УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ

Полезная модель относится к оборудованию для очистки дымовых газов и может быть использована на тепловых энергетических станциях для удаления примесей из дымовых газов, образующихся в результате сгорания угля, в том числе, ртути и других тяжелых металлов.
Известна установка для очистки дымовых газов, отходящих по дымовому каналу от бойлера энергетической установки, содержащая подсоединенные к дымовому каналу емкость для подвода аммиака в дымовой канал и емкость для подвода в дымовой канал агента, галогенирующего ртуть. Дымовой канал подсоединен к катализатору окисления и катализатору денитрации, выход которого связан с воздушным нагревателем; а последний через нагревательный коллектор связан с пылесборником. Установка также содержит устройство десульфурации, выход которого через перегреватель связан с дымовой трубой. Между пылесборником и устройством десульфурации располагают монитор, контролирующий концентрацию агента, галогенирующего ртуть в газе. Между устройством десульфурации и перегревателем располагают монитор, контролирующий содержание ртути в газе.
2
2
В процессе очистки дымовых газов, аммиак поступает в дымовой газ из емкости традиционным способом, например, через многоструйные насадки. В дымовой газ также поступает агент (например, НВr, Вr и СаВr.), галогенирующий ртуть.
2
2
После проведения очистки дымовой газ пропускают через воздушный нагреватель, нагревательный коллектор и пылесборник, в которых удаляются сажа и пыль. Дымовой газ, очищенный от сажи и пыли направляют в устройство десульфурации, в котором удаляются SO, и HgCl, после чего дымовой газ выводится в атмосферу через дымовую трубу.
(см. патент РФ №2429900, кл. B01D 53/64, 2011 г.)
В результате анализа конструкции известной установки необходимо отметить, что она не обеспечивает высокой степени очистки дымовых газов, особенно от твердых несгоревших компонентов топлива, уловить которые не в состоянии пылесборник.
2
Известно устройство для очистки дымовых газов работающей котельной установки, содержащее связанный с камерой сгорания котельной установки своим входом сепаратор твердых частиц, представляющий собой циклон, в котором от газов отделяется большая часть твердых частиц, возвращаемая в камеру сгорания через возвратный тракт на дожигание. Выходящие из сепаратора газы по газодымовому тракту, в котором установлены теплообменники для охлаждения газа, поступают в пылеуловитель, выполненный в виде электростатического уловителя или сепаратора с рукавным фильтром. В пылеуловителе большая часть частиц зольной пыли и других малых частиц пыли удаляются из дымовых газов и выгружаются через выпуск золы. Дымовые газы, очищенные пылеуловителем, поступают в дымовую трубу и выбрасываются в окружающую среду. В газодымовом тракте дополнительно размещены катализаторы для снижения выбросов NO и/или распылительная сушилка для снижения выбросов SO.
Устройство оснащено контуром выпуска золы, который включает в себя средство рециркуляции части зольной пыли, выгруженной через выпуск из пылеуловителя обратно в газодымовой тракт. Средство рециркуляции зольной пыли включает в себя устройство для обработки рециркулируемой зольной пыли, которое представляет собой сепаратор для отсеивания самых мелких частиц зольной пыли, подлежащих введению в газодымовой тракт. Также в рециркулируемую зольную пыль добавляют компоненты, которые катализируют окисление ртути.
(см. патент РФ №2281151, кл. B01D 53/64, 2006 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа конструкции данного устройства необходимо отметить, что оно не обеспечивает качественной очистки дымовых газов, так как установленный на входе сепаратор не в состоянии обеспечить разделение частиц широкого спектра масс. Катализация ртути происходит только в зольном остатке, следовательно, компоненты ртути и тяжелых металлов, оставшиеся в дымовых газах, не нейтрализуются, а выбрасываются в атмосферу.
Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение степени очистки дымовых газов перед выбросом их в атмосферу.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в установке для очистки дымовых газов, содержащей первый сепаратор, вход которого соединен с выходом дымовых газов энергоблока, а один из выходов сепаратора через фильтр, оснащенный бункером для сбора золы-уноса, связан с первым дымососом, выходом подсоединенным к дымовой трубе, а также контейнер, предназначенный для тонкоизмельченного активированного угля, новым является то, что установка оснащена вторым и третьим сепараторами, сепараторы выполнены градиентными с неподвижными завихрителями, вторым, третьим, четвертым и пятым дымососами, а также вторым и третьим фильтрами, причем второй выход первого градиентного сепаратора через второй дымосос связан с входом второго градиентного сепаратора, один из выходов которого через третий дымосос связан с введенным в установку абсорбером, а другой через четвертый дымосос связан с входом третьего градиентного сепаратора, при этом выход контейнера подсоединен к магистрали, связывающей выход четвертого дымососа и вход третьего градиентного сепаратора, выходы третьего градиентного сепаратора связаны со вторым и третьим фильтрами, имеющими выходы для отвода сорбента и выходы, которые через пятый дымосос связаны с дымовой трубой.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлена схема установки для очистки дымовых газов.
Установка для очистки дымовых газов содержит первый градиентный сепаратор 1, вход которого связан с выходом дымовых газов энергоблока. Сепаратор 1 имеет два выхода, один из выходов связан с входом первого фильтра 2, оснащенного бункером для сбора золы-уноса. Выход первого фильтра 2 связан с первым дымососом 3, выход которого подведен к дымовой трубе 4. Второй выход сепаратора 1 связан со вторым дымососом 5, выход которого связан со вторым градиентным сепаратором 6. Сепаратор 6 имеет два выхода, первый из которых связан с третьим дымососом 7, связанным с абсорбером 8, орошаемым суспензией из известняка и предназначенным для нейтрализации диоксида серы. Ко второму выходу второго градиентного сепаратора 6 подсоединен четвертый дымосос 9, выход которого связан через подающий газопровод 10 с третьим градиентным сепаратором 11. К подающему газопроводу 10 подсоединен контейнер 12 с компонентом для связывания ртути, например, измельченным активированным углем. Один из выходов третьего градиентного сепаратора 11 связан со вторым фильтром 13, один из выходов которого связан с дымовой трубой 4, а второй предназначен для выдачи (например, в контейнер) сорбента (измельченного активированного угля с абсорбированной ртутью). Второй выход третьего градиентного сепаратора связан с третьим фильтром 14, один из выходов которого связан с дымовой трубой 4, а второй - предназначен для выдачи остатков сорбента с абсорбированной ртутью в контейнер. Тяга в третьем сепараторе и фильтрах и 14 обеспечивается пятым дымососом 15, через который от фильтров 13 и отводятся очищенные дымовые газы в дымовую трубу 4.
Необходимо отметить, что для компоновки установки используются известные узлы и агрегаты. Так, в качестве дымососов используются стандартные вентиляторные устройства, в качестве первого и второго фильтров наиболее целесообразно использовать динамические фильтры, а в качестве третьего - аэрофильтр. Градиентные сепараторы также являются стандартными.
Установка работает следующим образом.
Выходящие с энергоблока дымовые газы поступают в первый градиентный сепаратор 1, где происходит закрутка дымовых газов посредством неподвижных завихрителей, размещенных по длине канала сепаратора. Скорость прохождения вихревого потока дымовых газов через сепаратор задается первым дымососом 3. Входящие в первый сепаратор дымовые газы, в зависимости от массы находящихся в них компонентов, разделяется на два вихревых потока, один из которых занимает периферийную зону, а второй с золой уноса - центральную (приосевую) зону.
Из центральной зоны дымовые газы (без паров ртути и диоксида серы) захватываются первым дымососом 3 и пропускаются через первый фильтр 2, в котором зола-уноса осаждается в бункере, а очищенные дымовые газы направляются в дымовую трубу 4.
Периферийный поток дымовых газов (без золы-уноса с парами ртути и диоксидом серы) через второй выход сепаратора 1 подхватывается вторым дымососом 5 и направляется во второй градиентный сепаратор 6. В данном сепараторе за счет неподвижных завихрителей и работы второго дымососа 5, поступающие из первого сепаратора дымовые газы также разделяются на два потока - периферийный и центральный.
Центральный поток с диоксидом серы, без золы-уноса и без паров ртути подхватывается третьим дымососом 7 и направляется в абсорбер 8, орошаемый суспензией из известняка для нейтрализации диоксида серы.
Периферийный поток газа с парами ртути с посредством четвертого дымососа 9 поступает через подающий газопровод 10 в третий градиентный сепаратор 11. На подающем газопроводе, как уже было отмечено выше, установлен контейнер 12 с измельченным активированным углем, который вводится в проходящие дымовые газы с парами ртути. Через третий градиентный сепаратор 11 с закруткой за счет работы пятого дымососа 15 проходит смесь дымовых газов с абсорбированным ртутью активированным углем. В данном сепараторе происходит разделение смеси на центральный и периферийный потоки. Один из потоков - смесь дымовых газов с активированным углем пропускается через второй фильтр 13, где происходит осаживание основной массы активированного угля, абсорбированного парами ртути, а дымовые газы через пятый дымосос 15 направляются в дымовую трубу 4.
Второй поток - дымовые газы, без золы-уноса, без паров ртути и диоксида серы, с остатками активированного угля и небольшого количества твердых остатков, направляются через третий фильтр 14, в котором осаживаются остатки примесей и, проходя через пятый дымосос, выводятся в дымовую трубу 4.
Абсорбированный парами ртути измельченный активированный уголь подвергается стандартной регенерации и идет на повторное применение.
Использование градиентных сепараторов, с неподвижными завихрителями, осуществляющих интенсивную закрутку дымовых газов, позволяет разделять поток дымовых газов по молекулярной массе и плотности на периферийный и центральный. В периферийном потоке сосредотачиваются тяжелые компоненты дымовых газов. В центральном потоке концентрируются частицы золы-уноса, в последующей ступени с измельченным активированным углем с абсорбированными парами ртути.
Использование динамических фильтров, работающих, например, на принципе инерционновакуумного воздействия для очистки дымовых газов, загрязненных золой-уноса, тонкоизмельченным сорбентом -тонкоизмельченным активированным углем с абсорбированными парами ртути, обеспечивают на проход высокую степень очистки дымовых газов с накоплением в контейнерах золы-уноса и сорбентов с ртутью для последующей регенерации.
Заложенная в конструкцию установки трехступенчатая очистка дымовых газов позволяет настроить каждый агрегат очистки (градиентные сепараторы, фильтры, дымососы) на оптимальные режимы работы, под конкретные размеры и количество загрязнений, что позволяет обеспечить высокую производительность очистки, а также извлечение из дымовых газов золы-уноса, диоксида серы и паров ртути до 99,5% со значительным снижением (в 2-5 раз) капитальных и эксплуатационных затрат.