АППАРАТ С ТРУБОЙ ВЕНТУРИ И СЕКЦИОНИРОВАННЫМИ БАРБОТАЖНЫМИ ТАРЕЛКАМИ ДЛЯ МОКРОЙ СЕРООЧИСТКИ ГАЗОВ

Область техники
Полезная модель относится к контактным массообменным аппаратам для мокрой сероочистки дымовых, отходящих и промышленных газов, в частности, отходящих и дымовых газов тепловых топливосжигающих электростанций, а также химических, металлургических и других предприятий.
Предшествующий уровень техники
В настоящее время мокрая очистка дымовых, отходящих и промышленных газов от вредных или ненужных примесей, в том числе от сернистых соединений, производится в абсорбционных аппаратах различного типа.
Известен аппарат для мокрой абсорбционной сероочистки дымовых, отходящих и промышленных газов, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с расположенной внутри по его оси трубой Вентури, патрубком для подвода очищаемого газа, по меньшей мере двумя патрубками подвода очищающей жидкости-абсорбента, расположенным в верхней части корпуса патрубком отвода очищенного газа и установленной в его средней части системой жидкостных форсунок с расположенными под ней в кольцевом пространстве между корпусом и трубой Вентури по меньшей мере одной барботажной провальной тарелкой (БПТ), причем в нижней части корпуса предусмотрен сборник жидкой фазы взаимодействующих сред, соединенный линией принудительной циркуляции с указанной системой жидкостных форсунок, а в верхней части корпуса над системой жидкостных форсунок установлен каплеуловитель (US 3768234, B01D 47/10, 1973 - прототип [1]). К недостаткам прототипа [1] можно отнести недостаточно высокую эффективность очистки газов, что связано с неравномерным заполнением объема БПТ очищающей жидкостью вследствие практической невозможности обеспечения строгой горизонтальности дна тарелки, а также строгой равномерности подачи воды из форсунок по ее площади. В особенности этот недостаток будет сказываться при малых нагрузках, когда большая часть очищаемого газа может проскочить через незаполненную водой часть тарелки.
Раскрытие полезной модели
Достигаемым техническим результатом полезной модели является повышение эффективности мокрой сероочистки в широком диапазоне нагрузок по очищаемому газу.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в аппарате для мокрой абсорбционной сероочистки дымовых, отходящих и промышленных газов, содержащем вертикальный цилиндрический корпус с расположенной внутри по его оси трубой Вентури, патрубком для подвода очищаемого газа, по меньшей мере двумя патрубками подвода очищающей жидкости-абсорбента, расположенным в верхней части корпуса патрубком отвода очищенного газа и установленной в его средней части системой жидкостных форсунок с расположенными под ней в кольцевом пространстве между корпусом и трубой Вентури по меньшей мере одной БПТ, причем в нижней части корпуса предусмотрен сборник жидкой фазы взаимодействующих сред, соединенный линией принудительной циркуляции с указанной системой жидкостных форсунок, а в верхней части корпуса над системой жидкостных форсунок установлен каплеуловитель, согласно полезной модели каждая БПТ секционирована радиальными и окружными перегородками, а под нижней из указанных БПТ установлена дополнительная система жидкостных форсунок. При этом под секционированной БПТ может быть установлена по меньшей мере еще одна такая же БПТ с угловым смещением по отношению к выше расположенной провальной тарелке радиальных перегородок.
Причинно-следственная связь между отличительными признаками полезной модели и достигаемым техническим результатом связана с тем, что секционирование каждой БПТ радиальными и окружными перегородками, препятствуя скоплению очищающей жидкости в одной части БПТ, обеспечивает равномерное распределение ее в очищаемом газовом потоке, что обуславливает эффективную работу аппарата в широком диапазоне нагрузок по очищаемому газу. Установка под нижней БПТ дополнительной системы жидкостных форсунок также направлена на повышение эффективности мокрой очистки газов в широком диапазоне нагрузок, так как обеспечивает относительно равномерную предочистку очищаемого газового потока до входа в БПТ.
Краткое описание фигур чертежа
На фиг.1 схематически изображен в продольном разрезе аппарат для мокрой абсорбционной сероочистки дымовых, отходящих и промышленных газов согласно полезной модели; на фиг.2 - то же в поперечном разрезе по А-А фиг.1; на фиг.3 - то же в поперечном разрезе по Б-Б фиг.1.
Подробное описание полезной модели
в
н
Аппарат для мокрой абсорбционной сероочистки дымовых, отходящих и промышленных газов содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с патрубком 2 для подвода очищаемого газа, патрубками 3.1, 3.2 для подвода очищающей жидкости-абсорбента и расположенным в верхней части корпуса 1 патрубком 4 отвода очищенного газа. В средней части корпуса 1 последовательно установлена в данном примере одна система жидкостных форсунок 5 с патрубком 3.1 подвода к ней очищающей жидкости и расположенными под ними последовательно одна под другой двумя БПТ 6, 7, каждая из которых секционирована радиальными и окружными перегородками соответственно 8, 9 (фиг.2). При этом нижняя БПТ 7 повернута относительно верхней БПТ 6 так, чтобы между их радиальными перегородками 8 было достигнуто угловое смещение, например, равное 45°. В нижней части корпуса 1 предусмотрен сборник 10 жидкой фазы взаимодействующих сред, соединенный линией 11 принудительной циркуляции с указанной системой жидкостных форсунок 5. На линии 11 установлен циркуляционный насос 12. Аппарат содержит также средство получения в процессе очистки газа ПТП путем окисления поглощенных абсорбентом сернистых соединений с добавкой необходимых реагентов. Указанное средство содержит сборник 10, выполняющий в данном случае функцию смесительной емкости, с линией 13 подвода к ней окислителя (в данном примере - воздуха, подаваемого от не показанной на чертеже воздуходувки), линиями подвода необходимых реагентов (на чертеже не показаны) и линией 14 отвода раствора ПТП. Патрубок 2 для подвода очищаемого газа расположен в нижней части боковой поверхности корпуса 1 выше допустимого верхнего уровня h жидкости в сборнике 10. Внутри корпуса 1 снизу вверх в направлении движения газожидкостной смеси установлена труба Вентури 15 так, что основание ее входного конуса 15.1 располагается ниже допустимого нижнего уровня h жидкости в указанном сборнике 10, а ее напорное сопло 15.2 подключено через газовый нагнетатель 16 к выходной линии 17 очищенного газа. Указанная система форсунок 5 с БПТ 6, 7 расположена в кольцевом пространстве между боковой стенкой корпуса 1 и трубой Вентури 15. Аппарат также содержит соединенную с патрубком 3.2 подвода очищающей жидкости дополнительную систему жидкостных форсунок 18, расположенную в нижней части корпуса 1 между последней в направлении сверху вниз БПТ 7 и сборником 10 (фиг.3). Дополнительная система жидкостных форсунок 18 подключена к сборнику 10 с помощью отводного участка 19 от линии 11 принудительной циркуляции и образует зону предварительной мокрой очистки газов. В верхней части корпуса 1 аппарата над форсунками 5 установлен в данном примере двухступенчатый каплеуловитель, первая ступень которого выполнена в виде отражателя 20.1, а вторая - в виде пакета 20.2 жалюзийных пластин. Для отвода очищающей жидкости из сборника 10 в линию циркуляции 11 предусмотрен патрубок 21, а для соединения с линией 14 отвода раствора ПТП - патрубок 22. Для подвода свежей очищающей жидкости к патрубку 3.1 предусмотрена линия 23 с установленной на ней запорной арматурой 24, также расположенной и на линии циркуляции 11.
Описание работы аппарата
Аппарат для мокрой абсорбционной сероочистки дымовых, отходящих и промышленных газов согласно полезной модели работает следующим образом. Свежая очищающая жидкость-абсорбент, поступая через патрубок 3.1 из линии 23 в систему жидкостных форсунок 5, распыливается ими над БПТ 6, а из нее мелкими струйками стекает в БПТ 7. При этом в БПТ 6 и 7 жидкость равномерно распределяется по всему их сечению благодаря секционированию радиальными и окружными перегородками 8, 9 соответственно, а в БПТ 7 - дополнительно благодаря угловому смещению ее радиальных перегородок 8 относительно радиальных перегородок 8 БПТ 6. Из нижней БПТ 7 очищающая жидкость, перемещаясь в кольцевом пространстве между корпусом 1 и трубой Вентури 15 сверху вниз, стекает в сборник 10, откуда отводится через патрубок 21 при помощи насоса 12 в линию принудительной циркуляции 11, из которой снова поступает в систему жидкостных форсунок 5. Кроме того, из отводного участка 19 линии 11 циркуляции очищающая жидкость через патрубок 3.2 поступает в дополнительную систему жидкостных форсунок 18. По линии 13 в совмещенную со сборником 10 смесительную емкость подается окислитель (в данном примере - воздух) от не показанной на чертеже воздуходувки, а также подводятся необходимые реагенты по не показанным на чертеже линиям.
в
н
Очищаемый газ подается в корпус 1 тангенциально через патрубок 2, расположенный в нижней части его боковой поверхности выше допустимого верхнего уровня h жидкости в ее сборнике 10, и движется вверх в закрученном потоке под действием тяги не показанного на чертеже дымососа. Указанное расположение патрубка 2 над уровнем жидкости в сборнике 10 выбрано исходя из недопустимости залива этого патрубка очищающей жидкостью. На своем пути газ прежде всего проходит зону предварительной мокрой очистки частью очищающей жидкости, подаваемой через дополнительную систему форсунок 18, равномеоно расположенных по проходному сечению движения газов. В следующей зоне очистки очищаемый газ сначала движется навстречу очищающей жидкости, вытекающей мелкими струйками из нижней БПТ 7, и, проходя в провальные отверстия, барботирует через находящийся на ней слой жидкости, а затем таким же образом проходит через верхнюю БПТ 6. Далее очищаемый газ последовательно проходит через первую ступень каплеуловителя, выполненную в виде отражателя 20.1 и вторую ступень, выполненную в виде пакета 20.2 жалюзийных пластин. Далее очищенный газ поступает через патрубок 4 в линию 17, из которой часть его отводится с помощью не показанного на чертеже дымососа через также не показанную на чертеже дымовую трубу в атмосферу, а другая его часть с помощью газового нагнетателя 16 подается в напорное сопло 15.2 трубы Вентури 15. Расположение основания входного конуса 15.1 ниже допустимого нижнего уровня h жидкости в сборнике 10 обеспечивает надежный подсос жидкости в конус 15.1 трубы Вентури 15 при колебаниях в допустимых пределах уровня жидкости в указанном сборнике. Подсасываемая жидкость в трубе Вентури 15 тонко распыливается и интенсивно перемешивается с газовоздушным потоком, поступающим из сопла 15.2, что обеспечивает эффективную очистку обрабатываемого газа от сернистых соединений.
Наличие нескольких последовательно расположенных зон контакта взаимодействующих сред с инверсией фаз, включая трубу Вентури 15, в сочетании с равномерным распределением очищающей жидкости в потоке очищаемого газа позволяет обеспечить высокую степень его очистки в широком диапазоне нагрузок.
Для получения ПТП образующийся в сборнике 10, дополнительно выполняющем функцию смесительной емкости, водный раствор, уловленных из очищаемого газа, сернистых соединений обрабатывается путем подачи в указанный сборник окислителя (воздуха) по линии 13 и необходимых реагентов (линии их подвода на чертеже не показаны). Полученный в результате процесса окисления раствор ПТП отводится потребителю из совмещенной со сборником 10 емкости через патрубок 22 по линии 14.