Результат интеллектуальной деятельности: КОМПЛЕКС УСТАНОВОК ГАЗООЧИСТКИ

Заявляемый объект относится к области очистки газовых выбросов и может быть использован при очистке отходящих газов в комплексе установок газоочистки с применением в качестве аппаратов газоочистки рукавных фильтров, электрофильтров, а также при очистке газов с использованием каталитических реакторов.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому объекту является выбранный в качестве прототипа комплекс установок газоочистки открытых ферросплавных печей, содержащий четыре автономные установки газоочистки, газоотводящий тракт каждой из которых содержит газоход очищаемого газа, аппарат газоочистки, оснащенный средствами для накопления и вывода уловленной пыли, газоход очищенного газа, побудитель тяги и дымовую трубу (Научно-производственный журнал «Экология и промышленность», №2, 2006 г., стр.22, рис.1).

У заявляемого объекта и прототипа совпадают следующие существенные признаки. Оба устройства содержат, по меньшей мере, две автономные установки газоочистки, газоотводящий тракт каждой из которых содержит газоход очищаемого газа, аппарат газоочистки, оснащенный средствами для накопления и вывода уловленной пыли, газоход очищенного газа, побудитель тяги и дымовую трубу.

При использовании заявляемого объекта ожидается достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности работы комплекса установок газоочистки.

Анализ технических свойств прототипа, обусловленных его признаками, показывает, что получению ожидаемого технического результата при использовании прототипа препятствуют следующие причины.

В реальных эксплуатационных условиях работы газоочистки пуск холодного газоочистного оборудования сопровождается конденсацией влаги на стенках аппаратов и газоходов, что наиболее остро проявляется в зимнее время. Такие условия работы газоочистного оборудования обусловлены остановками-пусками, связанными с циклическим режимом работы основного пылеобразующего технологического оборудования (металлургических агрегатов, агломерационных машин и т.п.).

Как правило, отходящие дымовые и технологические газы, требующие санитарной очистки, являются запыленными и содержат в своем составе кислотообразующие соединения (диоксид углерода, оксиды серы, оксиды азота, HCl, HF). В промышленной практике широкое распространение получили методы очистки отходящих газов от оксидов серы, хлоридов и фторидов, и пр., которые предусматривают использование рукавных фильтров в качестве реакционных аппаратов очистки и предусматривают напыление реагентов либо сорбентов (известь, сода, углеродсодержащие сорбенты и их смеси) на фильтрующий материал рукавного фильтра.

Конденсация на элементах газоочистного оборудования паров влаги и паров кислот при прохождении точки росы вызывает налипание пыли на поверхности рукавов и пылевых бункеров рукавного фильтра. Пыль, оседающая на ткань в условиях конденсации, слипается, забивает поры ткани и резко повышает гидравлическое сопротивление аппарата. Явление налипания может усиливаться гигроскопичными свойствами напыляемых (например, негашеная известь) или образующихся в результате абсорбции соединений (при абсорбции HCl известью образуется гигроскопичный хлорид кальция).

Конденсационное увлажнение пыли в зимний период может приводить к смерзанию пыли в бункерах, что затрудняет удаление и транспортировку пыли в бункер-накопитель. Также, конденсированная влага способствует интенсивной коррозии металла и, как следствие, приводит к увеличению эксплуатационных расходов на содержание газоочистного оборудования.

Такие же проблемы имеют место при эксплуатации электрофильтров, каталитических реакторов и другого газоочистного оборудования «сухого» типа.

Кроме того, в ряде случаев, при работе металлургических агрегатов происходит интенсивный выброс запыленного газа, и если пылевая нагрузка на работающий аппарат газоочистки превышает проектную величину, то эффективность очистки газа от пыли резко ухудшается.

При необходимости ремонта элементов оборудования на одной установке газоочистки, работу металлургического агрегата, к которому подключена эта установка газоочистки, необходимо останавливать.

Вышеуказанные недостатки снижают эффективность работы комплекса установок газоочистки.

В основу заявляемого объекта поставлена задача создать такой комплекс установок газоочистки, в котором усовершенствование путем введения новых элементов позволило бы при использовании заявляемого объекта обеспечить достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности работы комплекса установок газоочистки.

Суть заявляемого объекта заключается в следующем. Заявляемый комплекс установок газоочистки содержит, по меньшей мере, две автономные установки газоочистки, газоотводящий тракт каждой из которых содержит газоход очищаемого газа, аппарат газоочистки, оснащенный средствами для накопления и вывода уловленной пыли, газоход очищенного газа, побудитель тяги и дымовую трубу. Отличительной особенностью комплекса является следующее. На газоходах очищаемого газа перед аппаратами газоочистки установлены запорные клапаны, и на газоходах очищенного газа после аппаратов газоочистки установлены запорные клапаны. При этом соседние газоходы очищаемого газа на участках, расположенных между запорными клапанами и аппаратами газоочистки, соединены между собой дополнительным газоходом с запорным клапаном. И соседние газоходы очищенного газа на участках, расположенных между аппаратами газоочистки и запорными клапанами, соединены между собой дополнительным газоходом с запорным клапаном.

В частных случаях использования заявляемый объект отличается тем, что:

- указанные запорные клапаны выполнены дистанционно управляемыми, и комплекс снабжен микропроцессорным блоком управления запорными клапанами;

- в газоходах очищаемого газа установлены датчики температуры, которые соединены с микропроцессорным блоком управления запорными клапанами;

- в газоходах очищаемого газа установлены датчики запыленности газа, которые соединены с микропроцессорным блоком управления запорными клапанами.

При использовании заявляемого объекта ожидается достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности работы комплекса установок газоочистки.

Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом имеется следующая причинно-следственная связь.

Установка запорных клапанов на газоходах очищаемого газа перед аппаратами газоочистки и на газоходах очищенного газа после аппаратов газоочистки, соединение при этом дополнительным газоходом с запорным клапаном соседних газоходов очищаемого газа на участках, расположенных между запорными клапанами и аппаратами газоочистки, а также соединение дополнительным газоходом с запорным клапаном соседних газоходов очищенного газа на участках, расположенных между аппаратами газоочистки и запорными клапанами, позволяет перераспределять очищаемый газ между аппаратами газоочистки комплекса.

При необходимости ввода в работу свободной установки газоочистки при циклической работе подключенного к ней металлургического агрегата, за счет управления клапанами можно направить поток очищаемого горячего газа от работающей установки газоочистки в аппарат газоочистки установки, которая должна вводиться в работу с «холодного пуска», и далее по тракту действующей установки. После прогрева горячим газом газоочистного оборудования вводимой в работу установки газоочистки до температуры, превышающей точку росы, эту установку газоочистки за счет управления клапанами отключают от действующей установки газоочистки и включают в автономную работу. Соединение газоотводящих трактов аналогичных отдельных установок газоочистки на участках до и после газоочистных аппаратов, требующих стабилизации температурного режима, обеспечивает возможность подогрева аппаратов газоочистки без сооружения дополнительных систем подогрева и без использования дополнительного топлива. При этом после возможных частых остановок установок газоочистки, аппараты газоочистки, предварительно подогретые за счет тепла отходящих газов даже от одной работающей установки газоочистки, всегда подготовлены к «холодному пуску» без угрозы конденсации паров влаги.

Если в процессе работы заявляемого комплекса установок газоочистки происходит интенсивный выброс пыли в одном из металлургических агрегатов, то, путем управления запорными клапанами, обеспечивается параллельное подключение газоочистного оборудования соседней установки газоочистки, которая в данный момент не работает или недостаточно загружена. В таком режиме оба аппарата газоочистки будут работать с пылевой нагрузкой ниже максимальной проектной, обеспечивая эффективную очистку газов от пыли.

При необходимости ремонта элементов оборудования на одной установке газоочистки, работу основного пылеобразующего технологического оборудования, к которому подключена эта установка газоочистки, можно не останавливать, а, управляя запорными клапанами, осуществить перераспределение очищаемого газа между другими установками газоочистки комплекса.

Выполнение указанных запорных клапанов дистанционно управляемыми и снабжение комплекса микропроцессорным блоком управления запорными клапанами позволяет осуществлять управление всеми запорными клапанам комплекса с одного пульта управления и автоматически.

Установка в газоходах очищаемого газа датчиков температуры, которые соединены с микропроцессорным блоком управления запорными клапанами, позволяет обеспечить выполнение необходимых вычислений для сравнения текущей температуры газоочистного оборудования с заданным значением и, при необходимости, путем управления запорными клапанами, обеспечить автоматическое подключение работающей установки газоочистки к вводимой в работу установки газоочистки для прогрева ее газоочистного оборудования горячим газом до температуры, превышающей точку росы.

Установка в газоходах очищаемого газа датчиков запыленности газа, которые соединены с микропроцессорным блоком управления запорными клапанами, позволяет производить необходимые вычисления для сравнения текущей запыленности газа, поступающего в газоочистное оборудование, с оптимальным значением для данного газоочистного оборудования, и при интенсивных выбросах пыли автоматически обеспечивать, путем управления запорными клапанами, параллельное подключение газоочистного оборудования соседней установки газоочистки, которая в данный момент не работает или недостаточно загружена. В таком режиме оба аппарата газоочистки будут работать с пылевой нагрузкой ниже максимальной проектной, обеспечивая эффективную очистку газов от пыли.

Таким образом, возможность перераспределения газовых потоков между установками газоочистки комплекса в реальных эксплуатационных условиях работы обеспечивает ряд преимуществ. Если при циклическом режиме работы пылеобразующего технологического оборудования работает хотя бы одна установка газоочистки комплекса, то пуск соседнего холодного газоочистного оборудования не сопровождается конденсацией влаги на стенках аппаратов и газоходов. При отсутствии конденсатной влаги не происходит налипание пыли на поверхности рукавов и пылевых бункеров рукавного фильтра, гидравлическое сопротивление аппарата газоочистки остается постоянным, пыль в бункерах не смерзается. При интенсивных выбросах пыли в газоход работающей установки газоочистки комплекса обеспечивается параллельное подключение дополнительного газоочистного оборудования соседней установки газоочистки, которая в данный момент не работает или недостаточно загружена. Ремонт элементов оборудования на выбранной установке газоочистки комплеса можно осуществлять, не останавливая работу металлургического агрегата, к которому подключена эта установка газоочистки. Все это повышает эффективность работы комплекса установок газоочистки.

Сущность заявляемого объекта поясняется схематическим изображением комплекса с тремя установками газоочистки.

На схеме проставлены следующие позиции:

- 1 - газоход очищаемого газа;

- 2 - аппарат газоочистки;

- 3 - средство для накопления и вывода уловленной пыли;

- 4 - газоход очищенного газа;

- 5 - побудитель тяги;

- 6 - дымовая труба;

- 7 - запорный клапан;

- 8 - запорный клапан;

- 9 - газоход очищаемого газа;

- 10 - аппарат газоочистки;

- 11 - средство для накопления и вывода уловленной пыли;

- 12 - газоход очищенного газа;

- 13 - побудитель тяги;

- 14 - дымовая труба;

- 15 - запорный клапан;

- 16 - запорный клапан;

- 17 - газоход очищаемого газа;

- 18 - аппарат газоочистки;

- 19 - средство для накопления и вывода уловленной пыли;

- 20 - газоход очищенного газа;

- 21 - побудитель тяги;

- 22 - дымовая труба;

- 23 - запорный клапан;

- 24 - запорный клапан;

- 25 - дополнительный газоход;

- 26 - запорный клапан;

- 27 - дополнительный газоход;

- 28 - запорный клапан;

- 29 - дополнительный газоход;

- 30 - запорный клапан;

- 31 - дополнительный газоход;

- 32 - запорный клапан.

В конкретном примере выполнения комплекс установок газоочистки состоит из следующих элементов.

Первая автономная установка газоочистки состоит из газоотводящего тракта, который содержит газоход очищаемого газа 1, аппарат газоочистки 2, оснащенный средством 3 для накопления и вывода уловленной пыли, газоход очищенного газа 4, побудитель тяги 5 и дымовую трубу 6. На газоходе очищаемого газа 1 перед аппаратом газоочистки 2 установлен дистанционно управляемый запорный клапан 7. На газоходе очищенного газа 4 после аппарата газоочистки 2 установлен дистанционно управляемый запорный клапан 8.

Вторая автономная установка газоочистки состоит из газоотводящего тракта, который содержит газоход очищаемого газа 9, аппарат газоочистки 10, оснащенный средством 11 для накопления и вывода уловленной пыли, газоход очищенного газа 12, побудитель тяги 13 и дымовую трубу 14. На газоходе очищаемого газа 9 перед аппаратом газоочистки 10 установлен дистанционно управляемый запорный клапан 15. На газоходе очищенного газа 12 после аппарата газоочистки 10 установлен дистанционно управляемый запорный клапан 16.

Третья автономная установка газоочистки состоит из газоотводящего тракта, который содержит газоход очищаемого газа 17, аппарат газоочистки 18, оснащенный средством 19 для накопления и вывода уловленной пыли, газоход очищенного газа 20, побудитель тяги 21 и дымовую трубу 22. На газоходе очищаемого газа 17 перед аппаратом газоочистки 18 установлен дистанционно управляемый запорный клапан 23. На газоходе очищенного газа 20 после аппарата газоочистки 18 установлен дистанционно управляемый запорный клапан 24.

При этом для первой и второй установок газоочистки соседние газоходы очищаемого газа 1 и 9 на участках, расположенных между дистанционно управляемым запорным клапаном 7 и аппаратом газоочистки 2 и между дистанционно управляемым запорным клапаном 15 и аппаратом газоочистки 10, соединены между собой дополнительным газоходом 25, на котором установлен дистанционно управляемый запорный клапан 26. И соседние газоходы очищенного газа 4 и 12 на участках, расположенных между аппаратом газоочистки 2 и дистанционно управляемым запорным клапаном 8 и между аппаратом газоочистки 10 и дистанционно управляемым запорным клапаном 16, соединены между собой дополнительным газоходом 27, на котором установлен дистанционно управляемый запорный клапан 28.

При этом, для второй и третьей установок газоочистки соседние газоходы очищаемого газа 9 и 17 на участках, расположенных между дистанционно управляемым запорным клапаном 15 и аппаратом газоочистки 10 и между дистанционно управляемым запорным клапаном 23 и аппаратом газоочистки 18, соединены между собой дополнительным газоходом 29, на котором установлен дистанционно управляемый запорный клапан 30. И соседние газоходы очищенного газа 12 и 20 на участках, расположенных между аппаратом газоочистки 10 и дистанционно управляемым запорным клапаном 16 и между аппаратом газоочистки 18 и дистанционно управляемым запорным клапаном 24, соединены между собой дополнительным газоходом 31, на котором установлен дистанционно управляемый запорный клапан 32.

Для управления запорными клапанами 7, 8, 15, 16, 23, 24, 26, 28, 30 и 32 эти клапаны выполнены дистанционно управляемыми и комплекс снабжен микропроцессорным блоком управления (на схеме не показан).

В газоходах очищаемого газа 1, 9 и 17 установлены датчики температуры (на схеме не показаны), которые соединены с микропроцессорным блоком управления запорными клапанами.

В газоходах очищаемого газа 1, 9 и 17 установлены датчики запыленности газа (на схеме не показаны), которые соединены с микропроцессорным блоком управления запорными клапанами.

В конкретном примере осуществления комплекс установок газоочистки работает следующим образом. Газоходы очищаемого газа 1, 9 и 17 соответственно первой, второй и третьей установок газоочистки установлены за тремя разными источниками газовых выбросов. Например, через газоход очищаемого газа 9 при открытых запорных клапанах 15 и 16 вторая установка газоочистки подключена к агломерационной машине, которая работает постоянно, а газоходы очищаемого газа 1 и 17 первой и третьей установок газоочистки соответственно подключены к металлургическим агрегатам, которые работают периодически.

При работе второй установки газоочистки, загрязненный газ от агломерационной машины через газоход очищаемого газа 9 при открытых запорных клапанах 15 и 16 поступает в аппарат газоочистки 10, где очищается. Уловленная пыль удаляется средством 11 для накопления и вывода уловленной пыли. Побудителем тяги 13 очищенный газ через газоход очищенного газа 12 направляется в дымовую трубу 14.

При необходимости ввода в работу первой установки газоочистки, если температура в газоходе очищаемого газа 1 этой установки по данным датчика температуры меньше температуры точки росы, то в ручном управлении или по командам микропроцессорного блока управления при открытом запорном клапане 26 на дополнительном газоходе 25, закрытом запорном клапане 7 на газоходе очищаемого газа 1, закрытом запорном клапане 8 на газоходе очищенного газа 4 и открытом запорном клапане 28 на дополнительном газоходе 27 часть очищаемого горячего газа с работающей второй установки газоочистки направляется в аппарат газоочистки первой установки, которая должна вводиться в работу с «холодного пуска». После прогрева горячим газом газоочистного оборудования вводимой в работу установки газоочистки до температуры, превышающей точку росы, эту установку газоочистки за счет управления запорными клапанами 26 и 28 отключают от второй установки газоочистки и, открывая запорные клапаны 7 и 8, включают в автономную работу.

Работа первой установки газоочистки осуществляется аналогично работе второй установки газоочистки с использованием аппарата газоочистки 2, средства 3 для накопления и вывода уловленной пыли, побудителя тяги 5 и дымовой трубы 6.

При необходимости ввода в работу третьей установки газоочистки, если температура в газоходе очищаемого газа 23 этой установки по данным датчика температуры меньше температуры точки росы, то в ручном управлении или по командам микропроцессорного блока управления при открытом запорном клапане 30 на дополнительном газоходе 29, закрытом запорном клапане 23 на газоходе очищаемого газа 17, закрытом запорном клапане 24 на газоходе очищенного газа 20, открытом запорном клапане 32 на дополнительном газоходе 31 поток очищаемого горячего газа с работающей второй установки газоочистки направляется в аппарат газоочистки третьей установки, которая должна вводиться в работу с «холодного пуска». После прогрева горячим газом газоочистного оборудования вводимой в работу установки газоочистки до температуры, превышающей точку росы, эту установку газоочистки за счет управления запорными клапанами 30 и 32 отключают от второй установки газоочистки и, открывая запорные клапаны 23 и 24, включают в автономную работу.

Работа третьей установки газоочистки осуществляется аналогично работе второй установки газоочистки с использованием аппарата газоочистки 18, средства 19 для накопления и вывода уловленной пыли, побудителя тяги 21 и дымовой трубы 22.

Если по данным датчика запыленности происходит интенсивный выброс пыли, например, из металлургического агрегата в газоход очищаемого газа 17 третьей установки газоочистки, то в ручном управлении или по команде микропроцессорного блока управления открывают клапан 30 на дополнительном газоходе 29 и часть очищаемого газа направляют в аппарат газоочистки 10 второй установки газоочистки. При необходимости, можно открыть и запорный клапан 26 на дополнительном газоходе 25 и направить часть очищаемого газа из газохода очищаемого газа 17 третьей установки газоочистки в аппарат газоочистки 2 работающей первой установки газоочистки, обеспечивая в течение интенсивного выброса пыли работу аппарата газоочистки 18 третьей установки газоочистки с пылевой нагрузкой ниже максимальной проектной.

Если возникает необходимость ремонта элементов оборудования, например, второй установки газоочистки при работающей подключенной к ней агломерационной машине, то в ручном управлении или по команде микропроцессорного блока управления на время ремонта при открытом клапане 30 на дополнительном газоходе 29, закрытом запорном клапане 32 на дополнительном газоходе 31 и закрытом запорном клапане 16 на газоходе очищенного газа 12 второй установки газоочистки весь очищаемый газ из газохода очищаемого газа 9 второй установки газоочистки направляют в аппарат газоочистки 18 третьей установки газоочистки, которая при этом может находиться в состоянии ожидания начала работы подключенного к ней металлургического агрегата.