Установка для очищування димових газів

Изобретение относится к технике мокрой очистки газа и может найти применение в системах, обеспечивающих защиту окружающей среды от загрязнения твердыми, жидкими и газообразными компонентами отходящи х газов промышленных и теплоэнергетических предприятий. Известно устройство для очистки газа, включающее корпус с входным и выходным штуцерами, внутри которого соосно расположены конические лопастные завихрители, причем внешний завихритель обращен меньшим основанием вниз, а внутренний -меньшим основанием вверх, в нижней части завихрителей размещен кольцевой коллектор с форсунками, а в верхней - вихревая разделительная обечайка. Устройство снабжено размещенным в зазоре и выполненным в виде двух жестко сопряженных усеченных конусов распределительным приспособлением, к вершине которого прикреплен кольцевой коллектор с форсунками, размещенным над входным штуцером меньшим основанием вниз усеченным конусом и расположенным в меньшем основании усеченного конуса диффузором, а вихревая разделительная обечайка выполнена в виде усеченного конуса с большим основанием, установленным с наклоном к его оси, и снабжена многолопастной цилиндрической решеткой. Проходные сечения соосных конических завихрителей равновелики, а газовый входной штуцер установлен тангенциально к корпусу [1]. Недостатком данного устройства является наличие застойной зоны между газовым входным штуцером и усеченным конусом, где возможно осаждение пыли. Из зарубежных аналогов заявляемой установки следует отметить прямоточный циклон с обратным потоком воздуха, поступающим через тангенциальные сопла [2]. Механизм противоточной абсорбционной очистки, реализованный и в заявляемой установке, обеспечивает эффективность газоочистки, однако сложность конструкции ограничивает широкое использование таких устройств в те хнике. Аналогом является также и устройство для смешивания газовой и жидкостной струй с их последующим разделением. Оно содержит цилиндрическую башню с вн утренней цилиндрической стенкой, верхнюю стенку с центральным отверстием, нижнюю стенку (днище), образующую полость для сбора жидкости у нижнего торца башни и зону входа газа, расположенную в башне выше полости сбора жидкости для приема газа, входящего в башню, причем полость сбора жидкости имеет слив в жидкостные коммуникации. Зона входа газа содержит периферическую коническую часть у верхнего торца. Вертикально регулируемый дископодобный клапан, устанавливаемый в конической части зоны входа газа, образующий кольцевой зазор, клапанный трубопровод, объединенный с диском клапана в нижней части трубопровода, верхний конец которого проходит через отверстие в верхнем торце и выходит наружу башни. Эластичное герметичное соединение -воротник, установлен у верхнего конца трубопровода клапана, выполненного телескопическим по форме и снабженного элементами герметичного крепления к верхнему торцу колонки и трубопроводу клапана. Устройство содержит также кольцевой зазор для прохода газа из зоны входной в зону очистки, средства регулирования площади кольцевого зазора путем изменения высоты диска клапана. Вторая цилиндрическая часть башни соединена с первой под тупым углом в продольном сечении, причем дискообразный клапан второй части расположен в плоскости соединения первой и второй части. Устройство распыления жидкости в камере, установленное у верхнего торца зоны смешивания газа с жидкостью, выполненное в виде кольцеобразного полого распределителя с множеством отверстий в нижней части ориентированных вниз и наружу относительно цилиндрической стенки башни, причем распределитель связан с трубой рециркуляции жидкости, соединенной с полостью отбора жидкости. Зона разделения газа с жидкостью расположена выше зоны смешения. Зона истечения газа в башне, расположена выше зоны разделения с арматурой. Устройство отделения тумана (каплеотбойник), установлено между зонами разделения и истечения газа. Дискообразный клапан содержит пару конических поверхностей - обратную и прямую, соединенные по окружностям максимального диаметра, для образования острой кольцевой периферической кромки, а верхняя поверхность крепится к трубопроводу клапана. Трубопровод клапана выполнен расширяющимся в нижней части для образования дискообразного клапана [3]. Известное устройство невозможно применять при работе с газовыми смесями, компоненты которых образуют агрессивные среды при контакте с водой, следствием чего является коррозия оборудования, что приводит в итоге к снижению срока эксплуатации. Предусмотренная возможность регулировки зазора между стенками установки и дискообразным клапаном ведет к усложнению конструкции известного устройства, а, следовательно, и к ее удорожанию. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является установка для очистки газообразных выбросов, преимущественно дымовых газов тепловых электростанций, содержащая: корпус с патрубками подвода и отвода газов; расположенную в корпусе кассету из параллельно установленных тр убчаты х элементов, с размещенными в них завихрителями; блок орошения, включающий дозаторы жидкости, узел выгрузки пульпы, каплеуловитель, верхнюю и нижнюю плиты, выполненные из песчанополи-мерной композиции, армированной металлическим каркасом. Трубчатые элементы закреплены между плитами и снабже-ны инициаторами эмульгирования, размещенными над завихрителями; блок орошения снабжен системой дренажных труб с отверстиями диаметром 4,8 мм. Дренажные отверстия выполнены над соответствующими дозаторами жидкости. Количество дозаторов жидкости и трубчатых элементов связано соотношением 1:4 [4]. Установленные на ряде ГРЭС России, Казахстана и Украины устройства с использованием упомянутого решения в целом хорошо зарекомендовали себя. Однако, им присущ ряд недостатков, основной из которых заключается в следующем. Применение известкового молочка в качестве очищающей жидкости в известной установке снижает производительность очистки. Это вызвано во-первых возможным срывом режима эмульгирования в ряде трубчатых фильтрующих элементов и, во-вторых, возможным прорывом грязных газов через плиты кассеты. Анализ показал, что срыв режима эмульгирования в рабочей зоне трубчатого фильтрующего элемента, когда между заверителем газа и инициатором эмульгирования не образуется эмульсия, и грязный газ прорывается через стекающую вниз по стенке трубы, очищающую воду, к выходу из установки, основан на следующем конструктивном недостатке. Конструктивное выполнение входа очищающей жидкости в трубчатый элемент не обеспечивает пленочного ее течения по трубе вниз, вплоть до инициатора эмульгирования - кольцевой шайбы, обтекая которую, пленочное течение должно преобразовываться в центральную струю. Взаимодействие же центральной струи воды и соосного, но противоточного ей, вихря грязного газа обеспечивает образование режима эмульгирования сопровождающегося интенсивным тепломассообменом между грязным газом и чистой жидкостью. При срыве режима эмульгирования, вода на входе в трубу течет не пленкой, а элементарными струями, что не позволяет на инициаторе эмульгирования обеспечить начало эмульгирования. Анализ также показал, что встречающийся прорыв грязных газов через плиты кассеты основан на таком конструктивно-технологическом недостатке. При эксплуатации образовавшиеся на этапе изготовления плит щели в торцовых зонах развиваются, что приводит к растрескиванию торцов, выпадению некоторых фрагментов песчано-полимерной композиции, расположенных между металлической арматурой с последующим нарушением целостности плиты в торцевой зоне. Настройка расхода в трубчатых элементах, в которых произошел "срыв" режима эмульгирования, а также ремонт плит, при нарушении их целостности, требует остановки работы по очистке газов, что и уменьшает производительность установки по газу. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать установку для очистки дымовых газов, при применении известкового молочка в качестве очищающей жидкости путем создания стабильного режима пленочного течения очищающей воды на входе в трубчатый элемент, а также упрочнения торцов плит кассеты, что уменьшает возможность образования элементарных стр уй воды в тр убчатом фильтрующем элементе, перед инициатором эмульгирования, а также исключает образование торцевых трещин а плите, соответственно. Это обеспечивает повышение производительности установки по газу, за счет исключения потерь на восстановление целостности плит и настройку режима эмульгирования. Поставленная задача решается тем, что в установке для очистки газообразных выбросов, преимущественно, дымовых газов тепловых электростанций, содержащей футерованный эрозионнохимостойким покрытием корпус с патрубками для подвода и отвода и отвода газов, расположенную в корпусе кассету из параллельно расположенных, между верхней и нижней армированными песчано-полимерными плитами, трубчатых элементов, каждый с завихрителем и инициатором эмульгирования, блок орошения с дозатором жидкости, узел выгрузки пульпы и каплеуловитель, согласно изобретению каждый дозатор жидкости выполнен в виде утопленного за торцы трубчатых элементов стакана, снабженного, со стороны прилегающего трубчатого элемента, расширяющимся ниспадающим каналом, гребень перелива которого приподнят относительно торцов указанных трубчаты х элеме'нтов, причем по меньшей мере два желоба водопотока каждого дозатора ориентированы на соответствующие прилегающие трубчатые элементы. Ниспадающий канал дозатора выполнен в виде части торцовой поверхности сопряженной линией гребня с горизонталью. Армировочный каркас песчано-полимерной композиции каждой из плит снабжен замыкающим периметр каркаса «арматурой, причем цельная периметровая арматура утоплена в песчано-полимерную композицию на глубину не более толщины плиты, а торец плиты дополнительно упрочнен по поверхностному слою волокнистым наполнителем. Такое конструктивное усовершенствование обеспечивает ламинарный режим течения очищающей жидкости на входе и по внутренней поверхности цилиндра трубчатого элемента, исключает образование турбулентностей, с последующим образованием элементарных струй вплоть до инициатора эмульгирования. Это создает условия стабильного возникновения процесса эмульгирования в рабочем объеме трубчатого элемента. Предлагаемое конструктивное решение плит обеспечивает исключение образования трещин в торцевой зоне плит на этапе их изготовления (при охлаждении плит после полимеризации в автоклаве при повышенной температуре и при извлечении плит из прессформы), что исключает соответственно развитие трещин на этапе эксплуатации и потерю целостности плиты. Это исключает прорыв грязных газов к выходу установки через плиты. Грязный газ проходит только по функциональным каналам, через рабочую зону эмульгирования трубчаты х фильтрующи х элементов и подвергается обязательной очистке. На фиг. 1 изображен общий вид эмульгатора в аксонометрической проекции, совмещенный с местным разрезом; на фиг. 2 -узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2. Установка состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками с отверстиями, блока трубчатых фильтрующи х элементов 4, узла орошения 5, каплеуловителя 6, узла выгр узки пульпы 7. Корпус 1 футерован изнутри кислостойким покрытием, выполненным из двух слоев шпатлевки ЭП-0020 ГОСТ 28379-89, одного слоя ткани КТ-ІІ ОСТ 6-48-64-91, двух слоев шпатлевки ЭП-0020 (толщина покрытия не менее 0,95 мм). Детали внутренних узлов выполнены -из кислостойкого композиционного материала. Блок фильтрующи х элементов 4 установлен в проходном сечении корпуса 1 по всей площади его проходного сечения над входным отверстием патрубка 2. Блок фильтрующи х элементов 4 в данном примере конкретного исполнения выполнен в виде четырех кассет 8, расположенных в один ярус. Каждая кассета состоит из равномерно расположенных в площади ее поперечного сечения трубчатых элементов 9 (см. фиг. 3), в которых происходит тепломассообмен очищаемого газа и очищающей жидкости, путем образования эмульсии. Трубчатые элементы 9 изготовлены методом намотки стеклоткани КТ-Н-ТОА ОСТ 6-48-64-91, предварительно пропитанной бакелитовым лаком ЛБС-4 ГОСТ 901-78. Завихрители 10 газового потока выполнены из прессматериала ГСП-4 ТУ 6-48-0204983-11-90. Трубчатые элементы 9 связаны в кассету 8 (в данном примере конкретного исполнения -144 шт.) посредством поперечной плиты 11, выполненной из песчано-полимерной композиции на основе минерального наполнителя (например, песка кварцевого) и эпоксидного связующего. Нижний торец блока 4 закрыт нижней плитой 12, аналогичной плите 11. Узел орошения 5 выполнен в виде труб орошения 13, расположенных над каждым блоком фильтрующих элементов 4. Трубы орошения 13 снабжены отверстиями 14 для слива очищающей жидкости. Каждое отверстие 14 связано желобом водо-потока с четырьмя трубчатыми элементами 9 посредством установленного у вер хних и х торцов дозатора 15. Дозатор 15 выполнен в виде утопленного за торцы трубчатых элементов 9 стакана 16, снабженного со стороны каждого прилегающего трубчатого элемента 9 желобом водопотока, каждый в виде расширяющегося ниспадающего канала 17. Отверстия 14 для слива очищающей жидкости из труб орошения 13 в дозаторе 15. выполнены диаметром 4,6-5.0 мм. Выше труб орошения расположен каплеуловитель 6, выполненный в виде решетки с развитой площадью поверхности, изготовленный из прессматериала ДСВ ГОСТ 17478-72. Узел выгрузки пульпы 7 расположен в нижней части корпуса 1 и выполнен в виде бункера, откуда пульпа поступает самотеком в отстойник. В трубчатом элементе 9 размещен инициатор эмульгирования, выполненный в виде кольцевой диафрагмы 18, изготовленной из прессматериала ГСП-4 (ТУ 6-48-0204983-11-90) и вклеенного внутрь трубчато го элемента 9. Расположенная между завихрителем 10 газа и инициатором эмульгирования 18 рабочая зона, предназначенная для образования эмульсии чистой жидкости и грязного газа, где последний за счет интенсивного тепломассообмена и подвергается эффективной очистке от содержащихся в нем примесей золы, окислов серы и окислов азота. Ниспадающий канал 17 дозатора 15 выполнен в виде фрагмента торовой поверхности сопряженной линией гребня 19 с горизонталью. Каркас 20, которым армирована каждая плита 11, а также аналогично плите 11 и каждая нижняя плита 12, снабжен замыкающим контуром 21, расположенным по периметру плит 11; 12 и утопленным внутрь песчанополимерной композиции на глубину не более толщины плиты. Боковой торец каждой плиты упрочнен волокнистым наполнителем, в качестве которого использована: стеклолента. В данном примере конкретного исполнения изображена установка с соотношением 1:4 между дозатором 15 и связанных с ним трубчатых элементов 9 (однако, в зави- І симости от необходимого расхода очищающей жидкости указанное соотношение может быть 1:2, 1:3 и т.д.), т.е. из одного дозатора 15 раствор поступает в 4 трубчаты х элемента 9 соответственно. Это соотношение выбрано также из условий вязкости очищающей жидкости, температуры и хим. состава грязных газов. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Исходный дымовой (промышленный) газ под действием тяги поступает во входное отверстие патрубка 2 корпуса 1 установки. Двигаясь вертикально, дымовой газ проходит через блок фильтрующи х элементов 4, кагтлеуловитель 6 и далее, через выходное отверстие патрубка 3 корпуса 1 выходит в атмосферу. Запыленный дымовой газ подается в нижнюю часть трубы 9, где подвергается закрутке с помощью лопастей завихрителя 10, а в верхнюю часть тр убы 9 подается орошающая жидкость, в виде тонкой пленки, стекающей вниз по стенкам трубы. Жидкость, в области кольцевой диафрагмы инициатора эмульгирования 18, начинает накапливаться непосредственно над завихрителем 10 и смешивается с дымовыми газами, образуя газожидкостную эмульсию, которая через некоторое время после запуска заполняет трубу от завихрителя 10 до кольцевой диафрагмы 18. Эмульсионный слой с высокой эффективностью отфильтровывает и адсорбирует золу и окислы серы. Очищенный газ удаляется, а жидкость с уловленными частицами золы под действием силы тяжести стекает в гидрозатор узла выгрузки пульпы 7. Очищенный от золы дымовой газ с частицами мелких брызг проходит через решетку каплеуловителя 6, осушающего вы ходящий из устройства дымовой газ. Предлагаемая конструкция установки для очистки промышленных гaзoв позволяет: повысить срок эксплуатации газоочистного оборудования; обеспечить комбинированную очистку от зольной фракции до 99,8%, от диоксида серы до 30% (при использовании 10% известкового молочка); при производительности по газу 2-10 м 3/ч обеспечить сопротивление по газопотоку до 120мм вод.ст.; обеспечить надежную очистку газа в температурном диапазоне окружающей среды 4-150°С, при этом температура газа на входе 150°С, на выходе 60°С; обеспечивать стабильный режим эмульгирования и исключить затраты на его настройку по сравнению с прототипом; исключить прорыв грязных газов через плиты за счет сохранения их целостности в процессе эксплуатации, уменьшить эксплуатационные затраты по сравнению с прототипом; расширить номенклатур у очищающей жидкости включая воду и ее растворы с различными абсорбентами и адсорбентами, с сохранением стабильного режима возникновения эмульсии. Использование установки может принести значительный эффект в Украине, где энергетика в настоящее время переориентируется на национальные, в основном - высокозольные угли.