Способ очистки дымовых газов

 

Использование: очистка газов в теплоэнергетической, коксохимической, угольной и химической промышленности. Сущность изобретения: очищаемые газы подвергают воздействию ультрафиолетового излучения, предпочтительно с длиной волны , с одновременным воздействием на них аэрозоля католита или анолита, полученных при электрохимической активации воды в электролизе с полупроницаемой мембраной. Затем проводят сухое осаждение твердых примесей. После этого проводят чередующуюся промывку очищаемых газов католитом и анолитом, затем их озонируют и фильтруют с одновременным улавливанием конденсата. Отработанные растворы католита и анолита смешивают с уловленным конденсатом и смесь пропускают через продукты сухого осаждения, а затем циркулируют на стадию активации воды. Предпочтительно рН 12 для католита и рН 4 для анолита, их расход 10 л на 1000 м³ очищаемых газов. 4 з. п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к способам очистки газов и может быть применено в энергетике при сжигании топлива, коксохимической, угольной и химической промышленности.

Изобретение касается создания способа с высокой степенью очистки промышленных газов от твердых примесей, окислов азота, окиси углерода, двуокиси серы, и т.д. с замкнутым циклом водопотребления.

Известен способ очистки газов от двуокиси серы, включающий электролиз пресной воды в электролизере с полупроницаемой перегородкой и промывку очищаемых газов щелочными растворами при рН 12,3-13,4 [1] Недостатком данного способа является низкая степень очистки газа.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является выбранный в качестве прототипа способ очистки газа, включающий чередующуюся промывку растворами анолита при рН 1-5 и католита при рН 9-14, полученными при электрохимической активации воды в электролизере с полупроницаемой мембраной. Отработанные растворы после промывки смешивают, озонируют и циркулируют на стадию активации [2] Недостатком прототипа является большое водопотребление, так как смешивание отработанных растворов католита и анолита не приводит к нейтрализации растворов до значения рН 6,5-7, поэтому для достижения заданной эффективности используется воды в 80 раз больше, чем в предлагаемом способе, а это требует очистки воды, которая на порядок дороже, чем очистка газов. Кроме того, недостатком данного способа является низкая степень очистки NO_х из-за отсутствия инициативных конверсионных центров нейтрализации, а общая высокая эффективность обусловлена лишь повышенным содержанием твердых примесей и окислов серы в газе.

Цель изобретения сокращение водопотребления за счет нейтрализации отработанных растворов и повышение степени очистки.

Цель достигается тем, что в способе очищаемый газ подвергают воздействию ультрафиолетового излучения и осаждению твердых примесей с одновременным воздействием на него парообразным католитом или анолитом в зависимости от исходных ингредиентов очищаемого газа, проводят промывку растворами католита и анолита, полученными при электрохимической обработке воды в электролизере, затем озонируют и фильтруют с одновременным улавливанием конденсата, причем последний смешивают с отработанными растворами католита и анолита, нейтрализуют их золой и продуктами осаждения, затем циркулируют их на стадию активации.

Изобретение имеет следующие отличительные признаки: перед промывкой растворами католита и анолита очищаемые газы подвергают воздействию ультрафиолетового излучения и осаждению твердых примесей с одновременным воздействием на них католитом или анолитом, предварительно преобразованным в пар в генераторе аэрозоля, после промывки озонированию, фильтрации с одновременным улавливанием конденсата, затем конденсат смешивают с отработанными растворами католита и анолита и циркулируют их на стадию активации воды после предварительной промывки их сквозь продукты осаждения.

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, может быть использована в энергетике при сжигании топлива, коксохимической промышленности и т.д. с получением технического результата, заключающегося в нейтрализации конденсата и отработанных растворов католита и анолита сухими продуктами осаждения и возвращение их на стадию активации воды, обеспечивающие сокращение водопотребления.

На чертеже представлена технологическая схема системы очистки отходящих дымовых газов.

Система содержит электролизер 1 для электрохимической активации воды, подаваемой в последний из водонакопителя 2, емкости 3 и 4 для сбора соответственно, католита и анолита, а также последовательно соединенные дымоходы 5, по которым идут отработанные газы от котла 6, камеру осаждения твердых примесей 7, внутри которой установлены элементы, изменяющие скорость и направление потока очищаемого газа, с бункером 8, нейтрализатор 9 с блоками фильтров внутри, дымосос 10, и конденсатоулавливающую установку 11 с фильтром.

Кроме того, система содержит блоки лучевых активаторов 12, вмонтированные в камеру осаждения 7 и в дымоход 5, установку окисления атмосферного воздуха 13, установленную на входе в дымосос 10, а также трубопроводы 14 и 15 для подачи католита и анолита из емкостей 3 и 4 на блоки фильтров нейтрализатора 9, трубопроводы 16 и 17 для подачи католита или анолита из емкостей 3 или 4 в генератор аэрозоля 18, трубопровод 19, соединяющий последний с камерой осаждения 7, трубопровод 20 для сбора прореагировавших анолита и католита, а также конденсата и подачу их в бункер 8, трубопровод 21 подачи нейтрализованных растворов в водонакопитель 2, подпитка которого до необходимого объема осуществляется водопроводной водой, циркуляционные насосы 22, 23, 24, 25 и источники напряжения (не показаны) для электролизера 1, блоков лучевых активаторов 12 и устройства окисления воздуха 13.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Дымовые газы после процесса сжигания топлива в котле 6, содержащие оксиды (мг/м³): окислы азота (NO_х), двуокись серы (SO₂), окись углерода (СО) и твердые примеси (сажа, зола), по дымоходу 5 подают в камеру осаждения твердых примесей 7, в нее же поступает католит или анолит, преобразованный в пар генератором аэрозоля 18 (из расчета 3-4 кг на 1000 м³ очищаемого газа). В камере 7 газ вместе с паром католита или анолита подвергают воздействию жесткого ультрафиолетового излучения с λ 250-1200 , генерируемого лучевыми активаторами 12, что приводит к образованию озона и атомарного кислорода, являющимися сильными окислителями, и фотохимическому возбуждению окислов вредных примесей, присутствующих в очищаемых газах. В результате в камере 7 происходит окисление низших оксидов в высшие окислы ( SO₂->> SO₃; NO_x->>NO₂->>N₂O₅; CO->>CO₂ и т. д. ), которые хорошо растворяются в воде и адсорбируются на частичках твердых примесей (сажи, золы), образуя центры коагуляции. Кроме того, поскольку частицы пара находятся на более низком температурном уровне, чем оксиды примесей газового потока, обеспечивается температурный дрейф примесей к молекулам (ионам) воды с образованием кластеров и крупных комплексов.

Последние улавливаются за счет инерционных и гравитационных сил и осаждаются в бункере 8 в виде твердого продукта. Из камеры 7 дымовой поток, проходя через дымоход 5 вновь подвергается воздействию ультрафиолетового излучения, что приводит к доокислению оставшихся оксидов в высшие окислы, которые вместе с потоком газа поступают на блоки фильтров нейтрализатора 9, где подвергаются чередующейся промывке католитом (рН 12) и анолитом (рН 4), полученными при электрохимической активации водопроводной воды в электолизере 1.

При этом содержащиеся в потоке газа окисленные оксиды растворяются в растворах католита и анолита с образованием кислоты (H₂SO₄, HNO₃, H₂CO₃), которые, стекая по фильтрам нейтрализатора 9, вместе с отработанным католитом и анолитом поступают в трубопровод 20.

Затем очищаемый газ подвергается обработке озоном и атомарным кислородом в количестве 2-8 г/ч, являющимися сильными окислителями, полученными при коронном разряде в устройстве окисления атмосферного воздуха 13, при этом озон поступает в дымоход 5 за счет разрежения, создаваемого дымососом 10. При обработке озоном и атомарным О^-происходит нейтрализация оставшихся в потоке газообразных примесей.

Далее поток поступает в конденсатоулавливающую установку 11, где происходит фильтрация и абсорбция водяного аэрозоля с растворенными оксидами на минеральной вате и сбор конденсата, который, стекая по холодным стенкам установки 11, попадает в трубопровод 20, где смешивается с отработанными растворами католита и анолита, затем поступает в бункер 8 и, промываясь через продукт осаждения твердых примесей, нейтрализуется до значения рН 6,5-7. При этом оптимальное значение объема твердых продуктов осаждения к объему смешанных растворов должно составлять (5-8):1.

После конденсатоулавливающей установки 11 очищенный газ поступает в дымовую трубу, а нейтрализованные растворы по трубопроводу 21 поступают в водонакопитель 2 и возвращаются снова в цикл для электрохимической активации воды в электролизере 1.

П р и м е р 1. Очистке подвергают дымовые газы, полученные при сжигании Донецких углей (с высоким содержанием серы).

Газы в количестве 1000 м³/ч подают в камеру осаждения твердых примесей 7, в нее же поступает парообразный анолит с рН 3,4-4,2 в количестве 2-5 кг на 1000 м³ газа. Смешанные газ и парообразный анолит подвергают воздействию ультрафиолетового излучения с λ 250-1200 .

Под воздействием механизмов, описанных выше, происходит окисление низких оксидов в высшие, коагуляция и осаждение твердых примесей с адсорбируемыми на них примесями в бункер 8.

Далее очищаемый поток вновь подвергают УФИ с λ 240-1300 и подают на фильтры нейтрализатора 9, где поочередно подвергают промывке анолитом с рН 3,4-4,2 в количестве 5-12 л на 1000 м³ обрабатываемого газа.

Затем на поток воздействуют озоном и подают в конденсатоулавливающую установку 11. Конденсат, отработанные растворы католита и анолита смешивают и подают в бункер 8 для нейтрализации и затем вновь в цикл на электрохимическую обработку воды.

П р и м е р 2. Очистке подвергают дымовые газы, полученные при сжигании Сахалинских углей (с низким содержанием серы). Способ очистки осуществляют так же как и в примере 1, только в камеру осаждения подают парообразный католит в количестве 2-3 кг на 1000 м³ газа с рН 11-13.

П р и м е р 3. Очистке подвергают дымовые газы, полученные при сжигании Сахалинcких углей.

Способ очистки осуществляют по прототипу, заключающемуся в поочередной промывке газов в количестве 1000 м³/ч католитом при рН 9-14 и анолитом при рН 1-5.

Экспериментальные данные по примерам 1, 2, 3 представлены в табл. 1.

В табл. 2 сведены экспериментальные данные суммарная концентрация примесей и эффективность по сравнению методов очистки по известному и предлагаемому способам.

Таким образом, предлагаемый способ очистки дымовых газов позволяет повысить эффективность очистки по суммарной концентрации примесей более чем на 7% а также достичь предельной степени очистки по окислам азота и твердых примесей, добиться нейтрализации отработанных растворов до значения рН 6,5-7 католита и анолита и конденсата за счет промывки их сквозь продукты осаждения (золу) и использования их в замкнутом цикле водопотребления.

При этом расход воды почти в 80 раз меньше, чем в прототипе.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ, включающий чередующуюся промывку очищаемых газов растворами католита и анолита, полученными при электрохимической активации воды в электролизере с полупроницаемой мембраной с последующим смешиванием отработанных растворов и циркуляцией их на стадию активации, отличающийся тем, что перед промывкой очищаемые газы подвергают воздействию ультрафиолетового излучения с одновременным воздействием на них католита или анолита, предварительно преобразованных в пар в генераторе аэрозоля, после чего проводят сухое осаждение твердых примесей, а после промывки очищаемые газы подвергают озонированию и фильтрации с одновременным улавливанием конденсата, причем последний смешивают с отработанными растворами католита и анолита, полученную смесь пропускают через продукты сухого осаждения, а затем циркулируют на стадию активации воды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют католит при рН 12, а анолит при рН 4 в количестве 10 л на 1000 м³ очищаемых газов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на 1000 м³ очищаемых газов вводят 3 4 кг католита или анолита, преобразованных в пар в генераторе аэрозоля.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют ультра-фиолетовое излучение с длиной волны 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение объемов продуктов сухого осаждения и смеси конденсата и отработанных растворов католита и анолита составляет (5 ^oC 8) 1.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4