Устройство для сорбентной очистки дымовых газов от оксидов азота

 

Изобретение относится к физико-химической очистке дымовых газов и может быть использовано в энергетической, металлургической и других отраслях промышленности. Устройство для сорбентной очистки дымовых газов от оксидов азота содержит загрузочные и накопительные бункера с механизмами разгрузки, каналы для исходных и очищенных газов, а также реакционные колонны, выполненные в виде змеевика из вертикальных труб, соединенных плавными переходами. В начале каждого прямого участка змеевика вмонтированы газовые турбулизаторы. Входной конец змеевика снабжен смесителем для подвода дымовых газов или горячего воздуха, и для подачи пылевидной фракции сорбента. Выходной конец змеевика тангенциально включен в сепаратор-циклон, причем его воронка совмещена с накопительным бункером для подготовленного сорбента, выходная часть которого связана с питателем. Посредством отводящего трубопровода сепаратор связан с тройником для отвода потоков дымовых газов и воздуха в дымосос и через теплообменник в конденсатор соответственно. Последний снабжен патрубками подвода и отвода воды, слива разбавленной азотной кислоты, подвода насыщенного пара и отвода воздуха. Кроме того, устройство снабжено подпиточным бункером, который связан с накопительным бункером, сушильным агрегатом, имеющим патрубки для подвода и отвода воздуха, который через ленточный транспортер механически связан с подпиточным бункером. Устройство снабжено бункером сырого сорбента, который через второй ленточный транспортер связан с сушильным агрегатом. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки газов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области физико-химической очистки дымовых газов, а именно к аппаратному оформлению процесса сорбентной очистки дымовых газов от токсичных соединений - оксидов азота - твердыми сорбентами, например природными цеолитами, и может быть использовано в энергетической, металлургической и др. отраслях промышленности.

Известно устройство для очистки технологических газов [БИ N 2, 1998 г., заявка N 94028201/25, стр. 22], выбранное в качестве прототипа, содержащее корпус, загрузочный и накопительный бункеры с механизмом разгрузки, вертикальные каналы для исходного и очищенного газа, шахту цеолита. Устройство оборудовано вертикальными шахтами с движущимся плотным слоем цеолита и поперечным к слою движением газового потока.

Недостатками данного устройства являются слабая способность реагирования сорбента с токсичными газами за счет использования небольшой поверхности сорбента, а следовательно, неэффективность и неэкономичность санитарной очистки газовых промышленных выбросов.

Задачей изобретения является повышение эффективности и экономичности санитарной очистки газовых промышленных выбросов от оксидов азота за счет увеличения поверхности реагирования сорбента с токсинами газов, а также оптимизации процесса регенерации.

Поставленная задача решена за счет того, что в устройстве сорбентной очистки дымовых газов от оксидов азота содержатся загрузочные и накопительный бункера с механизмами разгрузки, каналы для исходных и очищенных газов. Согласно изобретению устройство содержит реакционные колонны, выполненные в виде змеевика из вертикальных труб, соединенных плавными переходами. В начале каждого прямого участка змеевика вмонтированы газовые турбулизаторы. Входной конец змеевика снабжен смесителем для подвода дымовых газов или горячего воздуха и для подачи пылевидной фракции сорбента. Выходной конец змеевика тангенциально включен в сепаратор-циклон, причем его воронка совмещена с накопительным бункером для подготовленного сорбента, выходная часть которого связана с питателем. Посредством отводящего трубопровода сепаратор связан с тройником для отвода потоков дымовых газов и воздуха в дымосос и через теплообменник в конденсатор соответственно. Последний снабжен патрубками подвода и отвода воды, слива разбавленной азотной кислоты, подвода насыщенного пара и отвода воздуха. Кроме того, устройство снабжено подпиточным бункером, который связан с накопительным бункером, сушильным агрегатом, имеющим патрубки для подвода и отвода воздуха, который через ленточный транспортер механически связан с подпиточным бункером. Устройство снабжено бункером сырого сорбента, который через второй ленточный транспортер связан с сушильным агрегатом.

За счет того, что предложенное устройство содержит прямоточную систему в виде реакционных колонн, включающую питатель и смеситель, в которой создается высокоскоростное газовое течение, способное нести частицы сорбента в пылевом потоке, конденсатор, позволяющий утилизировать молекулы оксидов азота посредством связывания их с водой в паровом синтезе, достигается эффективность и экономичность очистки дымовых газов от оксидов азота.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для сорбентной очистки дымовых газов от оксидов азота.

Устройство для очистки газов состоит из реакционных колон 1, выполненных в виде змеевика из трех вертикальных труб, соединенных плавными переходами. В начале (по ходу газов) каждого прямого участка змеевика вмонтированы газовые турбулизаторы 2. Входной конец змеевика снабжен смесителем 3, который соединен с тройником 4 для подвода дымовых газов и горячего воздуха через шибера 5 и 6 соответственно, и для отвода смеси пылевидной фракции сорбента с газовой либо воздушной средой. В смеситель осуществляется подача сорбента механическим питателем 7 через патрубок 8. Выходной конец змеевика тангенциально включен в сепаратор-циклон 9. Воронка сепаратора 9 совмещена с накопительным бункером 10 для загрузки подготовленного сорбента. Выходная часть бункера связана с питателем 7. Сепаратор 9 посредством отводящего трубопровода связан с тройником 11, который отводит поток газов либо воздуха на шибера 12 и 13 соответственно. Шибер 12 трубопроводом связан с дымососом, а шибер 13 с поверхностным теплообменником 14, снабженным патрубками подвода холодной воды и отвода горячей. Теплообменник связан с конденсатором 15, который имеет патрубки подвода холодной воды и отвода горячей воды, патрубок слива разбавленной азотной кислоты (HNO₃), патрубок подвода насыщенного пара через паровую задвижку 16, паровую форсунку 17 и патрубок отвода воздуха, соединенный с шибером 18. Подпитка системы сорбентом осуществляется из бункера 19, который через питатель 20 связан с бункером 10. В бункер 19 сорбент доставляется ленточным транспортером 21 из сушильного агрегата 22, конструктивно снабженного движущейся решеткой с размерами ячеек 1-2 мм и валковым механизмом с рабочим расстоянием до 3 мм. Сушильный агрегат в нижней части имеет патрубок подвода воздуха через шибер 23, а в верхней части - патрубок отвода воздуха через шибер 24 в дымовую трубу. В сушильный агрегат сорбент подается в сыром виде ленточным транспортером 25 из бункера 26.

Устройство работает следующим образом.

1. Подготовка сорбента (цеолита) Размолотый природный цеолит загружается в сыром виде в бункер 26, а затем при помощи ленточного транспортера 25 цеолит поступает на движущуюся решетку сушильного агрегата 22, где происходит удаление внешней влаги за счет продувания через слой горячего воздуха (120 - 150^oC), поступающего из нижнего патрубка при открытом шибере 23. Смесь воздуха и водяных паров отводится через верхний патрубок в дымовую трубу при открытом шибере 24. Спекшаяся при сушке масса сорбента растирается валковым механизмом и поступает посредством ленточного транспортера 21 в бункер 19. После заполнения бункера отключаются электроприводы транспортеров 21 и 25 и сушильного агрегата 22, а также перекрываются шиберы 23 и 24. Включение системы сушки происходит в обратном порядке при снижении уровня сорбента в бункере 19.

2. Регенерация и дегидратация сорбента Из бункера 19 сорбент поступает в питатель 20, который осуществляет равномерную подачу сорбента в бункер 10. Из бункера 10, благодаря питателю 7, сорбент равномерными мелкими порциями поступает через патрубок 8 в смеситель 3. В смеситель также поступает горячий воздух (350-400^oC) через открытый шибер 6, при этом шибер 5 находится в закрытом положении. Образующаяся в смесителе 3 смесь частиц сорбента и воздуха поступает в реакционные колоны 1, где за счет турбулизаторов 2 происходит дополнительное перемешивание смеси. В реакционных колонах 1 за счет высокой температуры и потока воздуха происходит удаление адсорбированной влаги при дегидратации и удаление вредных компонентов, в частности оксидов азота, при регенерации. Прореагировавшая смесь, попадая в циклон 9, разделяется на составляющие. Отсепарированный сорбент поступает в бункер 10, а смесь воздуха либо с водяным паром, либо с вредными компонентами через тройник 11 и открытый шибер 13 (шибер 12 при этом закрыт) поступает через теплообменник 14, где происходит снижение температуры газовой смеси, в конденсатор 15, в котором создаются условия для максимального реагирования NOx с насыщенным водяным паром, поступающим в конденсатор через открытую паровую задвижку 16 и форсунку 17. Получающиеся в результате реакции пары азотной кислоты конденсируются в разбавленную азотную кислоту и удаляются на хранение через сливной патрубок. Очищенный воздух отводится через открытый шибер 18 в дымовую трубу. После окончания процесса регенерации (дегидратации) закрываются шибера 6 и 13 и прекращается подача в конденсатор пара закрытием паровой задвижки 16 и шибера 18.

Режим дегидратации необходим только при первом пуске установки, в дальнейшем данный режим объединяется с регенерацией.

3. Очистка дымовых газов В момент закрытия шибера 6 открывается шибер 5 и в смеситель 3 начинают поступать очищенные от пыли дымовые газы, где происходит их смешение с регенерированным сорбентом, поступающим из питателя 7. Под воздействием разряжения, создаваемого дымососом, смесь проходит по реакционным колонам 1, где происходит адсорбция оксидов азота и других вредных компонентов. В циклоне 9 происходит отделение частиц сорбента от газов, которые уже в чистом виде поступают через тройник 11 и открытый шибер 12 на всасывающую сторону дымососа, а отсепарированный сорбент поступает в бункер 10. При заполнении бункера 10 отработанным сорбентом включается система регенерации. При этом закрываются шибера 5 и 12, тем самым отсекая подачу дымовых газов. Система очистки включается сразу же после окончания регенерации.

В процессах очистки часть сорбента теряется, что происходит и при регенерации, поэтому при снижении уровня сорбента в бункере 10, который поддерживается постоянным на протяжении всего срока эксплуатации установки, из бункера 19 в бункер 10 при помощи питателя 20 поступает необходимая порция сорбента.

Формула изобретения

1. Устройство для сорбентной очистки дымовых газов от оксидов азота, содержащее загрузочные и накопительный бункера с механизмами разгрузки, каналы для исходных и очищенных газов, отличающееся тем, что устройство содержит реакционные колонны, выполненные в виде змеевика из вертикальных труб, соединенных плавными переходами, входной конец змеевика снабжен смесителем для подвода дымовых газов или горячего воздуха, и для подачи пылевидной фракции сорбента, а выходной конец змеевика тангенциально включен в сепаратор-циклон, причем его воронка совмещена с накопительным бункером для подготовленного сорбента, выходная часть которого связана с питателем, кроме того, посредством отводящего трубопровода сепаратор связан с тройником для отвода потоков дымовых газов и воздуха в дымосос и через теплообменник - в конденсатор соответственно, последний снабжен патрубками подвода и отвода воды, слива разбавленной азотной кислоты, подвода насыщенного пара и отвода воздуха, кроме того, устройство снабжено подпиточным бункером, который связан с накопительным бункером, сушильным агрегатом, имеющим патрубки для подвода и отвода воздуха, который через ленточный транспортер механически связан с подпиточным бункером, а также снабжено бункером сырого сорбента, который через второй ленточный транспортер связан с сушильным агрегатом.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в начале каждого прямого участка змеевика вмонтированы газовые турбулизаторы.

РИСУНКИ

Рисунок 1