Спосіб обробки газоподібних відходів, які містять шкідливі речовини, для регенеративного теплообмінника та пристрій для його здійснення

1. Способ обработки газообразных отходов, содержащих вредные вещества, для регене ративного теплообменника с неподвижными или циркулирующими аккумулирующими массами, в котором газообразные отходы находятся в состо янии теплообмена с другой средой с неподвиж ными или циркулирующими аккумулирующими массами, состоящими частично из катализатора, включающий подачу восстановителя с нагретой стороны теплообменника без касания других по верхностей нагрева непосредственно к катализа тору отдельно от отходящих газов, содержащих вредные вещества, отличающийся тем, что вос становитель подают к поверхности нагрева акку4 мулирующих масс на такую глубину, пока он не достигнет поверхности нагрева катализатора, Изобретение относится к способу обработки газообразных отходов, содержащих вредные вещества, для регенеративного теплообменника и находящихся в состоянии теплообмена с другой средой с неподвижной или циркулирующей аккумулирующей массой, состоящей, по меньшей мере, частично из каталитического материала, и к которому с горячей поверхности подается восстановитель, а также относится к регенеративному теплообменнику, который можно использовать как для воздухоподогревателя, так и для газоподогревателя. Изобретение предназначено для электростанций и промышленных топочных камер и касается, в частности, регенеративных теплообменников, используемых в них. В этих теплообменниках, которые известны как воздухонагреватели, так и газоподогреватели, для подог причєм восстановитель не попадает на поверхность нагрева теплосборника, расположенного под аккумулирующими массами 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вос становитель подают к поверхности нагреза акку мулирующих масс со струей дымового газа или воздуха через свободоструйную сопловую сис тему. 3. Устройство для обработки газообразных отхо дов, содержащих вредные вещества, выпол ненное в виде регенеративного теплообменника, снабженного колпаками, в одном из которых раз мещена трубка, по меньшей мере, с одним отво дом, расположенным по радиусу теплообменника, с, по меньшей мере, одним отверстием, находя щимся на отводе, для подачи восстановителя, от личающееся тем, что отверстие выполнено в ви де сопла. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что от верстие выполнено в виде щелевого сопла. 5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что от вод снабжен отдельными соплами, распреде ленными по радиусу теплообменника. 6. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что от вод с отверстиями выполнен в виде канала, обра зованного радиальными уплотнительными эле ментами. рева чистого воздуха, поступающего на сжигание противотоком в электростанцию и промышленную топочную камеру, используются нагретые газообразные отходы электростанций и топочных камер. Подобные регенеративные теплообменники оснащены катализатором и дополнительным теплосборником. Катализатор имеет каталитические либо неподвижные, либо циркулирующие аккумулирующие массы 3, а теплосборники оснащены поверхностями нагрева. Для того, чтобы уменьшить в дальнейшем оксиды азота (NOx), содержащиеся в горячих газообразных отходах электростанций и промышленных топочных камер, в катализатор с его нагретой поверхности подается восстановитель NH3. На электростанциях и в топочных камерах газообразные отходы используются в регенеративном теплообменнике для подогрева воздуха, О 27800 идущего на горение. При этом значительно сокращается содержание оксидов азота (NOx) в отходящих газах, причем в этом случае аккумулирующие массы - неподвижные или циркулирующие - регенеративного воздухонагревателя представляет собой полностью или частично активный каталитический материал, и, например, в качестве восстановителя добавляется, прежде всего, аммиак (ЫНз). При этом речь идет о снижении содержания оксидов азота каталитическим путем, при котором осуществляется восстановление (раскисление) оксидов азота при добавке ЫНз в присутствии катализатора, имеющегося в регенеративном воздухоподогревателе или регенеративном теплообменнике. Как правило, содержащие оксиды азота газообразные отходы являются дымовым газом огневого обогрева, который циркулирует на конце парового котла для подогрева воздуха, идущего па горение, в регенеративном теплообменнике. Для этих целей известно введение NHa в виде паров в смеси с воздухом в качестве газаносителя под давлением или растворимого в воде без напора в газообразные отходы установок для огневого обогрева, для выборочного восстановления оксидов азота а газообразных отходах в установках для огневого обогрева. С помощью зон смешивания, используя соответствующие вставки внутри продолжающихся каналов для газообразных отходов, пытаются получить в потоке газообразных отходов до попадания в катализатор распределение аммиака и нагрева без деления на отдельные потоки. Катализатор или аккумулирующие массы с учетом оптимальных температур реакции в процессе газоотаода предварительно подключены к регенеративному теплообменнику для переноса тепла газообразных отходов в воздух, идущий на горение и подаваемый для огневого обогрева. В качестее катализаторов оправдали себя, прежде всего, неподвижные катализаторы с направленным вертикально вниз потоком газообразных отходов, многие из которых воздействуют на очищаемые от азота отходящие газы попеременно. Неподвижные катализаторы, имеющие ячеистую структуру, содержат в качестве каталитических активных веществ соединения ванадия, которые благоприятствуют реакции обмена оксидов азота и NH3, введенного ранее в поток газообразных отходов и примешанного на пути к катализатору при точном распределении. Реакция с оксидами азота, присутствующими а газообразных отходах, приводит, по существу, к получению молекулярного азота и воды в качестве продуктов реакции, которые затем могут отводиться, не причиняя вреда окружающей среде. Из европейских патентов 0 195 075 и 0 257 024 известна добавка восстановителя с неочищенным, дымовым или отходящим газом, или известна добавка восстановителя NH3 с очищенным газом или воздухом, или как с нагретым, так и с холодным воздухом. Восстановитель NH3 добавляется либо к нагретому дымовому газу перед его попаданием в катализатор, т.е. с нагретой поверхности, либо к нагреваемому приточному или чистому воздуху перед его попаданием в катализатор, т.е. с холодной поверхности. Кроме того, восстановитель NH3 можно одновременно добавлять как с горячей, так и с хо лодной поверхности. В любом случае присутствующие в дымовом газе компоненты, а именно NOx, преобразуются каталитическим путем в безвредные компоненты. Б известных теплообменниках появляется утечка как при внесении ННг- с воздухом, так и с дымовым газом. Несмотря на имеющиеся уплотнения, при внесении №Нз с воздухом нельзя предотвратить попадание определенного количества восстановителя из очищенного газа в очищенный дымовой газ. Эта доля, таким образом, пропадает и загружает дополнительные секции установки. Наконец, при подаче с воздухом, т.е. с холодным воздухом теплообменника, затронуты также каталитически неактивные, находящиеся в областях низких температур поверхности нагрева. При этом в зонах поверхностей нагрева, частично благодаря компенсаций и/или абсорбции, например, при подогреве воздуха, идущего на горение, NH3 может переноситься из воздуха в дымовой газ. При этом в качестве нежелательных побочных явлений может наступить существенный избыток МНз в газообразных отходах и одновременное насыщение аммиаком летучей пыли, присутствующей в дымовом газе. Известно техническое решение из патента ЕР №0469593 на способ обработки газообразных отходов, содержащих вредные веществз для регенеративного теплообменника, с неподвижными или циркулирующими аккумулирующими массами, в котором газообразные отходы находятся в состоянии теплообмена с другой средой с неподвижным или циркулирующим аккумулирующими массами, состоящими частично из катализатора, включающий подачу восстановителя с нагретой стороны теплообменника без касания других поверхностей нагрева непосредственно к катализатору отдельно от отходящих газов, содержащих вредные вещества. Указанный способ, как наиболее близкий к заявляемому по количеству существенных признаков и достигаемому техническому результату, выбран в качестве прототипа. Однако, при использовании известного способа не обеспечивается возможным предотвращение попадания восстановителя в поток дымового газа, что приводит к загрязнению окружающей среды. В основу изобретения поставлена задача создать такой способ обработки газообразных отходов, содержащих вредные вещества для регенеративного теплообменника, который путем обеспечения возможным осуществлять подачу восстановителя, без соприкосновения его с поверхностями нагрева, предотвращает попадание восстановителя в поток дымового газа. Поставленная задача решается благодаря тому, что в заявляемом способе обработки газообразных отходов, содержащих вредные вещества для регенеративного теплообменника с неподвижными или циркулирующими аккумулирующими массами, в котором газообразные отходы находятся в состоянии теплообмена с другой средой с неподвижным или циркулирующим аккумулирующими массами, состоящими частично из катализатора, включающий подачу восстановителя с нагретой стороны теплообменника без касания дру 27800 гих поверхностей нагрева непосредственно к катализатору отдельно от отходящих газов, содержащих вредные вещества, согласно изобретению, восстановитель подают к поверхности нагрева аккумулирующих масс на такую глубину, пока он не достигнет поверхности нагрева катализатора, причем восстановитель не попадает на поверхность нагрева теплосборника, расположенного под аккумулирующими массами. Кроме того, в заявляемом способе восстановитель подают к поверхности нагрева аккумулирующих масс со струей дымового газа или воздуха через свободноструиную сопловую систему. Известно устройство для обработки газообразных отходов, содержащих вредные вещества, выполненное а виде регенеративного теплообменника, снабженного колпаками, в одном из которых размещена трубка, по меньшей мере, с одним отводом, расположенным по радиусу теплообменник, с, по меньшей мере, одним отверстием, находящемся на отводе, для подачи восстановителя (см. патент ЕР 0502443). Указанное техническое решение, как наиболее близкое к предлагаемому по количеству существенных признаков и техническому результату, выбрано в качестве прототипа. Однако, при использовании известного устройства не обеспечивается возможным предотвращение попадания восстановителя в поток дымового газа, что приводит к загрязнению окружающей среды. В основу изобретения поставлена также задача создать такое устройство для обработки газообразных отходов, содержащих вредные вещества, выполненное а виде регенеративного теплообменника, в котором путем обеспечения осуществления подачи восстановителя, без соприкосновения его с поверхностями нагрева, предотвращает попадание восстановителя в поток дымового газа. Поставленная задача достигается за счет того, что в заявляемом устройстве для обработки газообразных отходов, содержащем ередные вещества, выполненное в виде регенеративного теплообменника, снабженного колпаками, в одном из которых размещена трубка, по меньшей мере, с одним отводом, расположенным по радиусу теплообменник, с, по меньшей мере, одним отверстием, находящемся на отводе, для подачи восстановителя, согласно изобретению, отверстие выполнено в виде сопла. Кроме того, в устройстве отверстие выполнено в виде щелевого сопла. Кроме того, в устройстве отвод снабжен отдельными соплами, распределенными по радиусу теплообменника. Кроме того, в устройстве п. 3, отвод с отверстиями выполнен в виде канала, образованного радиальными уплотнителями элементами. Для проведения свободноструйного процесса в соответствии с изобретением предлагается сопловое устройство, по меньшей мере, с одним отводом, расположенное в обеих половинах колпака и проходящее, смотря по обстоятельствам, через общий радиус теплообменника, причем отвод(ы) имеет(ют) щелевое сопло; в качестве альтернативы отвод(ы) может(гут) быть оснащен(ы) от дельными соплами, распределенными по всему радиусу теплообменника. Щелевое сопло или ряд отдельных сопел располагается таким образом, что поверхности катализатора в любом месте получают равное количество восстановителя. Если сопловое устройство выполнено с возможностью угловой регулировки, внутри одной половины или обеих половин верхнего колпака заданное положение можно привести в соответствии с температурной зоной, оказывающей благоприятное воздействие на абсорбцию восстановителя. Таким образом, в основе изобретения стоит задача создания способа и теплообменника вышеизложенного типа, с помощью которых можно избежать указанных недостатков и достигнуть максимального снижения содержания N03 и, тем самым, высокой степени реагирования, однако при этом необходимо в дальнейшем предотвратить попадание восстановителя NH3 в поток дымового газа, а тем самым и в окружающую среду через дымовую трубу, соединенную с топочной камерой и регенеративным теплообменником. Согласно заявленному способу и теплообменнику эта задача решается таким образом, что восстановитель подается непосредственно к катализатору отдельно от газообразных отходов, содержащих вредные вещества, не соприкасаясь с остальными поверхностями нагрева теплосборника 4 на такую глубину, пока не будут достигнуты каталитические аккумулирующие массы 3. Регенеративный теплообменник, используемый в способе согласно изобретению, имеет катализатор, который снабжен указанными выше каталитическими аккумулирующими массами 3 (они могут быть неподвижными или циркулирующими), и расположенный ниже теплосборник 4, оснащенный поверхностями нагрева (они не имеют каталитического покрытия). Ввиду того, что восстановитель подается, согласно изобретению, на определенную глубину (т.к. он не соприкасается с поверхностями нагрева), то исключается нежелательное его попадание на поверхности нагрева теплосборника 4, температура которых ниже. Поверхности нагрева теплосборника 4, нагретые до температуры, которая значительно ниже, чем температура каталитических аккумулирующих масс 3 в катализаторе, остаются, таким образом, свободными от восстановителя. Тем самым предотвращается попадание насыщенных Nhfe газообразных отходов в окружающую среду или увеличение содержания NH3 в летучей пыли, содержащейся в дымовом газе. Сущность изобретения состоит, следовательно, в подаче восстановителя, с одной стороны, отдельно от газообразных отходов, содержащих вредные вещества, и с другой стороны, в осуществлении такой целенаправленной подачи, что восстановитель будет достигать сильно нагретые каталитические аккумулирующие массы катализатора, а не поверхности нагрева дополнительного теплосборника 4, температура которых, напротив, значительно ниже. В основе изобретения лежит накопленный опыт прямой подачи восстановителя кратчайшим путем с нагретой поверхности теплообменника к поверхностям нагрева катализатора, в общем в 27800 пакет с аккумулирующими массами, на такую глубину, пока он не достигнет поверхности нагрева катализатора. Согласно выполнению изобретения предлагается подавать восстановитель к катализатору со струёй дымового газа или воздуха через систему подачи свободной струи. В воздухоподогревателе, например, это означает, что подача восстановителя через насадки на нагретой поверхности аккумулирующих масс, оснащенной элементами катализатора, осуществляется навстречу свободной струе выходящего воздушного потока. Под значением "свободная струя" подразумевается здесь форма потока выходящей из насадки среды, которая свободно проходит через окружающую атмосферу за счет своей кинетической энергии, т.е. она (среда) поступает к элементам катализатора не по особым каналам или направляющим элементам. Согласно предпочтительному альтернативному выполнению заявленного способа предлагается подавать восстановитель к катализатору, внутри герметичной системы; разделяющей теплообменные среды, при замене воздуха на дымовой газ или очищенного газа на неочищенный. В отличие от свободноструйного способа подачи в данном случае восстановитель поступает к катализатору по отдельному каналу, для чего может быть создано выгодным образом направление подачи в виде канала, расположенного в радиальных уплотнительных элементах. При подаче восстановителя через отдельный канал герметичной системы восстановитель может добавляться по типу частичной промывки камеры. При этом соответствующие ячейки с аккумулирующими массами на холодной противоположной поверхности освобождаются от соответствующих радиальных уплотнительных элементов, причем входящий восстановитель частично вымывает скопившийся дымовой газ и продвигает его до конца зоны катализатора. По окончании переходной стадии, во время которой ячейки, находящиеся под воздействием восстановителя, полностью изолируются на холодной поверхности, поперечное сечение освобождается от уплотнительного элемента, так что теперь, например, входящий воздух противотоком вымывает оставшийся дымовой газ и избыточный восстановитель. При этом восстановитель в катализаторе не встречает на своем пути выходящую среду, и кроме того, для снабжения катализатора восстановителем имеется достаточно времени. Известно устройство для обработки газообразных отходов, содержащих вредные вещества, выполненное в виде регенеративного теплообменника, снабженного колпаками, в одном из которых размещена трубка, по меньшей мере, с одним отводом, расположенным по радиусу теплообменник, с, по меньшей мере, одним отверстием, находящемся на отводе, для подачи восстановителя (см. патент ЕР 0502443). Указанное техническое решение, как наиболее близкое к предлагаемому по количеству существенных признаков и техническому результату, выбрано в качестве прототипа. Однако, при использовании известного уст ройства не обеспечивается возможным предотвращение попадания восстановителя в поток дымового газа, что приводит к загрязнению окружающей среды. Сущность изобретения схематически поясняется чертежами, на которых изображено; фиг.1 - регенеративный теплообменник с подводом восстановителя к катализатору с горячей поверхности, выполненным в виде свободноструйного соплового устройства, схематичное изображение в разрезе вдоль линии 1-1 фиг. 2; фиг.2 - схематичное изображение регенеративного теплообменника согласно фиг.1 в разрезе вдоль линии 11-11; фиг.З - схематичное изображение для сравнения с фиг.2; в разрезе дан колпак регенеративного теплообменника с сопловым устройством, в котором каналы для прохождения потока расположены в радиальных уллотнительных элементах, размещенных между воздушными и газовыми секторами; фиг.4 - поперечное сечение вдоль линии IV-IV фиг.З катализатора, состоящего из каталитически активных и находящихся сверху аккумулирующих масс и теплосборника, находящегося снизу. К регенеративному теплообменнику 1. показанному на фиг.1 и выполненному как воздухоподогреватель, из парового котла (здесь не изображено) через канал 2 поступает горячий отходящий газ, содержащий NOx. Горячий неочищенный газ G - далее просто газ - попадает сверху е регенеративный теплообменник 1, имеющий в средней части непрерывно или поэтапно циркулирующий катализатор, состоящий из аккумулирующих масс 3 и находящегося под ними дополнительного теплосборника 4. с двух сторон, т.е. над катализатором и под ним, т.е. над или под аккумулирующими массами 3 или теплосборником 4 находится, смотря по обстоятельствам, сегментный колпак 5, 6. Из-за вращения катализатора прочие части или элементы аккумулирующих масс 3 и теплосборника 4 постоянно подвергаются воздействию нагретого газа G, насыщенного вредными веществами. На пути газа G через каталитически активные аккумулирующие массы на восстановление NOx оказывает влияние адсорбция с помощью NH3. Одновременно поверхности нагрева аккумулирующих -масс 3 и теплосборника 4 нагреваются при помощи газа G, который при этом охлаждается и в очищенном виде выходит из регенеративного теплообменника 1 на его нижнем конце через канал 7. С нижнего конца регенеративного теплообменника 1 - т.е. изображенного воздухонагревателя - к колпаку 6 подсоединен трубопровод 8, через который навстречу потоку, газа G подается чистый холодный воздух L, идущий на горение - в дальнейшем просто воздух - через колпак 6 к поверхностям нагрева аккумулирующих масс 3 или теплосборника 4, нагреваемым с помощью газа G. Воздух L охлаждает поверхности нагрева в процессе поглощения тепла и проходит через верхний колпак 5 в виде горячего воздуха через канал 9 для огневого обогрева. Для восстановления NOx в качестве восстановителя вводится NHa с подогретым транспор 27800 тирующим воздухом через подводящую трубу 10 с нагретой поверхности регенеративного теплообменника 1 через верхний колпак 5, а оттуда через сопловое устройство 11, поступает к поверхностям нагрева аккумулирующих масс 3. Сопловое устройство 11,. изображенное на фиг.1, состоит из отводов 12 подводящей трубы 10, проходящих, смотря по обстоятельствам, в воздушных секторах 13 (ср. фиг.2) обеих половин колпака 14, 15 до внешнего периметра регенеративного теплообменника 1 и имеющих целый ряд отдельных сопел 16. Альтернативно отводы 12могут иметь вместо отдельных сопел 16 сквозное щелевое сопло 17 (ср. фиг.2). Между воздушными секторами 17 и газовыми секторами 18 имеются радиальные уплотнительные элементы 19, а из отдельных сопел 16 или щелевых сопел 17 восстановитель подается с транспортирующим воздухом в виде свободной струи в пакет для поверхностей нагрева аккумулирующих веществ 3 только на такую глубину, пока не достигнет поверхностей нагрева катализатора, восстановитель не попадает на поверхности нагрева теплосборника 4, находящиеся в зоне низких температур. Для подачи восстановителя согласно фиг.З и 4 сопловое устройство 11 выполнено в виде канала 20, проходящего в диаметрально противоположных радиальных уплотнительных эле ментах 21, так что получается замкнутая подача восстановителя. С подачей восстановителя в отдельных каналах 20 уплотнительных элементов 21 можно проводить посекционную промывку камеры, как показано на фиг.4. При этом соответствующие ячейки 22 теплосборника на холодной поверхности катализатора лишь настолько освобождаются от соответствующих, предназначенных для теплосборника 4 радиальных уплотнительных элементов 23, чтобы поступающий по каналу 20 восстановитель при вымывании скопившегося дымового газа продвигался до границы зоны катализатора (ср. позицию 1 на фиг.4). После переходной стадии, во время которой ячейки 22 теплосборника, находящиеся под воздействием NH3, оказываются изолированными на холодной поверхности 5 (ср. позицию 11 на фиг.4), поперечное сечение теплосборника 22 освобождается затем снова от элементов 23 (ср. позицию 111 на фиг.4), так что теперь, например, поступивший в эти ячейки воздух встречным потоком вымывает оставшийся дымовой газ и избыточный NHa и переносит через канал 11 (ср. фиг.1) для огневого обогрева. Это означает, что в окружающую среду не попадают газообразные отходы, насыщенные NH3. 27800 Фиг. 1 II 27800 Фиг 2 27800 11 19 Фиг. 3 27800 Фиг. 4 27800 ДП "Український Інститут промислової власності" {Укрпатеит) Бульв. Лесі Українки, 26, Київ, 01133, Україна (044) 254-42-30, 295-61-97 Підписано до друку 9£ 2001 р. Формат 60x84 1/8. д друу р р Обсяг О9£> обл.-вид.арк. Тираж 50 прим. 3J Зам. УкрІНТЕІ Бул. Горького, 180, Київ, 03680 МСП, Україна (044) 268-25-22 10