Способ уменьшения вредных выбросов в атмосферу сжигающих топливо установок и устройство для очистки выбросов в атмосферу сжигающих топливо установок
METHOD FOR REDUCING HARMFUL ATMOSPHERIC EMISSIONS OF FUEL BURNING INSTALLATIONS AND DEVICE FOR PURIFYING ATMOSPHERIC EMISSIONS OF FUEL BURNING INSTALLATIONS

Область техники.
Изобретения относятся к области очистки газовых смесей и дымовых газов и могут применяться в химической, металлургической, топливно-энергетической промышленностях и пищевой отрасли. В частности, изобретения относятся к теплоэнергетике и могут быть использованы в котлах, промышленных печах и теплогенераторах, сжигающих газовое, жидкое и твердое органическое топливо.
Уровень техники.
Известны технические решения очистки газовых смесей и дымовых газов, применяемые, например:
- в химической промышленности, например при производстве аммиака;
- в металлургии, в доменном производстве и в процессе прямого восстановления железа;
- в теплоэнергетике для дымовых газов.
Из уровня техники известны котельная установка и способ ее работы (SU 1804584 A3, F22B 33/18, F22D 1/36, опубл. 23.03.93). Устройство этой установки и способ ее работы повышают топливную экономичность, производят более тщательную очистку продуктов сгорания кислотным и щелочным абсорбентами, восстанавливают реагенты из раствора, производят полезные продукты из конденсата и снижают выброс тяжелых металлов благодаря осаждению их гидрооксидов из раствора.
Котельная установка содержит контактный воздухонагреватель, подключенный к котлу воздуховодом. Вдоль газового тракта располагаются последовательно и соединяются между собой газоходами котел, абсорбер, контактная термохимическая камера и контактно-поверхностный экономайзер. В устройстве котельной установки имеются три рециркуляционных контура. Первый контур служит для подачи абсорбента из поддона термохимической камеры в орошающее устройство и подготовки этого абсорбента с необходимым содержанием щелочи. На байпасном трубопроводе этого контура установлены электролизер для регенерации раствора, перед ним расположен отделитель гидроксидов тяжелых металлов, а за ним находится отделитель солей, который подключен к баку с известковым молоком или иным раствором гидроксида щелочноземельного металла. Второй контур необходим для подогрева воздуха в контактном воздухонагревателе и охлаждения продуктов сгорания в контактно-поверхностном экономайзере циркулирующим теплоносителем через эти тепломассообменные аппараты. Третий контур служит для поддержания требуемой концентрации кислоты в циркулирующем абсорбенте и отделения серы из раствора. К этому контуру подключены генератор кислотного абсорбента, отделитель серы и гидроксидов тяжелых металлов. Кроме этого котельная установка включает баки с запасами кислоты и раствором гидроксида щелочноземельного металла, дренажную емкость, насосы, регуляторы расхода и датчики уровня.
В способе работы котельной установки топливо сжигают в воздухе, подогретом и увлажненном в воздухонагревателе и поступившем в топку, отводят продукты сгорания из него в абсорбер и контактную термохимическую камеру, где их очищают кислотным и щелочным абсорбентами, далее эти продукты сгорания охлаждают в контактно-поверхностном экономайзере распыливанием и циркуляцией теплоносителя и отводят их в атмосферу. При этом в первом рециркуляционном контуре производят подготовку абсорбента с необходимым содержанием щелочи, регенерацию раствора в электролизере, отделение гидрооксидов тяжелых металлов и солей из раствора. Во втором контуре осуществляют подогрев и увлажнение воздуха в контактном воздухоподогревателе и охлаждение продуктов сгорания в контактно-поверхностном экономайзере циркулирующим конденсатом через эти теплообменники. В третьем - отделяют серу из раствора, поддерживают необходимую концентрацию кислоты в растворе регенерацией кислотного абсорбента и добавлением кислоты из бака. Компенсируют удаляемую влагу в контактной термохимической камере и абсорбере подачей конденсата из поддона контактно-поверхностного экономайзера или дренажной емкости в распыливающее устройство этих аппаратов через регуляторы расхода.
Недостатком известной котельной установки является сложность конструкции, а также ее неэкономичность.
Также из уровня техники известна установка для очистки газов (SU 1754179 A1, B01D 47/14, опубл. 15.08.1992). Установка для очистки и утилизации тепла дымовых газов содержит включенные в газовый тракт конденсатор парогазовой смеси с поддоном и контактный аппарат с оросителем, подключенным линией рециркуляции промывной воды к баку реагентного раствора с водяной емкостью, а также линией охлаждающей воды - к упомянутому конденсатору, сообщенному с размещенным в воздушном тракте оросителем дутьевого воздуха с образованием линии рециркуляции воды воздушного тракта. Установка для очистки и утилизации тепла дымовых газов содержит дополнительно содержит кристаллизатор, бак упаривания, дополнительный конденсатор, включенный в газовый тракт, линию сжатого воздуха, эжекторы и емкость сухих остатков. Кристаллизатор подключен к линии рециркуляции промывной воды после бака реагентного раствора и соответственно к баку упаривания, соединенному с емкостью сухих остатков, и последовательно - к дополнительному конденсатору, включенному в газовый тракт перед первым конденсатором по ходу газов и подсоединенному к линиям охлаждающей воды и рециркуляции воды воздушного тракта. Один из эжекторов установлен на линии промывной воды между контактным аппаратом и баком упаривания, второй подключен соответственно воздушного тракта. Один из эжекторов установлен на линии промывной воды между контактным аппаратом и баком упаривания, второй подключен соответственно к линии сжатого воздуха и емкости сухих остатков, а третий установлен на линии рециркуляции воды воздушного тракта между поддоном первого конденсатора и оросителем дутьевого воздуха.
Недостатком известной установки для очистки газов также является сложность конструкции.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков заявляемому способу и устройству является устройство теплоэнергетической установки, содержащее комплексную систему глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу и способ работы теплоэнергетической установки с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу (RU 2202732 С2, F22B 33/18, опубл. 20.04.2003). Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Устройство теплоэнергетической установки с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу, содержащее теплоэнергетическую установку, вентилятор, емкость с поглотительным раствором, насосы, газопроводы, воздухопроводы и водопроводы. Устройство теплоэнергетической установки снабжено рекуперативным воздухоподогревателем, установленным между вентилятором и теплоэнергетической установкой, распылителями воды, расположенными в топке или воздухопроводе перед горелками и лопаточным нагнетателем, парогенератором, рекуперативным экономайзером, турбодетандером, осушителем и рекуперативным газоподогревателем, расположенными последовательно в выпускном тракте за теплоэнергетической установкой. Рекуперативный воздухоподогреватель подключен к холодной части аккумулятора теплоты подводящим и отводящим воздухопроводами. Парогенератор соединен с горячей частью аккумулятора теплоты и с потребителем пара подводящим и отводящим воздухопроводами. Осушитель подключен к холодной части аккумулятора отводящим воздухопроводом и рекуперативный газоподогреватель соединен подводящим и отводящим воздухопроводами с холодной частью аккумулятора теплоты.
Способ работы теплоэнергетической установки с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу включает следующие этапы:
- сжигание топлива в среде увлажненного дутьевого воздуха,
- отвод тепла от продуктов сгорания,
- очистку последних поглотительным раствором,
- последующую утилизацию теплоты очищенных продуктов сгорания с выделением из них конденсата водяных паров и поддержанием заданной концентрации поглотителя в рециркуляционном потоке,
- удаление продуктов сгорания в атмосферу под напором лопаточного нагнетателя через последовательно расположенные парогенератор, контактно-поверхностный экономайзер, осушитель, рекуперативный газоподогреватель и дымовую трубу,
- повышение их температуры в газопроводах выше температуры точки росы подогревом в рекуперативном газоподогревателе, подогретый и увлажненный воздух в контактно-поверхностном воздухоподогревателе подают вентилятором в топку в количестве, необходимом для сжигания газообразного топлива, жидкого и твердого.
Основными недостатками прототипа - известной теплоэнергетической установки с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу - являются сложность конструкции и излишняя энергоемкость.
Изложенные в прототипе способ работы и устройство являются наиболее близкими по технической сущности и достигаемым результатам к заявленному изобретению.
Раскрытие сущности заявленной группы изобретений.
Техническим результатом является достижение возможности удаления с последующей очисткой дымовых газов из топочного пространства, уменьшение энергозатрат на очистку газа/дыма (за счет размещения воздухонагревателя парообразователя в корпусе топки), уменьшение вредных выбросов в атмосферу при сжигании газового, твердого и жидкого топлива и упрощение конструкции устройства для очистки выбросов в атмосферу сжигающих топливо установок.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для очистки выбросов в атмосферу сжигающей топливо установки содержит топку с газоходом, связанным с входными патрубками эжекторов, парогенератор и воздухонагреватель. При этом дополнительные эжекторы размещены в газоходе. Парогенератор и воздухонагреватель расположены в корпусе топки и соединены газопроводами с переключателем рабочей среды. Переключатель рабочей среды посредством рабочего трубопровода также соединен с входными патрубками эжекторов, выходные патрубки которых размещены в емкости с очищающей средой. Трубопровод емкости для реактивов соединен с рабочим трубопроводом.
Способ уменьшения вредных выбросов в атмосферу сжигающей топливо установки, содержащей устройство для очистки выбросов, которое содержит топку с газоходом, газопроводы, трубопроводы, парогенератор, воздухонагреватель и емкость для реактивов. Газоход связан с входными патрубками эжекторов, парогенератор и воздухонагреватель расположены в корпусе топки и соединены газопроводами с переключателем рабочей среды, который посредством рабочего трубопровода также соединен с входными патрубками эжекторов. Способ уменьшения вредных выбросов в атмосферу сжигающей топливо установки, содержащей устройство для очистки выбросов, включает этапы удаления дымовых газов из топочного пространства за счет разрежения, создаваемого регулированными по производительности и перемещению эжекторами, выходные патрубки которых размещены в емкости с очищающей средой. Подача рабочего тела для эжекторов, которым может являться как охлажденный воздух, с целью создания точки росы в эжекторах, нагретый воздух, так и пар или паровоздушная смесь, регулируется переключателем. Подача реактивов производится через трубопровод емкости для реактивов, соединенный с рабочим трубопроводом.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
Фиг. 1 - общий вид устройства для очистки выбросов в атмосферу сжигающей топливо установки.
Осуществление заявленной группы изобретений.
Устройство 10 для очистки выбросов в атмосферу сжигающей топливо установки, содержит топку 1 с газоходом 2, связанным с входными патрубками эжекторов 7, парогенератор 3 и воздухонагреватель 4. Парогенератор 3 и воздухонагреватель 4 расположены в корпусе топки 1 и соединены газопроводами с переключателем 6 рабочей среды. Переключатель 6 рабочей среды посредством рабочего трубопровода 5 также соединен с входными патрубками эжекторов 7, выходные патрубки которых размещены в емкости 8 с очищающей средой. Трубопровод емкости 9 для реактивов соединен с рабочим трубопроводом.
Устройство 10 работает следующим образом. Рабочее тело (воздух) от нагнетательного аппарата, пройдя воздухонагреватель 4, подается в регулированные по производительности и перемещению эжекторы 7, создающие в топке 1 и газоходе 2 необходимое разрежение для поддержания горения и удаления дымовых газов, которые через выходные патрубки эжекторов 7 поступают в емкость 8 с очищающей средой. После выхода устройства 10 на рабочий режим при помощи переключателя 6 рабочее тело для эжекторов 7 переводится на вырабатываемый парогенератором 3 пар или паровоздушную смесь. Дымовые газы из топки удаляются при помощи разрежения, создаваемого эжекторами 7, выходные патрубки которых размещены в емкости 8 с очищающей средой, являющейся реактивом, причем агрегатное состояние последней может применяться в любом виде. В газоходе 2, могут быть установлены дополнительные эжекторы.
Способ уменьшения вредных выбросов в атмосферу сжигающей топливо установки, содержащей устройство 10 для очистки выбросов, заключается в том, что поддержание горения и удаление дымовых газов из топочного пространства, с последующей очисткой, происходит за счет создаваемого разрежения регулированными по производительности и перемещению эжекторами 7, выходные патрубки которых соединены с емкостью 8 с очищающей средой. Среда может находиться в любом агрегатном состоянии и являться реактивом в зависимости от степени очистки, а рабочим телом для эжекторов 7 может являться как охлажденный воздух, с целью создания точки росы в эжекторах, нагретый воздух, так и пар или паровоздушная смесь. Способ уменьшения вредных выбросов в атмосферу сжигающей топливо установки, содержащей устройство 10 для очистки выбросов также заключается в подаче рабочего тела для эжекторов 7, которым может являться как охлажденный воздух, с целью создания точки росы в эжекторах, нагретый воздух, так и пар или паровоздушная смесь, при этом характер подаваемого рабочего тела регулируется переключателем 6. Подача реактивов производится через трубопровод емкости 9 для реактивов соединенный с рабочим трубопроводом.
Данная установка может быть изготовлена из известных материалов и по известным технологиям.