АППАРАТ С ТРУБОЙ ВЕНТУРИ И ЦИРКУЛЯЦИОННЫМ КОНТУРОМ ДЛЯ МОКРОЙ СЕРООЧИСТКИ ГАЗОВ

Область техники
Полезная модель относится к контактным массообменным аппаратам для мокрой сероочистки дымовых, отходящих и промышленных газов, в частности, отходящих и дымовых газов тепловых топливосжигающих электростанций, а также химических, металлургических и других предприятий.
Предшествующий уровень техники
В настоящее время мокрая очистка дымовых, отходящих и промышленных газов от вредных или ненужных примесей, в том числе от сернистых соединений производится в абсорбционных аппаратах различного типа.
Известен аппарат для мокрой абсорбционной сероочистки дымовых, отходящих и промышленных газов, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с расположенной внутри по его оси трубой Вентури, патрубком для подвода очищаемого газа, по меньшей мере двумя патрубками подвода очищающей жидкости-абсорбента, расположенным в верхней части корпуса патрубком отвода очищенного газа и установленной в его средней части системой жидкостных форсунок с расположенными под ней в кольцевом пространстве между корпусом и трубой Вентури по меньшей мере одной барботажной провальной тарелкой (БПТ), причем в нижней части корпуса предусмотрен сборник жидкой фазы взаимодействующих сред, соединенный линией принудительной циркуляции с указанной системой жидкостных форсунок, а в верхней части корпуса над системой жидкостных форсунок установлен каплеуловитель (US 3768234, B01D 47/10, 1973 - прототип [1]). К недостаткам прототипа [1] можно отнести то, что разрежение, создаваемое штатным дымососом, к всасывающему тракту которого подключена труба Вентури, не может обеспечить ее эффективной работы, что связано с недостаточностью создаваемого дымососом в трубе Вентури эжекционного эффекта. Указанный недостаток усугубляется тем, что согласно прототипу [1] труба Вентури, являясь первой ступенью очистки, предполагает последовательное движение очищаемого газа по U-образному тракту сверху вниз по трубе Вентури и снизу вверх - по кольцевому пространству между ней и корпусом, что существенно увеличивает гидравлическое сопротивление этого тракта. Кроме того, согласно [1] БПТ установлены не только под системой жидкостных форсунок, но и выше - в пространстве между ней и каплеуловителем. Это практически не увеличивая эффективности газоочистки ввиду относительно небольшого количества отражаемой каплеуловителем воды, еще более увеличивает гидравлическое сопротивление газового тракта. Помимо высокого гидравлического сопротивления, в аппарате согласно [1] не может быть обеспечена достаточно высокая степень эффективности газоочистки, так как движение газожидкостного потока на всем его протяжении внутри аппарата осуществляется прямоточно, без крутки, что не способствует активному перемешиванию взаимодействующих сред.
Раскрытие полезной модели
Достигаемым техническим результатом полезной модели является повышение эффективности мокрой сероочистки газов без существенного увеличения гидравлического сопротивления газового тракта и увеличения, таким образом, нагрузки на штатный дымосос.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в аппарате для мокрой абсорбционной сероочистки дымовых, отходящих и промышленных газов, содержащем вертикальный цилиндрический корпус с расположенной внутри по его оси трубой Вентури, патрубком для подвода очищаемого газа, по меньшей мере двумя патрубками подвода очищающей жидкости-абсорбента, расположенным в верхней части корпуса патрубком отвода очищенного газа и установленной в его средней части системой жидкостных форсунок с расположенными под ней в кольцевом пространстве между корпусом и трубой Вентури по меньшей мере одной барботажной провальной тарелкой, причем в нижней части корпуса предусмотрен сборник жидкой фазы взаимодействующих сред, соединенный линией принудительной циркуляции с указанной системой жидкостных форсунок, а в верхней части корпуса над системой жидкостных форсунок установлен каплеуловитель, согласно полезной модели патрубок для подвода очищаемого газа расположен в нижней части боковой поверхности корпуса выше допустимого верхнего уровня жидкости в указанном сборнике, труба Вентури установлена снизу вверх в направлении движения газожидкостной смеси так, чтобы основание ее входного конуса располагалось ниже допустимого нижнего уровня жидкости в указанном сборнике, а ее напорное сопло подключено через газовый нагнетатель к выходной линии очищенного газа.
Причинно-следственная связь между отличительными признаками полезной модели и достигаемым техническим результатом связана с тем, что расположение патрубка для подвода очищаемого газа в нижней части боковой поверхности корпуса выше допустимого верхнего уровня жидкости в указанном сборнике сокращает вдвое протяженность основного газового тракта внутри аппарата, что уменьшает его гидравлическое сопротивление, а тангенциальный ввод очищаемого газа через патрубок обеспечивает крутку потока, вызывая активное перемешивание взаимодействующих сред (очищающей жидкости и очищаемого газа), что повышает эффективность газоочистки в аппарате. Установка трубы Вентури внутри корпуса снизу вверх в направлении движения газожидкостной смеси увязано с нижним расположением патрубка для подвода очищаемого газа, что, как уже отмечалось уменьшает гидравлическое сопротивление газового тракта. Подключение же напорного сопла трубы Вентури через газовый нагнетатель к выходной линии очищенного газа обеспечивает ее полноценную эффективную работу без увеличения нагрузки на штатный дымосос.
Краткое описание фигур чертежа
На фиг.1 схематически изображен в продольном разрезе аппарат для мокрой абсорбционной сероочистки дымовых, отходящих и промышленных газов согласно полезной модели; на фиг.2 - то же в поперечном разрезе по А-А фиг.1; на фиг.3 - то же в поперечном разрезе по Б-Б фиг.1.
Подробное описание полезной модели
в
н
Аппарат для мокрой абсорбционной сероочистки дымовых, отходящих и промышленных газов содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с патрубком 2 для подвода очищаемого газа, патрубками 3.1, 3.2 для подвода очищающей жидкости-абсорбента и расположенным в верхней части корпуса 1 патрубком 4 отвода очищенного газа. В средней части корпуса 1 последовательно установлена в данном примере одна система жидкостных форсунок 5 с патрубком 3.1 подвода к ней очищающей жидкости с расположенными под ними последовательно одна под другой двумя БПТ 6, 7, каждая из которых секционирована радиальными и окружными перегородками соответственно 8, 9 (фиг.2). В нижней части корпуса 1 предусмотрен сборник 10 жидкой фазы взаимодействующих сред, соединенный линией 11 принудительной циркуляции с указанной системой жидкостных форсунок 5. На линии 11 установлен циркуляционный насос 12. Аппарат содержит также средство получения в процессе очистки газа ПТП путем окисления поглощенных абсорбентом сернистых соединений с добавкой необходимых реагентов. Указанное средство содержит сборник 10, выполняющий в данном случае функцию смесительной емкости, с линией 13 подвода к ней окислителя (в данном примере - воздуха, подаваемого от не показанной на чертеже воздуходувки), линиями подвода необходимых реагентов (на чертеже не показаны) и линией 14 отвода раствора ПТП. Патрубок 2 для подвода очищаемого газа расположен в нижней части боковой поверхности корпуса 1 выше допустимого верхнего уровня h жидкости в сборнике 10. Внутри корпуса 1 снизу вверх в направлении движения газожидкостной смеси установлена труба Вентури 15 так, что основание ее входного конуса 15.1 располагается ниже допустимого нижнего уровня h жидкости в указанном сборнике 10, а ее напорное сопло 15.2 подключено через газовый нагнетатель 16 к выходной линии 17 очищенного газа. Указанная система форсунок 5 с БПТ 6, 7 расположена в кольцевом пространстве между боковой стенкой корпуса 1 и трубой Вентури 15. Аппарат также содержит соединенную с патрубком 3.2 подвода очищающей жидкости дополнительную систему жидкостных форсунок 18, расположенную в нижней части корпуса 1 между последней в направлении сверху вниз БПТ 7 и сборником 10 (фиг.3). Дополнительная система жидкостных форсунок 18 подключена к сборнику 10 с помощью отводного участка 19 от линии 11 принудительной циркуляции и образует зону предварительной мокрой очистки газов. В верхней части корпуса 1 аппарата над форсунками 5 установлен в данном примере двухступенчатый каплеуловитель, первая ступень которого выполнена в виде отражателя 20.1, а вторая - в виде пакета 20.2 жалюзийных пластин. Для отвода очищающей жидкости из сборника 10 в линию циркуляции 11 предусмотрен патрубок 21, а для соединения с линией 14 отвода раствора ПТП - патрубок 22. Для подвода свежей очищающей жидкости к патрубку 3.1 предусмотрена линия 23 с установленной на ней запорной арматурой 24, также расположенной и на линии циркуляции 11.
Аппарат для мокрой абсорбционной сероочистки дымовых, отходящих и промышленных газов согласно полезной модели работает следующим образом. Свежая очищающая жидкость-абсорбент, поступая через патрубок 3.1 из линии 23 в систему жидкостных форсунок 5, распиливается ими над БПТ 6, а из нее мелкими струйками стекает в БПТ 7. Из нижней БПТ 7 очищающая жидкость, перемещаясь в кольцевом пространстве между корпусом 1 и трубой Вентури 15 сверху вниз, стекает в сборник 10, откуда отводится через патрубок 21 при помощи насоса 12 в линию принудительной циркуляции 11, из которой снова поступает в систему жидкостных форсунок 5. Кроме того, из отводного участка 19 линии 11 циркуляции очищающая жидкость через патрубок 3.2 поступает в дополнительную систему жидкостных форсунок 18. По линии 13 в совмещенную со сборником 10 смесительную емкость подается окислитель (в данном примере - воздух) от не показанной на чертеже воздуходувки, а также подводятся необходимые реагенты по не показанным на чертеже линиям.
в
н
Очищаемый газ подается в корпус 1 тангенциально через патрубок 2, расположенный в нижней части его боковой поверхности выше допустимого верхнего уровня h жидкости в ее сборнике 10, и движется вверх в закрученном потоке под действием тяги не показанного на чертеже дымососа. Указанное расположение патрубка 2 над уровнем жидкости в сборнике 10 выбрано, исходя из недопустимости залива этого патрубка очищающей жидкостью. На своем пути газ прежде всего проходит зону предварительной мокрой очистки частью очищающей жидкости, подаваемой через дополнительную систему форсунок 18. В следующей зоне очистки очищаемый газ сначала движется навстречу очищающей жидкости, вытекающей мелкими струйками из нижней БПТ 7, и, проходя в провальные отверстия, барботирует через находящийся на ней слой жидкости, а затем таким же образом проходит через верхнюю БПТ 6. Далее очищаемый газ последовательно проходит через первую ступень каплеуловителя, выполненную в виде отражателя 20.1 и вторую ступень, выполненную в виде пакета 20.2 жалюзийных пластин. Далее очищенный газ поступает через патрубок 4 в линию 17, из которой часть его отводится с помощью не показанного на чертеже дымососа через также не показанную на чертеже дымовую трубу в атмосферу, а другая его часть с помощью газового нагнетателя 16 подается в напорное сопло 15.2 трубы Вентури 15. Расположение основания входного конуса 15.1 ниже допустимого нижнего уровня h жидкости в сборнике 10 обеспечивает надежный подсос жидкости в конус 15.1 трубы Вентури 15 при колебаниях в допустимых пределах уровня жидкости в указанном сборнике. Подсасываемая жидкость в трубе Вентури 15 тонко распыливается и интенсивно перемешивается с газовоздушным потоком, поступающим из сопла 15.2, что обеспечивает эффективную очистку обрабатываемого газа от сернистых соединений.
Наличие нескольких последовательно расположенных зон контакта взаимодействующих сред с инверсией фаз, с учетом особенности расположения трубы Вентури 15, позволяет обеспечить высокую степень очистки обрабатываемого газа без существенного увеличения гидравлического сопротивления газового тракта и увеличения, таким образом, нагрузки на штатный дымосос.
Для получения ПТП образующийся в сборнике 10, дополнительно выполняющем функцию смесительной емкости, водный раствор, уловленных из очищаемого газа, сернистых соединений обрабатывается путем подачи в указанный сборник окислителя (воздуха) по линии 13 и необходимых реагентов (линии их подвода на чертеже не показаны). Полученный в результате процесса окисления раствор ПТП отводится потребителю из совмещенной со сборником 10 емкости через патрубок 22 по линии 14.