Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для абсорбции отдельных компонентов в газах

Изобретение относится к технике для абсорбции отдельных компонентов в газах.

Известно устройство, форсуночный скруббер (см. патент РФ №2411061 от 10.02.2011 г. Бюл. №4), включающее корпус, конфузор, входной и выходной патрубки, систему орошения и бункер, причем корпус выполнен цилиндрическим, в нижней части которого расположен входной патрубок, при этом конец входного патрубка погружен в жидкость, расположенную в коническом бункере, снабженном клапаном с контргрузом и смывным патрубком, а для поддержания постоянного уровня жидкости в бункере предусмотрен сливной канал и гидрозатвор, а для технического осмотра скруббера предусмотрен люк, при этом в верхней части скруббера размещено оросительное устройство, состоящее, по крайней мере, из четырех поясов орошения с форсунками, создающими равномерный поток мелко диспергированных капель жидкости, движущихся под действием силы тяжести вниз, а нижняя часть скруббера, оканчивающаяся коническим бункером, заполнена водой, уровень которой поддерживается постоянным, причем подвод воды к поясам орошения осуществляется через коллекторы, которые расположены снаружи скруббера и выполнены в виде кольцевых участков трубопровода, соединенных с подводящими трубопроводами с регулирующими задвижками, оппозитно которым расположены промывочные задвижки, а форсунки присоединены к коллекторам радиально с определенным шагом через трубки посредством демпфирующих вставок, причем длина трубок подбирается таким образом, чтобы сечение корпуса скруббера было полностью перекрыто факелами распыла форсунок, при этом в каждом поясе орошения оросительного устройства установлено оптимальное количество форсунок, причем орошение осуществляется в четырех поясах со следующим направлением факела форсунок: нижних поясов - вверх, а верхних поясов - вниз, при этом эффективная работа форсуночного скруббера осуществляется при оптимальных соотношениях его параметров.

Недостаток этого устройства заключается в том, что кроме разбрызгивающих форсунок, других внутренних компонентов для гомогенизации потока газа в этом устройстве нет, что не позволяет достигать нормативных показателей очистки.

Известно устройство для абсорбции отдельных компонентов в газах (см. патент РФ №2631300 от 20.09.2017 г. Бюл. №26, таких как загрязняющие или рециркулируемые материалы, в котором абсорбирующий раствор контактирует с газом в абсорбционной камере, причем абсорбирующий раствор подается разбрызгивающими форсунками в абсорбционную камеру, снабженную газораспределительной решеткой, вызывающей турбулентность потока втекающего газа над отверстием входа газа, при том, что в газораспределительной решетке предусмотрены разбрызгивающие форсунки, через которые вводится абсорбирующий раствор, при этом газораспределительная решетка образована большим количеством труб, причем разбрызгивающие форсунки расположены на трубах, а абсорбирующий раствор может подаваться в абсорбционную камеру через трубы; по меньшей мере, некоторые из разбрызгивающих форсунок газораспределительной решетки выполнены в виде ударно-струйных форсунок; разбрызгивающие форсунки направлены вверх, то есть в направлении потока газа; предусмотрены другие разбрызгивающие форсунки, направленные вниз, то есть в направлении, противоположном потоку газа; над газораспределительной решеткой расположена по меньшей мере одна разбрызгивающая решетка, через которую абсорбирующий раствор также подается в абсорбционную камеру; в каждой из труб размещен сердечник смещения, поперечное сечение которого расширяется в направлении течения абсорбирующего раствора; сердечники смещения приспособлены также для ввода промывочной воды.

Недостаток этого устройства заключается в том, что подача раствора форсунками вверх, а так же тем, что в газораспределительную решетку дополнительно вводится промывочная вода, вследствие чего повышается каплеунос из аппарата, увеличивается расход жидкости и деформируется последующее оборудование. Кроме того, эффективность очистки дымовых газов от окислов азота в данном аппарате составляет примерно 30%.

Технической задачей является снижение каплеуноса и расхода жидкости за счет предложения устройства для абсорбции отдельных компонентов, например, загрязняющих или рециркулируемых материалов, в газах, имеющего газораспределительную решетку, состоящую из металлических пластин, на которых образуется жидкостная пленка, повышающая площадь контакта газа с жидкостью, тем самым увеличивая эффективность газоочистки; таким образом, устройство согласно настоящему изобретению включает газораспределительную решетку с большой площадью контакта газа с жидкостью; следовательно, газораспределительная решетка выполняет функцию распределения и гомогенизации подачи газа, формируя турбулентный режим поглощения и подачи абсорбирующего раствора, так же решетка выполняется функцию очистки и кондиционирования проходящего через нее загрязненного газа.

Технический результат настоящего изобретения достигается тем, что устройство для абсорбции отдельных компонентов в газах, таких как загрязняющие или рециркулируемые материалы, в котором абсорбирующий раствор контактирует с газом в абсорбционной камере, причем абсорбирующий раствор подается разбрызгивающими форсунками в абсорбционную камеру, снабженную газораспределительной решеткой, вызывающей турбулентность потока втекающего газа над отверстием входа газа, при том, что в газораспределительной решетке предусмотрены разбрызгивающие форсунки, через которые вводится абсорбирующий раствор, при этом газораспределительная решетка образована большим количеством труб, причем разбрызгивающие форсунки расположены на трубах, а абсорбирующий раствор может подаваться в абсорбционную камеру через трубы; по меньшей мере, некоторые из разбрызгивающих форсунок газораспределительной решетки выполнены в виде ударно-струйных форсунок; разбрызгивающие форсунки направлены вверх, то есть в направлении потока газа; предусмотрены другие разбрызгивающие форсунки, направленные вниз, то есть в направлении, противоположном потоку газа; над газораспределительной решеткой расположена по меньшей мере одна разбрызгивающая решетка, через которую абсорбирующий раствор также подается в абсорбционную камеру; в каждой из труб размещен сердечник смещения, поперечное сечение которого расширяется в направлении течения абсорбирующего раствора; сердечники смещения приспособлены также для ввода промывочной воды, при этом в конструкции газораспределительной решетки отсутствуют трубы и форсунки, а сама решетка полностью состоит из металлических коррозионно-стойких пластин; применены центробежно-струйные форсунки, направленные вниз; патрубок выхода топочного газа направлен вверх; в отстойнике установлена противовзвесевая решетка, не пропускающая крупные фракции шлама на форсунки; на патрубке входа газа расположена труба подачи озона.

На фиг. 1 показан поперечный разрез устройства очистки топочного газа согласно настоящему изобретению; на фиг. 2 показан вид сверху газораспределительной решетки; на фиг. 3 показана деталь газораспределительной решетки, в которой пластины расположены, в отличие от фиг. 2, сбоку, относительно стенки резервуара; на фиг. 4 показана часть противовзвесевой решетки.

Устройство абсорбции состоит из корпуса 1, патрубка входа 6 газа в цилиндрическую абсорбционную камеру 3, газораспределительной решетки 7 расположенной непосредственно над патрубком входа 6 газа, верхнего расположения патрубка выхода 2 топочного газа, трубы подачи абсорбирующего раствора 5, разбрызгивающих форсунок разбрызгивающей решетки 4 в верхней части абсорбционной камеры 3, отстойника 13 скруббера расположенного под патрубком входа 6 газа, мешалки 8, трубы ввода свежей известковой суспензии 9, труба выгрузки 11 потока суспензии, непосредственно на патрубке входа 6 газа расположена труба подачи озона 15, противовзвесевой решетки 10 расположенной отстойнике 13 над мешалкой 8. Газораспределительная решетка 7 включает большое количество отдельных металлических коррозионно-стойких пластин 12, соединенных друг с другом специальными вырезами, опорой газораспределительного узла 7 является стенка резервуара 14.

Устройство работает следующим образом.

Здесь топочный газ втекает через патрубок входа 6 газа в цилиндрическую абсорбционную камеру 3 и отклоняется в вертикальный восходящий поток. Топочный газ проходит через абсорбционную камеру 3 от дна вверх и выходит через патрубок выхода 2 топочного газа. Газораспределительная решетка 7 расположена непосредственно над патрубком входа 6 газа. Газораспределительная решетка 7 включает большое количество отдельных металлических коррозионно-стойких пластин 12, соединенных друг с другом специальными вырезами. Благодаря наличию газораспределительной решетки 7 топочный газ распределяется в абсорбционной камере более равномерно, и в результате создается турбулентное течение топочного газа, что ведет к более интенсивному перемешиванию газа с абсорбирующим раствором. Верхнее расположение патрубка выхода 2 топочного газа уменьшает каплеунос из абсорбционной камеры 3, тем самым снижая расход жидкости и вероятности повреждения дальше стоящего оборудования. Абсорбирующий раствор, в капельном виде контактирующий с топочным газом, подается через трубу подачи абсорбирующего растворы 5 на разбрызгивающие форсунки разбрызгивающей решетки 4 в верхней части абсорбционной камеры 3.

Отстойник 13 скруббера расположен под патрубком входа 6 газа. Мешалка 8 препятствует осаждению твердых частиц в отстойнике 13 скруббера и обеспечивает необходимое перемешивание. Для поддержания стабильной работы всей системы скруббера по трубе 9 вводится свежая известковая суспензия (абсорбирующий раствор) и с таким же расходом из системы скруббера выгружается поток суспензии по трубе выгрузки 11 для извлечения полученных продуктов очистки. Непосредственно на патрубке входа 6 газа расположена труба подачи озона 15. Эта труба подачи озона 15 подает на патрубок входа 6 газа озон, окисляющий окислы азота для последующего эффективного их улавливания. Газораспределительная решетка 7 включает большое количество металлических пластин 12, соединенных друг с другом специальными вырезами в пластинах. Это - род решетчатой конструкции для турбулизации, гомогенизации течения газа, улавливания загрязненного газа и его охлаждения. Противовзвесевая решетка 10 расположена отстойнике 13 над мешалкой 8. Она предназначена для того, чтобы не дать пройти большому количеству твердых частиц шлама на разбрызгивающие форсунки разбрызгивающей решетки 4 при работе мешалки 8, обеспечивающей предотвращение осаждения твердых частиц и их перемешивание.

Оригинальность данного изобретения заключается в том, что разбрызгивающие форсунки предпочтительно выполнены в виде центробежно-струйных форсунок, так как они наиболее эффективны для орошения полых и насадочных аппаратов, так как могут обеспечить практически любое наперед заданное в соответствии с профилем удельных потоков газовой фазы распределение раствора по сечению аппарата; в этом способе разбрызгивающие форсунки предпочтительно должны быть направлены вниз, т.е. против направления потока газа; газораспределительная решетка формируется поддерживающей конструкцией или, например, большим количеством самонесущих пластин, причем пластины соединены между собой посредством вырезов в самих пластинах, которые в свою очередь могу быть присоединены к стенкам корпуса абсорбирующей камеры, и абсорбирующий раствор попадая на поверхность пластин образует жидкостную пленку; в результате очистные характеристики устройства повышаются.