Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ ПЫЛИ

Изобретение относится к технологии очистки газов от пыли в теплоэнергетике, черной и цветной металлургии.

Известен способ очистки газов от пыли, заключающийся в тангенциальном подводе запыленного газа, очистке газа от пыли за счет действия центробежных сил, отделения пыли от газа в зоне разворота очищенного газа (см. Пылеулавливание в металлургии. Справочник / В.М. Алешина, А.Ю. Вальдберг, Г.М. Гордон и др. М.: Металлургия, 1984, с. 48-52). Недостатком известного способа очистки газов является низкая эффективность процесса пылеулавливания.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки газов от пыли, включающий ввод в циклон с верхним осевым выхлопным патрубком очищаемого газа, очистку газа от пыли в цилиндрическом корпусе за счет действия центробежных сил при поступательном движении вращающегося потока сверху вниз с разворотом очищенного потока вверх, сбор потока уловленной пыли, распыление вспомогательной коагулирующей жидкости в форме струй, ориентированных на поток уловленной пыли, с образованием смеси уловленной пыли и жидкости, брикетирование смеси на вальцовом прессе (см. Патент РФ №2392059, МПК 8 B04C 5/18, заявлено 24.04.09, опубликовано 20.06.10, Бюлл. №17).

Недостатком известного способа очистки газов от пыли является низкая эффективность очистки газов от пыли и нарушение стабильности брикетирования при изменении температурно-временных условий в рабочем пространстве циклона. В частности, при повышении температуры очищаемых от пыли газов увеличивается текучесть смеси уловленной пыли и коагулирующей жидкости, что затрудняет процесс брикетирования смеси. В этом случае можно снизить расход коагулирующей жидкости, но при этом уменьшится эффективность очистки газов от пыли, что противоречит технологии очистки газов от пыли. При снижении температуры очищаемых газов, напротив, повышается вязкость смеси уловленной пыли и коагулирующей жидкости и ее течение по наклонной поверхности металлического пылесборника затрудняется, что нарушает стабильность процесса брикетирования и выход кондиционных брикетов. В этом случае, напротив, требуется увеличить расход вспомогательной коагулирующей жидкости, что снижает экономичность способа очистки газов от пыли. Для устранения этих недостатков необходимо устранить взаимодействие влажной смеси уловленной пыли и коагулирующей жидкости с металлической наклонной поверхностью пылесборника, затрудняющей течение смеси, и создать такие технологические условия очистки газов и брикетирования смеси, конструктивные особенности циклона, которые позволили бы обеспечить стабильность брикетирования и повысить эффективность очистки газов от пыли.

Задача изобретения - повышение степени очистки газов от пыли и повышение стабильности брикетирования.

Поставленная задача достигается в способе очистки газов от пыли, включающем ввод в циклон с верхним осевым выхлопным патрубком очищаемого газа, очистку газа от пыли в цилиндрическом корпусе за счет действия центробежных сил при поступательном движении вращающегося потока сверху вниз с разворотом очищенного потока вверх, сбор потока уловленной пыли, распыление вспомогательной коагулирующей жидкости в форме струй, ориентированных на поток уловленной пыли, с образованием смеси уловленной пыли и вспомогательной коагулирующей жидкости, брикетирование смеси уловленной пыли и вспомогательной коагулирующей жидкости на вальцовом прессе, причем брикетирование смеси уловленной пыли и вспомогательной коагулирующей жидкости осуществляют совместно с древесными опилками, предварительно увлажненными вспомогательной коагулирующей жидкостью до влажности 1-15%, которые подают в верхнюю часть корпуса циклона, а вальцовый пресс располагают в нижней части корпуса циклона.

Сущность изобретения заключается в следующем. Для повышения эффективности пылеулавливания и стабильности брикетирования в способе очистки газов предложено брикетировать уловленную пыль и коагулирующую жидкость совместно с древесными опилками, которые подают в верхнюю часть корпуса циклона, предварительно увлажненными вспомогательной коагулирующей жидкостью до влажности 1-15%, а вальцовый пресс располагают в нижней части цилиндрического корпуса циклона. В основе изобретения лежат два технических мероприятия. Первое техническое мероприятие связано с подачей в рабочее пространство пылеуловителя древесных опилок, предварительно увлажненных вспомогательной коагулирующей жидкостью на стадии дозирования. Это позволяет повысить коагулирующую способность и реакционную поверхность древесных опилок, предварительно увлажненных вспомогательной коагулирующей жидкостью, в потоке запыленных газов в рабочем пространстве циклона. После насыщения поверхности древесных опилок уловленными частицами, внедренными в тонкую поверхностную пленку коагулирующей жидкости, опилки с пылью осаждаются на рабочие поверхности вальцов пресса, где дополнительно увлажняются вспомогательной коагулирующей жидкостью, расход которой уменьшается на количество жидкости, пошедшей на предварительное увлажнение древесных опилок. На этапе очистки газов от пыли в корпусе циклона вспомогательная коагулирующая жидкость выполняет функцию жидкого коагулянта. В процессе брикетирования смеси пыли и жидкости древесные опилки выполняют роль стабилизатора смеси, при этом текучесть массы в меньшей степени зависит от колебаний температуры газов и расхода коагулирующей жидкости. Увлажненные древесные опилки выполняют двоякую функцию: эффективного коагулянта (пылеосадителя) в рабочем пространстве циклона и сгустителя (стабилизатора) брикетируемой смеси, а вспомогательная коагулирующая жидкость, необходимая для связки компонентов смеси при брикетировании, в рабочем пространстве циклона выполняет роль жидкого коагулянта на поверхности древесных опилок. На завершающей стадии подготовки брикетов к промышленному использованию в процессе термообработки древесные опилки выполняют функцию порообразующего материала и источника тепловой энергии.

Второе техническое мероприятие, положенное в основу изобретения, связано с установкой вальцового пресса в нижней части цилиндрического корпуса циклона, что исключает нестабильное течение смеси уловленной пыли, древесных опилок и коагулирующей жидкости на металлических стенках пылесборника, характерное для способа прототипа. По предложенной конструктивной схеме циклона, на которой реализуется способ очистки газов от пыли, когда вальцовый пресс располагается в нижней части корпуса циклона, смесь уловленной пыли, древесных опилок и вспомогательной коагулирующей жидкости концентрируется непосредственно на поверхности вращающихся вальцов и ими же транспортируется в зону брикетирования. Это в дополнительной степени стабилизирует процесс брикетирования смеси уловленной пыли и древесных опилок.

Способ очистки газов от пыли эффективно осуществляется, если влажность древесных опилок, увлажненных вспомогательной коагулирующей жидкостью, будет составлять 1-15%. Если влажность древесных опилок будет составлять менее 1%, то коагулирующая способность пленки жидкости на поверхности опилок будет недостаточной и эффективность пылеулавливания будет близка уровню прототипа. Если влажность древесных опилок будет составлять более 15%, то аэрирующая способность переувлажненных древесных опилок будет очень низкой, что приведет к ухудшению распыления опилок сжатым воздухом в циклоне и снизит эффективность пылеулавливания и стабильность брикетирования.

Способ очистки газов от пыли (патент РФ №2221649, опубл. 20.01.2004, Бюл. №2), в котором в качестве твердого сыпучего коагулянта используют сухие стружчатые отходы деревообрабатывающего производства с расходом 0,2-0,4 кг/м³ сжатого газа, размер частиц которых составляет 2-50 мм, известен из уровня техники. В предлагаемом техническом решении используются древесные опилки, которые являются монофракцией стружчатых древесных отходов с размером частиц 1-5 мм, полученных рассевом древесных отходов, у которых удалены стружки и щепа, обладающие неблагоприятными размерами для реализации предлагаемого изобретения. Древесные опилки можно приготовить искусственным путем либо технологическим измельчением древесного сырья на распиловочных станках деревообрабатывающих предприятий. На основании изложенного считаем, что признак предварительного увлажнения древесных опилок вспомогательной коагулирующей жидкостью впервые предложен в технике пылеулавливания.

Таким образом, за счет отличительных от прототипа признаков заявленный способ приобретает новые свойства: многофункциональное назначение предварительно увлажненных древесных опилок - эффективного коагулянта в рабочем пространстве циклона и стабилизатора брикетируемой массы при брикетировании на вальцах брикетного пресса; выполнение функций порообразующего материала и источника тепловой энергии при термообработке брикетов; повышение реакционной способности древесных опилок, предварительно увлажненных вспомогательной коагулирующей жидкостью; выполнение вспомогательной коагулирующей жидкостью функций жидкого коагулянта, сконцентрированного на поверхности древесных опилок при очистке газов от пыли в корпусе циклона; дополнительная стабилизация брикетирования пылежидкостной смеси при установке вальцового пресса в нижней части корпуса циклона, что впервые предложено в технике очистки газов от пыли. Считаем, что в результате предложенных отличительных признаков у предлагаемого способа очистки газов от пыли формируются новые свойства, удовлетворяющие критериям новизны, промышленной применимости и изобретательскому уровню.

Способ очистки газов от пыли реализуется с помощью циклона, представленного на чертеже. Циклон содержит подводящий патрубок 1, цилиндрический корпус 2, выхлопной патрубок 3, пылесборник 4, трубопровод 5 для подачи вспомогательной коагулирующей жидкости, вальцовый пресс 6. Устройство снабжено бункером 7 для древесных опилок. Для дозированной подачи древесных опилок в корпус циклона в нижней части бункера 7 установлены питатели 8, снабженные направляющими ребрами. Бункер 7 примыкает к корпусу аэратора 9, по оси которого установлено сопло 10 для подачи сжатого воздуха. Для предварительно увлажнения древесных опилок, находящихся в бункере 7, вспомогательной коагулирующей жидкостью предусмотрены форсунки 11. В процессе работы устройства в циклоне формируются струи 12 вспомогательной коагулирующей жидкости, смесь уловленной пыли, вспомогательной коагулирующей жидкости и древесных опилок 13, брикеты 14. Для регулирования расхода коагулирующей жидкости, подаваемой в бункер 7 и в нижнюю часть корпуса 2 циклона, служит запорная арматура 15.

Способ очистки газов от пыли осуществляется следующим образом. Поток запыленного газа тангенциально подается через подводящий патрубок 1 в цилиндрический корпус 2 циклона. Спутно потоку запыленного газа в корпус циклона в виде аэросмеси дополнительно подаются древесные опилки, предварительно увлажненные вспомогательной коагулирующей жидкостью до влажности 1-15%. Они поступают из бункера 7, где предварительно увлажняются с помощью форсунок 11, после чего дозированно подаются питателями 8 в корпус аэратора 9, где аэрируются сжатым воздухом, подаваемым через сопло 10. В процессе очистки газов от пыли запыленный поток и увлажненные древесные опилки за счет действия центробежных сил совершают поступательное вращательное движение сверху вниз, в ходе которого за счет инерционной коагуляции пыль улавливается увлажненными древесными опилками. Увлажненные древесные опилки, насыщенные пылью, поступают в зону орошения вспомогательной коагулирующей жидкости, подаваемой через трубопровод 5 в виде струй 12. Образующаяся смесь уловленной пыли, жидкости и древесных опилок 13 поступает на вращающиеся рабочие поверхности вальцового пресса 6. Затем смесь 13 транспортируется вальцами в загрузочный узел пресса 6, где брикетируется с получением брикетов 14, которые поступают в пылесборник 4, выполняющий функцию накопителя брикетов, и затем направляются на утилизацию потребителям. При необходимости вальцы пресса очищаются очистителем (на схеме не показано) любой известной конструкции, применяемой в промышленности. Регулирование расхода коагулирующей жидкости, подаваемой в бункер 7 и в нижнюю часть корпуса 2 циклона, осуществляется с помощью запорной арматуры 15. Очищенный поток газа выходит в окружающую среду через выхлопной патрубок 3.

Пример. Отработку способа очистки газов от пыли осуществляли на лабораторном центробежном пылеуловителе диаметром 300 мм, изготовленном согласно приведенной технической схеме. Он был снабжен системой подачи вспомогательной коагулирующей жидкости, бункером для древесных опилок, форсунками для их увлажнения, аэратором, предназначенным для подачи древесных опилок в верхнюю часть корпуса циклона, вальцовым прессом, расположенным в нижней части корпуса циклона. Древесные опилки брали от распиловочных станков Новокузнецкого ДОК, снабженных циркуляционными пилами. В качестве вспомогательных коагулирующих жидкостей использовали сульфитдрожжевую бражку (СДБ), 50%-ный раствор жидкого стекла (водный раствор силикатов натрия и калия K₂O·Na₂O·nSiO₂) и известковое молоко (взвесь гашеной извести Ca(OH)₂ в известковой воде). Подводящий поток газов от вентилятора был запылен золошлаковыми частицами размером 0-0,1 мм. Аэратор цилиндрической формы имел диаметр 100 мм и длину 200 мм. Сжатый воздух подавали в аэратор под давлением 0,2 МПа через сопло 10 мм. В работе меняли влажность древесных опилок путем регулирования расхода вспомогательной коагулирующей жидкости, поступающей через форсунки, установленные в бункере, и определяли эффективность пылеулавливания способа очистки газов от пыли по методу внешней фильтрации. Стабильность брикетирования определяли по массовому выходу кондиционных брикетов размером 15×15 мм и по величине их прочности на сжатие. Результаты экспериментов представлены в таблице.

В результате экспериментов установили, что задача изобретения достигается при использовании древесных опилок, увлажненных вспомогательной коагулирующей жидкостью до влажности 1-15%, и установке вальцового пресса в нижней части корпуса циклона, что позволяет повысить эффективность очистки газов от пыли на 1,4-6,1% (абс.) и стабильность брикетирования по увеличению выхода кондиционных брикетов на 5,0-12,8% (абс.).