СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ ПЫЛИ
METHOD OF GAS TREATMENT FROM DUST

Изобретение относится к технологии очистки газов от пыли в теплоэнергетике, черной и цветной металлургии.
Известен способ очистки газов от пыли, заключающийся в тангенциальном подводе запыленного газа, очистке газа от пыли 'за счет действия центробежных сил, отделение пыли от газа в зоне разворота очищенного газа, сбор потоков уловленной пыли в пылесборнике (см. Пылеулавливание в металлургии. Справочник / В.М. Алешина, А.Ю. Вальдберг, Г.М. Гордон и др., М.: Металлургия, 1984, с.48-52). Недостатком известного способа очистки газов от пыли является низкая эффективность процесса пылеулавливания.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки газов от пыли, включающий ввод в циклон с верхним осевым выхлопным патрубком очищаемого газа, очистку газа от пыли за счет действия центробежных сил при поступательном движении вращающегося потока сверху вниз с разворотом очищенного потока вверх, сбор потока уловленной пыли в пылесборнике, подачу в циклон вспомогательной коагулирующей жидкости, ориентированной на поток уловленной пыли с образованием смеси уловленной пыли и жидкости, брикетирование смеси на вальцовом прессе, установленном в нижней части пылесборника, с образованием потока брикетов в надбункерном пространстве, загрузку брикетов в сборный бункер (см. Патент №2392059, Россия, МПК 8 B04C 5/18, заявлено 24.09.2009, опубликовано 20.06.10, бюлл. №17).
Недостатком известного технического решения является низкая эффективность очистки газов от пыли из-за высокой температуры очищаемого газа, которая повышает вязкость газа и затрудняет действие центробежных сил при поступательном движении газа, что в итоге снижает эффективность пылеулавливания. Одновременно с этим в процессе очистки газов в пылесборнике и в надбункерном пространстве пылеуловителя формируется низкая температура газов, что не позволяет эффективно организовать процесс сушки брикетов и их необходимое упрочнение. Поэтому недостаточно прочные брикеты при низкой температуре надбункерного пространства частично разрушаются и формируют вторичное пылеобразование, снижающее эффективность пылеулавливания. Для устранения указанных недостатков при поступательном движении газов в цилиндрическом корпусе циклона необходимо организовать рациональный температурный режим пылеулавливания, а в пылесборнике и в надбункерном пространстве следует сформировать оптимальный тепловой режим брикетирования пыли, для чего очищаемые газы необходимо охлаждать, а часть тепловой энергии из рабочего пространства циклона следует перенести в надбункерное пространство, где следует организовать сушку брикетов.
Задача изобретения - повышение степени очистки газов от пыли и расширение технологических возможностей способа очистки газов от пыли.
Поставленная задача достигается в способе очистки газов от пыли, включающем ввод в циклон с верхним осевым выхлопным патрубком очищаемого газа, очистку газа от пыли за счет действия центробежных сил при поступательном движении вращающегося потока сверху вниз в цилиндрическом корпусе с разворотом очищенного потока вверх, сбор потока уловленной пыли в пылесборнике, подачу в циклон потока вспомогательной коагулирующей жидкости, ориентированной на поток уловленной пыли с образованием смеси уловленной пыли и жидкости, брикетирование смеси на вальцовом прессе, установленном в нижней части пылесборника, с образованием потока брикетов в надбункерном пространстве, загрузку брикетов в сборный бункер, причем во время очистки газа при поступательном движении вращающегося потока сверху вниз в цилиндрическом корпусе циклона его охлаждают с помощью теплообменника, генерирующего водяной пар, затем последний подают в надбункерное пространство в виде струй водяного пара, ориентированных на поток брикетов.
Сущность изобретения заключается в следующем. Для охлаждения газов в рабочем пространстве пылеуловителя и снижения их температуры в цилиндрическом корпусе устанавливают водяной теплообменник, вырабатывающий водяной пар определенных параметров. Установка водяного теплообменника преследует две задачи: охлаждение очищаемых газов и снижение их температуры путем утилизации их тепловой энергии водой и водяным паром и передачу этой энергии с помощью водяного пара в надбункерное пространство, что необходимо для повышения температуры в пылесборнике и в надбункерном пространстве до температур сушки и высушивания потока брикетов в надбункерном пространстве.
Охлаждение очищаемых газов и снижение их температуры с помощью теплообменника при действии центробежных сил и поступательном движении вращающегося потока уменьшает вязкость газов, что позволяет повысить эффективность пылеулавливания на 5-10%. Подача водяного пара с температурой 100-110°C в надбункерное пространство в виде паровых струй, ориентированных на поток брикетов, позволяет организовать полную сушку брикетов и их необходимое упрочение за счет формирования прочной коагуляционной структуры, что снижает вторичное пылеобразование при брикетировании пыли.
Подача водяного пара в надбункерное пространство одновременно позволяет повысить температуру вальцов брикетного пресса до 80-90°С, что также интенсифицирует сушку брикетов и облегчает их очистку с поверхности вальцов без разрушения брикетов. В результате чего отсутствует образование пыли при ее брикетировании и при транспортировке брикетов из надбункерного пространства в сборный бункер, что уменьшает вторичное запыление очищаемого потока.
Использование водяных теплообменников и водяного пара широко известно в технике (см. Металлургическая теплотехника. Том 2/В.А. Кривандин и др. - М.: Металлургия, 1986, с.192). Однако комплексное использование водяного теплообменника и водяного пара для организации оптимального температурного режима очистки газов от пыли и рационального теплового режима брикетирования пыли предложено впервые в настоящем изобретении. При необходимости в предложенном способе очистки газов возможен частичный отбор водяного пара из системы пылеулавливания для технологических нужд и теплофикации, что дополнительно расширяет технологические возможности предложенного способа.
Таким образом, за счет отличительных признаков заявленный способ приобретает новые свойства: организованное охлаждение очищаемых газов при действии центробежных сил и поступательном движении вращающегося потока сверху вниз, совмещенное с теплоутилизацией и пылеулавливанием; регламентированная утилизация тепла очищаемого газа с выработкой водяного пара, используемого для организации термической сушки брикетов в отдельно взятом пылеуловителе; объемное теплопоглощение потока свободнопадающих брикетов за счет встречной подачи струй водяного пара; эффективное упрочение высушиваемых брикетов в отсутствии пылеобразования в надбункерном пространстве пылеуловителя. Указанные свойства повышают эффективность пылеулавливания и расширяют технологические возможности способа очистки газов от пыли. Таким образом считаем, что предлагаемое изобретение удовлетворяет критериям новизны, изобретательского уровня и промышленной применимости.
Способ очистки газов реализуется с помощью устройства, представленного на фигуре. Оно содержит подводящий патрубок 1, корпус 2, выхлопной патрубок 3, пылесборник 4, трубопровод 5 для подачи коагулирующей жидкости, вальцовый пресс 6, сборный бункер 7, надбункерное пространство 8, водяной теплообменник 9 с подводящим патрубком, паропровод 10, кольцевое пароструйное устройство 11. В процессе работы в пылеуловителе формируются струи 12 коагулирующей жидкости, потоки уловленной пыли 13, брикеты 14, струи водяного пара 15.
Способ очистки газов осуществляется следующим образом. Запыленный поток газов через патрубок 1 поступает в корпус 2, где проходит очистка газов от пыли за счет действия центробежных сил при поступательном движении вращающегося потока сверху вниз. Через трубопровод 5 подается коагулирующая жидкость, апример, раствор жидкого стекла или сульфитдрожжевой бражки (СДБ), ориентированная в форме струй 12 в пылесборник 4. Очищенный поток газа выходит в окружающую среду через выхлопной патрубок 3. В процессе очистки газов от пыли очищаемый газ отдает тепло теплоприемнику (вода и водяной пар) водяного теплообменника 9 и охлаждается до необходимой температуры. В теплообменнике 9 образуется водяной пар, который через паропровод 10 поступает к кольцевому пароструйному устройству 11. В пароструйном устройстве 11 установлены паровые форсунки, ориентированные в надбункерное пространство 8, и формирующие струи водяного пара 15. Потоки уловленной пыли 13 поступают в пылесборник 4 и движутся в форме смеси пыли и коагулирующей жидкости в его нижнюю часть. Смесь пыли и жидкости поступает в загрузочный узел вальцового пресса 6. После брикетирования влажной смеси пыли и жидкости образуются брикеты 14, которые в виде свободнопадающего потока поступают в надбункерное пространство 8, проходят через струи 15 горячего водяного пара, высушиваются и после чего поступают в сборный бункер 7. Отработанный водяной пар проходит через щелевое пространство, образованное вальцами пресса и удаляется через выхлопной патрубок 3 в атмосферу.
Пример. Отработку способа очистки газов от пыли осуществляли на центробежном пылеуловителе диаметром 300 мм, снабженном водяным теплообменником, паропроводом, кольцевым пароструйным устройством, системой подачи коагулирующей жидкости и вальцовым прессом, согласно приведенной технической схеме. Пылеуловитель был установлен на дымовом тракте лабораторного котлоагрегата, работающего на каменном угле разреза Ерунаковский с расходом 20 кг/ч. Температура отходящих дымовых газов, запыленных золошлаковыми частицами размером 0-0,1 мм, составляла 350-400°C. В качестве коагулирующей жидкости использовали сульфитдрожжевую бражку (СДБ). Расход коагулирующей жидкости составлял 6 г/с. асход воды в водяном теплообменнике меняли от 20 г/с до 100 г/с.Эффективность пылеулавливания определяли по методу внешней фильтрации. У полученных брикетов определяли прочность на сжатие. Результаты экспериментов представлены в таблице.
Таблица
Показатели работы способа очистки газов от пыли
Расход воды в теплообменнике, г/с
Эффективность пылеулавливания, %
Прочность брикетов, кПа
1
20
79,8
310
2
60
80,5
350
3
100
82,9
420
Данные прототипа
4
-
78,4
300
Экспериментальные данные показывают, что предлагаемый способ очистки газов от пыли обладает более высокой эффективностью (на 1,4-4,5%) по сравнению с прототипом и позволяет получать золошлаковые брикеты на основе СДБ прочностью 310-420 кПа.