УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПИРОГАЗОВ ОТ ПИРОКАРБОНА

Полезная модель относится к устройствам для очистки пирогазов от пирокарбона и может быть использована при создании газификаторов древесины, реакторов пиролизной утилизации ТБО, нефтешламов, угольных антрацитов, сланцев.
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.
Известен способ конденсаторной очистки газов, включающий операции очистки газа от грубых частиц, насыщения водяным паром путем подачи жидкости на расширительные камеры теплообменника, конденсации и осаждения капель воды с твердыми частицами, подачи и подогрева охлаждающей воды в теплообменнике (US 4141702, 1979).
Недостатком известного способа является то, что часть тепла отходящих газов не используется, оно выбрасывается в отходы вместе с подогретой водой из полой оросительной колонны. Уловленные твердые частицы и конденсат из спирального теплообменника также выбрасываются в отходы, и лишь часть тепла, оставшаяся от орошения колонны горячей водой с температурой 55-65 градусов, может быть использована в качестве теплоносителя.
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 техического 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 В04С 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.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключатся в создании устройства, обеспечивающего эффективное пылеулавливание в условиях высоких температур внутри аппарата пиролизной деструкции.
Технический результат, достигаемый в полезной модели, заключатся в повышении показателей чистоты исходящих пиргазов за счет удаления мелкой дисперсной пыли, состоящей из пирокарбона, кокса и иных продуктов реакции, уносимых в газовод.
Сущность полезной модели заключается в достижении указанного технического результата в устройстве для очистки пирогазов от пирокарбона, которое выполнено в виде завихрителя и содержит установленные в горловине реактора между корпусом и загрузочным бункером и жестко связанные с ними упругие пластины, при этом последние установлены по спирали, а их поперечный размер соответствует расстоянию между загрузочным бункером и корпусом горловины реактора в каждой точке спирали.
При цилиндрическом корпусе горловины реактора и цилиндрическом загрузочном бункере пластины выполнены с одинаковым поперечным размером по всей длине.
При коническом корпусе горловины реактора, меньшее основание которого обращено к корпусу реактора, и цилиндрическом загрузочном бункере пластины выполнены сужающимися в поперечном сечении от верхнего основания горловины к нижнему.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено устройство для очистки пирогазов от пирокарбона, на фиг.2 - то же, разрез по А-А на фиг.1.
Устройство для очистки пирогазов от пирокарбона содержит установленные в горловине реактора между его корпусом 1 и загрузочным бункером 2 и жестко связанные с ними упругие пластины 3. Упругие пластины 3 установлены по спирали, а их поперечный размер соответствует расстоянию между загрузочным бункером 2 и корпусом 1 горловины реактора в каждой точке спирали. По сути дела устройство согласно полезной модели представляет собой завихритель.
При цилиндрическом корпусе 1 горловины реактора и цилиндрическом загрузочном бункере 2 пластины 3 выполнены с одинаковым поперечным размером по всей длине.
При коническом корпусе 1 горловины реактора, меньшее основание 4 которого обращено к корпусу реактора, и цилиндрическом загрузочном бункере пластины выполнены сужающимися в поперечном сечении от верхнего основания горловины к нижнему.
Предпочтительным является выполнение упругих пластин в случае конического 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 удаления пирокарбона в аппарате пиролизной деструкции, что в свою очередь ведет к росту скорости потока и соответственно увеличивает как аэродинамические потери, так нарушает качественные характеристики очистки газов от пирокарбона частиц.
Если указанная конусность больше чем 1:11, то это приводит к нерациональному увеличению веса и металлоемкости. Величина снижения аэродинамического сопротивления математически установлена. При расходе воздуха 0,5 кг/с сопротивление обычного циклона со ступенчатым цилиндрическим раскручивателем составило 550 Па, а сопротивление в устройстве для удаления пирокарбона в аппарате пиролизной деструкции в горловине реактора составиляет 380 Па. Одновременно со снижением аэродинамического сопротивления в устройстве для удаления пирокарбона в аппарате пиролизной деструкции возрастает степень очистки воздуха за счет плавного изменения поля скоростей по тракту. Выполнение неразъемного соединения упругих пластин (например, с помощью сварки) с корпусом реактора и загрузочным бункером обеспечивает невозможность проникновения неочищенного пирогаза в тракт «чистого» воздуха в принципе.
Упругие пластины выполнены из нержавеющей высокотемпературной стали, что препятствует их разрушению из-за трения с протекающими высокотемпературными газами.
Для выхода пиролизных газов на корпусе реактора предусмотрен патрубок 5.
Устройство для удаления пирокарбона в аппарате пиролизной деструкции работает следующим образом.
Высокотемпературный пиролизный газ в процессе пиролизной деструкции веществ под действием разряжения, создаваемого принудительной конвекцией пирогаза, поступает на вход в устройство и закручивается завихрителем, имеющим упругие пластины 3. Воздушный поток закручивается и в закрученном состоянии движется вдоль оси, которая в устройстве представляет собой внешний корпус загрузочного бункера, по образованному коридору между корпусом горловины реактора и корпусом загрузочного бункера, соединенными между собой упругими пластинами 3. Отсепарированный пирогаз движется вдоль стенок корпуса горловины реактора. Разность плотности создает выталкивающую силу, под действием которой возникает течение газовой среды в газоход, а плотные частицы пирокарбона оседают в рабочую зону реактора. Чистый пирогаз, раскрученный упругими пластинами, поступает на конденсацию через патрубок 5.
Полезная модель позволяет повысить показатель чистоты исходящих пиргазов за счет удаления мелкой дисперсной пыли, состоящей из пирокарбона, кокса и иных продуктов реакции, уносимых в газовод, что, в свою очередь, повышает надежность, эффективность и работоспособность аппарата пиролизной деструкции со стационарным циклоном, снижая потери давления из-за неплотности обратного клапана циклона.