1. Устройство для очистки дымового газа, содержащее приемник 12, который имеет абсорбционную зону 18, через которую подаваемый дымовой газ может протекать практически в горизонтальном направлении.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанная абсорбционная зона 18 имеет впускное отверстие 17 и выпускное отверстие 19 для дымового газа, расположенные практически напротив друг друга.

3. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что указанный приемник 12 имеет в целом форму параллелепипеда.

4. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что содержит насосное устройство 20.

5. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что содержит анализатор орошающей жидкости.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что указанный анализатор орошающей жидкости выполнен таким образом, что он непрерывно анализирует пробы орошающей жидкости.

7. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что по меньшей мере одна сторона указанного приемника 12 выполнена так, что от впускного отверстия 17 для дымового газа в направлении выпускного отверстия 19 для дымового газа объем указанной абсорбционной зоны 18 увеличивается или уменьшается.

8. Способ очистки дымового газа с использованием устройства по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что дымовой газ направляют через абсорбционную зону 18 практически в горизонтальном направлении.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что орошающую жидкость перекачивают из сборника 16 орошающей жидкости в форсунки 14 для орошающей жидкости.

10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что по результату анализа орошающей жидкости в орошающую жидкость добавляют добавки.

11. Способ по одному из пп.8-10, отличающийся тем, что по результату анализа орошающей жидкости орошающую жидкость отбирают из указанного сборника 16 орошающей жидкости.

12. Способ по одному из пп.8-10, отличающийся тем, что дымовой газ, который направляют через указанную абсорбционную зону 18 указанного приемника 12, ускоряют или замедляют.

 

(57) Реферат / Формула:
Устройство для очистки дымового газа, содержащее приемник 12, который имеет абсорбционную зону 18, через которую подаваемый дымовой газ может протекать практически в горизонтальном направлении.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанная абсорбционная зона 18 имеет впускное отверстие 17 и выпускное отверстие 19 для дымового газа, расположенные практически напротив друг друга.

3. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что указанный приемник 12 имеет в целом форму параллелепипеда.

4. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что содержит насосное устройство 20.

5. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что содержит анализатор орошающей жидкости.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что указанный анализатор орошающей жидкости выполнен таким образом, что он непрерывно анализирует пробы орошающей жидкости.

7. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что по меньшей мере одна сторона указанного приемника 12 выполнена так, что от впускного отверстия 17 для дымового газа в направлении выпускного отверстия 19 для дымового газа объем указанной абсорбционной зоны 18 увеличивается или уменьшается.

8. Способ очистки дымового газа с использованием устройства по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что дымовой газ направляют через абсорбционную зону 18 практически в горизонтальном направлении.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что орошающую жидкость перекачивают из сборника 16 орошающей жидкости в форсунки 14 для орошающей жидкости.

10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что по результату анализа орошающей жидкости в орошающую жидкость добавляют добавки.

11. Способ по одному из пп.8-10, отличающийся тем, что по результату анализа орошающей жидкости орошающую жидкость отбирают из указанного сборника 16 орошающей жидкости.

12. Способ по одному из пп.8-10, отличающийся тем, что дымовой газ, который направляют через указанную абсорбционную зону 18 указанного приемника 12, ускоряют или замедляют.

 

---

008347
Данное изобретение относится к способу очистки дымового газа, в частности, для очистки дымового газа угольной электростанции или подобного ему, и устройству для его осуществления.
Устройства для очистки уже известны. Обычно они содержат башенный скруббер, имеющий форсунки для орошающей жидкости, которые зачастую расположены на нескольких уровнях, сборник для орошающей жидкости, в котором собирается орошающая жидкость, и абсорбционную зону, которая проходит внутри цилиндрического приемника башенного скруббера из сборника орошающей жидкости до верхнего уровня форсунок для орошающей жидкости. Дымовой газ подается в нижнюю секцию абсорбционной зоны в башенном скруббере, откуда протекает практически вертикально вверх и выходит из башенного скруббера через выпускное отверстие, выполненное выше форсунок для орошающей жидкости. На своем пути через башенный скруббер дымовой газ вступает в контакт с орошающей жидкостью, выходящей из форсунок для орошающей жидкости, и при этом очищается, как описывается ниже. Такое устройство для очистки известно, например, из документа DE-A-10058548.
Орошающая жидкость предпочтительно содержит помимо воды щелочные земли, реагирующие с оксидами серы, присутствующими в дымовом газе, и оксидами серы, образующимися в башенном скруббере. В частности, используется известь в виде оксида кальция, гидроксида кальция, карбоната кальция и т. п.
Щелочные земли реагируют с оксидами серы, присутствующими в дымовом газе, с образованием практически сульфита кальция, который связывается в орошающей жидкости. Таким путем дымовой газ очищается от нежелательных оксидов серы и после этого вытекает из устройства для очистки. Орошающая жидкость, содержащая частицы сульфита кальция, которые поддерживаются в ней на плаву, протекает в сборник орошающей жидкости и собирается там.
Сульфат кальция, который образуется во время очистки дымового газа, обладает такими же положительными свойствами, что и природный гипс. Поэтому он является желательным побочным продуктом процесса очистки дымового газа, который извлекается из орошающей жидкости, собранной в сборнике орошающей жидкости. Частицы сульфата кальция удаляются из сборника орошающей жидкости вместе с орошающей жидкостью и затем в последующем процессе извлекаются из орошающей жидкости. Сульфат кальция можно затем подвергать дальнейшей переработке в материалы, в частности, в строительные материалы.
Проблема, связанная с окончательным извлечением сульфата кальция заключается в том, что при реакции орошающей жидкости с дымовым газом образуется не только сульфат кальция, но и нежелательные побочные продукты, например, сульфиты, в частности, сульфит кальция, который загрязняет сульфат кальция, ухудшая тем самым качество этого побочного продукта.
Для того чтобы снизить долю этих нежелательных сульфитов в орошающей жидкости, присутствующей в сборнике орошающей жидкости, в документе US-A-4539184 предлагается вводить по меньшей мере в одну зону сборника орошающей жидкости кислород в виде воздуха или подобном виде для окисления присутствующих в ней сульфитов кальция в сульфат кальция.
Для извлечения сульфата кальция высокого качества необходимо добиться, чтобы в орошающей жидкости, собранной в сборнике орошающей жидкости, при ее удалении из сборника для орошающей жидкости для извлечения сульфата кальция содержалось как можно меньше щелочных земель.
Соответственно, на протяжении процесса очистки дымового газа с оксидами серы, содержащимися в подлежащем очистке дымовом газе, должны прореагировать почти все щелочные земли, добавленные в орошающую жидкость.
Такой полной реакции щелочных земель можно добиться разными способами, которые можно осуществлять и совместно.
С одной стороны, можно попытаться добиться улучшенной реакции между компонентами реакции, чтобы повысить вероятность соответствующей реакции.
Реакция щелочных земель и оксидов серы с получением сульфита кальция достигается при диффузии и (или) растворении на поверхности контакта между орошающей жидкостью и дымовым газом. При этом чем больше поверхность контакта, тем лучшей будет достигнутая реакция. Поверхность контакта обратно пропорциональна размеру или диаметру капель орошающей жидкости, подаваемой из форсунок для орошающей жидкости. Соответственно, в документе CA-A-1251919 предлагается распылять орошающую жидкость посредством форсунок для орошающей жидкости как можно мельче, чтобы тем самым уменьшить размер капель орошающей жидкости и, соответственно, увеличить общую поверхность контакта между орошающей жидкостью и очищаемым дымовым газом.
Лучшей реакции щелочных земель на протяжении процесса очистки дымового газа можно добиться и за счет увеличения времени пребывания орошающей жидкости в абсорбционной зоне башенного скруббера с тем, чтобы дать щелочным землям достаточную возможность прореагировать с оксидами серы в дымовом газе. При этом повышается вероятность того, что в этой реакции будет участвовать каждая частица щелочных земель. Для того чтобы увеличить время пребывания орошающей жидкости в абсорбционной зоне башенного скруббера, в документе CA-A-1251919, например, предлагается заставить орошающую жидкость несколько раз циркулировать между сборником орошающей жидкости и форсунками для орошающей жидкости, чтобы она чаще проходила через абсорбционную зону башенного
- 1 -
008347
скруббера.
Кроме того, на реакцию, протекающую в абсорбционной зоне устройства очистки, может влиять и поток дымового газа через абсорбционную зону. Чем дольше дымовой газ пребывает именно в абсорбционной зоне и чем равномернее поток дымового газа через абсорбционную зону, тем лучше осаждение оксидов серы и, соответственно, реакция с получением сульфата кальция.
В этом контексте в документе DE-A-10058548 описывается башенный скруббер для устройства для очистки дымового газа, в котором дымовой газ подается в абсорбционную зону через два впускных отверстия для дымового газа, находящиеся на одном уровне в противоположных секциях кожуха башенного скруббера и входящие в абсорбционную зону ориентированными приблизительно касательно в одном направлении. В этом устройстве два впускных отверстия для дымового газа имеют концевые части, выступающие в цилиндрическую внутреннюю часть башенного скруббера и защищающие впускные отверстия для дымового газа от кольцевого потока газа в приемнике. К каждому впускному отверстию для дымового газа подключена труба для подачи дымового газа, имеющая отдельный канал для дымового газа, электрический фильтр и вентилятор. При работе системы горения котла с полной нагрузкой дымовой газ подается в башенный скруббер по обеим трубам для подачи. При работе с неполной нагрузкой действует только одна из труб для подачи. При работе как с полной, так и неполной нагрузками, в нижней части абсорбционной зоны создается циркуляционный поток дымового газа, замедляющийся ближе к верхней части абсорбционной зоны в результате орошения орошающей жидкостью и изменений вертикального потока дымового газа. Благодаря этому улучшаются подача дымового газа и поток дымового газа внутри абсорбционной зоны, которые обеспечиваются таким путем, осаждение диоксида серы и, следовательно, процесс очистки. Одним из недостатков такого решения является, однако, очень сложная система подачи дымового газа и неравномерный поток в абсорбционной зоне.
Исходя из вышеизложенного, целью данного изобретения является создание способа очистки дымового газа, устраняющего вышеописанные недостатки, и устройства для его осуществления.
Указанная цель достигается, в соответствии с данным изобретением, устройством для очистки дымовых газов по п.1 формулы изобретения и способом очистки дымовых газов по п.8 формулы изобретения.
В соответствии с данным изобретением устройство для очистки дымового газа содержит приемник, который имеет абсорбционную зону, через которую подаваемый дымовой газ может протекать практически в горизонтальном направлении. В отличие от DE-A-10058548, дымовой газ, таким образом, не подается в нижнюю часть боковой зоны абсорбционной зоны и затем не протекает по спирали вверх, т.е., практически в вертикальном направлении, в верхнюю часть абсорбционной зоны, где бы он вытекал из башенного скруббера в его верхней части, а протекает через абсорбционную зону практически в горизонтальном направлении, т. е., поступает в абсорбционную зону с одной стороны и выходит из нее с другой. Преимущество практически горизонтального потока через абсорбционную зону заключается в том, что при этом можно добиться очень однородного потока, что в свою очередь обеспечивает улучшенное осаждение оксидов серы в абсорбционной зоне. Кроме того, при этом можно отказаться от сложной и дорогостоящей подачи дымового газа.
По одному из предпочтительных вариантов осуществления данного изобретения впускное и выпускное отверстия для дымового газа абсорбционной зоны находятся напротив друг друга, чтобы обеспечить максимально однородный поток дымового газа в абсорбционной зоне.
Кроме того, предпочтительной формой приемника является параллелепипед, поскольку на плоских поверхностях такие устройства, как, например, форсунки для орошающей жидкости, окислительные устройства и т.п., установить легче, чем на криволинейных.
Кроме того, предпочтительно, чтобы предлагаемое устройство содержало насосное устройство, которое перекачивает орошающую жидкость из сборника орошающей жидкости в форсунки для орошающей жидкости, и тем самым в устройстве создается циркуляция орошающей жидкости. Благодаря этой циркуляции обеспечивается многократное прохождение орошающей жидкости через абсорбционную зону устройства, в которой происходит очистка дымового газа. Тем самым обеспечивается то, что по меньшей мере большая часть добавок, присутствующих в орошающей жидкости, реагирует с оксидами серы, присутствующими в дымовом газе, благодаря чему в сборнике орошающей жидкости собирается орошающая жидкость, имеющая низкую концентрацию добавок. Это является преимуществом в том, что касается извлечения сульфата кальция.
По одному из предпочтительных вариантов осуществления устройство содержит также анализатор орошающей жидкости, посредством которого можно выполнять анализ орошающей жидкости в отношении ее состава, водородного показателя и т.п. На основании результата анализа орошающей жидкости, полученного таким образом, можно, например, определить момент, когда орошающую жидкость необходимо отобрать из сборника орошающей жидкости для извлечения сульфата кальция, а именно: момент, когда он содержит орошающую жидкость, имеющую требуемый состав, и т.п. Анализатор орошающей жидкости предпочтительно действует непрерывно, чтобы постоянно выдавать фактические результаты.
На основании анализа орошающей жидкости можно, кроме того, определить момент, когда и какой
- 2 -
008347
вид добавки необходимо добавить в орошающую жидкость и в каком количестве или концентрации.
Наконец, преимущественно, если по меньшей мере одна сторона приемника имеет такую форму, что объем абсорбционной зоны в направлении от впускного отверстия для дымового газа до выпускного увеличивается или уменьшается, и при этом дымовой газ, протекающий через абсорбционную зону, соответственно замедляется или ускоряется, что в свою очередь соответственно отражается на времени пребывания дымового газа в абсорбционной зоне. Указанной по меньшей мере одной стороной приемника может быть, например, верхняя сторона, одна или несколько боковых стенок или их соответствующее сочетание.
Подробное описание изобретения приводится ниже со ссылками на графический материал.
Описание графического материала
Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе первого варианта осуществления предлагаемого устройства для очистки дымового газа.
Фиг. 2 представляет собой вид сбоку первого варианта осуществления, показанного на фиг. 1.
Фиг. 3 представляет собой вид в перспективе второго варианта осуществления предлагаемого устройства для очистки дымового газа.
Фиг. 4 представляет собой вид в перспективе третьего варианта осуществления предлагаемого устройства для очистки дымового газа.
Фиг. 5 представляет собой вид в перспективе четвертого варианта осуществления предлагаемого устройства для очистки дымового газа.
Фиг. 6 представляет собой вид в перспективе пятого варианта осуществления предлагаемого устройства для очистки дымового газа.
Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе первого варианта осуществления предлагаемого устройства 10 для очистки дымового газа, на котором стенки устройства 10 для лучшего вида представлены "прозрачными", чтобы были видны компоненты внутри устройства 10. Это касается и устройств, представленных на фиг. 2-6. Дымовым газом предпочтительно является дымовой газ угольной электростанции или подобный. Устройство 10 содержит приемник 12, предпочтительно имеющий форму параллелепипеда. В верхней части приемника 12 расположены форсунки 14 для орошающей жидкости, которые могут располагаться на разных уровнях, ориентированными в разных направлениях, например, горизонтально или вертикально, причем горизонтальная ориентация форсунок 14 для орошающей жидкости является предпочтительной. В нижней части приемника 12 предусмотрен сборник 16 орошающей жидкости, предназначенный для приема орошающей жидкости. Между указанными форсунками 14 для орошающей жидкости и указанным сборником 16 орошающей жидкости приемник 12 содержит абсорбционную зону 18, в которую в рабочем состоянии устройства 10 подлежащий очистке дымовой газ подается через впускное отверстие 17 практически горизонтально и практически с постоянной скоростью в направлении, показанном стрелками А и вытекает через выпускное отверстие 19. Орошающая жидкость насосным устройством 20 по трубе 21 перекачивается в указанные форсунки 14 для орошающей жидкости и распыляется ими в виде мелкого тумана на дымовой газ, протекающий через указанную абсорбционную зону 18. Щелочные земли, содержащиеся в орошающей жидкости, например, карбонат кальция, реагируют с оксидами серы в дымовом газе, и при этом образуется практически сульфит кальция, который в свою очередь связывается в орошающую жидкость. Таким путем очищается дымовой газ, протекающий через указанную абсорбционную зону 18. Практически горизонтальный поток дымового газа через указанную абсорбционную зону 18 имеет преимущество, заключающееся в том, что при этом можно добиться очень однородного потока, что в свою очередь обеспечивает лучшее осаждение оксида серы в указанной абсорбционной зоне 18.
Орошающая жидкость, выходящая из указанной абсорбционной зоны 18 и содержащая сульфиты кальция, скапливается в указанном сборнике 16 орошающей жидкости. Здесь она проходит анализ с помощью анализатора орошающей жидкости (не показан), т. е. определяется состав и (или) водородный показатель орошающей жидкости.
Если параметры орошающей жидкости, содержащейся в указанном сборнике 16 орошающей жидкости, определенные с помощью анализатора орошающей жидкости (не показан), совпадают с параметрами орошающей жидкости, требуемыми для извлечения сульфата кальция, орошающая жидкость отбирается из указанного сборника 16 орошающей жидкости. Труба 22 содержит средства для отбора орошающей жидкости (не показаны), например, клапаны, насосы и т.п.
В указанном сборнике 16 орошающей жидкости предпочтительно предусмотрено окислительное устройство, предназначенное для окисления сульфитов кальция, присутствующих здесь, в сульфат кальция. Этим окислительным устройством (не показано) может быть, например, устройство подачи кислорода в виде воздуха, в котором воздух через соответствующие впускные отверстия для воздуха подается в указанный сборник 16 орошающей жидкости предпочтительно горизонтально.
Фиг. 2 представляет собой вид сбоку первого варианта осуществления, показанного на фиг. 1. На этой фигуре показано, что форсунки 14 для орошающей жидкости расположены на разных уровнях.
Фиг. 3 представляет собой вид в перспективе второго варианта осуществления предлагаемого устройства для очистки дымового газа. Устройство 10, представленное на фиг. 3, существенно отличается от
- 3 -
008347
устройства, представленного на фиг. 1 и 2, тем, что верхняя часть 24 проходит под углом вовнутрь так, что от впускного отверстия 17 для дымового газа в направлении выпускного отверстия 19 для дымового газа объем абсорбционной зоны 18 становится меньше. В этом примерном варианте осуществления размер впускного отверстия 17 для дымового газа больше размера выпускного отверстия 19 для дымового газа. Из-за такой формы приемника 12, а также из-за размеров впускного и выпускного отверстий 17 и 19 для дымового газа соответственно, дымовой газ, протекающий через абсорбционную зону 18, ускоряется в приемнике 12, т.е. скорость дымового газа увеличивается, и, следовательно, время пребывания в приемнике 12 и, соответственно, в абсорбционной зоне 18 сокращается.
Фиг. 4 иллюстрирует еще один вариант осуществления предлагаемого устройства для очистки дымового газа. В отличие от устройства, представленного на фиг. 3, верхняя часть 24 проходит под углом наружу так, что от впускного отверстия 17 для дымового газа в направлении выпускного отверстия 19 для дымового газа объем абсорбционной зоны 18 увеличивается, причем размер впускного отверстия 17 для дымового газа соответственно меньше размера выпускного отверстия 19 для дымового газа. При этом дымовой газ на своем пути от впускного отверстия 17 для дымового газа в направлении выпускного отверстия 19 для дымового газа через абсорбционную зону 18 приемника 12 замедляется, т.е. его скорость снижается, и, следовательно, время его пребывания в абсорбционной зоне 18 продлевается.
Фиг. 5 представляет собой вид в перспективе четвертого варианта осуществления предлагаемого устройства для очистки дымового газа. Этот вариант осуществления практически соответствует третьему варианту осуществления, показанному на фиг. 4, с той разницей, что под углом наружу проходит согласно фиг. 5 не указанная верхняя сторона 24 приемника 12, а боковые стенки приемника 12, и при этом от впускного отверстия 17 для дымового газа в направлении выпускного отверстия 19 для дымового газа объем абсорбционной зоны увеличивается.
Наконец, фиг. 6 представляет собой вид в перспективе пятого варианта осуществления предлагаемого устройства для очистки дымового газа, который практически аналогичен варианту осуществления, представленному на фиг. 3, с той разницей, что под углом вовнутрь проходит не указанная верхняя сторона 24 приемника 12, а боковые стенки приемника 12, и при этом от впускного отверстия 17 для дымового газа в направлении выпускного отверстия 19 для дымового газа объем абсорбционной зоны 18 уменьшается.
Каждый из вариантов осуществления предлагаемого устройства, представленных на фиг. 1-6, имеет в сборнике орошающей жидкости окислительное устройство, которое для упрощения на этих фигурах не показано. С помощью этого окислительного устройства в сборник орошающей жидкости подается кислород, который реагирует с сульфитами кальция с превращением их в сульфат кальция.
Кроме того, предлагаемое устройство и предлагаемый способ можно использовать, например, для опреснения, в цементной промышленности или на электростанциях, работающих на ископаемых топли-вах.
Ясно, что описанные выше предпочтительные варианты осуществления не являются ограничивающими и, следовательно, возможны другие варианты и изменения в пределах защищенного объема данного изобретения, который определяется прилагаемой формулой изобретения.
Перечень позиций:
10 - устройство;
12 - приемник;
14 - форсунки для орошающей жидкости;
16 - сборник орошающей жидкости;
17 - впускное отверстие;
18 - абсорбционная зона;
19 - выпускное отверстие;
20 - насосное устройство;
21 - труба;
22 - труба;
24 - верхняя сторона.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Устройство для очистки дымового газа, содержащее приемник 12, который имеет абсорбционную зону 18, через которую подаваемый дымовой газ может протекать практически в горизонтальном направлении.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанная абсорбционная зона 18 имеет впускное отверстие 17 и выпускное отверстие 19 для дымового газа, расположенные практически напротив друг
друга.
3. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что указанный приемник 12 имеет в целом форму параллелепипеда.
4. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что содержит насосное уст
- 4 -
008347
ройство 20.
5. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что содержит анализатор орошающей жидкости.
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что указанный анализатор орошающей жидкости выполнен таким образом, что он непрерывно анализирует пробы орошающей жидкости.
7. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что по меньшей мере одна сторона указанного приемника 12 выполнена так, что от впускного отверстия 17 для дымового газа в направлении выпускного отверстия 19 для дымового газа объем указанной абсорбционной зоны 18 увеличивается или уменьшается.
8. Способ очистки дымового газа с использованием устройства по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что дымовой газ направляют через абсорбционную зону 18 практически в горизонтальном направлении.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что орошающую жидкость перекачивают из сборника 16 орошающей жидкости в форсунки 14 для орошающей жидкости.
10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что по результату анализа орошающей жидкости в орошающую жидкость добавляют добавки.
11. Способ по одному из пп.8-10, отличающийся тем, что по результату анализа орошающей жидкости орошающую жидкость отбирают из указанного сборника 16 орошающей жидкости.
12. Способ по одному из пп.8-10, отличающийся тем, что дымовой газ, который направляют через указанную абсорбционную зону 18 указанного приемника 12, ускоряют или замедляют.
10 12
Фиг. 2
- 5 -
008347
008347
10 12
Фиг. 6
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2/6
- 7 -