способ очистки дымовых газов от загрязняющих компонентов

Формула изобретения

Способ очистки дымовых газов от загрязняющих компонентов, включающий разделение потока дымовых газов на изолированные порции, последовательное сжатие каждой порции с увеличением давления и одновременным орошением газов жидкостью, последующий вывод в атмосферу очищенных дымовых газов и удаление шламов, отличающийся тем, что перед орошением орошающую жидкость переводят в состояние перегретого пара, а давление в зоне взаимодействия газов с жидкостью повышают в 100 120 раз относительно давления, соответствующего температуре кипения жидкости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к защите атмосферного воздуха от вредных выбросов и может быть использовано в любой отрасли промышленности.

Известен способ введения в дымовые газы пара с его последующей конденсацией, при которой происходит поглощение сконцентрированной влагой вредных компонентов, после чего шлам удаляют, а очищенные газы выводят в атмосферу (Саранчук В. Качан В.Н. Рекун В.В. и др. Физико-химические основы гидрообеспыливания и предупреждение взрывов угольной пыли в шахтах. Киев, Наук.думка, 1984, с. 89-94).

Наиболее близким к заявляемому является способ гидродинамического обеспыливания газа, включающий подачу факела орошающей жидкости в газовый поток, разделенный на изолированные порции, каждую из которых последовательно сжимают, увеличивая давление и одновременно орошая диспергированной жидкостью, а после этого вывод в атмосферу очищенных газов и удаление шлама (а.с. N 1645560, F 21 F 5/02, 1991).

Однако известный способ, обеспечивая высокую эффективность очистки по твердым фракциям загрязняющих компонентов, не позволяет добиться высокой эффективности очистки по газообразным компонентам, т.к. воздействуя на дымовые газы, система представляет собой жидкостной факел, а следовательно, со всей полнотой свойств капель: малой плотностью, высокой упругостью, слабыми адгезионными свойствами, слаборазвитой площадью поверхности, малой растворяющей способностью по газам и т.п.

Сущность изобретения заключается в том, что перед орошением орошающую жидкость переводят в состояние перегретого пара, а давление в зоне взаимодействия газов с жидкостью повышают в 100-120 раз относительно давления, соответствующего температуре кипения жидкости.

Пример. В предлагаемом способе дымовые газы, содержащие в качестве загрязняющих компонентов SO₂ NO_x (двуокись серы и оксиды азота), разделяли на изолированные порции. После чего каждую отдельно взятую порцию сжимали путем увеличения давления, одновременно орошая ее. Причем это орошение производили перегретым паром с t^o 150^oC, полученным за счет предварительного нагрева воды. А упомянутое увеличение давления в зоне взаимодействия газов с жидкостью осуществляли до значений, в 100-120 раз превышающих значение давления, соответствующего температуре кипения воды (0,1 МПа).

При этом разделение потока газа на изолированные порции позволяет, не нарушая динамики основного потока, обеспечивать изменение термоаэродинамических параметров отдельных его порций. Введение в порцию газа жидкости в виде перегретого пара обеспечивает максимальное насыщение порции газа влагой по всему ее объему и контакт молекул дымовых газов с молекулами воды что в свою очередь способствует интенсификации процессов адсорбции и химического взаимодействия между молекулами воды и газов.

При увеличении давления в зоне взаимодействия газов с водой последняя конденсируется. Процесс конденсации обеспечивает растворение газов в каплях воды, уже провзаимодействовавших с ней на молекулярном уровне.

Растворение газов в воде интенсифицируется в заявляемом способе за счет повышенной температуры в зоне взаимодействия, которая обеспечивается подачей в эту зону перегретого пара (t^o 150^oC). Степень растворения отдельных газовых компонентов зависит от их химической природы, но в условиях реализации заявляемого способа (большая поверхность контакта и высокая температура) даже плохо растворимые в нормальных условиях компоненты повышают свою растворимость (например, оксиды азота).

Известно, что управлять процессом конденсации пара (интенсифицировать его) можно либо снижением t^o среды ниже t^o кипения жидкости при неизменном давлении, либо увеличением давления при неизменной t^o среды, что и предложено реализовать в заявляемом способе. При этом выбранное давление, в 100-120 раз большее исходного давления смеси газа с паром, соответствует полной конденсации пара. Это все обеспечивает повышение эффективности очистки дымовых газов от газообразных, в т.ч. плохо растворимых загрязняющих компонентов за счет увеличения плотности молекул воды в газовой среде, относительно малой упругости, повышенных адгезионных свойств, высоко развитой площади поверхности жидкой фазы и увеличения растворяющей способности по газам.

После осуществления перечисленных основных этапов заявляемого способа сконденсировавшуюся воду вместе с растворенными в ней загрязняющими газовыми компонентами удаляют в виде шлама, а очищенные дымовые газы выпускают в атмосферу. Таким образом осуществляли заявляемый способ последовательно для каждой новой порции дымовых газов, обеспечивая тем самым непрерывную динамику основного газового потока.

В результате проведенных экспериментов установлена зависимость эффективности очистки газов от двуокиси серы (SO₂) при изменении давления газов, при температуре 150-160^oC:

Таким образом, заявляемый способ позволяет обеспечить эффективность очистки дымовых газов от SO₂ 97% что на 54% больше, чем у прототипа, по NO_x эффективность очистки 62% что на 54% больше, чем у прототипа.

Использование предлагаемого способа обеспечивает очистку дымовых газов практически от любых растворимых и даже слаборастворимых компонентов.