Установка для очистки газовых выбросов промышленных производств от токсичных органических веществ

 

Использование: на предприятиях нефтехимических, металлургических производств, в частности на электролизных заводах по производству алюминия для очистки газовых выбросов от 3,4- бензпирена(БП). Сущность изобретения: узел дожигания БП установки состоит из источника ультрафиолетового (УФ) излучения со средней плотностью световой мощности 0,01--0,2 Вт/см² размещенного в сечении газохода и включающего набор УФ-ламп, установленных на расстоянии от 0,1 до 0,5 диаметра газохода от его стенки и прикрепленных к стойкам, присоединенным к фланцу газохода, причем каждая УФ-лампа с помощью электропроводки, проходящей внутри стоек, соединяется через пускорегулирующее устройство (ПРУ) с источником напряжения, внутренняя поверхность газохода имеет отражатель, установленный симметрично относительно источника УФ-излучения, УФ-лампы к стойкам крепятся с помощью конусного устройства, снабженного с фронтальной стороны по отношению к газовому потоку защитным козырьком при размещении дожигателя вдоль потока и/или щитком при размещении дожигателя поперек потока, а газоход на выходе из дожигателя имеет пробоотборник. Установка обеспечивает снижение концентрации БП более чем в 20 раз, достаточно эффективна применительно к предприятиям производства алюминия. При уничтожении 1 кг/ч БП затрачивается от 2 до 10 кВт в зависимости от концентрации других газов в потоке. Достигнуто повышение эффективности обезвреживания БП в газовых потоках, упрощение конструкции и обслуживания установки. Она может использоваться для обезвреживания других токсичных веществ, активных в УФ-области спектра. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для очистки газовых выбросов промышленных предприятий от токсичных органических веществ, в частности выбросов алюминиевых производств, включающих полициклические, ароматические углеводороды (ПАУ), например, 3,4- бензпирен (БП), являющийся весьма токсичным канцерогенным веществом.

Известен ряд устройств, служащих для снижения концентрации органических веществ в газовых выбросах. В частности используют скрубберы для улавливания токсичных газов и пыли, вводят в поток газов адсорбенты (коксовую пыль, глинозем и др.), улавливают пыль с токсичными соединениями с помощью рукавных фильтров. Фирмой "Алкан" (Канада) разработан вихревой реактор "газ твердое", который позволяет отделять мелкие частицы и смолистые вещества от газового потока. Полученные твердые токсичные отходы подлежат дальнейшему обезвреживанию. Недостатком этих устройств является низкая эффективность очистки, большая металлоемкость пылеуловителей, сложность их обслуживания, опасность отравления при обращении с концентрированными смесями токсичных отходов.

Известна установка, предназначенная для снижения концентрации токсичных органических веществ, включающая дымосос, газоход, дожигатель на основе термокаталитического окисления в слое муллитокремнеземистого материала (МКЗМ), разогреваемого до 450^oC горелкой, установленной на входе отходящих газов. Перед использованием МКЗМ подвергают термообработке в печи обжига при температуре 950^oC, а затеи активируют пропиткой раствором уксуснокислой меди.

Данная установка обеспечивает существенное снижение концентрации токсичных органических веществ в газовом потоке, которые уничтожаются непосредственно установкой, и их опасного концентрата не образуется.

Однако эффективность ее недостаточна, она сложна в обслуживании, имеет сложную конструкцию, так как требует высокой рабочей температуры, взрывоопасна.

Цель изобретения повышение эффективности дожигания органических токсичных веществ, в частности БП, и упрощение конструкции и обслуживания установки.

Поставленная цель достигается тем, что узел дожигания БП- установки состоит из источника ультрафиолетового (УФ) излучения)) со средней плотностью световой мощности 0,01-0,20 Вт/см² размещенного в сечении газохода и включающего набор Уф-ламп, установленных на расстоянии от 0,1 до 0,5 диаметра газохода от его стенки и прикрепленных к изолирующим стойкам, присоединенным к фланцу газохода, причем каждая лампа с помощью электропроводки, проходящей внутри изолирующих стоек, соединяется через пуско-регулирующее устройство (ПРУ) с источником питания. Внутренняя поверхность газохода имеет отражатель, установленный симметрично относительно источника УФ-излучения и превышающий длину излучателя на 1,5-2,0 м, УФ-лампы к стойкам крепятся с помощью конусного устройства, снабженного с фронтальной стороны по отношению к газовому потоку защитным козырьком при размещении дожигателя вдоль потока и/или щитком при размещении дожигателя поперек потока, газоход на выходе из дожигателя имеет пробоотборник.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема установки для очистки газовых выбросов от токсичных органических веществ, в частности БП.

Установка состоит из дымососа 1, газохода 2, узла дожигания БП (дожигателя) 3, включающего набор УФ-ламп 4, пускорегулирующего устройства (ПРУ) 5. источника напряжения 6, пробоотборника 7 и отражателя 8.

Дымосос может быть или устройством, используемым на объекте, или вновь укомплектовываться специальным вентилятором, сопряженным с дожигателем 3, и должен обеспечивать необходимую скорость газового потока.

ПРУ может быть серийно изготовляемым, например, блок типа И.2000.Н.51-005. УХЛ1, или комплектоваться на основе специальной разработки с учетом характеристик УФ-ламп. Используют лампы высокого давления типа ДРТ-2000 или аналогичные им.

Источник напряжения подает напряжение питания на 220 или 380 В. Он может быть стационарным от сети объекта или автономным, передвижным.

Пробоотборник включает лючок в газоходе, снабженный заглушкой. К горловине лючка подключают концентратор ПАУ, в том числе БП, например, фильтр АФАС-ПАУ-10, снабженный любым калиброванным газооткачным насосом.

ПРУ, подсоединенное к источнику напряжения 6, обеспечивает формирование импульсов напряжения для запуска УФ-ламп и регулирование напряжения на них, а также включение каждой лампы отдельно или всех вместе.

Для более полного использования излучения к внутренней поверхности газохода присоединен отражатель, установленный симметрично относительно источника УФ-излучения (набора УФ-ламп) и превращающий его по длине на 1,5-2,0 м. Это соотношение выбрано исходя из экспериментальных данных как оптимальное. Отражатель выполнен из материала с высоким коэффициентом отражения УФ-излучения, например, из алюминиевой пластины или фольги в форме вогнутого зеркала.

Принципиальная схема узла дожигания дана на фиг.2.

Дожигатель состоит из набора УФ-ламп 1, крепежного устройства 2 ламп, козырька 3 крепежного устройства, изолирующей керамической стойки (или стоек) 4, фланца газохода 5, герметизирующей втулки 6, установочного фланца 7, прикрепленного к фланцу 5, электропровода 8 от источника напряжения к лампам. Стрелкой на чертеже показано направление движения газового потока.

Лампы в дожигателе размещены так, чтобы получалась средняя плотность мощности УФ-излучения в дожигателе, равной 0,01- 0,2 Вт/см², что установлено экспериментально в условиях наличия в потоке пыли и оксидов серы, азота, углерода. Каждая УФ-лампа установлена на расстоянии от 0,1 до 0,5 диаметра газохода в зависимости от концентрации в потоке обезвреживаемых веществ. Лампы крепятся к одной или двум изолирующим керамическим стойкам 4, стойки присоединены к установочному фланцу 7, который крепится к вводному фланцу 5. С помощью электропроводки 8, проходящей внутри изолирующих стоек и крепежного устройства 2, лампы соединены с источником напряжения 220 (380) В.

Изолирующая стойка из керамики обеспечивает рабочий процесс в широком диапазоне температур, в том числе высоких.

Герметизирующая втулка изготовлена из упругого материала, обеспечивающего крепление узла дожигания и устойчивость его от напора газового потока, например, из эбонита, фторопласта.

Крепежное устройство УФ-ламп выполнено в виде конуса. К нему приделан козырек 3. В условиях продольного размещения ламп крепежное устройство направлено вершиной конуса против движения газа. Это позволяет при одновременном снижении сопротивления дожигателя потоку газа уменьшить воздействие потока на УФ-лампы, отклоняя частично от них поток газа, что препятствует оседанию пыли на лампах. Наличие козырька способствует также лучшему перемешиванию газа в процессе его обезвреживания. При поперечном потоку размещении УФ-ламп и большом напоре потока лампы дополнительно могут быть защищены прозрачным в УФ- области спектра щитком, установленным перед лампами (с фронтальной стороны) и присоединенным к крепежному устройству 2.

Щиток может быть изготовлен из металлической сетки, на которую подают заряд, противоположный заряду пыли потока, что предохраняет загрязнение УФ-ламп.

Установка работают следующим образом.

С пульта управления ПРУ включают УФ-лампы. Газовый поток с помощью дымососа поступает по газоходу в узел дожигания. За счет фотохимической и окислительной реакций происходит сжигание БП и других полициклических углеводородов, в результате их концентрация в потоке резко снижается. Периодически отбирают пробы газа на выходе из дожигателя и определяют содержание БП. В зависимости от его концентрации изменяют число включенных УФ-ламп и получают на выходе газ требуемой чистоты по БП. За счет турбулизации газового потока ускоряется его обезвреживание и обеспечивается однородность состава газового потока.

Благодаря световой обработке газового потока сжигание ЕЛ и других органических соединений, в частности, полициклических углеводородов, происходит в результате активного взаимодействия возбужденных молекул токсичных соединений с кислородом газового потока и оксидами серы и азота при сравнительно низкой температуре (ниже 80^oC). Это повышает эффективность обезвреживания и надежность установки, упрощает ее конструкцию и обслуживание.

Разработанная установка прошла испытания в лабораторных и производственных условиях при содержании БП до 250 мкг/м³ которые показали, что установка обеспечивает снижение концентрации БП в 20 и более раз в зависимости от начального его содержания в газовом потоке. Установка достаточно эффективна, экономична и проста в обслуживании. При уничтожении 1 кг/ч ПБ затрачивается от 2 до 10 кВт в зависимости от концентрации других газов в потоке.

Таким образом, достигнуты повышение эффективности обезвреживания БП в газовых потоках и упрощение конструкции и обслуживания установки. Она может использоваться для обезвреживания других токсичных веществ, которые активны в УФ-области спектра.

Формула изобретения

1. Установка для очистки газовых выбросов промышленных производств от токсичных органических веществ, включающая дымосос, газоход, узел дожигания, блок питания, отличающаяся тем, что узел дожигания состоит из источника ультрафиолетового излучения со средней плотностью световой мощности 0,01 - 0,20 Вт/см², размещенного в сечении газохода и включающего набор УФ-ламп, установленных на расстоянии 0,1 0,5 диаметра газохода от его стенки и прикрепленных к стойкам, присоединенным к фланцу газохода, причем каждая УФ-лампа с помощью электропроводки, проходящей внутри стоек, соединяется через пускорегулирующее устройство с источником напряжения, внутренняя поверхность газохода имеет отражатель, установленный симметрично относительно источника ультрафиолетового излучения, УФ-лампы к стойкам крепятся с помощью конусного устройства, снабженного с фронтальной стороны по отношению к газовому потоку защитным козырьком при размещении дожигателя вдоль потока и/или щитком при размещении дожигателя поперек потока, а газоход на выходе из дожигателя имеет пробоотборник.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что газовые выбросы включают полициклические ароматические углеводороды, в частности, 3-4-бензпирен.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2