способ очистки газов от пыли

Формула изобретения

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, подачу в циклон потока вспомогательного увлажненного газа, при этом в поток сжатого газа вводят твердый коагулянт, отличающийся тем, что в качестве коагулянта используют природную снежную массу, или ледяную крошку, или их смесь в количестве 0,1-10,0 кг/м ³ очищаемого газа, причем с ростом запыленности очищаемого газа на каждые 0,2 г/м³ их расход увеличивают на 0,5-1,0 кг/м³ очищаемого газа.

Описание изобретения к патенту

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, отделении пыли от газа в зоне разворота очищенного газа (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 является невысокая 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, подачу в зону разворота потока вспомогательного увлажненного газа, при этом в поток сжатого газа вводят твердый коагулянт (см. Патент №2091175, Россия, МПК 6 В 04 С 5/18, 1997 г.).

Недостатком известного способа очистки газов является невысокая степень очистки газов от пыли. Это обусловлено невысокой удельной поверхностью твердых частиц коагулянта. Он содержит небольшое количество пор, выступов, зацепов и других неровностей, что снижает коагулирующую способность минеральных твердых частиц. При этом затруднена утилизация образующихся шламов.

Задача изобретения - повышение степени очистки газов от пыли.

Поставленная задача решается 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 с разворотом очищенного потока вверх, подачу в зону разворота потока вспомогательного увлажненного газа, при этом в поток газа вводят твердый коагулянт, в качестве которого используют природную снежную массу или ледяную крошку или их смесь в количестве 0,1-10,0 кг/м³ очищаемого газа, причем с ростом запыленности очищаемого газа на каждые 0,2 г/м³ их расход увеличивают на 0,5-1,0 кг/м³ очищаемого газа.

Сущность изобретения заключается в использовании в качестве коагулянта природной снежной массы, ледяной крошки и их смесей. Снежная масса и снежно-ледяная смесь находятся на территории Российской Федерации в виде природных атмосферных осадков и снежного покрова на протяжении 7-11 месяцев. Причем календарное время нахождения снежной массы совпадает с отопительным сезоном, в течение которого возникает необходимость очистки топочных газов от пыли на коммунальных и бытовых котельных, ТЭЦ, использующих в качестве топлива каменный и бурый уголь. Запасы снежной массы в зимний период практически неисчерпаемы, ее стоимость минимальна и обусловлена только затратами на ее транспортирование к парогенераторам. Основным достоинством снежной массы является ее высокая коагулирующая способность. Частицы снежной массы обладают исключительно развитой поверхностью, изобилующей мельчайшими ледяными нитями, паутинами, зацепами, которые представляют собой эффективную сетчатую ловушку (фильтр) для частиц пыли. Особенностью коагуляции пыли снежными частицами является возможность улавливания частиц не только поверхностью снежных комочков, но также их глубинными слоями. Это происходит в том случае, когда частица улавливаемой пыли имеет более высокую скорость и она внедряется в тело снежной частицы на большую глубину.

Поскольку снежная масса находится в отрицательной области температурной шкалы, то при взаимодействии горячих частиц и холодной снежной массы на поверхности снежных частиц образуется водяная рубашка, которая формирует капиллярные силы сцепления между соседними твердыми частицами, усиливая коагулирующую способность снежной массы. При взаимодействии частиц пыли с ледяной крошкой или плотными частицами снега возникает эффект смерзания твердой пыли с коагулянтом через жидкостную (водяную) манжету. Если массивная частица пыли имеет высокую скорость, она «проплавляет» канал внутри ледяной крошки, застревая внутри льдинки. Подобные извилистые каналы, образующиеся на поверхности и в глубине частиц снежной или снежно-ледяной массы от ударного взаимодействия с частицами пыли, в еще большей степени усиливают коагулирующую способность предлагаемого коагулянта. Снежная масса, насыщенная частицами уловленной пыли, интенсивно выпадает из запыленного потока газов, что повышает эффективность пылеулавливания предлагаемого способа очистки газов. Образующиеся снежно-пылевые шламы удаляются из пылесборника циклона обычным гидросмывом, не создавая технических затруднений для последующей утилизации (рециклинга) шламов. Достоинством предлагаемого изобретения является возможность утилизации снежной массы, удаляемой с территории населенных пунктов в зимнее время, для которых возникает необходимость в очистке топочных газов от пыли в отопительный период.

Способ очистки газов от пыли эффективно осуществляется, если количество снежной массы, ледяной крошки или их смесей будет составлять 0,1-10,0 кг/м³ очищаемого газа. Если количество снежной массы, ледяной крошки или их смесей будет менее 0,1 кг/м ³, то концентрация коагулянта в рабочем пространстве циклона будет недостаточной и эффективность пылеулавливания будет близка уровню прототипа. Если количество снежной массы, ледяной крошки или их смесей будет более 10,0 кг/м³, то существенно возрастают затраты на распыление снежной массы. Если запыленность очищаемого газа повышается, то расход снежной массы, ледяной крошки или их смесей необходимо увеличивать на 0,5-1,0 кг/м ³ очищаемого газа с ростом запыленности газов на каждые 0,2 г/м³.

Таким образом, за счет отличительных от прототипа признаков заявленный способ приобретает новые свойства: высокая коагулирующая способность снежной и снежно-ледяной массы, ледяной крошки; захват частиц пыли поверхностью и объемом снежных частиц; усиление эффекта капиллярного смачивания частиц; возникновение явления смерзания частиц пыли и снежно-ледяной массы; модификация (образования каналов, пор) объемной структуры снежных частиц в процессе взаимодействия снега с пылью; возможность рациональной утилизации снежного покрова населенных пунктов в зимнее время; повышение эффективности пылеулавливания способа очистки газов.

Способ очистки газов от пыли реализуется с помощью устройства, представленного на чертеже. Оно содержит парогенератор 1 с топкой 2, в которой образуются запыленные топочные газы. Топочные газы концентрируются в дымоходе 3 парогенератора. Топочные газы очищаются от пыли в циклоне 4. Циклон содержит подводящий патрубок 5, корпус 6, выхлопной патрубок 7, пылесборник 8, систему гидросмыва пыли 9. Для подачи в циклон снежного коагулянта на корпусе установлен струйный аппарат 10, на оси которого расположен сопловой патрубок 11 вспомогательного газа. Струйный аппарат снабжен загрузочным бункером 12, в котором установлен барабанный питатель 13. Подача снежного коагулянта в бункер струйного аппарата осуществляется шнековым дозатором 14, имеющим загрузочный короб 15.

Способ очистки газов от пыли осуществляется следующим образом. В котлоагрегате 1 происходит сжигание твердого топлива. В топке 2 образуются запыленные золой, шлаком и несгоревшим топливом топочные газы, которые направляются в сборный дымоход 3. Их очистка происходит в циклоне 4. Для этого запыленные газы через тангенциально установленный патрубок 5 подают в цилиндрический корпус 6, где происходит отделение пыли от газа за счет действия центробежных сил. Очищенный газ удаляется в атмосферу через выхлопной патрубок 7. Пыль поступает из корпуса циклона в пылесборник 8 и удаляется системой гидросмыва 9. Повышение эффективности пылеулавливания в циклоне достигается орошением рабочего пространства циклона снежной массой или ледяной крошкой или снежно-ледяной смесью. Для этого в верхней части корпуса циклона установлен тангенциально и спутно запыленному потоку струйный аппарат 10. В качестве вспомогательного газа, подаваемого через сопловой патрубок 11, используется сжатый или высоконапорный вентиляторный воздух. Снежный коагулянт из загрузочного короба 15 подается шнековым дозатором 14 в бункер 12 струйного аппарата 10, где с помощью барабанного питателя 13 происходит дробление крупных кусков снега, льда и дозированная загрузка измельченного снежного коагулянта в корпус струйного аппарата 10. Распыленный сжатым воздухом снежный коагулянт интенсивно коагулирует пыль в корпусе 6 циклона 4 и выпадает в пылесборник 8 циклона в виде снежно-пылевого шлама и удаляется системой гидросмыва 9 на утилизацию.

Экспериментальную отработку способа очистки газов от пыли осуществляли на пламенном лабораторном котлоагрегате согласно предлагаемой технической схеме. В качестве топлива использовали энергетический уголь Ерунаковского месторождения с расходом 20 кг/ч. Снежный коагулянт распыляли сжатым воздухом давлением 0,2 МПа и расходом 0,6 м³/мин. Замеры запыленности топочных газов на дымовом тракте осуществляли с помощью метода внешней фильтрации. Эффективность пылеулавливания рассчитывали по известной методике. В экспериментах отрабатывали оптимальное количество снежного коагулянта в зависимости от запыленности топочных газов. Экспериментальные данные представлены в таблице.

Таблица
№п.п.	Расход коагулянта, кг/м3 очищаемого газа	Эффективность пылеулавливания, %
1	0,1	63,6
2	5,0	71,1
3	10,0	77,4
	Данные прототипа
4	-	60,0

Установили, что задача изобретения достигается при расходе снежной массы в количестве 0,1-10,0 кг/м³ очищаемого газа, причем с ростом запыленности очищаемого газа на каждые 0,2 г/м³ расход снежной массы необходимо увеличивать на 0,5-1,0 кг/м³ очищаемого газа. Эти параметры позволяют повысить эффективность очистки газов на 6-29% (отн.).