Спосіб очищення спрацьованих газів пристроїв для спалювання вугілля з наступною утилізацією вилучених речовин

1. Спосіб очищення спрацьованих газів пристроїв для спалювання вугілля, що включає наступну утилізацію вилучених речовин, послідовне пропускання згаданих спрацьованих газів спочатку через градієнтний сепаратор з проміжним відбором з його центральної зони концентрованого запиленого потоку, а з периферійної зони - концентрованого потоку діоксиду сірки в суміші з діоксидом вуглецю та іншими домішками, потім 3 99,7%, а також забезпечує показник очищення від діоксиду сірки на рівні 20,4-22,7 %. Такий низький показник очищення від діоксиду сірки не задовольняє сучасних екологічних вимог, в зв'язку з цим виникає потреба значного його збільшення. В зв'язку з посиленими санітарними вимогами потребує збільшення також показник очищення спрацьованих газів від попелу. Але особливо суттєвим недоліком цього способу є викид зрошуючої води разом з домішками вловленого попелу і сірки в накопичувач рідких і твердих відходів. Враховуючи значні об'єми згаданих відходів, вони спричиняють відповідно таке ж значне забруднення довкілля в районі розміщення теплоенергетичної установки, як і в попередньому способі. В цьому способі залишається також недолік, зв'язаний з неповним спалюванням вугілля в пальнику котлоагрегату і, як наслідок, збільшеним витратним коефіцієнтом по вугіллю. Відомий також найбільш близький по технічній суті і досягнутому результату спосіб очищення спрацьованих газів пристроїв для спалювання вугілля з наступною утилізацією вилучених речовин, що включає послідовне пропускання згаданих спрацьованих газів спочатку через градієнтний сепаратор з проміжним відбором з його центральної зони концентрованого запиленого потоку, а з периферійної зони - концентрованого потоку діоксиду сірки в суміші з діоксидом вуглецю та іншими домішками, потім через систему інерційновакуумних аерофільтрів з подальшим спрямуванням очищеного газу в атмосферу [А.В. Ченцов, В.П. Белоглазов, В.А. Корсак. Способы очистки отходящих газов, основанные на газодинамических эффектах, не применявшихся ранее в производстве // Сборник докладов второй международной конференции «Пылегазоочистка - 2009», С. 62-66 - прототип]. Цей спосіб забезпечує високий показник очищення від попелу - на рівні 99,2-99,8 %, а також видалення діоксиду сірки із газової суміші в межах 98,0-99,0 %. Недоліками згаданого способу є: - не вирішення питання утилізації і повторного використання інгредієнтів, які вилучені з газової суміші в процесі її очищення; - неповністю спалене вугілля спрямовують в накопичувач твердих відходів, збільшуючи таким чином витратний коефіцієнт по вугіллю. Задачею запропонованої корисної моделі є усунення згаданих недоліків. Поставлена задача вирішується тим, що в відомому способі очищення спрацьованих газів пристроїв для спалювання вугілля з наступною утилізацією вилучених речовин, що включає послідовне пропускання згаданих спрацьованих газів спочатку через градієнтний сепаратор з проміжним відбором з його центральної зони концентрованого запиленого потоку, а з периферійної зони - концентрованого потоку діоксиду сірки в суміші з діоксидом вуглецю та іншими домішками, потім через систему інерційно-вакуумних аерофільтрів з подальшим спрямуванням очищеного газу в атмо 61669 4 сферу, вугільний попіл, видалений із спрацьованих газів за допомогою градієнтного сепаратора і системи інерційно-вакуумних аерофільтрів, спрямовують на повторне спалювання, а концентрований потік діоксиду сірки в суміші з діоксидом вуглецю та іншими домішками спрямовують на систему зрідження діоксиду сірки з наступним його накопиченням і відправкою споживачеві, причому зі згаданої системи зрідження вилучають газову фазу, що складається з діоксиду вуглецю та інших домішок, з подальшим її спрямуванням в атмосферу. Сукупність суттєвих ознак заявленого способу має наступний причинно-наслідковий зв'язок: 1. Експериментальними випробуваннями встановлено, що існуючий пристрій для спалювання вугілля забезпечує спалювання вуглевмісних речовин лише на 70 %, в зв'язку з чим була визначена доцільність повторного спалювання концентрованого запиленого потоку, відібраного з центральної зони градієнтного сепаратора і з інерційновакуумних аерофільтрів. 2. Eкспериментальними дослідженнями визначені умови проведення процесу зрідження діоксиду сірки із знепиленої газової суміші, що сприяло створенню технологічного процесу, який забезпечив утилізацію діоксиду сірки. 3. Запропонований спосіб спрямований на створення екологічно чистої технології спалювання вугілля в енергетичних установках з забезпеченням показників вмісту забруднюючих речовин в спрацьованих газах на рівні існуючих санітарних вимог без утворення при цьому додаткових рідких і твердих відходів. Технологічна схема установки для реалізації запропонованого способу зображена на кресленні. Запилена газова суміш після пристрою для спалювання вугілля за допомогою вентиляційного пристрою 9 надходить до градієнтного сепаратора 1. Градієнтний сепаратор являє собою швидкісний газодинамічний канал, профіль якого виготовлений відповідно ряду фізичних і математичних закономірностей. В сепараційному каналі за рахунок його геометрії, а також нерухомих завихрювачів відбувається інтенсивне закручування газу, що дозволяє зберегти ламінарну структуру потоку і отримати високе значення градієнта статичного тиску по перерізу сепараційного каналу. В горловині сепаратора число обертів газового потоку знаходиться в межах від 4500 до 6000 об./хв. Газодинамічна течія, сформована в градієнтному сепараторі, найменована інтенсивно закрученою з від'ємно-напруженими міжмолекулярними зв'язками. Ця течія володіє рядом особливостей: 1. Частки твердих речовин, що транспортуються газовим потоком, концентруються в центральній зоні каналу, звідки здійснюється їх відбір. При цьому завжди залишається витриманою умова: чим менше розмір частки, тим вона ближче до центру. В першу чергу апарат вловлює саме дрібні частки, причому в такому діапазоні величин, що з'являється можливість глибокої очистки газу не тільки від диспергованих часток, але і від аерозолів. 5 2. Важкі газові компоненти (діоксид сірки, діоксид вуглецю і т.д.) за рахунок розподілу за молекулярною масою і густиною розподіляються в перерізі закрученого каналу і концентруються в периферійній зоні. Тут вони відокремлюються від загального потоку і при необхідності їх можна спрямувати на утилізацію або в атмосферу. На кресленні показано, що частки попелу після спалювання вугілля концентруються в центральній зоні сепараційного каналу, звідки їх відбирають і спрямовують на повторне спалювання. З периферійної зони градієнтного сепаратора 1 за допомогою компресора 4 відсмоктується суміш важких газових компонентів, що вміщують діоксид сірки в суміші з діоксидом вуглецю та іншими домішками. Після стиснення згаданої суміші в компресорі 4 і охолодження її в водяному холодильнику 5 відбувається зрідження діоксиду сірки. Зріджений діоксид сірки накопичують в ємності 6 і при необхідності насосом 8 відвантажують споживачу. Залишкову газову суміш, що складається з діоксиду вуглецю та інших домішок, після зрідження SO2 видаляють із ємності 6, змішують її з очищеним газом, що виходить з інерційно-вакуумних аерофільтрів 2, і спрямовують в атмосферу. Газова суміш після відбору забруднюючих інгредієнтів в градієнтному сепараторі 1 за допомогою вентиляційного пристрою 7 надходить до системи інерційно-вакуумних аерофільтрів 2, де відбувається додаткове вловлювання часток попелу. Ці частки накопичуються в бункері 3, далі їх спрямовують на повторне спалювання в пристрій для спалювання вугілля. В інерційно-вакуумному аерофільтрі при проходженні поворотної камери газовий потік контактує з осаджувальною решіткою в об'ємі, в якому газ відносно нерухомий. Частки попелу із швидкісного потоку переходять в цей об'єм і осаджуються в бункері. Але осаджуються не всі частки. Частина їх надходить на вихід апарату і тут, потрапляючи під вплив вхідного потоку, знову спрямовується в поворотну камеру аерофільтра. Створюється своєрідна аеродинамічна ловушка - частки попелу мають можливість потрапити в поворотну камеру 61669 6 апарату, але не можуть вийти з неї і, в кінці кінців, повністю осаджуються в бункері. Розглянута система двоступеневого вловлювання часток пилу із запиленої суміші дозволяє видалити його зі згаданої суміші до рівня, що забезпечує дотримання існуючих санітарних вимог. Запропонована технологія передбачає також досягнення рівня санітарних вимог по вмісту в очищеному газі діоксиду сірки. Експериментальними випробуваннями установки по прототипу, в склад якої входить градієнтний сепаратор і два послідовно встановлених по ходу спрацьованого газу інерційно-вакуумні аерофільтри, отримані наступні результати: - показник очищення від пилу - 99,5-99,8 %; - показник очищення від діоксиду сірки - 98,099,0 %. Експериментально визначено, що в пальнику котлоагрегату вугілля спалюється на 70 %. Це спонукає доцільність повернення вловленого пилу на повторне спалювання. В процесі проведення випробувань було встановлено, що при здійсненні згаданого повторного спалювання буде досягнута економія вугілля біля 3 т/год. в розрахунку на один котлоагрегат БКЗ-160-100-ПТ. Річна економія вугілля в розрахунку на цей же котлоагрегат складе біля 2400 т. В процесі проведення лабораторних досліджень знайдено умови зрідження діоксиду сірки із спрацьованих газів котлоагрегату: температура 20 2 °С; тиск 4-5 кГс/см . При концентрації діоксиду сірки в спрацьова3 них газах котлоагрегату 1 г/м в процесі проведення його зрідження в розрахунку на один котлоагрегат БКЗ-160-100-ПТ буде отримано 1900-2000 т зрідженого діоксиду сірки на рік. Розрахунки показують, що річний економічний ефект від впровадження запропонованого винаходу на одному котлоагрегаті БКЗ-160-100-ПТ за рахунок економії вугілля, отримання товарної продукції - зрідженого діоксиду сірки і зменшення штрафів за забруднення довкілля за відрахуванням витрат на розробку і впровадження установки очистки від забруднюючих речовин і створення установки для їх утилізації і знешкодження складає біля 2 млн. доларів США. 7 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 61669 8 Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601