УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩЕГО ВОЗДУХА ИЗ ПРОМЫШЛЕННЫХ ИЗМЕЛЬЧАЮЩИХ УСТАНОВОК
INDUSTRIAL GRINDER WASTE AIR CLEANER

Изобретение относится к установке для очистки отходящего воздуха из промышленных измельчающих установок.
Для предварительной обработки отходов, таких как металлолом, используются крупные промышленные измельчающие установки.
По экологическим причинам таким установкам обычно включают в себя дополнительное оборудование, чтобы, например, поддерживать выбросы пыли, а также выбросы жиров, масел, топлив и т.п. настолько низкими, насколько это возможно. Техническое руководство «Воздух» (немецк. - TA Luft) задает предельно допустимые значения выбросов.
Были попытки минимизировать вредные вещества в отходящем воздухе дожиганием. Использовались также электрофильтры, биологические фильтры или фильтры с активированным углем.
Однако для установок для измельчения (шредеров) упомянутого вида до сих пор не существуют технически и экономически удовлетворительные решения.
Это относится не только к твердым, прежде всего мелкозернистым компонентам, в отходящем воздухе, но и к жидким или газообразным вредным веществам, например углеводородам.
DE 19520399 C2 относится к способу и установке для предварительной обработки сточных вод из установок для мокрого пылеудаления промышленных шредеров. При этом промывная вода установки для мокрого пылеудаления подается во флотационную установку. Осажденные твердые вещества улавливаются в последовательно подключенном сборном резервуаре и сушатся. Получающаяся при этом жидкость возвращается в установку для мокрого пылеудаления, так же как и флотационная вода флотации.
С помощью известной установки достигается важная частичная очистка отходящего воздуха шредера. Она, однако, в достаточной степени не пригодна для удаления из промывной воды чрезвычайно мелкозернистых твердых веществ (размер частиц также <1 мкм до нанометрового диапазона), а также газообразных и жидких вредных веществ.
Поэтому в основе изобретения лежит задача предложить устройство для очистки отходящего воздуха из промышленных измельчающих установок, которое по сравнению с уровнем техники делает возможным более высокую степень отделения вредных веществ из отходящего воздуха. Понятие «измельчающая установка» включает в себя также относящиеся к ней детали установки, такие как воздушный сепаратор.
При этом изобретение сначала исходит из описанной в DE 19520399 C2 технологии, в которой отходящий воздух подводят к установке для мокрого пылеудаления. Там содержащий вредные вещества отходящий воздух приводят в контакт с промывочной жидкостью. Вредные вещества абсорбируются в промывочной жидкости, адсорбируются и/или осаждаются и преимущественно отводятся с промывочной жидкостью.
Важный прогресс решения согласно изобретению заключается в том, что установка для мокрого пылеудаления выполнена с многоступенчатым скруббером Вентури, при этом ступени Вентури расположены друг за другом в направлении потока отходящего воздуха. Две ступени Вентури означают ограниченные аппаратные затраты и высокое качество очистки отходящего воздуха.
В своем наиболее общем варианте осуществления изобретение относится к установке для очистки отходящего воздуха из промышленных измельчающих установок, содержащей: (а) установку для мокрого пылеудаления для контактирования содержащего вредные вещества отходящего воздуха с промывочной жидкостью, при этом установка для мокрого пылеудаления включает в себя скруббер Вентури с несколькими подключенными друг за другом в направлении потока отходящего воздуха ступенями Вентури; (б) установку для напорной флотации; и (в) устройство для перемещения отработанной промывочной жидкости из установки для мокрого пылеудаления в установку для напорной флотации.
Благодаря объединению установки для мокрого пылеудаления и установки для напорной флотации, отобранная из установки мокрого пылеудаления отработанная промывочная жидкость перемещается в установку для напорной флотации и подвергается там дальнейшей обработке.
При напорной флотации эта промывочная жидкость насыщается при повышенном давлении воздухом, а затем через расширительную арматуру переводится в обычную флотационную ванну.
При обработке промывочной воды напорной флотацией могут быть связаны углеводороды (VOC′s) во всех агрегатных состояниях (твердые, жидкие, газообразные), которые затем поднимаются во флотационной ванне посредством мелких пузырьков воздуха и вследствие их низкой плотности собираются в поверхностной зоне флотационной жидкости в виде агломерата, где они затем могут быть убраны или удалены отсасыванием.
Для оптимизации напорной флотации существенным является высокое насыщение воздухом промывочной воды и напорной воды. Благодаря повышенному давлению напорной воды, например от 3 до 8 бар, и последующему снижению давления, может быть достигнут чрезвычайно высокодисперсный спектр газовых пузырьков, за счет чего ускоряется присоединение воздушных пузырьков к жидким и/или газообразным углеводородам.
В результате многочисленных опытов было установлено, что таким образом углеводороды (соединения углерода и водорода) в твердой, жидкой и газообразной фазах могут быть удалены из промывочной жидкости, при этом эффективность выделения составляет до 85% от общего количества углеводородов и других вредных веществ.
Между установкой для мокрого пылеудаления и установкой для напорной флотации может быть подключен осадительный бассейн, через который направляется промывочная жидкость для того, чтобы отделить (дополнительные) вредные вещества перед флотационной ступенью.
Также только одна часть отработанной промывочной жидкости может перекачиваться из установки для мокрого пылеудаления (скруббера) к установке напорной флотации, в то время как другая часть потока промывочной жидкости (абсорбента) направляется через осадительный бассейн.
Установка может быть оптимизирована посредством различных мер, которые могут быть реализованы по отдельности, или же в различных сочетаниях (если только эти сочетания настоятельно не исключены). Соответствующие признаки являются предметом описания, формулы изобретения и фигур. Обозначения «перед», «после» и т.д. относятся, если не указывается иначе, к нормальному, типичному ходу процесса, то есть, прежде всего, к направлению потока отходящего воздуха или промывочной жидкости.
Установка для мокрого пылеудаления может быть выполнена следующим образом:
- с первой ступенью Вентури, через которую направляется отходящий воздух шредера и/или соответствующего воздушного сепаратора (в котором разделяются легкие и тяжелые компоненты). Перед и/или вдоль ступени Вентури (сопла Вентури) расположено по меньшей мере одно устройство для того, чтобы направлять промывочную жидкость в поток отходящего воздуха. Ступень Вентури может иметь одно или несколько сужений Вентури,
- за первой ступенью Вентури может быть расположена вторая ступень Вентури. Обе могут иметь одинаковую конструкцию,
- поперечное сечение каждой ступени Вентури выполнено, предпочтительно, с возможностью регулировки для управления скоростью воздуха. Согласно одному варианту сужение Вентури второй ступени меньше, чем первой ступени,
- один вариант предусматривает выполнение по меньшей мере одной ступени, например второй степени, согласно техническому решению DE 4331301 C2, то есть с расположенным за сужением Вентури вытеснительным телом, которое может быть установлено с возможностью скольжения (перемещения). Подвод промывочной жидкости снова происходит перед и/или вдоль ступени Вентури, центрально (в центральном продольном направлении потока отходящего воздуха) или с противоположно расположенных сторон сопла Вентури,
- промывочная жидкость может быть свежей водой или флотационной водой из процесса напорной флотации,
- доля свежей воды повышает эффективность отделения и одновременно может компенсировать потери жидкости вдоль всей установки,
- один вариант выполнения предусматривает использование в первой ступени Вентури флотационной воды, а во второй ступени Вентури - частично или полностью свежей воды,
- промывочная жидкость может подаваться в отходящий воздух, например, через форсунки, разбрызгиватели и другие распыляющие устройства.
Предпочтительно, если жидкость впрыскивается через распылительное устройство в установку для мокрого пылеудаления. Благодаря распылению жидкости достигается большая площадь контакта между промывочной жидкостью и отходящим воздухом и, тем самым, более высокая степень отделения вредных веществ,
- массовое отношение промывочной жидкости первой и второй ступени Вентури составляет, например, от 25:1 до 1:1 или от 15:1 до 5:1,
- после работающей во влажном режиме очистительной ступени расположен по меньшей мере один трубопровод для отходящего воздуха, по которому очищенный отходящий воздух отводится из установки, например, через дымовую трубу в атмосферу,
- отработанная, обогащенная вредными веществами промывочная жидкость направляется из установки для мокрого пылеудаления в расположенные далее узлы установки.
Для направления флотационной воды из установки для напорной флотации назад к установке для мокрого пылеудаления предусмотрен по меньшей мере один соответствующий трубопровод. Аналогично, это относится к подводу неотработанной промывочной жидкости в установку для мокрого пылеудаления.
По причине оптимизированного качества очистки установки для напорной флотации, флотационная вода почти свободна от вредных веществ, когда она в качестве (очищенной) промывочной воды подается назад в установку для мокрого пылеудаления.
Благодаря этой мере предотвращается то, что по причине циркуляционного перемещения промывочной воды вредные вещества накапливаются и, тем самым, снижается эффективность очистки всей установки, как это имеет место в уровне техники.
В установке для напорной флотации неизбежно происходит накопление в области поверхности жидкости отделенных вредных веществ (например, углеводородов), которые посредством дополнительных мер могут подвергаться дополнительной очистке.
Благодаря установке для напорной флотации достигается, что твердые, жидкие и/или газообразные вредные вещества накапливаются в форме агломератов на поверхности жидкости во флотационной ванне.
Соответственно, еще один вариант осуществления изобретения предусматривает выполнение установки для напорной флотации с механическим устройством для удаления этих агломератов. Подобные устройства, например скребок, сами по себе известны и поэтому здесь дополнительно не описываются.
В отношении образующихся в виде шлама осадков в осадительном бассейне и/или в установке для напорной флотации могут быть предусмотрены соответствующие устройства для удаления этих шламообразных компонентов. Затем они могут, прежде всего после удаления воды, либо напрямую быть помещены на хранение, либо быть направлены на дополнительную обработку.
Прочие признаки изобретения следуют из признаков зависимых пунктов, а также других материалов заявки.
Изобретение будет более подробно описано ниже. Прилагаемые к установке схематические рисунки показывают возможную конструкцию устройства согласно изобретению, а именно, на:
Фиг.1: схема всей установки,
Фиг.2: вариант выполнения установки для мокрого пылеудаления.
Ссылочным обозначением 10 обозначена промышленная измельчающая установка, в данном случае - шредер для металлолома. От шредера 10 простирается труба 12 для отходящего воздуха к установке 18 для мокрого пылеудаления, которая выполнена в виде 2-ступенчатого скруббера Вентури. Эта часть установки 18 показана на фиг.2 схематически. Направление потока отходящего воздуха (сверху вниз) обозначено стрелкой P.
Отходящий воздух проходит по каналу 18S потока с первой ступенью 14 Вентури и следующей за ней второй ступенью 16 Вентури.
Отходящий воздух по каналу 18S потока в первой ступени 14 Вентури направляется через направляющие пластины 14F к сужению 14K Вентури и при этом ускоряется. Конические пластины 14F на представленном продольном разрезе расположены конически относительно друг друга. Через трубопровод 38 и форсунки 14D промывочная жидкость впрыскивается в форме мелких капель жидкости в поток отходящего воздуха.
При прохождении через первую ступень 14 Вентури (сопла Вентури) капли жидкости вследствие высокой скорости потока воздуха разбиваются, так что достигается первичная подготовка в форме аэрозоля. Высокое ускорение отходящего воздуха вдоль сопла 14 Вентури и следующая из этого высокая относительная скорость между вредными веществами в отходящем воздухе и промывочной жидкостью обеспечивают первое эффективное отделение примесей из отходящего воздуха и оседание на промывочной жидкости (называемой также абсорбентом).
Предварительно очищенный таким образом отходящий воздух направляется затем через вторую ступень 16 Вентури. Она устроена несколько иначе, чем ступень 14. Область сужения 16K Вентури образована между двумя трубами 16R, которые проходят по противолежащим поверхностям стенок канала 18S потока. Через выполненное в форме форсунки отверстие 16N в каждой трубе 16R в поток отходящего воздуха впрыскивается свежая промывочная жидкость, отходящий воздух ускоряется за счет направляющих пластин 16F, аналогичным направляющим пластинам 14F, по пути к сужению 16K и за сужением 16K вытеснительным телом 16V разделяется на два частичных потока (см. стрелки 16P1 и 16P2). Путем изменения положения вытеснительного тела 16V может быть установлена соответствующая ширина щели и, тем самым, скорость потока отходящего воздуха, прежде чем он затем втекает в подключенные далее резервуары 18B1, 18B2. В остальном режим работы ступени 16 Вентури соответствует режиму работы ступени 14. Благодаря дополнительной очистке на второй технологической ступени 16 получается выдающаяся степень чистоты отходящего воздуха.
В то время как отходящий воздух на верхнем конце резервуара 18B1, 18B2 через трубопровод 20 подается с помощью вентилятора 20G в дымовую трубу 24, а оттуда выбрасывается в атмосферу, отработанная промывочная жидкость отводится снизу резервуаров 18B1 и 18B2 и направляется в осадительный бассейн. Осадительный бассейн не является обязательным. Промывочная вода может также полностью направляться напрямую к установке 34 для напорной флотации или (лишь) частичный поток промывочной воды через байпас направляться сначала к осадительной ступени 28, а затем - к установке 34, которая будет более подробно описана ниже.
Образовавшийся в осадительном бассейне (отстойном баке) 28 осадок (шлам) удаляется из осадительного бассейна 28 с помощью механического транспортировочного устройства 30.
Из зоны осадительного бассейна 28, в которой находится уже предварительно очищенная промывочная жидкость, жидкостный трубопровод 32 проходит к входной зоне 34E установки 34 для напорной флотации, при этом перемещение жидкости происходит с помощью соответствующего насоса 36.
Ссылочным обозначением 38 обозначен трубопровод для флотационной воды, который выходит из установки 34 напротив входной зоны 34E и с помощью насоса 40 направляет флотационную воду назад в установку 18 для мокрого пылеудаления, где флотационная вода через форсунки 14D (распылительные устройства) впрыскивается в отходящий воздух.
От трубопровода 38 отходит ответвление 44 к нагнетательному водяному насосу 46, за которым подключен эжектор 48, в котором оканчивается трубопровод 50 сжатого воздуха.
От эжектора 48 флотационная вода протекает в резервуар 52 для находящейся под давлением воды и там насыщается воздухом. Оттуда она через еще один трубопровод 54 для находящейся под давлением воды попадает в редукционный клапан 56, от которого к входной камере 34E установки 34 идет трубопровод 54 для находящейся под давлением воды. Эта входная камера 34E образует зону контакта и смешения подведенной флотационной воды с происходящей из осадительного бассейна 28 предварительно очищенной промывочной водой.
В зоне контакта и смешения происходит решающая дальнейшая обработка промывочной воды.
За счет снижения давления до давления окружающей среды в редукционном клапане 56, до сих пор растворенный воздух высвобождается в форме очень маленьких воздушных пузырьков. Эти мельчайшие воздушные пузырьки (диаметр в микрометровом диапазоне) способны присоединять к себе твердые, жидкие и газообразные углеводороды, которые еще имеются в промывочной воде после предварительной очистки, и всплывать вместе с ними.
При этом образуются агломераты (скопления) твердых, жидких и газообразных примесей (включая вредные вещества), которые затем попадают из зоны контакта и смешения в расположенную ниже по потоку флотационную зону 34F и накапливаются по большей части в виде агломерата на поверхности флотационной воды.
Этот агломерат посредством механического устройства (в данном случае: скребок 54 для удаления флотационного шлама) через сборный канал удаляется из флотационной ванны.
Часть взвешенных частиц с более высокой плотность, чем вода, опускаются в виде осадка на дно флотационной установки 34, и через шламовую камеру (не показана) может быть механически удалена или отсосана, а именно либо непрерывно, либо периодически.
Оставшаяся, теперь в максимально возможной степени очищенная от твердых, жидких и газообразных примесей и вредных веществ флотационная вода, как уже описывалось, отбирается из расположенного напротив зоны контакта и смешения конца установки 34 и через трубопровод 38 флотационной воды возвращается назад к установке 18 для мокрого пылеудаления.
Используемая во второй ступени 16 Вентури жидкость может также содержать флотационную воду. Однако технологические преимущества имеет использование здесь, по меньшей мере частично, свежей воды или свежего абсорбента.
Установка согласно изобретению позволяет не только оптимизированное удаление твердых примесей (таких как, например, пыль) из отходящего воздуха, но и весьма значительное устранение не поддававшихся до сих пор улавливанию углеводородов и других жидких и газообразных вредных веществ в отходящем воздухе измельчающей установки. При этом в предварительных испытаниях смогли быть достигнуты степени очистки в отношении этих вредных веществ заметно более 70% (например, 85%).
Наконец, установка включает в себя также устройство для отсасывания отходящего воздуха из установки 34 для напорной флотации (не показана).