УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СИНТЕЗ-ГАЗА ЦЕНТРОБЕЖНЫМ РОЗЕТОЧНЫМ ПИРОУГЛЕРОДНЫМ ОТДЕЛИТЕЛЕМ

Полезная модель относится к устройствам для отделения абразивных частиц (пироуглерода) из синтез-газа и может быть использована при создании реакторов термохимической переработки углеродсодержащего, древесного и биологического сырья.
Известен способ обработки высокотемпературных, запыленных отходящих газов, включающий пропускание их через пылеосадительное устройство по охлаждению и очистки от пыли. Пылеосадительное устройство, реализующее вышеуказанный способ, выполнено в виде котла-утилизатора, который содержит радиационную камеру, газоходы подвода и отвода отходящих газов, бункер-накопитель пыли (RU 2034633, 1995).
Недостатками указанного способа и устройства являются низкая эффективность теплосъема и низкая степень пылеулавливания, что приводит к сверхрасчетной пылевой и тепловой нагрузке на электрофильтры и циклоны второй ступени пылеулавливания. Эти недостатки обусловлены, во-первых, температурным расслоением газов в радиационной камере котла-утилизатора. Это происходит из-за неравномерного распределения потока отходящего газа по сечению котла-утилизатора основной объем высокотемпературного потока проходит через верхнюю часть радиационной камеры, в результате чего нижняя часть радиационной камеры практически не работает, что существенно снижает эффективность теплосъема и утилизации тепла. Во-вторых, канализованние потока высокотемпературного отходящего газа в верхней части котла-утилизатора приводит к увеличенной фактической скорости газового потока, что снижает эффективность после пылеочистки. Кроме того, отсутствие отклонения потока не включает в действие инерционные силы, приводящие к выносу из потока частиц пыли и улучшающие пылеочистку. Низкая степень пылеочистки ухудшает работу последующих ступеней пылеочистительных устройств.
Известен способ очистки высокотемпературных газов от пыли при получении извести или цемента во вращающихся печах, который осуществляют путем электростатического осаждения на электродах, выполненных в виде бесконечных лент (SU 581971, 1977).
Недостатком этого способа является повышенный расход электроэнергии, низкая эффективность при улавливании частиц пыли с малым удельным сопротивлением, потери тепла и невозможность утилизации двуокиси углерода и твердых частиц.
Известна установка для извлечения углекислого газа из газовых смесей, которая содержит регенеративные блоки, связанные между собой газопроводами и трубопроводами, и насосы, причем регенеративные блоки включают в себя сборник, насос и аппарат прямоточный скоростной для газожидкостной обработки газа, содержащего углекислый газ, с питанием его агентом, циркулирующим в замкнутом цикле насосом из сборника через аппарат прямоточный скоростной, и представляют собой блок охлаждения и промывки для газожидкостной обработки газа в термодинамическом режиме по углекислому газу и пару в аппарате прямоточном скоростном, блок абсорбции для хемосорбции углекислого газа из газа агентом, циркулирующим в замкнутом цикле через аппарат прямоточный скоростной с выводом отработанного газа и с выводом агента, насыщенного углекислым газом, из блока абсорбции по замкнутому циклу циркуляции агента, насыщенного углекислым газом, через испаритель для десорбции углекислого газа и теплообменник для регенерации тепла, и блок для осушки и очистки углекислого газа агентами, циркулирующими при помощи насосов по замкнутым циклам через аппарат прямоточный скоростной, с созданием в блоке для осушки и очистки рабочего режима объемом углекислого газа, циркулирующим в замкнутом цикле при помощи газодувки с одновременным регулируемым выводом части объема готовой продукции, при этом часть объема готовой продукции выводят на компримирование (RU 2207185, 2003).
Недостатком данного технического решения является высокая энергоемкость и металлоемкость установки, а также то, что не предусмотрено использование удаляемых твердых частиц.
Кроме указанных недостатков общим недостатком вышеуказанных способов и устройств является то, что в упомянутых устройствах не предусмотрена непосредственная пылеочистка дымовых газов в рабочей зоне устройств температурного разложения (газификаторах, пирореакторах), и требует дополнительных внешних пылеулавливающих устройства, с несколькими этапами очистки, установленных на газоходах, что влечет метталоемкость установок, тем более что такие методы пылеочистки не гарантируют герметичность в процессе пылеудаления, создающее реальную опасность воспламенения газов и пирокарбонов.
7
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности, является пылеуловитель, предназначенный для очистки газовых потоков, содержащий корпус, входной тангенциальный патрубок, связанный с корпусом, соосно расположенной в центральной части корпуса винтовой вставки, охватывающей выхлопную трубу, герметичное выводное устройство, связанное с корпусом. Корпус образован сопряжением цилиндрической и конусообразной поверхностями. Винтовая вставка выполнена в виде полосы с отогнутым внутрь нижним концом с образованием спирального желоба, прикрепленного с помощью монтажных элементов к цилиндрической части корпуса. Поток запыленного газа входит через тангенциальный патрубок и попадает в центральную часть корпуса, где под действием центробежных сил частицы пыли прижимаются к стенкам и опускаясь с потоком, попадают в выводное устройство пылевыпускного отверстия. (RU 12260476, МПК B04C 5/103).
Недостатками данного устройства являются низкая эффективность очистки вследствие необходимости подбора радиуса винтовой вставки под различные частицы, что невозможно осуществить при работе на газах с различным содержанием полидисперсных частиц в смеси.
Задачей, на решение которой направлена данная полезная модель, является достижение чистоты синтез-газа на выходе из реактора, в условиях высоких температур.
Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключатся в повышении эффективности очистки синтез-газа от абразивных частиц в границах конструкции реактора, причем на достижение данного результата влияют:
- конструкция горловины реактора; - конструкции осевого розеточного циклона установленного в горловине; - количество расположенных лопастей с несимметричным контуром в розетке циклона; причем совокупность всех конструктивных особенностей влияет на достижение результата чистоты от абразивных частиц.
Сущность полезной модели заключается в достижении указанного технического результата в устройстве для очистки синтез-газа центробежным розеточным пироуглеродным отделителем, содержащем лопасти, выполненные с несимметричным контуром, и образующие спираль, отличающееся тем, что лопасти установлены между корпусом горловины реактора и шлюзовой камерой, размещенной в ней, жестко связывая корпус горловины реактора и шлюзовую камеру между собой, при этом поперечный размер лопастей соответствует расстоянию между шлюзовой камерой и корпусом горловины реактора в каждой точке несимметричного изгиба.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено устройство для очистки синтез-газа центробежным розеточным пироуглеродным отделителем, на фиг.2 - то же, разрез по A-A на фиг.1.
Устройство для очистки синтез-газа центробежным розеточным пироуглеродным отделителем, содержащем лопасти 3, выполненные с несимметричным контуром, и образующие спираль, отличающееся тем, что лопасти установлены между корпусом 1 горловины реактора и шлюзовой камерой 2, размещенной в ней, жестко связывая корпус горловины реактора и шлюзовую камеру между собой, при этом поперечный размер лопастей соответствует расстоянию между шлюзовой камерой 2 и корпусом горловины реактора 1 в каждой точке несимметричного изгиба.
Предпочтительным является выполнение лопастей в случае конической геометрией корпуса горловины реактора с разницей в их поперечном сечении 1:10-1:11 (конусность).
Если указанная конусность меньше чем 1:10, это приводит к уменьшению площади кольцевых каналов в устройстве для очистки синтез-газа центробежным розеточным пироуглеродным отделителем, что в свою очередь ведет к росту скорости тепло-дымового потока и соответственно увеличивает как аэродинамические потери, так нарушает качественные характеристики очистки синтез газа от абразивных частиц.
Если указанная конусность горловины больше чем 1:11, то это приводит к нерациональному увеличению веса и металлоемкости. Величина снижения сопротивления, зависящая от аэродинамической составляющей, математически вычисляется. Расчет показывает, что при расходе синтез-газа 0,5 кг/с сопротивление тангенциально-спирального циклона с вращательно-поступательным движением газового потока составило 550 Па, а сопротивление в устройстве для очистки синтез-газа центробежным розеточным пироуглеродным отделителем в границах конструкции реактора составляет 380 Па. Снижение аэродинамического сопротивления в устройстве для очистки синтез-газа центробежным розеточным пироуглеродным отделителем повышает уровень очистки синтез-газа за счет изменяемого поля скоростей в начале лопасти с несимметричным контуром и на кромке истечения.
Лопасти с несимметричным контуром выполнены из нержавеющей стали марки 20Х25Н20С2, AISI 310, AISI 330, что не только препятствует их разрушению под действием трения с высокотемпературными газами, но и способствует каталитической адсорбции синтез-газа за счет содержания никеля в сплаве нержавеющей стали.
Для отвода синтез-газа на корпусе горловины реактора предусмотрен патрубок 5.
Удаление абразивных частиц в устройстве для очистки синтез-газа центробежным розеточным пироуглеродным отделителем работает следующим образом.
Высокотемпературный синтез-газ, исходящий из реактора в процессе, поступает в начало лопасти с несимметричным контуром 3. Тепло-дымовой поток синтез-газа совершая вращательно-поступательное движение, перемещается вдоль оси, которая в устройстве представляет собой внешний корпус шлюзовой камеры, по образованному пространству между корпусом горловины реактора и корпусом шлюзовой камеры, жестко соединенных между собой лопастями с несимметричным контуром 3. Обеспыливаемый синтез-газ двигаясь вращательно-поступательно вдоль стенок корпуса горловины реактора, при увеличении сопротивления вызванного установленными лопастями между корпусом горловины реактора и шлюзовой камеры, под действием центробежные силы отбрасывает абразивные частицы к корпусу, где под действием веса они оседают в рабочую зону реактора. Обеспыленный синтез-газ под действием возрастающей скорости поступает в патрубок 4 для дальнейшего технологического процесса (на чертеже не показан).
Полезная модель повышает показатель чистоты исходящего синтез-газа за счет удаления абразивных частиц, уносимых в газоход, что, в свою очередь, повышает надежность, эффективность и работоспособность устройства для очистки синтез-газа центробежным розеточным пироуглеродным отделителем, установленным в горловине реактора. А в комплексе с тангенциально-спиральным циклоном, устройство для очистки синтез-газа центробежный розеточный пироуглеродный отделитель способен улучшить показатель чистоты синтез-газа.