Спосіб регулювання вмісту вологи в топковому газі з камери згоряння
Номер патенту: 99894
Опубліковано: 25.10.2012
Автори: МакДоналд Денніс К., ДеВолт Дуглас Дж., Даунз Вільям, Фарзан Хамід
Формула / Реферат
1. Спосіб зменшення концентрації вологи у топковому газі, згідно з яким подають топковий газ, який містить газоподібні продукти згоряння, пропускають топковий газ через скрубер з розпилювачами, який має вхід для топкового газу та вихід для топкового газу, постачають рідкий реагент, зберігають рідкий реагент у резервуарі для рідкого реагенту, у резервуарі для рідкого реагенту знижують температуру рідкого реагенту до температури нижче точки роси водяної пари біля входу для топкового газу, охолоджують топковий газ розпилюванням рідкого реагенту на топковий газ у скрубері з розпилювачами та конденсують вологу з топкового газу розпилюванням рідкого реагенту на топковий газ у скрубері з розпилювачами, який відрізняється тим, що частину топкового газу, що виходить зі скрубера, направляють на рециркуляцію до пальника.
2. Спосіб за п. 1 який відрізняється тим, що регулюють температуру рідкого реагенту за допомогою теплообмінника.
3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що принаймні частина теплообмінника занурена у рідкий реагент.
4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що теплообмінник є рідинно-рідинним теплообмінником.
5. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що теплообмінник є газово-рідинним теплообмінником.
6. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що температуру рідкого реагенту підтримують, застосовуючи воду у рідинно-рідинному теплообміннику.
7. Спосіб за п. 3, який відрізняться тим, що також здійснюють етап видалення діоксиду сірки з топкового газу рідким реагентом.
8. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що рідкий реагент розпилюють у протитечійому напрямку відносно руху топкового газу.
9. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що рідкий реагент розпилюють у паралельному напрямку відносно руху топкового газу.
10. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що топковий газ значною мірою складається з азоту.
11. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що топковий газ значною мірою складається з вуглекислого газу.
12. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що резервуар для рідкого реагенту розташований усередині скрубера з розпилювачами.
13. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що резервуар для рідкого реагенту розташований зовні скрубера з розпилювачами.
14. Спосіб за п. 13, який відрізняється тим, що також здійснюють регулювання температури рідкого реагенту у резервуарі для рідкого реагенту до температури нижче температури топковою газу на виході для топкового газу.
15. Спосіб спалювання, згідно з яким спалюють викопне паливо у присутності кисню, застосовуючи пальник, утворюють топковий газ на етапі спалювання, видаляють діоксид сірки з топкового газу за допомогою скрубера з розпилювачами, знижують вологість топкового газу за допомогою скрубера з розпилювачами та охолоджують топковий газ рідким реагентом, коли топковий газ проходить через скрубер з розпилювачами, який відрізняється тим, що частину топкового газу, що виходить зі скрубера, направляють на рециркуляцію до пальника.
16. Спосіб за п. 15, який відрізняється тим, що також здійснюють етап, на якому застосовують рідкий реагент для видалення діоксиду сірки з топкового газу у скрубері з розпилювачами.
17. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що за допомогою теплообмінника підтримують температуру рідкого реагенту.
18. Спосіб за п. 17, який відрізняється тим, що частину топкового газу, що виходить із скрубера з розпилювачами, направляють до пилоприготувальної установки.
19. Спосіб за п. 18, який відрізняється тим, що топковий газ, який входить до скрубера з розпилювачами, значною мірою складається з вуглекислого газу,
20. Спосіб спалювання, згідно з яким спалюють викопне паливо у присутності кисню, застосовуючи пальник, утворюють топковий газ на етапі спалювання, видаляють діоксид сірки з топкового газу за допомогою скрубера з розпилювачами, знижують вологість топкового газу за допомогою скрубера з розпилювачами та охолоджують топковий газ рідким реагентом, коли топковий газ проходить через скрубер з розпилювачами, який відрізняється тим, що з топкового газу видаляють вуглекислий газ за допомогою апарата для амінного очищення, розташованого за скрубером з розпилювачами.
Текст
Реферат: Винахід належить до системи для видалення вологи та забруднювальних речовин з рециркулюючого топкового газу, яка використовується на електростанціях, де спалюють викопне паливо. Система містить скрубер з розпилювачами, що має вхід на одному кінці корпуса та вихід на протилежному кінці корпуса для проходження топкового газу в та з корпусу. У корпусі розташовані розпилювачі, що розпилюють рідкий реагент у топковий газ для видалення з топкового газу з забруднювальних речовин, включаючи SO2. Теплообмінник пов'язаний з корпусом, утворюючи цілісну конструкцію. Теплообмінник охолоджує рідкий реагент перед тим, як його розпилюють у потік топкового газу. Розпилювачі швидко охолоджують потік топкового газу охолодженим рідким реагентом. Охолодження рідкого реагенту до температури нижче точки роси водяної пари топкового газу покращує конденсацію водяної пари в топковому газі під час процесу розпилювання. Топковий газ виходить із системи зі зниженим вмістом вологи і знов направляється до пальника горіння. В результаті, завдяки менший вологості топкового газу підвищується ефективність процесу горіння. UA 99894 C2 (12) UA 99894 C2 UA 99894 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь та попередній рівень техніки. [001] Цей винахід взагалі належить до видалення вологи та забруднювальних речовин з топкового газу, а зокрема - до нового й оригінального способу використання скрубера з розпилювачами для регулювання вмісту вологи в топковому газі. [002] Згоряння викопного палива дає основний внесок в підвищення концентрації вуглекислого газу в земній атмосфері. Постійне підвищення концентрації вуглекислого газу примусило багато урядів та галузей промисловості переглянути інтенсивне застосування викопного палива та шукати розробок нових технологій для зменшення викиду вуглекислого газу. До головних джерел вуглекислого газу, який походить від застосування викопного палива, належать електростанції, де спалюється вугілля, застосування природного газу як для вироблення енергії, так і для опалювання домівок, та різні види палива з нафти для транспорту. Ці три джерела вносять приблизно 36 %, 22 % та 42 %, відповідно, викиду вуглекислого газу за рахунок спаленого викопного палива в системах спалення. Оскільки застосування викопного палива на електростанціях є значним джерелом викиду вуглекислого газу, уряди та виробники енергії зосереджені на розвитку надійних засобів контролювання викиду вуглекислого газу цими джерелами. [003] Сучасні технології, запропоновані для уловлювання, транспортування та розміщення вуглекислого газу, що походить від енергогенерувального устаткування, є енерговитратними й дорогими. Найбільш розвинутою СО2-технологією для уловлювання та концентрування вуглекислого газу є абсорбція-десорбція із застосуванням різноманітних органічних амінів, таких як моноетаноламін, комерційно використовуваний для видалення СО 2 з сирого природного газу. Проте, застосування цієї технології у енергогенерувальному устаткованні приводить до втрати енергії, що перевищує 30 % від потужності електростанції. Відповідно, у урядів та галузей промисловості, що ґрунтуються на згорянні вугілля, існує потреба привести у відповідність їх потребу у енергії з розвитком економічно життєздатних технологій уловлювання вуглекислого газу для застосування у енергогенерувальному устаткованні, в якому спалюють вугілля. [004] Альтернативною технологією, якою пропонується можливість концентрування топкового газу електростанцій з нижчими втратами енергії, ніж при аміноочищувальній технології, є технологія, яка взагалі є відомою як технологія кисневого спалювання. При нормальному процесі горіння паливо спалюють, застосовуючи навколишнє повітря, яке містить біля 21 % кисню та 78 % азоту за об'ємом. Вуглець палива реагує з киснем повітря з утворенням вуглекислого газу, а водень, що знаходиться в паливі, реагує з киснем повітря з утворенням водної пари. Газоподібні продукти згоряння, взагалі відомі як топковий газ, містять 10-15 % СО2 та 4-7 % Н2О, а решту головним чином складає азот. Якщо кисень повітря відділити від азоту перед спалюванням палива, то у процесі горіння утворюється топковий газ, який має набагато більші концентрації СО2 та водяної пари (звичайно біля 3 разів більші, а можливими є й у 5 разів більші концентрації). [005] Заміна навколишнього повітря концентрованим киснем є однією принциповою ознакою кисневого спалювання. Іншою принциповою ознакою є рециркуляція топкового газу. На фіг. 1 схематично показано котел з кисневим спалюванням. Вугілля та кисень подають у котел, розташований перед золоуловлювачем та десульфоратором топкового газу. Очищений топковий газ потім розділяють на два потоки, один повертають назад у процес горіння, а другий або випускають в атмосферу, або підготовлюють до ізолювання. [006] Якщо існуючий котел модифікувати під технологію кисневого спалювання, то топка розробляється під режим роботи у межах заданого діапазону температур, головним чином від приблизно 2500 °F (1371,1 °C) до приблизно 3000 °F (1648,9 °C), а передача теплоти до різноманітних частин котла має не змінюватися від нової конфігурації під кисневе спалювання. Отже, заміна повітря киснем може викликати процес горіння, що відбувається при значно вищих температурах, достатньо високих, щоб викликати непоправне пошкодження топки. Крім того, при модифікації маса потоку топкового газу складала б приблизно одну п'яту від маси, на яку котел був розрахований, викликаючи розподіл переносу теплоти до різних компонентів котла та пагубним чином змінюючи утворення пари для турбогенератора. Проте, якщо топковий газ з виходу котла повертається назад до топки, кисень, уведений в систему згоряння, може бути розведений топковим газом, так що загальна концентрація кисню, збагаченого топковим газом, є близькою до його концентрації у повітрі. [007] Завдяки обмеженню рівнів введення кисню в рециркулюючий топковий газ топка може працювати у нормальних запроектованих умовах, а витрата топкового газу та температурні профілі в решті парогенерувальних секцій можуть бути узгоджені з розрахованим режимом. Рециркулюючий топковий газ містить головним чином CO2 та Н2О. Введення кисню у рециркулюючий топковий газ приводить до того, що кисень, збагачений топковим газом, має 1 UA 99894 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 концентрацію кисню приблизно таку ж, як і у повітрі, що дозволяє досягти бажаного ефекту від кисневого спалювання, тобто генерації пари для виробництва енергії, при цьому виробляється топковий газ з істотною кількістю вуглекислого газу, приводячи до поліпшеного звільнення від викидів шляхом ізолювання, але не обмежуючись тільки ним. [008] Викопне паливо, таке як вугілля, містить забруднення, такі як сірка, мінеральні речовини та ртуть, викид яких потрібно контролювати для задоволення вимог існуючих та очікуваних регулятивних документів. Оскільки вихід топкового газу з процесу кисневого спалювання становив би приблизно одну п'яту від виходу зі звичайного процесу спалювання, розміри пиловловлювачів, десульфораторів та уловлювачів ртуті потенційно могли б бути значно меншими. Проте, концентрації усіх цих забруднювальних речовин у рециркулюючому топковому газі, який повертається до котла, може бути у п'ять разів вищою, ніж вони могли б бути на виході звичайного процесу спалювання. Наприклад, якщо концентрація SO2 у топковому -1 газі від звичайного процесу спалювання становить 1500 млн (ppm), концентрація SO2 у -1 рециркулюючому топковому газі може бути біля 7500 млн (ppm). Подібні порівняння можуть бути зроблені й для вмісту частинок та ртуті. [009] Конденсація сірчаної кислоти у повітропідігрівнику та, зрештою, у мокрому скрубері може також підвищитися з одночасним підвищенням концентрації SO2 та концентрації вологи у рециркулюючому топковому газі. Можна значно зменшити концентрацію будь-якої з цих забруднювальних речовин, якщо у рециркуляційному контурі розташувати пристрій для їх видалення. Якщо так зробити, то перевага у зменшенні розміру устатковання мінімізується, проте у багатьох випадках використання, таких як, наприклад, модифікація, коли кисневе спалювання застосовується у вже існуючих котлах, в яких спалюють вугілля, значно зменшується шкідливий вплив цих забруднювальних речовин на топку та вузли і агрегати котла. [0010] Якщо скрубер з розпилювачами, такий як десульфоратор топкового газу, вставити у рециркуляційний контур для регулювання концентрації SO2, що повертається до котла, концентрація вологи у топковому газі дуже підвищується. Мокрі скрубери звичайно працюють як адіабатичні зволожувачі, викликаючи підвищення вологості топкового газу, який проходить через них. Наприклад, для звичайного вугілля зі штату Ілінойс, що має високий вміст сірки, температура точки роси водяної пари топкового газу може перевищувати 170 градусів за Фаренгейтом (76,7 °C), що завдяки надмірній вологості робить рециркулюючий топковий газ непридатним для висушування вугілля у пилоприготувальній установці. Для уникнення потенційно шкідливого впливу застосовуються засоби сушіння та повторного нагріву рециркулюючого топкового газу, щоб надати можливості застосовувати рециркулюючий топковий газ як у пилоприготувальній установці, так і як первинне повітря для пальника для спалювання вугілля. [0011] Однією з альтернатив є додавання до рециркуляційного контуру засобів для видалення значної частини вологи теплообмінником конденсаційного типу. Якщо з рециркулюючого топкового газу необхідно видалити SO2 та вологу, можна далі по потоку від системи очистки газу від сірки розташувати теплообмінник конденсаційного типу. На фіг. 2 схематично показаний котел з теплообмінником конденсаційного типу у контурі рециркуляції топкового газу. Така конструкція була випробувана для видалення вологи безпосередньо з рециркулюючого топкового газу у дослідних умовах. Незважаючи на ефективність, було доказано, що необхідний фізичний розмір великий та що такого теплообмінника конденсаційного типу є занадто виникають інші проблеми, такі як, але не обмежуючись тільки ними, утворення кислотного конденсату. [0012] Відповідно, існує необхідність у більш ефективних, надійних та економічно ефективних засобах видалення надлишкової вологи з рециркулюючого топкового газу. Суть винаходу [0013] Цей винахід стосується способу використання скрубера з розпилювачами для регулювання вмісту вологи в топковому газі. [0014] В одному аспекті цього винаходу пропонується новий та оригінальний спосіб зменшення концентрації вологи у топковому газі, згідно з яким подають топковий газ, який містить газоподібні продукти згоряння, пропускають топковий газ через скрубер з розпилювачами, який має вхід для топкового газу та вихід для топкового газу, постачають рідкий реагент, зберігають рідкий реагент у резервуарі для рідкого реагенту, у резервуарі для рідкого реагенту регулюють температуру рідкого реагенту до температури нижче точки роси водяної пари біля входу для топкового газу та охолоджують топковий газ розпилюванням рідкого реагенту на топковий газ у скрубері з розпилювачами. [0015] У іншому аспекті цього винаходу пропонується новий та оригінальний спосіб спалювання, згідно з яким спалюють викопне паливо у присутності кисню, застосовуючи 2 UA 99894 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 пальник, утворюють топковий газ на етапі спалювання, видаляють діоксид сірки з топкового газу за допомогою скрубера з розпилювачами, знижують вологість топкового газу за допомогою скрубера з розпилювачами та направляють на рециркуляцію частину топкового газу, що виходить зі скрубера, до пальника для сприяння подальшому спалюванню. [0016] Скрубери з розпилювачами, такі як мокрі скрубери, звичайно працюють як адіабатичні зволожувачі, де гарячий топковий газ, звичайно від біля 300 °F до 350 °F (від біля 148,9 °C до 176,7 °C), надходить до мокрого скрубера та обмінюється значною кількістю теплоти з рідким реагентом у точному еквіваленті зі скритою теплотою, необхідною для випарювання певної кількості води. Таким чином, температура рідкого реагенту залишається незмінною від входу до виходу скрубера. Стабільний стан температури рідкого реагенту у рівновазі з топковим газом, що залишає скрубер, називають температурою адіабатичного насичення. Температура адіабатичного насичення звичайно знаходиться в діапазоні від біля 115 °F до 135 °F (від біля 46,1 °C до 57,2 °C) при звичайному використанні мокрого скрубера, але вона може піднятися вище 160 °F (вище 71,1 °C) у випадку кисневого спалювання. [0017] Скрубер з розпилювачами, згідно з цим винаходом, працює у неадіабатичному режимі. У варіанті здійснення мокрого скрубера цього винаходу, рідкий реагент охолоджують до температури нижче точки роси топкового газу, що входить до мокрого скрубера. Коли топковий газ проходить через мокрий скрубер, на нього розпилюють охолоджений рідкий реагент, що викликає охолодження топкового газу та конденсацію частини вологи у топковому газі. Конденсат, головним чином вода, падає на дно мокрого скрубера, забезпечуючи додаткову перевагу тим, що її легко зібрати для використання як води для приготування розчину рідкого реагенту. [0018] Температуру рідкого реагенту можна регулювати шляхом теплообміну, де теплообмінна рідина діє для тепловідведення. Мокрий скрубер, розроблений для видалення SO2 з топкового газу, можна зробити ефективним для конденсації води з навантаженого вологою топкового газу без зміни базових параметрів регулювання SO2. Першою змінною при розробці мокрого скрубера є витрата з якою реагент (також відомий як пульпа) розпилюється у зоні контакту рідина-газ у скрубері. Ця витрата розпилювання може бути виражена у нормалізованій формі як питома витрата при розпиленні, виражена в англійських інженерних термінах як кількість галонів за хвилину на квадратний фут площі поперечного перерізу мокрого 2 скрубера або просто як "gpm/ft ". Однією характеристикою ефективності досягнення ефективного контакту рідини вологого скрубера з топковим газом є спостереження, як близько наближаються температури цих двох потоків, топкового газу та рідини, направлених у протитечію. На фіг. 3 у вигляді графіка представлена залежність різниці температури цих двох потоків на виході топкового газу з мокрого скрубера від питомої витрати при розпиленні, виміряній у gpm/ft. Цей графік, одержаний у дослідних випробовуваннях, показує, що волога буде конденсуватися з топкового газу у мокрому скрубері доти, поки різниця між температурою топкового газу, що виходить з мокрого скрубера, та температурою рідини, що надходить до абсорбера, знаходиться у межах приблизно одного градуса. У переважному аспекті цього винаходу пропонується спосіб регулювання концентрації вологи топкового газу від горіння, коли він проходить через скрубер з розпилювачами, шляхом регулювання температури рідкого реагенту, який використовується в скрубері з розпилювачами. [0019] Численні ознаки новизни, які характеризують цей винахід, детально вказані в доданій формулі винаходу, яка становить частину розкриття суті винаходу. Для кращого розуміння цього винаходу, переваг його роботи та специфічних цілей, які досягаються його використанням, надаються посилання на додані креслення та ілюстративні матеріали, де проілюстровано переважний варіант здійснення винаходу. Стислий опис креслень [0020] На кресленнях: [0021] фіг. 1 - схематично представлений котел з кисневим спалюванням; [0022] фіг. 2 - схематично представлений котел та теплообмінник конденсаційного типу у контурі рециркуляції топкового газу; [0023] фіг. 3 - графік залежності різниці температур від питомої витрати при розпиленні; [0024] фіг. 4 - схематично представлений спосіб спалювання згідно з цим винаходом; [0025] фіг. 5 - варіант здійснення скрубера з розпилювачами згідно з цим винаходом; [0026] фіг. 6 - варіант здійснення скрубера з розпилювачами згідно з цим винаходом; [0027] фіг. 7 - варіант здійснення скрубера з розпилювачами згідно з цим винаходом; [0028] фіг. 8 - варіант здійснення скрубера з розпилювачами згідно з цим винаходом. Опис переважного варіанта здійснення. 3 UA 99894 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 [0029] Цей винахід взагалі належить до способу використання скрубера з розпилювачами для регулювання концентрації вологи в топковому газі. У тих варіантах здійснення, де використовуються скрубери з розпилювачами, такі як мокрі скрубери, цим винаходом пропонується спосіб з подвійною ціллю, де на додаток до регулювання концентрації вологи у топковому газі здійснюють видалення забруднювальних речовин, таких як SO2. [0030] Звернемося до фіг. 4, де схематично представлений спосіб спалювання згідно з цим винаходом. Кисень та вугілля подають у котел, розташований перед золоуловлювачем та десульфоратором. Десульфоратор топкового газу споряджений теплообмінником для охолодження рідкого реагенту. Рідкий реагент охолоджують до заданої точки нижче температури точки роси водяної пари топкового газу на вході та розпилюють її у топковий газ. Потім частину охолодженого топкового газу знов нагрівають та подають на рециркуляцію до пилоприготувальної установки та пальників для сприяння спалюванню. Рециркулюючий топковий газ може бути знов нагрітий, як необхідно, газами, що виходять з економайзера, у газово-газовому теплообміннику або іншим нагрівником. Засоби циркуляції топкового газу та спосіб спалювання вугілля, включаючи їх компоненти, детально обговорюються у "Steam 41", що включено у цей опис шляхом посилання. [0031] Коли у цій заявці взагалі використовується мокрий скрубер для представлення прикладу варіанта здійснення цього винаходу, треба розуміти, що скрубером з розпилювачами, згідно з цим винаходом, може бути будь-яка колона, застосовувана там, де застосовується горіння, у якій рідкий реагент приводиться у контакт з топковим газом при паралельному або при протитечійному русі або при обох цих способах. [0032] Звернемося тепер до фіг. 5, де показаний скрубер 10 з розпилювачами. У способі, згідно з цим винаходом, топковий газ входить у скрубер 10 з розпилювачами через вхід 7 для топкового газу, а виходить через вихід 9 для топкового газу. Рідкий реагент 31 зберігають у резервуарі 11 для рідкого реагенту. Теплообмінник 21 розташований усередині скрубера 10 з розпилювачами і принаймні частково занурений у рідкий реагент 31, що міститься у резервуарі 11 для рідкого реагенту. Теплообмінник 21 охолоджує рідкий реагент 31 у резервуарі 11 для рідкого реагенту до температури, близької до бажаної температури топкового газу на виході. Насос 12 качає рідкий реагент 31 з ємності резервуара 11 для рідкого реагенту угору через трубопровід 13 до розпилювального пристрою 14, розташованого вище резервуара 11 для рідкого реагенту. Розпилювальний пристрій 14 має насадки 15, які розпилюють рідкий реагент 31 на топковий газ, коли він проходить через скрубер 10 з розпилювачами. При контакті рідкий реагент 31 охолоджує топковий газ, викликаючи конденсацію вологи з топкового газу, яка падає у резервуар 11 для рідкого реагенту. Після цього топковий газ виходить із скрубера 10 з розпилювачами через вихід 9 для топкового газу і при температурі нижчій, ніж він мав на вході 7 для топкового газу, та зі зниженим вмістом вологи. [0033] У альтернативному варіанті здійснення скрубер 10 з розпилювачами також застосовується як мокрий скрубер для видалення SO2. Рідкий реагент 31, який головним чином містить водну пульпу з гіпсу та вапняку, розпилюють на топковий газ, що надає подвійної переваги: захоплення SO2 та регулювання вологості топкового газу, при цьому рідкий реагент здатний здійснювати ефективне захоплення SO2. [0034] Зрозуміло, що в альтернативних варіантах здійснення скрубера з розпилювачами рідкий реагент може не обмежуватися гіпсом та вапняком, а він може також містити будь-який водний розчин, необхідний для видалення забруднювальних речовин з топкового газу або для здійснення хімічної реакції. [0035] У переважному варіанті здійснення для охолодження рідкого реагенту використовується рідинно-рідинний теплообмінник. На електростанціях охолоджувальна вода взагалі є придатною при температурах нижче 85 °F (29,4 °C), а окрім того, для охолодження рідкого реагенту можуть використовуватися інші охолоджувані рідини, такі як гліколь. У одному варіанті здійснення рідкий реагент качають у контурі до та з кожухотрубного теплообмінника, де пульпа тече через труби теплообмінника, а охолоджувальна вода тече через кожух. У альтернативному варіанті здійснення рідкий реагент тече через кожух. [0036] Альтернативно може використовуватися рідинно-газовий теплообмінник, де будьякий газ, що мається на електростанції може використовуватися як охолоджувальне середовище. [0037] Звернемося тепер до фіг. 6, де показаний альтернативний варіант здійснення теплообмінника 21. У цьому варіанті здійснення теплообмінник 21 є внутрішнім відносно до скрубера 10 з розпилювачами, але зовнішнім відносно до резервуара 11 для рідкого реагенту. У резервуарі 11 для рідкого реагенту підтримується такий рівень рідкого реагенту 31, який дозволяє рідкому реагенту 31 переливатися через стінку 5 резервуара 11 для рідкого реагенту. 4 UA 99894 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Рідкий реагент 31, що вилився, потім охолоджується теплообмінником, коли він тече по стінці 5 резервуара 11 для рідкого реагенту на своєму шляху до рециркуляційного насоса 12. Охолоджений рідкий реагент 31 потім качають через трубопровід 13 до розпилювального пристрою 14, де розпилювальні насадки 15 розпилюють охолоджений рідкий реагент 31 на потік топкового газу, коли він проходить через скрубер 10 з розпилювачами для видалення з топкового газу забруднювальних речовин, включаючи SO2, охолодження топкового газу та для видалення з нього вологи. Нарешті, волога, сконденсована з топкового газу, та рідкий реагент 31 під дією гравітації падають у резервуар 11 для рідкого реагенту. [0038] Звернемося тепер до фіг. 7, де показаний альтернативний варіант здійснення теплообмінника 21. У цьому варіанті здійснення теплообмінник 21 розташований зовні відносно до скрубера 10 з розпилювачами та принаймні частково занурений у зовнішній резервуар 33 для рідкого реагенту. Конденсат, що виділився з топкового газу, та розпилений рідкий реагент збираються на дні 34 скрубера з розпилювачами та течуть у зовнішній резервуар 33 для рідкого реагенту, де теплообмінник 21 охолоджує рідкий реагент 31 перед тим, як рідкий реагент 31 буде розпилено на топковий газ, коли топковий газ проходить через скрубер 10 з розпилювачами. [0039] Звернемося тепер до фіг. 8, де показаний альтернативний варіант здійснення теплообмінника 21. У цьому варіанті здійснення теплообмінник розташований зовні відносно до скрубера 10 з розпилювачами та охолоджує рідкий реагент 31, коли він проходить через трубопровід 13 після відкачування з резервуара 11 для рідкого реагенту. Перед насосом 12 може бути розташований теплообмінник 25. Після насоса 12 може бути розташований теплообмінник 45. У альтернативному варіанті здійснення можуть бути використані численні теплообмінники, такі як зовнішні теплообмінники 25, 45, або може бути використана будь-яка комбінація внутрішніх та зовнішніх теплообмінників. [0040] Цим винаходом можна забезпечити декілька переваг стосовно відомого устаткування для очищення топкового газу. Одночасне видалення сірки та вологи у єдиному апараті забезпечує певні переваги для кисневого спалювання, де цей процес слугує для досягнення переваги за рахунок подвійної користі від видалення сірки та вологи в одному апараті. Занурення теплообмінної поверхні у резервуар для рідкого реагенту зменшує простір, необхідний для роботи системи, та знижує вірогідність виникнення на поверхні покриття з твердих частинок пульпи. [0041] Альтернативою для кисневого спалювання є амінне очищення, при якому апарат для амінного очищення видаляє вуглекислий газ з утвореного при горінні топкового газу. В альтернативному варіанті цього винаходу скрубер з розпилювачами може бути розташований перед системою амінного очищення. Для ефективного здійснення амінного очищення необхідно, щоб топковий газ надходив до апарата для амінного очищення з низьким вмістом вологи та при значно нижчій температурі, ніж топковий газ, який виходить зі звичайного десульфоратора. У типовому випадку за звичайним десульфоратором та перед апаратом для амінного очищення розташовується окремий охолоджувач для охолодження топкового газу перед його входженням до апарата для амінного очищення. При застосуванні у випадку амінного очищення скрубер з розпилювачами цього винаходу, розташований перед апаратом для амінного очищення, є засобом видалення з топкового газу забруднювальних речовин, таких як діоксид сірки, та він забезпечує додаткову користь тим, що охолоджує топковий газ до температури, нижче точки роси водяної пари топкового газу, тим самим скасовуючи потребу в окремому охолоджувачі топкового газу. [0042] У ще одному варіанті здійснення скрубер з розпилювачами має конструкцію безнасосного скрубера. [0043] Оскільки специфічні варіанти здійснення цього винаходу були детально зображені та описані для демонстрації використання принципів винаходу, зрозуміло, що винахід може бути втілений без відходу від цих принципів і у інших варіантах здійснення. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 55 60 1. Спосіб зменшення концентрації вологи у топковому газі, згідно з яким подають топковий газ, який містить газоподібні продукти згоряння, пропускають топковий газ через скрубер з розпилювачами, який має вхід для топкового газу та вихід для топкового газу, постачають рідкий реагент, зберігають рідкий реагент у резервуарі для рідкого реагенту, у резервуарі для рідкого реагенту знижують температуру рідкого реагенту до температури нижче точки роси водяної пари біля входу для топкового газу, охолоджують топковий газ розпилюванням рідкого реагенту на топковий газ у скрубері з розпилювачами та конденсують вологу з топкового газу 5 UA 99894 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 розпилюванням рідкого реагенту на топковий газ у скрубері з розпилювачами, який відрізняється тим, що частину топкового газу, що виходить зі скрубера, направляють на рециркуляцію до пальника. 2. Спосіб за п. 1 який відрізняється тим, що регулюють температуру рідкого реагенту за допомогою теплообмінника. 3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що принаймні частина теплообмінника занурена у рідкий реагент. 4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що теплообмінник є рідинно-рідинним теплообмінником. 5. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що теплообмінник є газово-рідинним теплообмінником. 6. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що температуру рідкого реагенту підтримують, застосовуючи воду у рідинно-рідинному теплообміннику. 7. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що також здійснюють етап видалення діоксиду сірки з топкового газу рідким реагентом. 8. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що рідкий реагент розпилюють у протитечійному напрямку відносно руху топкового газу. 9. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що рідкий реагент розпилюють у паралельному напрямку відносно руху топкового газу. 10. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що топковий газ значною мірою складається з азоту. 11. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що топковий газ значною мірою складається з вуглекислого газу. 12. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що резервуар для рідкого реагенту розташованийусередині скрубера з розпилювачами. 13. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що резервуар для рідкого реагенту розташований зовні скрубера з розпилювачами. 14. Спосіб за п. 13, який відрізняється тим, що також здійснюють регулювання температури рідкого реагенту у резервуарі для рідкого реагенту до температури нижче температури топковою газу на виході для топкового газу. 15. Спосіб спалювання, згідно з яким спалюють викопне паливо у присутності кисню, застосовуючи пальник, утворюють топковий газ на етапі спалювання, видаляють діоксид сірки з топкового газу за допомогою скрубера з розпилювачами, знижують вологість топкового газу за допомогою скрубера з розпилювачами та охолоджують топковий газ рідким реагентом, коли топковий газ проходить через скрубер з розпилювачами, який відрізняється тим, що частину топкового газу, що виходить зі скрубера, направляють на рециркуляцію до пальника. 16. Спосіб за п. 15, який відрізняється тим, що також здійснюють етап, на якому застосовують рідкий реагент для видалення діоксиду сірки з топкового газу у скрубері з розпилювачами. 17. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що за допомогою теплообмінника підтримують температуру рідкого реагенту. 18. Спосіб за п. 17, який відрізняється тим, що частину топкового газу, що виходить із скрубера з розпилювачами, направляють до пилоприготувальної установки. 19. Спосіб за п. 18, який відрізняється тим, що топковий газ, який входить до скрубера з розпилювачами, значною мірою складається з вуглекислого газу. 20. Спосіб спалювання, згідно з яким спалюють викопне паливо у присутності кисню, застосовуючи пальник, утворюють топковий газ на етапі спалювання, видаляють діоксид сірки з топкового газу за допомогою скрубера з розпилювачами, знижують вологість топкового газу за допомогою скрубера з розпилювачами та охолоджують топковий газ рідким реагентом, коли топковий газ проходить через скрубер з розпилювачами, який відрізняється тим, що з топкового газу видаляють вуглекислий газ за допомогою апарата для амінного очищення, розташованого за скрубером з розпилювачами. 6 UA 99894 C2 7 UA 99894 C2 8 UA 99894 C2 9 UA 99894 C2 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 10
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюProcess for controlling moisture concentration of combustion flue gas
Автори англійськоюDowns William, DeVault Douglas J., McDonald Dennis K., Farzan Hamid
Назва патенту російськоюСпособ регулирования содержания влаги в топочном газе из камеры сгорания
Автори російськоюДаунз Уильям, ДеВолт Дуглас Дж., МакДоналд Деннис К., Фарзан Хамид
МПК / Мітки
МПК: B01D 53/50, B01D 53/62, B01D 53/34
Мітки: газі, топковому, регулювання, спосіб, вологи, камери, згоряння, вмісту
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/12-99894-sposib-regulyuvannya-vmistu-vologi-v-topkovomu-gazi-z-kameri-zgoryannya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб регулювання вмісту вологи в топковому газі з камери згоряння</a>
Попередній патент: Контейнер і спосіб його виготовлення
Наступний патент: Пептидоміметичний інгібітор протеаз
Випадковий патент: Спосіб експрес-діагностики helicobacter pylori у студентів з пептичною виразкою дванадцятипалої кишки