 15 и механический фильтр 16 к магнитному аппарату 17, с электропитанием, позволяющим изменять напряженность магнитного поля от 150 до 170 кА/м. Механический

VJ VJ Ы

ь о о

фильтр 16 соединен с бзком-отстойнм- ком 19.

Насадки состоя 1 из металлического каркаса с сетчатыми перегородками 20 и 21, между которыми засыпаны кольца адсор- бента 22.

В качестве абсорбента в насадке 4 применен кислый базальт, в насадке 5 - туф, в насадке 6 - активированный уголь. Внутри несущего корпуса насадки размещены пер- форированная труба 23, по которой подается пульсирующий сжатый воздух. Для создания пульсации сжатого воздуха на коллекторе трубопровода 23 установлен электромагнитный клапан 24. В верхней ча- сти насадок размещены каплеуловнтели 25 в виде путанки, обработанной гидрофильным веществом. Каплеуловитель 27 также установлен перед выходом дымовых газов из устройства, а на выходе дымовых газов смонтированы дефлекторы 26 для изменения направления потока газов. На входе газов также устроен поддон 28 для сбора стекающей жидкости и отвода в бак 13, Нз линии циркуляции орошаемой жидкости по- еле мехфмльтра 16 установлен теплообменник 29 для утилизации тепла дымовых газов. Перформрвоамная труба 24 для подачи сжатого воздуха оснащена соплами 30 и диффу- зором 31. Наполнители масадок 32 выполнены в виде колец Зашинга.

Способ осуществляют следующим образом, Дымосые газы подают дымнасосом в устройство 1 через входной патрубок , контактируют с орошаемой насадкой 4, за- полненной кислым базальтом. В результате контакта снижается температура газа, отделяются и осаждаются на насадке механические примеси, сажа, которые смываются орошаемой водой,

Охлажденный и очищенный от механической примеси газ после каплеуловителя 25 поступает на вторую насадку 5, заполненную туфом. Нэ третьей насадке 6, заполненной активированным углем, происходит окончательная очистка газов от окислов серы и частично от окислов азота. Газы перед выходом из устройства проходят через кап- леуловитель 27 и освобождаются от жидкости. Орошаемая вода стекает с насадок 4,5 и 8 в желоба 10,11 м 12 и сливается в бак 13, где происходит нейтрализация жидкости, откуда жидкость забирают, насосом подают на шламоотделитель 15 и механический фильтр 16 для отделения твердых и нераст- зоримых включений. Сепарированные включения сливают в бак-отстойник 19. Очищенную жидкость подают в теплообменник 29 для ее охлаждения м одновременно для утилизации тепла. Охлажденную и очищенную жидкость подают через магнитный аппарат 17 на орошение насадок. Периодически через трубопровод 23 подают пульсирующий сжатый воздух для предотвращения слеживания наполнителей и образования мертвых зон, что способствует снижению гидравлического сопротивления насадок. Кроме того,при продувке насадок сжатым воздухом через сопла 30 с диффузором 31 происходит смешивание дымовых газов с сжатым воздухом, где содержание кислорода значительно больше чем в отходящих газах.

Очистка дымовых газов от S02 и NOx гфоизводится поэтапно в трех ступнях, первая ступень - охлаждение и очистка от твер- дых частиц, вторая - окисление и растворение компонентов газа в активированной пленке воды в микропорах туфа с цеолитом, третья - восстановление компонентов газа с мокрых микропорах активиро- ванного угля. Омагничивание воды позволяет повысить растворимость газа в воде и интенсифицировать реакцию соединения компонентов газа с водой. В результате этого степень очистки дымовых газов достигает 98-99%, тогда как в базовом варианте - около 90 %. Выполнение насадок з вице конических элементов увеличивает площадь контакта газа с мокрой насадкой, уменьшает скорость потока и гидравлическое сопротивление насадки почти в 2 раза равных расходах газа,

Пример. Дымовые газы с топочного пространства котельных установок через рекуперативный теплообменник поступают а установку для очистки с температурой 180-180°С. При контакте газов с первой насадкой, смоченной водой, снижается их температура до , что обеспечивает лучшую растворимость газов в воде. Температура газа после первой насадки определяется массой, теплоемкостью и температурой насадки. Лучшими параметрами обладает природный кислый базальт, который обладает и другими важными свойствами: теп- ло-и кмслотостойкость, надежность адгезия механических примесей газа с поверхностью базальта. Содержащиеся в газах 50з и NOa растворяются в воде, образуя серную и азотную кислоту, которые сливаются в желоба и выводятся из установки для нейтрализации. Затем, предварительно очищенный газ после отделения капель воды поступает на вторую насадку. Мокрые ммкропоры туфа с цеолитом абсорбируют компоненты газа SOz. NO, 02, СО, С02. VfeOs, где их концентрация достигает более высокой степени, чем их содержание в дымовых газах. Под действие. высокой концентрации

компонентов газа, в активированной воде происходит растворение этих компонентов, окисление и образование кислот. Каталитическое влияние оказывает окислитель-цеолит.

После второй насадки степень очистки дымовых газов по SOz составляет 70-75%, а по NOX - 30-40%. Дымовые газы после второй насадки через каплеуловитель поступают на третью ступень, содержащую активированный уголь. В третьей насадке происходит восстановительная реакция окислов а микропорах активированного угля и окончательная очистка дымовых газов от S02 и NGX.

После третьей ступени очистки и каплеу- ловителей дымовые газы поступают в дымовую трубу или выбрасываются в атмосферу.

На каждую насадку отдельно подают обработанную в магнитном поле вору в таком количестве, чтобы исключить парообра- зование. Омагничивают воду при напряженности магнитного поля аппарата 150-170 кА/м, что способствует лучшей смачиваемости зерен и микропор насадки, образованию многочисленных центров кристаллизации из карбоната кальция, повышение растворимости компонентов газа SO2 и N0 и удержанию их в связанном виде, а также интенсифицируют химические реакции по образованию кислот. Насадки периодически продувают пульсирующим сжатым воздухом давление 0,15-0,2 МПз, что позволяет предотвратить увеличение гидравлического сопротивления насадок по сравнению с начальным периодом работы устройства, которые составляют 30-40% относительно исходной величины.

П р и м е р 2. Для определения оптимального значения напряженности магнитного поля аппарата сохраняли исходные параметры работы устройства идентичным первому примеру, изменяли только напряжение тока подаваемого на электромагнит.

При снижении напряжения тока и соответствующее ему напряженность магнитного поля до 140 кА/м степень очистки дымовых газов снижается по SU2 на 17%, а

пог40х на7% по сравнению с достигнутым их содержанием при 165 кА/м. Дальнейшее снижение напряженности магнитного поля приводило также к увеличению содержания указанных компонентов в отходящих дымовых газах.

При увеличении напряженности магнитного поля более 170 кА /м степень очистки дымовых газов снижалась по S02 на 13%.апоМОхна5%.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1.Способ очистки дымовых газов, содержащих SOa и NOx. включающий контактирование с твердыми насадками, орошаемыми водой, отличающийся

тем, что. с целью повышения степени очистки от серо-и азотсодержащих компонентов, контактирование проводят последовательно на насадках из кислого базальта, туфа и активированного угля, при этом насадки

орошают омагниченной, при напряженности магнитного поля 150-170 кА /м, водой и периодически продувают сжатым воздухом.

2.Устройство для очистки дымовых газов, содержащее корпус с патрубками ввода

и вывода дымовых газов, размещенные в корпусе насадки для контактирования газа и жидкости и трубопроводы ввода жидкости, соединенные с форсунками, отличающееся тем, что, с целью повышения

степени очистки дымовых газов и уменьшения гидравлического сопротивления устройства, насадки выполнены в виде конических элементов, расположенных вершиной вниз и размещенных горизонтальными секциями со смещением элементов друг относительно друга по высоте, при этом каждая насадка снабжена конусом из гидрофильного материала, расположенным коак- сиально коническому элементу насадки в

его верхней части.

U4 GSi О Zt

А-А

Способ включает контактирование с твердыми насадками. Газы содержат SOa и NOX. Насадки орошают водой. Контактирование проводят последовательно на насадках из кислого базальта, туфа и активированного угля. Насадки орошают омагниченной водой и периодически продувают сжатым воздухом. В оду омагничивают при напряженности магнитного поля 150-170 кА/м. Устройство содержит корпус с патрубками ввода и вывода дымовых газов и трубопровода ввода жидкости; в корпусе размещены насадки. Трубопроводы соединены с форсунками. Насадки выполнены в виде конических элементов. Конические элементы расположены вершиной вниз и размещены горизонтальными секциями со смешением элементов друг относительно друга по высоте. Каждая насадка снабжена конусом. Конус выполнен из гидрофильного материала. Конус расположен коаксиально коническому элементу насадки в его верхней части, 2 н.з.п. ф-лы, 3 ил.

Т Фиг

фие.З