Способ конденсации паров воды, образованных в процессе каталитического сжигания иловых осадков сточных вод коммунальных очистных сооружений

Изобретение относится к способу конденсации паров воды и нейтрализации кислых газов из парогазовой смеси, образующейся в результате процесса термокаталитического окисления илового осадка сточных вод коммунальных очистных сооружений в скруббере. Технический результат достигается способом конденсации паров воды, образованных в процессе каталитического сжигания илового осадка сточных вод, в котором влажные дымовые газы с температурой 185-200°С, предварительно очищенные в рукавном фильтре от твердых частиц, поступают в мокрый вихревой скруббер через впускной коллектор, из которого равномерно распределяются снизу вверх, проходя через диспергирующую решетку, на которую сверху поступает орошающая вода или орошающая вода с добавленным в нее щелочным агентом, при этом образуется турбулентный дисперсный газожидкостный слой, в котором дымовые газы охлаждаются с конденсацией из него пара, далее охлажденные влажные дымовые газы поступают в блок сепараторов, где происходит отделение капель воды от газовой фазы, затем осушенные дымовые газы поступают в короб, установленный над корпусом и далее выходят из скруббера через выпускной коллектор, при этом сконденсированная вода под действием гравитации отводится через диспергирующую решетку в поддон с патрубком слива воды. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к способу конденсации паров воды и нейтрализации кислых газов из парогазовой смеси, образующейся в результате процесса термокаталитического окисления илового осадка сточных вод коммунальных очистных сооружений в скруббере.

Известен способ контактирования газов и жидких капель для массо- и/или теплообмена в скруббере (патент RU237055). В рассматриваемом способе контактирования газов и жидких капель, жидкость впрыскивается в скруббер в противотоке газу на нескольких уровнях, причем газ подается, по меньшей мере, через два входных отверстия в корпусе скруббера. Для уменьшения разницы в длительностях контакта, течение газа у входных отверстий так направлено внутрь скруббера, имеющего диаметр больше или равный 12 м, в частности, больше 20 м, что направления течений, по меньшей мере, двух газовых потоков при их продолжении внутрь скруббера пересекаются, в частности, на участке от центра скруббера до половины радиуса скруббера за центром скруббера. В результате происходит более интенсивное взаимодействие газа с жидкостью.

Недостатками вышеуказанного способа являются значительные массогабаритные характеристики устройства (диаметр скруббера не менее 12 м, в частности, больше 20 м). Данный вид оборудования применим в большей степени для процессов с высокими скоростями парогазового потока. Кроме того, для нейтрализации кислых газов предполагается использование суспензии, которая подается в отдельной зоне скруббера. Применение суспензии требует использования специальных форсунок. Также, твердые частицы суспензии могут накапливаться в элементах устройства, что требует специальных процедур очистки. Более того, для отделения твердых частиц от водной фазы требуется использование специального оборудования. Таким образом, скруббер представляет собой достаточно сложную систему, с несколькими зонами обработки парогазовой смеси.

Задача заявляемого изобретения состоит в повышении эффективности процесса конденсации паров воды, образующихся при термокаталитическом окислении иловых осадков сточных вод коммунальных очистных сооружений.

Технический результат изобретения - высокая эффективность конденсации паров воды в скруббере, проведенной в одну стадию.

Дополнительным результатом является нейтрализация кислых оксидов, входящих в состав дымовых газов.

Технический результат достигается предложенным способом конденсации паров воды в мокром вихревом скруббере в проточном режиме. Предложенный процесс является одностадийным. Влажные дымовые газы, пройдя предварительную очистку в рукавном фильтре, поступают с температурой 185-200°С в мокрый вихревой скруббер через впускной коллектор, из которого отводятся и равномерно распределяются снизу вверх, проходя через диспергирующую решетку, на которую сверху поступает орошающая вода температурой 25-30°С из перфорированных труб, при этом образуется турбулентный дисперсный газожидкостный слой, охлаждая дымовые газы до температуры 60-70°С, с конденсацией из него пара в газожидкостном слое, охлажденные дымовые газы с каплями воды попадают в блок сепараторов, где происходит отделение капель воды от газовой фазы и далее осушенные дымовые газы поступают в короб, установленный над корпусом и выходят из скруббера через выпускной коллектор, при этом конденсат под действием гравитации отводится через диспергирующую решетку в поддон с патрубком слива воды.

Парогазовая смесь в составе: дымовые газы не менее 11600 кг/ч, зола 0,9 кг/ч и водяной пар не менее 4500 кг/ч с температурой 185-200°С, а так же вода на орошение в количестве не менее 240 м3/ч с температурой 25-30°С подаются в скруббер в горизонтальном направлении. Такие условия обеспечивают охлаждение парогазовой смеси до температуры 60-70°С, при этом из охлажденной парогазовой смеси конденсируется не менее 3500 кг/ч водяного пара, а температура воды, вытекающей из скруббера, на 10-20°С выше температуры воды, подаваемой на орошение. При этом вода, подаваемая в скруббер, непрерывно дозируется щелочным агентом (NaOH или Na2CO3), обеспечивающим эффективное растворение и связывание кислотных оксидов (в основном SO2), входящих в состав дымовых газов.

Сущность изобретения иллюстрируется схемой скруббера, на которой изображены: корпус 1, впускной коллектор 2, диспергирующая решетка 3, перфорированные трубы 4 для подачи воды, блок сепараторов 5, поддон 6, короб 7, выпускной коллектор 8, патрубок слива воды 9, вход дымовых газов А1, выход дымовых газов А2, зона турбулентного дисперсного газожидкостного слоя Б, зона охлажденной парогазовой смеси В. Стрелками обозначено направление движения газа.

Впускной коллектор 2 и выпускной коллектор 8 расположены на противоположных вертикальных стенках корпуса скруббера 1. Диспергирующая решетка 3 расположена над поддоном для сбора воды 6 и параллельно ему. Над решеткой 3 расположены две перфорированные трубы 4, установленные параллельно друг другу и параллельно решетке 3. Блок сепараторов 5 расположен над перфорированными трубами 4.

Принцип работы скруббера следующий. Влажные дымовые газы (парогазовая смесь) поступают через вход А1 и впускной коллектор 2 в поддон 6, равномерно распределяются и снизу-вверх проходят через диспергирующую решетку 3. Сверху на решетку сливается вода из перфорированных труб (6) и на сформированных струях газа образуется развитый турбулентный дисперсный газожидкостный слой «Б.» Этот слой отличает максимально развитая удельная поверхность контакта, высокая скорость ее обновления и однородность структуры. Все это вместе определяет высокую эффективность охлаждения дымовых газов с конденсацией из него пара в газожидкостном слое «В». Охлажденный газ с каплями воды попадает в блок сепараторов 5, где капли отделяются от газовой фазы. Осушенный газ поступает в короб 7, установленный над корпусом, и через выпускной коллектор 8 выходит из скруббера через выход А2. Излишки воды, находящейся в газожидкостном слое, под действием гравитации отводятся через диспергирующую решетку 3 в поддон 6 и из него, через патрубок слива воды 9 выводятся из скруббера.

Способ конденсации паров воды и нейтрализации кислых газов из парогазовой смеси, образующейся в результате процесса термокаталитического окисления илового осадка сточных вод коммунальных очистных сооружений в скруббере заключается в следующем. Парогазовая смесь в составе: дымовые газы не менее 11600 кг/ч, зола 450 кг/ч и водяной пар не менее 4500 кг/ч выходит из каталитического реактора, проходит рекуператор, экономайзер, затем проходит стадию очистки в рукавном фильтре, после которого содержание золы снижается до 0,9 кг/ч. Далее парогазовая смесь охлаждается до температуры 185-200°С и попадает в мокрый скруббер, данный температурный диапазон обусловлен тем, что при более высокой температуре, эффективность конденсации в скруббере будет падать. Одновременно в скруббер подается вода для орошения парогазовой смеси в количестве не менее 240 м3/ч с температурой 25-30°С, температура более 30°С приводит к снижению эффективности работы скруббера. Перед подачей в скруббер, в воду, в непрерывном режиме, дозируется щелочной агент (NaOH или Na2CO3), необходимый для связывания кислотных оксидов (в основном SO2), входящих в состав дымовых газов. В скруббере происходит охлаждение парогазовой смеси до температуры 60-70°С (в зависимости от точного значения температуры входящей в скруббер парогазовой смеси), при этом из охлажденной парогазовой смеси конденсируется не менее 3500 кг/ч водяного пара, а температура воды, вытекающей из скруббера, становится на 10-20°С выше температуры воды, подаваемой на орошение (в зависимости от точного значения температуры входящей в скруббер парогазовой смеси).

Исходя из данных химического анализа, содержание серы в горючей массе осадка составляет до 0,8 масс. %. Расход осадка в процессе термокаталитического окисления, рассчитанный по горючей массе составляет 1050 кг/ч, что в пересчете на SO2 составляет 16,8 кг/ч. Золой, образующейся в процессе сжигания осадка улавливается не менее 90 % диоксида (с образованием солей) или не менее 15,12 кг/ч. Таким образом, на скруббер поступает не более 1,68 кг/ч SO2. Исходя из допущений, что весь растворенный диоксид серы переходит в равновесные формы сернистой кислоты, можно рассчитать, что в данном случае, концентрация [H+] будет составлять около 1,08⋅10-4 моль/л. Следовательно, pH такого раствора будет иметь значение около 4,0.

Для нейтрализации такого раствора можно использовать натриевую щелочь (NaOH), в количестве, соответствующем концентрации 1⋅10-4 моль/л или 24 моль/ч. Следовательно, в воду скруббера необходимо добавлять около 960 г/ч NaOH. При использовании для нейтрализации бикарбоната натрия (Na2CO3), потребуется введение 0,5⋅10-4 моль/л или 12 моль/ч соли. Это соответствует расходу в 1,272 кг/ч.

Реализация процесса конденсации паров воды и нейтрализации кислых газов по указанному способу избавляет от необходимости использования дополнительных устройств и сооружений. Контроль за эффективностью реализации процесса ведется путем определения влажности дымовых газов после скруббера, кислотности воды после скруббера, а также концентрации кислотных оксидов в дымовых газах на выходе из скруббера.

1. Способ конденсации паров воды, образованных в процессе каталитического сжигания илового осадка сточных вод, в котором влажные дымовые газы с температурой 185-200°С, предварительно очищенные в рукавном фильтре от твердых частиц, поступают в мокрый вихревой скруббер через впускной коллектор, из которого равномерно распределяются снизу вверх, проходя через диспергирующую решетку, на которую сверху поступает орошающая вода или орошающая вода с добавленным в нее щелочным агентом, при этом образуется турбулентный дисперсный газожидкостный слой, в котором дымовые газы охлаждаются с конденсацией из него пара, далее охлажденные влажные дымовые газы поступают в блок сепараторов, где происходит отделение капель воды от газовой фазы, затем осушенные дымовые газы поступают в короб, установленный над корпусом и далее выходят из скруббера через выпускной коллектор, при этом сконденсированная вода под действием гравитации отводится через диспергирующую решетку в поддон с патрубком слива воды.

2. Способ конденсации паров воды по п.1, отличающийся тем, что впускной коллектор и выпускной коллектор расположены на противоположных вертикальных стенках корпуса скруббера.

3. Способ конденсации паров воды по п.1, отличающийся тем, что орошающая вода поступает из перфорированных труб.

4. Способ конденсации паров воды по п.1, отличающийся тем, что сверху на диспергирующую решетку поступает орошающая вода с температурой 25-30°С.

5. Способ конденсации паров воды по п.1, отличающийся тем, что дымовые газы охлаждаются до температуры 60-70°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области термического обеззараживания и утилизации органосодержащих отходов, находящихся в твердом, жидком и газообразном состоянии, и может быть использовано в различных отраслях, связанных с переработкой отходов биомассы. Техническими эффектами изобретения являются уменьшение выбросов патогенных микроорганизмов и вирусов в биосферу, увеличение производительности системы, снижение энергозатрат на процесс обеззараживания отходов.

Изобретение относится к устройствам для осуществления быстрого пиролиза коммунальных отходов и может быть использовано для утилизации твердых бытовых и промышленных отходов, отходов деревообработки, сельскохозяйственного и пищевого производства. Техническим результатом является обеспечение необходимой влажности исходного сырья перед подачей его (сырья) в пиролизный реактор, обеспечение повторного пиролиза парогазовой смеси.

Изобретение касается способа переработки углеродсодержащих веществ, который включает их пиролизную переработку в установке путем нагрева в камере переработки с получением в качестве продукта пиролиза газообразного топлива. Предварительно подготовленное сырье из равного количества опилок, лигнина и торфа с размером частиц до 3 мм измельчают при помощи шредера и загружают потоком сжатого воздуха в печь кипящего слоя, где подвергают пиролизу при температуре 600-800°С в два этапа.

Изобретение касается способа переработки углеродсодержащих веществ, который включает их пиролизную переработку в установке путем нагрева в камере переработки с получением в качестве продукта пиролиза газообразного топлива. Предварительно подготовленное сырье из равного количества опилок, лигнина и торфа с размером частиц до 3 мм измельчают при помощи шредера и загружают потоком сжатого воздуха в печь кипящего слоя, где подвергают пиролизу при температуре 600-800°С в два этапа.

Изобретение относится преимущественно к технологиям утилизации преимущественно твердых коммунальных отходов (ТКО), включая городской мусор, а также иные виды отходов, близких к ним по свойствам, в частности отходы полимерной, пищевой, деревообрабатывающей, нефтехимической промышленности. Технический результат – глубокая комплексная переработка отходов различного происхождения, содержащих углеводородную составляющую, с получением синтетического угля в качестве товарного продукта с одновременным повышением энергоэффективности и производительности процесса термической деструкции.

Изобретение относится к области обезвреживания и уничтожения отходов. Технический результат - сбережение максимального количества полезных компонентов, содержащихся в твердых коммунальных отходах (ТКО) для вторичного их использования, и улучшение состояния окружающей среды.

Изобретение направлено на расширение технологических возможностей использования способа низкотемпературной переработки органических твердых отходов, в том числе твердых коммунальных отходов с различными физико-механическими характеристиками. Способ низкотемпературной переработки органических твёрдых коммунальных отходов реализуют в трубчатом реакторе с винтообразным транспортирующим органом при температуре до 400-4500С, в среде циркулирующего теплоносителя и соответствующего разложения органических компонентов на технический углерод, жидкое углеводородное топливо, техническую воду и синтетический углеводородный газ.

Изобретение относится к способу и устройству для пиролизации хозяйственно-бытовых отходов сельской местности. Устройство содержит наружную трубу, срединную трубу и внутреннюю трубу, которые расположены последовательно одна в другой, при этом внутренняя труба образует первый канал для протекания газообразных продуктов сгорания, пространство между внутренней трубой и срединной трубой образует пиролизную камеру, а пространство между срединной трубой и наружной трубой образует второй канал для протекания газообразных продуктов сгорания.

Изобретение относится к малой распределенной электроэнергетике и предназначено для децентрализованного энергоснабжения, а также экологически безопасной утилизации твердых коммунальных отходов, и направлено на решение технической проблемы повышения эффективности автономной электрогенерации с использованием малых энергоустановок на основе местных энергоресурсов - твердого низкосортного углеродсодержащего сырья - некондиционной биомассы, торфа, бурых углей при минимизации вредных выбросов.

Изобретение относится к системе коммунального хозяйства, энергетической и химической промышленности и может быть применено для уничтожения твердых бытовых и промышленных отходов, содержащих углеводородную составляющую для получения синтетического углеводородного газа, водорода и азота, которые, в свою очередь, могут быть использованы для выработки электроэнергии.

Изобретение относится к устройствам и способам утилизации влажных иловых осадков коммунальных очистных сооружений. Изобретение касается установки для каталитического сжигания топлива в виде илового осадка сточных вод, включающей каталитический реактор, в котором в верхней части корпуса расположен патрубок для подачи катализатора, а под крышкой с трубой вывода дымовых газов расположен отбойник, выполненный в форме полого усечённого конуса, при этом закреплённый на корпусе реактора вниз основанием с меньшим диаметром, в котором закреплён пирамидальный четырёхгранный наконечник вершиной вниз с диагональю основания, большей, чем диаметр меньшего основания усечённого конуса отбойника, таким образом, что между плоскостью основания наконечника и плоскостью меньшего основания усечённого конуса отбойника образованы зазоры.
Наверх