Спосіб зменшення вмісту no2 в топкових газах в колекторі та апарат для його здійснення

1 Спосіб зменшення вмісту NO2 в топкових газах в колекторі, при якому готують водну емульсію рідкого Р4 з заданим співвідношенням Р^вода, дрібно розпилюють дозовану КІЛЬКІСТЬ водної емульсії рідкого Р4 в топкових газах в МІСЦІ впорскування, при цьому розташування місця впорскування вибирають за умови встановлення температури топкових газів після впорскування дозованої КІЛЬКОСТІ водної емульсії рідкого Р4 в інтервалі від 180 °С до 280 °С для початку процесу окислення Р4 та NO в паровій фазі топкових газів, та видаляють NO2 з топкових газів, який відрізняється тим, що NO2 видаляють з топкових газів шляхом обробки топкових газів в ступені мокрої очистки в МІСЦІ, розташованому на заданій відстані від місця впорскування, причому відстань задають такою, щоб забезпечити розділення процесу окислення Р4 і NO в часі і просторі від ступеня мокрої очистки 2 Спосіб згідно з п 1, який відрізняється тим, що при приготуванні водної емульсії рідкого Р4 нагрівають твердий Р4 в водяній бані для уникнення контакту фосфору з повітрям до температури, що перевищує точку плавлення фосфору і є нижчою за 280°С, та підмішують розплавлений Р4 до води в заданому співвідношенні в атмосфері N2 3 Спосіб згідно з п 1, який відрізняється тим, що водну емульсію рідкого Р4 розпилюють у вигляді мікрокрапель, середній діаметр яких не перевищує 60 мкм в потоці, профіль якого підбирають за умови зменшення до мінімуму контакту Р4 зі стінками колектора 4 Спосіб згідно з п 1, який відрізняється тим, що дозовану КІЛЬКІСТЬ водної емульсії рідкого Р4 та вибране співвідношення Р4/вода підбирають за умови зрівнювання об'ємного потоку Оз в топкових газах, створеного окисленням Р4 в пароподібній фазі, щонайменше, з об'ємним потоком NO в топкових газах 5 Спосіб згідно з п 4, який відрізняється тим, що співвідношення Р4/вода встановлюють рівним 1/100 6 Спосіб згідно з п 1, який відрізняється тим, що задану відстань встановлюють рівною, щонайменше, відстані, яку топкові гази проходять за час, що дорівнює півперюду існування Оз при температурі топкових газів в МІСЦІ впорскування 7 Спосіб згідно з п 1, який відрізняється тим, що розташування місця впорскування вибирають за умови встановлення температури топкових газів після впорскування водної емульсії рідкого Р4 не вище 200 °С 8 Апарат для зменшення вмісту NO2 в топкових газах в колекторі, який містить засоби для приготування водної емульсії рідкого Р4, із заданим співвідношенням Р4/вода, засоби для дрібного розпилення дозованої КІЛЬКОСТІ ЦІЄЇ емульсії в колекторі топкових газів в МІСЦІ впорскування, засоби для регулювання температури топкових газів на початку колектора, розташовані безпосередньо біля місця впорскування, для встановлення температури топкових газів після впорскування дозованої КІЛЬКОСТІ водної емульсії рідкого Р4 в інтервалі від 180 °С до 280 °С і здійснення початку окислення Р4 і NO в паровій фазі топкових газів, який відрізняється тим, що містить засоби мокрої очистки для видалення NO2 з топкових газів, з'єднані з колектором і віддалені по довжині колектора на задану відстань від місця впорскування, для забезпечення розділення процесу окислення Р4 і NO в часі і просторі від ступеня мокрої очистки 9 Апарат за п 8, який відрізняється тим, що засіб мокрої очистки для видалення NO2 виконаний у вигляді скруберної башти мокрого типу, засіб для дрібного розпилення виконаний у вигляді розпилювальної форсунки, розташованої в колекторі топкових газів, для забезпечення розпилення водної емульсії рідкого Р4 у вигляді мікрокрапель з середнім діаметром, що не перевищує 60 мкм, та забезпечення профілю потоку з мінімальним контактом Р4 зі стінками колектора О Ю 00 00 (О 10 Апарат за п 8, який відрізняється тим, що додатково включає засоби контролю для вимірювання температури і вмісту N0 в топкових газах в МІСЦІ впорскування, засоби для приготування водної емульсії рідкого Р4, що містять засоби управління змішуванням для підтримання співвідношення Р^вода, центральний контролер для автоматичного управління засобами управління змішуванням і засобами для дрібного розпилення для оптимізацм співвідношення Р^вода та дозованої КІЛЬКОСТІ водної емульсії рідкого Р4 ВІДПОВІДНО температурі і вмісту N0, заміряних засобами контролю 11 Апарат за п 10, який відрізняється тим, що додатково включає засоби для спостереження за витяжною магістраллю для виявлення вмісту Р4 і Оз в топкових газах на витяжці з скрубера, причому ці засоби з'єднані з центральним контролером для автоматичного регулювання співвідношення Р4/вода і/або відміряної КІЛЬКОСТІ у випадку виявлення Р4 і/або Оз у витяжній трубі 12 Апарат за п 8, який відрізняється тим, що засоби для приготування водної емульсії рідкого Р4 містять водяну баню з підігрівом для розплавлення твердого фосфору, розміщеного в контейнері, повністю зануреного в воду для уникнення контакту між фосфором і повітрям, емульсійний бак, захищений від навколишнього середовища, Винахід стосується систем по очищенню топочних газів Зокрема, винахід відноситься до газоочищувальних башт мокрого типу для видалення небажаних забруднювачів повітря (наприклад, мікрочастинок, газів, які призводять до кислотного дощу, органічних токсинів, запахів и т п ) з потоку топочних газів, виробленого промисловими, адміністративними, та санітарними (ПАС) бойлерами, особливо для очищення від окислів азоту (NOX) Поштовхом до розробки економічно ефективної технології по зменшенню NOX емісій від всіх стаціонарних джерел згоряння сприяло затвердження Американським Конгресом в 1990 році поправки до Закону про Чисте Повітря (ЗЧП) Недавня публікація (EPA-453/R-94-022), Агенства по Захисту Навколишнього Середовища (АЗНС) чітко обумовлює, що новий розклад по зменшенню NOX відноситься до ПАС бойлерів (з розміром тепловіддачі від 0,4 до 1500MBtu/r), особливо до тіш, емісія яких перевищує 25 тон NOX на рік Така річна емісія NOX виробляється топками, які працюють на рідкому паливі з виробництвом в 5MW, або газовими топками з виробництвом в 10MW Існує багато способів зменшення NOX емісій з існуючих бойлерів Звичайно найбільш простими та економічними є модифікації процесу горіння Типові приклади а) перехід до палива а низьким вмістом N, б) зменшення подачі повітря, в) зниження температури горіння шляхом впорскування води або пару, г) зменшення часу знаходження в зоні горіння д) рециркуляція та вторинне згоряння всіх або частини топочних газів, є) встановлення вторинної камери згоряння, ж) заміна камери зго 61885 засоби для доставки розплавленого фосфору з контейнера в емульсійний бак та засоби для підмішування розплавленого фосфору до води в заданому співвідношенні в емульсійному баці 13 Апарат за п 12, який відрізняється тим, що засоби для приготування водної емульсії рідкого Р4 містять засоби для промивки розплавленого фосфору Р4 розчином двохромової кислоти для видалення СЛІДІВ домішок 14 Апарат за п 9, який відрізняється тим, що скруберна башта містить ВІДСТІЙНИК ДЛЯ збору відпрацьованої скруберної рідини та контур для кондицюнування скруберної рідини та відновлення з неї теплової енергії, абсорбованої цією рідиною з топкових газів і випареної водної фази водної емульсії рідкого Р4 15 Апарат за п 14, який відрізняється тим, що скруберна башта містить камеру для обробки топкових газів, вхідний отвір для введення топкових газів в камеру обробки, зрошувальний пристрій для введення скруберної рідини в потік топкових газів в камері обробки, ВІДСТІЙНИК ДЛЯ збору відпрацьованої скруберної рідини, контур для рекондицюнування скруберної рідини, рециркуляції и в скруберну башту та теплообміну шляхом відводу від скруберної рідини теплової енергії, абсорбованої цією рідиною з топкових газів ряння на нову, с низьким NOX викидом Ревла технологій по зменшенню викиду NOX вміщують в собі ту чи іншу форму обробки топочних газів Три основні підгрупи а) реакція з вибірковим каталізаторним розкладом (ВКР) або з вибірковим не каталізаторним розкладом (ВНКР) між NOX та аміаком (сечовиною) до N2, б) мокра очистка газового потоку за участю окислювача (для перетворення N0 в розчинний NO2) або з застосуванням N0специфічного абсорбента, в) утворення короткочасних, але високо реактивник вільних радикалів за допомогою електричного розряду З технологій по переобладнанню, популярних в наш час серед власників ПАС бойлерів в розумінні зниження NOX потрійна модифікація, яка складається з переходу до природного газу, встановлення нової камери горіння з низьким NOX, виробництвом та рециркуляції топочних газів для вторинного горіння, вважається найкращим варіантом Тому вибірковий каталізаторний розклад (ВКР) є єдиною технологією по обробці топочних газів, яка користується успіхом, незважаючи на високу встановочну вартість ВКР технологія в наш час визнається і промисловістю, і АЗНС як Найкраща Існуюча Технологія (HIT), тому, що вона здатна знизити NOX емісію бойлерів з газовими та масляними камерами горіння на 80% Стимульований ІЧНз, не каталізаторний розклад NOX (ВНКР) приходить на зміну ВКР при згорянні вугілля або палива з високим вмістом сірки Головна перевага ВНКР перед ВКР полягає в тому, що він в два рази фінансово ефективніший, хоч рідко досягає зниження NOX більше як на 60% 61885 понованим введенням Р4 в рідкий потік мокрого скруббера є в тому, що резервуар на дні скруббера не може утримувати надлишок Р4, якщо цей резервуар потрібно чистити та фільтрувати, і що ефективність реакції між кисневими радикалами та N0 молекулами залежить від часу знаходження реактивів у зрошувальній башті І останнє реакції між Р4 та N0 вірогідно проходять в випарювальній фазі Звідки, введення фосфору в рідкий потік скруббера буде небажаним з багатьох причин Ці проблеми можна перемогти за допомогою метода та системи (у ВІДПОВІДНОСТІ З винаходом), де P4/NO взаємодія проходить в колекторі топочних газів до мокрого скруббера і незалежно від решти ступенів мокрої очистки, Цей перенос місця реакції та и відокремлення дають змогу а) максималізувати безпеку по відношенню до зберігання та поводження з Р4, б) оптимізувати P4/NO взаємодію в випарювальній фазі, в) затримання всіх небезпечних побічних продуктів Більш того, метод та система (у ВІДПОВІДНОСТІ З винаходом) передбачають надалі економічний контроль забруднення повітря шляхом комбінації мокрої очистки з втоГоловним недоліком всіх вище перерахованих ринним використанням тепла газів, які викидаютьспособів та систем по зниженню NOX емісій є те, ся Тобто, очисна система (у ВІДПОВІДНОСТІ З винащо вони вимагають або одноразових, або постійходом) поєднує стимульоване озоном окислення них безповоротних капіталовкладень Тобто є виN0 до N02 з мокрою очисткою та відновленням мога в більш економічних методах та системах по тепла Кінцевим результатом є виняткова модифізниженню NOX емісій каційна система захисту навколишнього середоУтворення кисневих радикалів (О або Оз) у вища, яка здатна видалити більше 80% NOX газів, процесі окислення жовтого фосфору (Р4) відоме коло 95% SO2, 99% частинок і яка, якщо потрібно, на протязі багатьох років (Thad D Farr, Phosphorus також дозволяє відновлення та утілізацію енергії Properties of the Element and Some of its Compounds Tennessee Valley Authority, Wilson Dam, Предметом цього винаходу є забезпечення Alabama, Chem Eng Report #5, 1950 JR Van Wazer системи зниження NOX емісій та метода, який пеPhosphorus and its Compounds Interscience, New ремагає вищезгадані технологічні та економічні York 1958) Введення Р4 в розпилений потік мокропроблеми го скруббера з метою окислення N0 до N02 в поДругим предметом даного винаходу є забезтоку топочних газів від бойлера було запропонопечення системи зниження NOX емісій і метода, вано SG Chang і GC Liu (Nature, 343 151-3 який поєднує це зниження з утилізацією тепла, що 1990) Виходячи з результатів лабораторних довикидається сліджень, автори (S G Chang and D К Lee, EnviКрім того, наступним предметом винаходу є ronmental Prog, 1166-73, 1992) вказують на екоповний контроль за забрудненням навколишнього номічну ДОЦІЛЬНІСТЬ зниження NOX емісії за середовища та система по використанню тепла, допомогою Р4 індуктованого перетворення N0 в що викидається, яка дозволяє безперервне видаN02 в мокрому скруббері, особливо якщо вартість лення SOX та частинок, а також дає можливість можна повернути маркетінгом фосфатів, виловлеповернення ВІДПОВІДНИХ капіталовкладень них скрубберною рідиною Але перехід вказаних Отже (у ВІДПОВІДНОСТІ з винаходом), система лабораторних досліджень в промисловість немождля зниження вмісту N'OX в топочних газах повинна ливий без подолання багаточисленних серйозних складатися з установки для приготування Р4 в інженерних проблем, Р4 є високо реактивна субводній рідина/рідина емульсії застосування для станція Поводження з нею, а також и зберігання впорскування дозованої КІЛЬКОСТІ емульсії в дрібно завжди вимагають герметичності, тобто ізоляції від розпиленому вигляді в топочні гази, засобу для повітря, що являє собою інженерну проблему при видалення N02 та окислів фосфору з топочних обробці потоку відносно великої КІЛЬКОСТІ газів газів Установка для видалення знаходиться в пеБільш ТОГО, ДЛЯ формування рідина/рідина емульвному МІСЦІ, за рухом потоку, після установки по сії між Р4 і водою температура розбризканого повпорскуванню Таким чином фосфорно прискоретоку ніколи не повинна бути нижчою за 45СС не окислення N0 в топочних газах, яке стимулюється впорскуванням емульсії, в основному завеМісцезнаходження Р/ N0 взаємодії в потоці ршується ще до видалення N02 скруббера, запропоноване Чанг та співавторами, Основним засобом для видалення є газоочисстворює труднощі для повної ізоляції всіх небажана башта мокрого тилу, а основним засобом для них продуктів реакції, наприклад озону та окислів впорскування - розпилювальна форсунка, яка знафосфору Більш ТОГО, P4/NO взаємодія в рідинноходиться в потоку топочних газів в певному МІСЦІ газовому середовищі мокрого скруббера створює до скрубберної башти, так щоби фосфорно притруднощі по досягненню оптимального молярного скорене окислення N0 в топочних газах, стимуP/N співвідношення, необхідного для досягнення льоване впорскуванням емульсії, було в основноекономічної ефективності Інші проблеми з запроГоловним його недоліком є необхідність високої температури топочних газів, в основному вищої за 800°С Але більшість ПАС бойлерів в наш час обладнана економайзерами, які знижують температуру топочних газів до 300°С або нижче В наш час в значній частині досліджень зостосовуються електричні розряди всередені топочних газів, наприклад пульсуючий коронний розряд, діелектричний бар'єрний розряд, тліючий розряд постійного струму, електронний промінь і т д Метою є виробництво короткочасно існуючих вільних радикалів, які спонтанно реагують з молекулами NOX розкладаючи більшість з них до N2 і при цьому не розкладаючи молекули ССЬ до CO Висока встановча вартість разом з очікуваною високою вартістю по догляду та утриманню є головною перешкодою для комерційного застосування цих технологій Друга проблема є в тому, що електричній розряд призводить до утворення ОН радикалів (разом з О Н, Оз), які реагують з СО та N2, виробляючи N0, що призводить до підвищення, а не зниження NOX 61885 му завершено до контакту між топочними газами та водним розчином скрубберної рідини в башті Бажано, щоб установка для приготування Р4 в водній емульсії включала в себе водяну баню з підігрівом для розтоплення твердого фосфору, який зберігається в контейнері Контейнер повинен бути повністю занурений в воду, щоб виключити контакт між фосфором і повітрям Далі, в установку входить емульсійний танк, герметично ізольований від навколишнього середовища, засіб доставки розтопленого фосфору з контейнера в емульсійний танк, пристосування для підмішування розтопленого фосфору до води в емульсійному танку в певному співвідношенні В найкращому варіанті бажано, щоб система додатково мала установку для промивання розтопленого Р4 розчином двохромової кислоти для видалення СЛІДІВ забруднення Бажано також, щоб очисна башта включала в себе відстойник для збору використаної скрубберної рідини та сітку для кондицюнування скрубберної рідини і відбору теплової енергії, перейнятою цією рідиною від топочних газів Слідуючий аспект винаходу дає нам спосіб по зниженню змісту NOX в топочних газах, який складається з слідуючих ступенів - приготування Р4 у водній рщина/рідина емульсії, - впорскування дозованої КІЛЬКОСТІ емульсії в дрібно розпиленому вигляді в топочні гази в певному МІСЦІ, - видалення N0, з топочних газів далі за течією і на відстані від певного місця Цю відстань вибираємо таким чином, щоб фосфорно прискорене окислення N0 у топочних газах, стимульоване шляхом впорскування емульсії, в значній мірі було закінчено до видалення N02 Бажано, щоб топочні гази вступали в контакт з водним розчином скрубберної рідини для видалення N02 та окислів фосфору Емульсія переважно готується шляхом нагрівання твердого Р4 у водяній бані, щоб не допустити контакту між фосфором та повітрям, та підмішування розрідженого р4 до води в заданому співвідношенні в атмосфері N2 Слідуючий аспект винаходу забезпечує апарат для зниження вмісту NOX в топочних газах, яка має в собі очисну башту мокрого тилу, обладнану камерою по обробці топочних газів, вхідний отвір для введення потоку топочних газів в очисну камеру, зрошувальну камеру для впорскування скрубберної рідини в потік топочних газів в очисній камері, відстойник для збору використаної скрубберної рідини та витяжний пристрій для оброблених топочних газів Апарат для впорскування фосфорної емульсії включає в себе установку для приготування Р4 в водній рідина/рідина емульсії та пристрій для впорскування дозованої КІЛЬКОСТІ емульсії в дрібно розпиленому вигляді в топочні гази до попадання їх в очисну башту Пристрій для впорскування повинен знаходитися в заданному МІСЦІ перед вхідним отвором для димових газів, щоб прискорене фосфором окислення N0 в топочних газах в значній мірі було завершено до того, як вони вступлять в контакт з скрубберною рідиною в башті 8 Інші аспекти та переваги винаходу ми побачимо на прикладі наступного детального опису бажаного варіанту Зноски зроблені до креслень, де Фіг 1 є схемою бажаного варіанта установки по зниженню NOX емісій у ВІДПОВІДНОСТІ З винаходом, Фіг 2 є скелетною схемою, яка ілюструє взаємодію компонентів, вказаних на фіг 1 з доданням всього додаткового обладнання, яке здійснює нагляд та контроль за основними змінними з метою досягнення максимальної ефективності безпеки та утримання, Фіг 3 Є збільшенням деталі А в фіг 1, Фіг 4 є збільшенням деталі Б в фіг 1 У запропонованому варіанті, схематично проілюстрованому на фіг 1 установка (ВІДПОВІДНО винаходу) включає в себе систему 10 для збереження та впорскування фосфору та систему 50 для мокрої очистки і вторинного використання тепла, яке викидається Система для збереження та впорскування фосфору складається з станцій А і Б для збереження та емульгацм і установки В для впорскування фосфорної емульсії, яка буде більш детально описана нижче з зносками до малюнків З и 4 ВІДПОВІДНО Установка 50 з мокрої очистки та вторинного використання тепла, яке викидається, має мокру скрубберну башту 52 та сітку 54 для кондицюнування скрубберної рідини та відновлення тепла У запропонованому процесі (у ВІДПОВІДНОСТІ з винаходом), який проілюстрований в блоксхемі на фіг 2, Р4 у водній рідина/рідина емульсії впорскується в потік топочних газів за допомогою ін'єкційної установки В Впорскування здійснюється до входу в мокру скрубберну башту 52, і точне місце впорскування вибираємо таким чином, щоб фосфорно прискорене окислення N0 в топочних газах в основному було закінчено до того, ж вони вступлять в контакт з скрубберкою рідиною Відстань від місця впорскування до скрубберної башти 52 розраховуємо, виходячи з швидкості потоку топочних газів в МІСЦІ впорскування та часу, потрібного для окислення відповідної КІЛЬКОСТІ N0 присутньої в топочних газах Цей час може бути визначений з даних, які є у ВІДПОВІДНІЙ літературі Скрубберна башта 52 відбирає від топочних газів розчинні у воді гази (в тому числі кислотні гази та гази, які призводять до парникового ефекту), частинки та функціонує як безпосередній газ до рідини, теплообмінник Бажано, щоб основною скрубберною рідиною була ХІМІЧНО оброблена та рН збалансована вода, яка подається в башту 52 згори через розпилювальні форсунки 58 Скрубберна рідина потім рухається до низу башти 52 по сконструйованому внутрішньому руслу 60 (Ghtsch, Canada), яке має велику поверхню для ефективної теплопередачі та пересування маси Скрубберна рідина збирається у відстойнику 62 в основі башти 52 Гарячі топочні гази направляємо в башту 52 над ВІДСТІЙНИКОМ через вхідний отвір 72 Вони рухаються вгору назустріч потоку скрубберної рідини, який рухається вниз Температуру рідини підбираємо таким чином, щоб дозволити конденсацію водяних парів В свою чергу це дозволяє передачу латентного та фізичного тепла від топочних газів до скрубберної рідини Підігріту скрубберну рідину перекачуємо з відстійника 62 до теплообмінника 64 (Nixon-Vicarb Newmarket, Ontario) В процесі 61885 10 вання потоку топочних газів, пропускної можливості сітки 54 по кондицюнуванню скрубберної рідини та поновленню тепла, яке викидається, температури і рН скрубберної рідини яка подасться розпилювальними форсунками 58, ВІДПОВІДНО до параметрів, закладених в контроллер Регулювання виробництва сітки 54 може також здійснюватися за допомогою електричного модулюючого вентиля 75 (Base Controls, Nepean, Ontario), з'єднаного з контроллером за допомогою провідника 75а Багатоступеневі теплообмінники 64 (не показані) можуть бути змонтовані в поєднанні з установкою по постачанню скрубберної рідини (не проілюстровано) таким чином, щоб завжди мати з розпорядженні акумулятор тепла достатньої ємкості для передачі енергії, яка акумулюється в скрубберній рідині Далі, для оптимізацм видалення частинок та розчинних компонентів з топочних газів, температура та КІЛЬКІСТЬ скрубберної рідини, яку впорскують в топочні гази, регулюються таким чином, щоб кінцева температура на витяжці була нижче точки роси (нижче 50°С) Це дозволяє виловити з топочних газів два види тепла латентне та фізичне Відстоиник 62 при скрубберній башті приймає розпилену рідину та водяні пари, які конденсуються з топочних газів Рідина у відстойнику 62 також містить в собі всі виловлені частинки та розчинені гази, які були перетворені в кислоти, а потім нейтралізовані буфером в скрубберній рідині Відстоиник забезпечується обробленою перед там водою 86 і бажано, щоб він був обладнаний станСкрубберна башта 52 звичайно встановлюдартним автоматичним шаровим поплавковим ється на невеликій відстані від існуючої димової клапаном 88 для контролю різня рідини Але через труби, щоб топочні гази могли бути найбільш зруконденсацію водяних парів, присутніх в потоку чним та економічним способом перенаправлені від топочних газів, у відстойнику звичайно є надлишок основи труби (не показаної) до вхідного отвору води порівняно з вимогами для рециркуляції скрубашти 72 Скрубберна башта 52 розрахована на бберної рідини В основному саме тому деяку КІЛЬодержання повного об'єму витяжного потоку, виКІСТЬ рідини зливають або постійно, або періодичлучення максимальної КІЛЬКОСТІ фізичного та лано в дренаж через дренажні клапани 90 В тентного тепла в процесі охолодження газів, базапропонованому варіанті це можна здійснити або жано до 38°С і на утримання частинок, SC^Ta NO2 до, або після очистки і/або фільтрації скрубберної Ефективність теплообміну та транспортування рідини за допомогою фільтра 92 (ЕМСО Process залежить від розміру поверхні контакту в скруббеEquipment Mississauga, Ontario) Лужинна буферна рній башті між газами та рідиною, температурних рідина, яка регулює рН скрубберної рідини, подаградієнтів зустрічних потоків (один зменшується ється в ЛІНІЮ скрубберної рідини 54 з танка для догори для газів, другий збільшується донизу для зберігання буферної рідини 98 регуляційним насорідини), вибору і підтримання співвідношення рісом 84, який електрично з'єднаний з центральним дини до газу, вибору та підтримання кінцевої виконтроллером 82 провідником 84а Танк для збетяжної температури, вибору буфера, вибраного реження 98 обладнаний змішуючим пристроєм 100 для регулювання рН та температури скрубберної для постійного або періодичного перемішування рідини Оптимізацм регулювання викиду в атмосбуферної рідини залежно від тої буферної рідини, феру забруднюючих речовин та процесу поновяка використовується Найкращими буферними лення тепла досягаємо за допомогою системи інгридієнтами є Na2 CO3 і/або ІЧаНСОз, які зберіганагляду та регулювання, котра включає в себе ються у водному розчині в танку для збереження датчики тиску та температури 74, 76, рН датчик 78 буферної рідини Оброблена перед тим вода може (Base Controls, Newmarket, Ontario), витяжний венбути підведена до танку буферної рідини 98 по тилятор 68, циркуляційний насос 81 (Pump Tech, трубопроводу обробленої води 94, обладнаному Inc Mississauga, Ontario) в лінії скрубберної рідиклапаном 96 На ЛІТІ очисної рідини 54 передбачени 54, центральний контроллер 82 і регулювальний байпас 102, котрий дозволяє ремонт і обслуний насос буферної рідини 84 Датчики 74, 76 і 78 говування фільтра 92 та регуляцію подачі скрубелектрично підключені за допомогою ВІДПОВІДНИХ берної рідини провідників 74а, 76а і 78а до контроллера 82 для сигналізації стану відповідної перемінної КонтроСкрубберні башти мокрого типу такої принциллер 82 в свою чергу електрично з'єднаний з випіальної конструкції та функціонування використотяжним вентилятором 68, циркуляційним насосом вуються для очистки топочних газів від різноманіт81 і регулювальним насосом 84 за допомогою них котельних (Tilsonburg District Memorial Hospital ВІДПОВІДНИХ провідників 66а, 81а, 84а, для регулюTilsanbure ON, Ottawa CIVIC Hospital, Ottawa ON проходження рідини через теплообмінник вона охолоджується перед рециркуляцією назад до розпилювальних форсунків 58 нагорі башти 52 В той самий час охолоджуюча рідина, циркулююча через теплообмінник 64, підігрівається в тій самій мірі, якскрубберна рідина охолоджується Підігріту охолоджуючу рідину можна потім використовувати для опалення котельної або інших будинків, для приготування гарячої сіткової води і т п Надлишок енергії в охолоджуючий рідині, не використаний для опалення котельної та в процесі очистки, наприклад, для підігріву фосфору, як буде детально описано нижче, можна реалізувати промисловим підприємствам або власникам-споживачам 3 часом це дозволяє повернення всіх або в крайньому випадку значної частини видатків по придбанню і оперуванню скрубберною установкою Звідси, аспект поновлення тепла (ВІДПОВІДНО винаходу) створює значну економічну переваг}' системи перед загальноприйнятними методами очистки топочних газів, і особливо перед системами по зниженню NOX які не дозволяють амортизацію видатків по придбанню, встановленню та утриманню шляхом продажу відновленої енергії Витяжний вентилятор 68 з перемінною швидкістю, який знаходиться на витяжній трубі 70 з башта 52 автоматично контролюється дія регулювання потоку через башту, ВІДПОВІДНО підтримуючи статичний тиск та потрібні параметри функціонування бойлера 11 61885 Gatmeau Sewage Treatment Plant, Gatmeau, PO) з виробництвом від 20 до 60MBtu/r Всі вони відновлюють та утилізують тепло, яке викидається В розумінні охорони навколишнього середовища ш очисні системи видаляють більш 95% частинок і практично всі SO X гази, але лише до 50% NO X газів Даний винахід дозволяє покращити щ характеристики шляхом додання установки по збереженню та впорскуванню фосфора NO X газ складається з N2O, NO та N02 Затримання останніх скруббером залежить ви їх розчинності в воді та наскільки легко вони трансформуються (за допомогою ХІМІЧНИХ реакцій) в видній фазі N 0 с найменше, я N02 - найбільше розчинні з трьох газів, які складають NO X При температурі газів в коллекторі 300°С та вище N2O спонтанно перетворюється в N2 на самому початку процеса і тому майже не доходить до скруббера При температурі 300°С NO X майже на 90% складається з N 0 Але до скруббера NO може бути в межах 5060% внаслідок повільного, але спонтанного окислення його до NO2 2 N O + O 2 ^ 2 N O 2 (I) Ступінь перетворення залежить від вмісту Ог, вільного радикалу О, вмісту CO, температури та довжини колектора між бойлером та скрубберною баштою 52 Після попадання N02 в розчин він відносно легко паралізується, формуючи нітріт та нітрітні іони, як вказано в реакції (II), 2 N O 2 - H 2 O ^ N O 2 + N O 3 + 2 H + (II) особливо при наявності буфера, призначеного для видалення Н + ІОНІВ Невелика КІЛЬКІСТЬ N0, розчиненого в скруббершй рідині, може реагувати з NO2 утворюючи нітріти та нітрати як показано нижче NO+3NO2^N 2 O3+N2O 4 (III) N2O4+H2O^NO2 +NO3 +2H+ Теоретичні розрахунки показують, що до 90% всього NO X можна видалити мокрою очисткою, якщо він весь буде поступати в скрубберну башту в вигляді NO2 Чанг та Лі (1992) вже продемонстрували що окислення N 0 до N02 всередині скруббера прискорюється при наявності Р4 в області реакції Нижче приводимо ланцюг реакцій, які передбачаються Р 4 - О 2 ^ Р О 4 + О * (IVa) P 4 O n + O 2 ^ P 4 O n + 1 + O* (IV6) 2 N O + ( O * + O 3 ) ^ 2 N O 2 + O 2 (IVB) де п може приймати значення від 1 до 9 Передбачається, що ці реакції протікають головним чином в паровій фазі Тому додача Р 4 в потік скрубберної рідини в башті, як пропорють Чанг з співавтором, є недоліком Для максимального збільшення ефективності цих реакцій (у ВІДПОВІДНОСТІ З даним винаходом) місце їх протікання перенесено в колектор перед скруббером, де існуюча температура гарантує відносно високий тиск парів Р 4 В температурному інтервалі від точки плавлення (44°С) до кипіння (280°С) парціальний тиск парів Р 4 збільшується експоненційно від 0,000233 до 1,0 атмосфери Температура в колекторі до скруббера звичайно є в інтервалі від 480 до 180°С При температурах вище 280°С тетраедр Р 4 перетворюєть 12 ся в менш реактивний червоний (аморфний) фосфор Тому оптимальний діапазон температур для ланцюгових реакцій (IV) є між 180°С і 280°С Ділянки системи (10) для обробки та впорскування фосфору запроектовані для збереження розплавлення, розбавлення, емульгування, доставки в колектор та розпилення водної Р4, рідина/рідина емульсії Ці ділянки схематично представлені як апаратні вузли А, Б та В на фіг 1 Збільшене зображення вузлів А та Б представлене на фіг 3 і 4 ВІДПОВІДНО Білий фосфор є у вільному продажі (Brandefs, Baltimore MD) в 250кг запломбованих металевих бочках 12 (див Фіг 3), які містять по 200кг твердого фосфору 14 під 20кг товщею води 16 (густина 3 твердого фосфору Р 4 дорівнює 1 828г/см ) 3 метою уникнення виробничих травм перед тим, як зняти резьбову наповнюючу пробку з металевої бочки 12 для підключення трубопроводів, які підключають вузли А і Б, бочка повинна бути повністю занурена в водяну баню 18 Крім гарантії відсутності контакту між фосфором та повітрям (при підключенні трубопроводів), водяна баня 18 також служить для підігріву Р 4 вище точки плавлення, (44 1°С) 3 цією метою водяна баня 18 утримується яри ПОСТІЙНІЙ температурі 50-55°С Гаряча вода з температурою 55°С подасться в бак 22 з одної сторони знизу, через впускний клапан 19 і відводиться з протилежної сторони через випускний клапан 20, розташований біля верхнього краю бака Ввід та вивід з водяної бані бажано приварити до баку 22 під таким кутом, щоб забезпечити циркуляцію в водяній бані 18 Насос (не показаний) гарантує необхідне постачання підігрітої Води Водяна баня 18 може бути виготовлена досить великою, щоб вмістити декілька металевих бочок 12, число яких буде залежати від КІЛЬКОСТІ споживання Р 4 Енергія для підігріву водяної бані 18 поступає від теплообмінника, запитуємого паром або вбудованого в газообмінну сітку 54 (див фіг 1) Якщо необхідно, розплавлений Р 4 бажано промивати розчином двухромової кислоти для видалення ДОМІШКІВ (As та масла) Цей розчин подається через трубу миючого розчину 24 та чотирьохходовий клапан 26 Рідкий Р 4 подається з визначеною швидкістю з бочки 12 в емульгуючий вузел Б за допомогою передаточної труби 27, чотирьохходового клапану 26 та стояка 29 шляхом витиснення його водою, яка накачується в бочку об'ємним регулювальним насосом 28 (Pump Tech Іпс, Mississauga, Ontario) та трьохходовим клапанам ЗО для забезпечення емульгуючого вузла визначеною постійною КІЛЬКІСТЮ Р 4 Гаряча промивочна вода подається до бочки 12, стояка 29 передаючої труби 27,3-х та 4-х ходових клапанів ЗО та 26 через трубопроводи промивочної води 32 для вимивання з системи затверділого Р 4 Якщо маємо другу трубопровод ну систему, то переключення на інший бак 12 може бути виконано скоро та ефективно Збільшене зображення герметичного емульгаційного вузла 5 маємо на фіг 4 Рідкий Р 4 і вода закачуються в емульгаційний бак 34 з визначеними постійними швидкостями, розрахованими на одержання та підтримання постійної Р 4 /вода швидкості розбавлення (наприклад коло 1 100 при 14 13 61885 швидкості NOX емісії 300 частинок в хвилину), і туру Р4/водноі емульсії 39, б) швидкість та темпеемульгуються в ньому за допомогою стандартного ратуру потоку топочних газів в колекторі 51, які змішувача 32 Не обігріта передаточна труба 27 визначаються датчиками швидкості та температу(див фігЗ) від водяної бані 18 (>50°С) до емульгари 44 і 45, в) тиск стиснутого повітря (чи пару), ційного баку 34 (>70°С) теплоізольована для того, підведених до форсунки 41, г) КІЛЬКІСТЬ, розмір, щоб не допустити її охолодження нижче темпераформу і групировку отворів в форсунці тури затвердіння Р4 (45°С) Передаточна труба 27 Виробництво регулюючого насосу 40 безпосепідведена до емульгаційного баку таким чином, редньо на виході з нього контролюється центращо вшивний кінець Р4 36 розташований безпосельним контроллером 82 шляхом провідника 40а редньо над перемішуючою лопастю 37 змішувача для підтримання ВІДПОВІДНОГО співвідношення між 38 для того, щоб не допустити остання тяжкого, швидкостями рідини, яка поступає в емульгадціякий не змішується, фосфору та гарантії негайного ний бак 34 і витікає-з нього Особливо необхідно емульгування цих двох рідин Бажано температуру уникати утворення негативного тиску в емульгаемульсії 39 підтримувати на рівні 70°С шляхом ційному баку 34 бо це сприяє попаданню повітря в стандартного зануреного обігрівача 35 Р^водна випадку неполадок з обладнанням (наприклад, емульсія 39 транспортується з наперед визначетечія в насосних та клапанних потовщеннях) Як ною швидкістю шляхом стандартного регулюючого охоронний засіб частина емульвдвйного баку безнасоса 40 (Pump Tech Inc, Mississauga, Ontario) до посередньо над емульсією 39 заповнена азотом розпилювальної форсунки 41, яка розташована в (N2) при невеликому надллшховому тиску Станпотоку топочних газів всередині заборного колекдартний модулюючий клапан 45 встановлений на тора 51, проведеного до мокрої скрубберної башти лінії між емульгаційним баком 34 та N2 баком 43 і 52 (див мал 1) Емульсія миттєво розпилюється запрограмований на відкривання, якщо тиск падає форсункою 41 в мікрокраплі (