Сухая распылительная колонна и способ охлаждения, увлажнения и/или очистки газа

 

Изобретение относится к сухой распылительной колонне для охлаждения, увлажнения и/или очистки газа посредством распыления раствора и удаления вредных компонентов без образования сточной воды. Сухая распылительная колонна, исключающая образование сточной воды, имеет верхнюю часть, снабженную газовпускным отверстием, расширенную часть, расширяющуюся вниз от верхней части колонны, постепенно увеличиваясь, и распылительные сопла, прикрепленные к расширенной части или к части непосредственно за расширенной частью в направлении потока для распыления воды и/или абсорбирующего раствора, таким образом охлаждая или увлажняя газ и/или удаляя вредный компонент из газа, где газораспределительное устройство расположено в расширенной части или около нее в месте перед распылительными соплами в направлении потока для обеспечения большей нисходящей составляющей скорости потока газа в периферийной части колонны с распылителем, чем в ее центральной части, благодаря чему предотвращается столкновение капель распыленной жидкости с внутренней стенкой колонны. 2 c. и 6 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.

Изобретение отностится к распылительной колонне, предназначенной для охлаждения, увлажнения и/или очистки газа. Конкретнее настоящее изобретение относится к сухой распылительной колонне и способу, посредством которого вода и/или абсорбирующий раствор распыляется распылительным соплом, прикрепленным вблизи верха колонны, охлаждая и увлажняя газ и/или удаляя вредный компонент из газа без образования сточной воды.

Для охлаждения и увлажнения газа и/или удаления вредного компонента из газа прежде использовали сухую распылительную колонну. Например, на фиг. 5 показана типичная обычная сухая распылительная колонна, в которую газ 5а вводится из верхней части 1 через расширенную часть 2 и обрызгивается водой и/или абсорбирующим раствором из распылительного сопла 4, прикрепленного вблизи верха колонны, и в которой распыленная вода и/или абсорбирующий раствор полностью испаряется, так что не образуется никакой сточной воды. В такой распылительной колонне газу часто придают вихревое движение при его вводе в колонну.

Однако обычный способ имеет недостаток, когда капли жидкости, распыленной вблизи верха распылительной колонны, ударяются о внутреннюю стенку колонны, при этом жидкость стекает вплоть до нижней части колонны, что приводит к образованию сточной воды.

Как показано на фиг. 5, в обычной распределительной колонне скорость потока газа сравнительно большая в центральной части колонны непосредственно под расширенной частью 2, через которую отходящий газ вводится в колонну, в то время как она сравнительно небольшая в периферийной части колонны. Следовательно, на выходной стороне расширенной части 2 газ завихряется от центральной части к периферийной части колонны, как это показано стрелкой 5в. В результате капли распыленной жидкости сталкиваются с внутренней стенкой колонны, создавая вышеописанные проблемы. В частности, когда после испарения распыленной воды и/или абсорбирующего раствора температура отходящего газа ниже температуры точки росы газа плюс 50^oC, каплям жидкости, столкнувшимся с внутренней стенкой колонны, трудно повторно испариться. Следовательно, существует весьма большая возможность того, что капли жидкости, сталкивающиеся с внутренней стенкой колонны, будут стекать вплоть до ее нижней части с образованием сточной воды. Более того, когда газ содержит пыль, она прилипает к внутренней стенке колонны, смоченной каплями жидкости.

Кроме того, в случае, когда газу при его вводе в колонну, придается вихревое движение, центробежная сила, вызванная завихрением газа, стремится усилить столкновение капель распыленной жидкости с внутренней стенкой колонны, что усугубляет проблему.

Поэтому задачей настоящего изобретения является решение вышеописанных проблем при использовании обычного способа и создание распылительной колонны и способа охлаждения, увлажнения и/или очистки газа, при которых предотвращается столкновение капель жидкости с внутренней стенкой колонны, что таким образом устраняет образование сточной воды и налипание пыли на внутреннюю стенку колонны.

Как показано на фиг.1, для решения вышеописанных проблем настоящее изобретение представляет сухую распылительную колонну, которая не образует сточной воды и которая имеет верхнюю часть 1, снабженную газовпускным отверстием, расширенную часть 2, расширяющуюся вниз от верхней части при постепенном увеличении в радиальном направлении, и распылительное сопло 4, прикрепленное к расширенной части или части непосредственно за расширенной частью в направлении потока с целью распыления воды и/или абсорбирующего раствора, таким образом, охлаждая и увлажняя газ и/или удаляя вредный компонент из газа, где газораспределительное устройство 6 расположено в расширенной части или около нее в месте перед распылительным соплом в направлении потока для обеспечения большей нисходящей составляющей скорости потока газа в периферийной части колонны с распылителем, чем в ее центральной части.

Реальным примером вышеописанного газораспределительного устройства могут быть перфорированная тарелка, у которой коэффициент живого сечения выше в периферийной части, чем в ее центральной части, при этом перфорированная тарелка помещена таким образом, что образуется кольцевая щель или зазор между периферийной частью перфорированной тарелки и внутренней стенкой расширенной части или цилиндрической стенкой колонны, сочетание перфорированной тарелки, пересекающей внутреннее пространство колонны, и распределительной решетки, расположенной выше или ниже перфорированной тарелки, сочетание пары параллельных перфорированных тарелок, расположенных таким образом, что образуется кольцевая щель или зазор между периферийной частью каждой тарелки и внутренней стенки расширенной части или цилиндрической стенкой колонны, и распределительной решетки, вставленной между указанной парой перфорированных тарелок, или устройство, состоящее из направляющей тарелки многоюбочной формы для содействия распределению отходящего газа и перфорированной тарелки, имеющей диаметр меньше диаметра колонны и расположенной у низа центральной части направляющей тарелки.

Кроме того, настоящее изобретение предоставляет способ охлаждения, увлажнения и/или очистки газа без образования сточной воды, при котором в газ, введенный в колонну из ее верхней части через расширенную часть, распыляется вода и/или абсорбирующий раствор посредством распылительного сопла, прикрепленного к расширенной части или к части, находящейся непосредственно за расширенной частью в направлении потока, благодаря чему охлаждается и увлажняется газ и/или удаляется вредный компонент из газа, и при котором температура отходящего газа после испарения распыленной воды и/или абсорбирующего раствора оказывается ниже температуры точки росы газа плюс 50^oC, при этом введенный в колонну газ распределяется в месте перед распылительным соплом, с тем, чтобы нисходящая составляющая скорости потока газа была больше у периферийной части колонны с распылителем, чем в ее центральной части.

Как отмечалось выше, в обычной распределительной колонне скорость потока газа является сравнительно большой в месте непосредственно под расширенной частью, через которую отходящий газ вводится в колонну. Поэтому ниже расширенной части газ завихряется от центральной части колонны к ее периферийной части, а капли распыленной жидкости сталкиваются с внутренней стенкой колонны, что создает вышеописанные проблемы.

С другой стороны, как показано на фиг.1, в распределительной колонне и способе охлаждения, увлажнения и/или очистке газа согласно настоящему изобретению скорость потока больше в периферийной части колонны, чем в его центральной части, а газ завихряется от периферийной части к центральной части колонны обратно тому, что имело место в предшествующем уровне техники. В результате предотвращается столкновение капель распыленной жидкости с внутренней стенкой колонны. Таким образом, отсутствует какая-либо возможность того, что капли жидкости будут сталкиваться с внутренней стенкой с образованием сточной воды или что пыль в газе будет прилипать к поверхности стенки, смоченной каплями жидкости.

В распылительной колонне согласно изобретению отсутствует какая-либо возможность того, что капли жидкости будут стекать по внутренней стенке колонны с образованием сточной воды даже при рабочем режиме, при котором температура отходящего газа после испарения распыленной воды и/или абсорбирующей жидкости ниже температуры точки росы газа плюс 50^oC.

Вышеуказанные и другие задачи, особенности и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из следующего описания, которое приводится вместе с прилагаемыми чертежами, где в качестве иллюстративных примеров показаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 1 показывает расположение газораспределительного устройства и поток газа в распылительной колонне согласно настоящему изобретению.

Фиг.2/а/ - схематический разрез, показывающий один вариант осуществления распылительной колонны согласно настоящему изобретению.

Фиг. 2/b/ - вид сверху перфорированной тарелки, использованной в газораспределительном устройстве на фиг.2/а/.

Фиг. 3/а/ - схематический разрез, показывающий другой вариант осуществления распределительной колонны согласно изобретению.

Фиг.3/b/ - вид сверху по линии I-I на фиг.3/а/.

Фиг.3/с/ - вид сверху по линии II-II на фиг.3/а/.

Фиг. 4/а/ - схематический разрез, показывающий дополнительный вариант распылительной колонны согласно настоящему изобретению.

Фиг.4/b/ - разрезе по линии III-III на фиг. /а/.

Фиг.5 показывает поток газа в обычной распределительной колонне.

Ниже на примерах будет более подробно описано настоящее изобретение. Однако настоящее изобретение никоим образом не ограничивается этими примерами.

Вначале подготавливают распылительную колонну, сходную с показанной на фиг.5.

Трубопровод 1 диаметром 0,3 м соединяют с колонной, имеющей диаметр 1,2 м и высоту /т.е. высоту цилиндрической обечайки/10 м. Дымовые газы от сжигания угля 5а, имеющие температуру 150^oC и влагосодержание 7,8 об.%, вводили в количестве 1500 нм³/час. Из распылительных сопел 4, установленных вблизи верхней части колонны, распыляли воду при 5 различных режимах. При этом способе исследовали условия образования сточной воды в нижней части колонны для охлаждения газа.

Результаты приведены в таблице.

Во всех случаях капли распыленной жидкости сталкивались с внутренней стенкой колонны. Только при режиме 1 происходило повторное испарение большинства столкнувшихся со стенкой капель воды при их стекании по внутренней стенке. В других случаях капли воды стекали вплоть до нижней части колонны, что приводило к образованию сточной воды.

Затем в верхней части колонны было установлено газораспределительное устройство, как например, показанное на фиг.2. Это газораспределительное устройство состояло из направляющей тарелки многоюбочной формы 7 и перфорированной тарелки 8, имеющей меньший диаметр, чем диаметр колонны, и прикрепленной к низу центральной части направляющей тарелки 7. В результате при всех режимах 1 - 5 предотвращалось столкновение капель распыленной жидкости с внутренней стенкой колонны и не происходило никакого образования сточной воды из дна колонны.

Вариант 2 Вначале подготавливали распылительную колонну, сходную с показанной на фиг.5.

Трубопровод 1 диаметров 1 м соединяли с колонной диаметром 5,5 м и высотой /т.е. высотой цилиндрической обечайки/16 м. Газ 5а с температурой 300^oC и содержанием пыли 10 г/нм³ вводили при расходе 30000 нм³/час. Через распылительные сопла 4, прикрепленные вблизи верха колонны, распыляли воду при расходе 2400 кг/час, с тем, чтобы газ охлаждался до 150^oC. Колонна для охлаждения газа работала при этих условиях. В результате пыль прилипала к внутренней стенке вблизи распылительных сопел, вызывая увеличение потери напора, так что колонна через один месяц становилась неработоспособной.

Затем на верху колонны установили газораспределительное устройство, как например, показанное на фиг.3. Это газораспределительное устройство состояло из распределительной решетки или средств регулирования потока II и пары перфорированных тарелок 9, которые были расположены по обеим сторонам распределительной решетки 11. Каждая из перфорированных тарелок 9 расположена таким образом, что образуется кольцевая щель или зазор 10 между внешней периферией тарелки и внутренней стенкой колонны 3. В результате предотвращалось прилипание пыли к внутренней стенке колонны, при этом не происходило никакого увеличения в потере напора.

Вариант 3.

На фиг. 4 показан дополнительный пример распылительной колонны согласно настоящему изобретению.

В этом примере перфорированная тарелка 9, служащая в качестве газораспределительного устройства, расположена внутри колонны выше распылительного сопла 4 таким образом, что образуется кольцевая щель или зазор 10 внешней периферией тарелки 9 и внутренней стенкой колонны 3.

При этом варианте осуществления изобретения также могут быть получены сходные полезные результаты, которые отмечались выше в отношении первого и второго вариантов осуществления изобретения.

Между прочим, форма и конструкция газораспределительного устройства, принятого для распылительной колонны по этому изобретению, не ограничиваются теми, которые были объяснены выше. Например, кольцевая щель или зазор необязательно должны иметь равномерную ширину. К тому же перфорированная тарелка необязательно должна служить в качестве плоской тарелки. Более того, в примерах, показанных на фиг.3 и 4, кольцевая щель или зазор 10 могут отсутствовать; если перфорированная тарелка 9 в периферийной части имеет более высокий коэффициент живого сечения, чем в своей центральной части. Кроме того, в примере, показанном на фиг.3, верхняя или нижняя перфорированная тарелка 9 может отсутствовать, а газораспределительное устройство могло бы состоять из сочетания перфорированной тарелки 9, пресекающей внутреннее пространство колонны, и распределительной решетки 11, помещенной выше или ниже перфорированной тарелки. Таким образом, достаточно нисходящую составляющую скорости потока газа сделать больше у периферийной части колонны с распылителем, чем в ее центральной части.

Как объяснено выше, согласно настоящему изобретению предотвращалось столкновение с внутренней стенкой колонны капель жидкости, распыленной вблизи верха распылительной колонны для охлаждения, увлажнения и/или очистки, газа, благодаря чему устранялось образование сточной воды с дна колонны и налипание пыли на внутреннюю стенку вблизи места распыления жидкости.

Формула изобретения

1. Сухая распылительная колонна для охлаждения, увлажнения и/или очистки газа без образования сточной воды, имеющая верхнюю часть, снабженную газовпускным отверстием, расширенную часть и распылительное сопло, отличающаяся тем, что расширенная часть расширяется вниз от верхней части при постепенном увеличении в радиальном направлении, а распылительное сопло прикреплено к расширенной части или части непосредственно за расширенной частью в направлении потока для обеспечения распыления воды и/или абсорбирующего раствора для охлаждения и увлажнения газа и/или удаления вредного компонента из газа, при этом газораспределительное устройство расположено в расширенной части или около нее в месте перед распылительным соплом в направлении потока для обеспечения большей нисходящей составляющей скорости потока газа в периферийной части колонны с распылителем, чем в ее центральной части.

2. Колонна по п. 1, отличающаяся тем, что газораспределительное устройство имеет больший коэффициент живого сечения в периферийной части колонны, чем в ее центральной части.

3. Колонна по п. 2, отличающаяся тем, что газораспределительное устройство выполнено в виде перфорированной тарелки, пересекающей внутреннее пространство колонны.

4. Колонна по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что газораспределительное устройство, выполненное в виде перфорированной тарелки, размещают таким образом, что образуется кольцевая щель или зазор между периферийной частью перфорированной тарелки и внутренней стенкой расширенной части или цилиндрической стенкой колонны с распылителем.

5. Колонна по п.1 или 2, отличающаяся тем, что газораспределительным устройством является сочетание перфорированной тарелки, пересекающей внутреннее пространство колонны, и распределительной решетки, помещенной выше или ниже перфорированной тарелки.

6. Колонна по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что газораспределительным устройством является сочетание пары параллельно расположенных перфорированных терелок, помещенных таким образом, что образуется кольцевая щель или зазор между периферийной частью каждой из тарелок и внутренней стенкой расширенной части или цилиндрической стенкой, и распределительной решетки, вставленной между парой перфорированных тарелок.

7. Колонна по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что газораспределительным устройством является устройство, состоящее из направляющей тарелки многоюбочной формы для распределения отходящего газа и перфорированной тарелки, имеющей диаметр меньше диаметра колонны и расположенной у низа центральной части направляющей тарелки.

8. Способ охлаждения, увлажнения и/или очистки газа без образования сточной воды, в котором в газ, вводимый в колонну с распылителем из верхней части ее через расширенную часть, распыляют воду и/или абсорбирующий раствор, отличающийся тем, что проводят распыление посредством распылительного сопла, прикрепленного к расширенной части или части непосредственно за расширенной частью в направлении потока для обеспечения охлаждения и увлажнения газа и/или удаления вредного компонента из газа и при котором температура отходящего газа после испарения распыленной воды и/или абсорбирующей жидкости меньше температуры точки росы газа плюс 50^oC, при этом распределяют введенный газ в месте перед распылительным соплом в направлении потока с тем, чтобы нисходящая составляющая скорости потока газа была больше в периферийной части колонны с распылителем, чем в ее центральной части.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6