Фильтр для мокрой очистки паровоздушных сбросов

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ФИЛЬТР ДЛЯ МОКРОЙ ОЧИСТКИ ПАРОВОЗДУШНЫХ СБРОСОВ(71) Заявитель Институт проблем энергетики Национальной академии наук Беларуси(73) Патентообладатель Институт проблем энергетики Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Фильтр для мокрой очистки паровоздушных сбросов, содержащий вертикальный корпус с патрубком подвода сбросов, накопителем жидкости и шлама и установленными на входе и выходе сбросов из корпуса охлаждаемым водой трубчатым теплообменником и конденсатором пара, а также устройства отвода сконденсированной жидкости и выгрузки шлама, отличающийся тем, что на входе сбросов, по меньшей мере, нижний ряд труб теплообменника выполнен из плотно установленных гладких труб, угол наклона которых к горизонту выполнен не менее 22 град., патрубок установлен параллельно и ниже этого ряда труб и снабжен устройством разворота потока сбросов, конденсатор выполнен барботажного типа, установлен в верхней части корпуса, а его переливная труба подведена к верхней части гладких труб теплообменника на входе сбросов и снабжена разбрызгивателем. 2. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что его барботажный конденсатор снабжен устройством запуска,включающим трубопровод подачи воды и датчик уровня жидкости. 3. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что устройство отвода сконденсированной жидкости содержит две установленные в накопителе и на разных уровнях трубы, нижняя из которых накрыта стаканом с отверстием в днище. 2546 1 Изобретение относится к средствам очистки сбросов от промышленных установок, а именно к фильтрам для очистки паровоздушных сбросов, содержащих дисперсные частицы различных вредных веществ в твердом и (или) жидком виде, и может быть использовано, например, при создании систем очистки для текстильной промышленности. В обеспечении экологической безопасности промышленных установок определяющей проблемой является надежная работа очистных сооружений, в особенности фильтров на выходе газовых сбросов в атмосферу. Наиболее эффективна при этом мокрая очистка отходящих газов, при которой улавливается свыше 99 вредных веществ. Известны различные технические решения, повышающие эффективность и надежность работы системы очистки выбросов, например, устройство для мокрой очистки газа 1, позволяющее снизить энергозатраты и получить приемлемые габариты фильтра. Эта установка оборудована контуром циркуляции улавливающей вредные вещества жидкости, регенеративным теплообменником и охладителем, повышающим эффективность захвата жидкостью вредных примесей. Однако, для работы этой установки необходимы дополнительные энергозатраты на привод циркуляционного насоса, а эффективность очистки ее недостаточна. Из известных технических решений наиболее близким объектом к заявляемой установке по совокупности существенных признаков является устройство для мокрой очистки газа 2, принятоое авторами за прототип. Установка содержит вертикальный корпус с патрубком подвода сбросов, накопитель жидкости и шлама,с установленными на входе и выходе сбросов из корпуса охлаждаемыми водой теплообменниками и конденсатором пара, а также оборудована устройствами отвода сконденсированной жидкости и выгрузки шлама. Однако, в прототипе степень очистки выбросов недостаточна, использование насосов приводит к увеличенным энергозатратам и снижению надежности эксплуатации, а при выхлопе из аппарата в атмосферу, происходит потеря тепла. Задачей данного изобретения является создание более надежной, обеспечивающей более высокую степень очистки выбросов установки с меньшими потерями энергии, а также охлаждение и конденсация пара из парогазовой смеси. Решенем этой задачи достигнут новый технический результат, заключающийся в разработке конструкции фильтра, обеспечивающего степень очистки от вредных примесей свыше 99 , при отсутствии дополнительных энергозатрат с самоочищающимися поверхностями, улавливающими наибольшее количество твердых и жидких дисперсных частиц, что упрощает эксплуатацию установки, обеспечивает ее высокую надежность. Конструкция фильтра одновременно обеспечивает глубокое охлаждение очищаемой смеси,конденсацию находящихся в ней паров при их достаточно высоких парциальных давлениях. Данный технический результат достигнут тем, что в фильтре для мокрой очистки паровоздушных сбросов, содержащем вертикальный корпус с патрубком подвода сбросов, накопитель жидкости и шлама, с установленными на входе и выходе сбросов из корпуса охлаждаемыми водой теплообменниками и конденсатором пара, а также оборудованном устройствами отвода сконденсированной жидкости и выгрузки шлама, по крайней мере один нижний ряд труб теплообменника на входе сбросов выполнен из плотно установленных гладких труб, угол наклона которых к горизонту выполнен не менее 22 град., патрубок установлен параллельно и ниже этого ряда труб и снабжен устройством разворота потока сбросов, конденсатор выполнен барботажного типа, установлен в верхней части корпуса, а его переливная труба подведена к верхней части гладких труб теплообменника на входе сбросов и снабжена разбрызгивателем, кроме того, барботажный конденсатор снабжен устройством запуска, включающим трубопровод подачи воды и датчик уровня жидкости, а устройство отвода сконденсированной жидкости содержит две установленных в накопителе и на разных уровнях трубы, нижняя из которых накрыта стаканом с калиброванным отверстием в днище. Отличительной особенностью заявляемого изобретения является то, что, по крайней мере, один нижний ряд труб теплообменника на входе сбросов выполнен из плотно установленных гладких труб, угол наклона которых к горизонту выполнен не менее 22 град., патрубок установлен параллельно и ниже этого ряда труб и снабжен устройством разворота потока сбросов. За счет этого создается центробежный эффект, образуется первая ступень очистки, на которой улавливаются механические примеси и уносимые с выбросами капли жидкости. Последующая очистка происходит непосредственно на поверхностях пучка труб. При этом проявляется положительный эффект других отличительных особенностей конструкции фильтра, а именно то, что его конденсатор выполнен барботажного типа, установлен в верхней части корпуса, а переливная труба конденсатора подведена к верхней части корпуса, и снабжена разбрызгивателем. Так как сбросы в текстильном производстве содержат большое количество водяных паров, подаваемый сверху на поверхности гладких труб конденсат не только улавливает из контактирующего с ним потока вредные примеси, но и смывает с этих поверхностей загрязнения. При этом экспериментально установлено, что при угле установки гладких труб к горизонту менее 22 град., стеканием конденсата не обеспечивается смывка загрязнений по всей длине труб. 2546 1 Эффективность очистки газов пропусканием их (барботированием) через слой жидкости известна и превышает 99 при высоте пенного слоя более 40 мм. В заявляемом фильтре высота двухфазного слоя превышает величину 60 мм, что гарантирует улавливание более 99 мелкодисперсной пыли, а также захват других загрязняющих примесей, в том числе и химически активных. Установка барботажного конденсатора в верхней части корпуса является отличительной особенностью заявляемого фильтра, т.к. такое решение позволяет исключить из схемы насосы, обеспечить циркуляцию очищающей жидкости за счет высоты установки барботажного конденсатора, использовать напор для подвода конденсата к верхней части гладких труб. Для обеспечения возможности использовать конденсатор барботажного типа в конструкции фильтра предусмотрена еще одна отличительная особенность, а именно то, что барботажный конденсатор снабжен устройством запуска, включающим трубопровод подачи воды и датчик уровня жидкости, что позволяет в первоначальный момент подключения фильтра получить необходимый слой воды, и предотвратить проскок вредных примесей в атмосферу. Заявляемый фильтр обеспечивает также автоматический слив уловленной в нем жидкости и при этом разделение ее на фракции, отличающиеся плотностью. Это обеспечивается еще одной отличительной особенностью конструкции, а именно тем, что устройство отвода сконденсированной жидкости содержит две установленные в накопителе и на разных уровнях трубы, нижняя из которых накрыта стаканом с отверстием в днище. Через выше установленную трубу отводятся примеси - жидкие органического состава с меньшей,по сравнению с водой, плотностью, количество которых сравнительно мало и трудно прогнозируемо. Такое техническое решение позволяет использовать все преимущества мокрой системы очистки газовых выбросов и получить при этом компактную, не требующую дополнительных энергозатрат, надежно работающую очистную установку. К преимуществам заявляемой установки относится также то, что все основные элементы системы хорошо освоены промышленностью и не требуют проведения дополнительных исследований, существующие методики расчетов ее элементов с высокой достоверностью определяют конструктивные элементы и размеры оборудования, что снижает затраты на ее создание. Таким образом, приведенные отличительные особенности заявляемого изобретения, в сравнении с прототипом, обеспечивают значительное повышение эффективности и надежности. На фигуре представлена принципиальная схема заявляемой установки. Установка содержит вертикальный корпус 1 с патрубком 2 подвода сбросов, накопитель 3 жидкости и шлама. На входе и выходе сбросов из корпуса установлены охлаждаемые водой теплообменники 4 и 5. По крайней мере один нижний ряд труб теплообменника 4 на входе сбросов выполнен из плотно установленных гладких труб 6, угол наклона которых к горизонту выполнен не менее 22 град. При этом патрубок 2 установлен параллельно и ниже этого ряда труб, и снабжен устройством 7 разворота потока сбросов. Устройство 7 выполнено из двух листов, установленных в корпусе 1 с образованием дренажной щели 8. Корпус 1 оборудован конденсатором пара 9 барботажного типа в виде слоя воды, удерживаемой на дырчатом щите 10 потоком сбросов и охлаждаемой теплообменником 5. Трубный пучок теплообменника 5, размещенный в динамическом двухфазном слое, обеспечивает высокий коэффициент теплопередачи и глубокое охлаждение сбросов. Так при температуре охлаждающей воды 15 С газовый поток охлаждается до 40-45 С, что обеспечивает высокую эффективность утилизации тепла. Барботажный конденсатор 9 установлен в верхней части корпуса, а его переливная труба 11 подведена к верхней части гладких труб 6 теплообменника на входе сбросов и снабжена разбрызгивателем 12. Барботажный конденсатор 9 снабжен устройством запуска, включающим трубопровод подачи воды 13 и датчик уровня жидкости 14. Корпус 1 снабжен устройством отвода сконденсированной жидкости, которое содержит две установленные в накопителе 3 и на разных уровнях (как это показано на фиг. 1) трубы 15 и 16, нижняя из которых - 15 накрыта стаканом 17 с калиброванным отверстием 18 в днище. Корпус оборудован также устройством для выгрузки шлама в виде люка 19 и иллюминаторами 20,21 для контроля уровня шлама и жидкости соответственно. 2546 1 Заявляемая установка работает следующим образом. При подаче сбросов на фильтр включают охлаждение теплообменников 5 и 4 водой (как показано на фигуре) и подают воду на заполнение барботажного конденсатора 9 трубопроводу 13. При достижении уровня установки датчика 14 трубопровод 13 перекрывают. Сбросы, поступающие от машин в патрубок 2, попадая на устройство 7 разворота потока, закручиваются и направляются вдоль пучка гладких труб 6. Механические частицы и капли отбрасываются на периферию, стекают по стенкам и через щель 8 попадают в накопитель жидкости и шламов 3. Паровоздушная смесь проходит через поверхности теплообменника 4 и предварительно охлаждается, для улучшения теплообмена верхние ряды труб теплообменника 4 могут быть снабжены оребрением, т.к. основное количество загрязнений из поступающего на них потока уловлено. Через дырчатый щит 10 смесь поступает в барботажный конденсатор 9, в котором пары воды конденсируются за счет отвода тепла теплообменником 5, а оставшиеся в потоке загрязнения улавливаются в двухфазном слое пены. Очищенный газ сбрасывается в атмосферу, при этом на выходе могут быть установлены известные устройства, предотвращающие унос капель, например, жалюзийный сепаратор (на фиг .1 - не показан). Сконденсированная в барботажном конденсаторе жидкость по переливной трубе 11 поступает к разбрызгивателям 12 и под напором столба жидкости в трубе направляется на поверхности гладких труб 6, смывая с них загрязнения и образуя пленку, контактирующую с потоком на входе и дополнительно улавливающую загрязнения. Жидкость с загрязнениями через щель 8 поступает в накопитель 3, в котором отстаивается и расслаивается. По мере накопления вода поступает под стакан 17 и переливается в трубу 15, при этом отверстие 18 в днище стакана обеспечивает равенство статических давлений в стакане 17 и в отстойнике 3. Примеси, которые при расслоении всплывают на поверхность воды, отводятся через трубу 16. Разница по высоте в уровнях установки труб 15 и 16 определяется отношением плотностей и расходами воды и примесей. Контроль за уровнем жидкости в накопителе 3 ведут по иллюминатору 21, а за уровнем отложившихся шламов по иллюминатору 20. При накоплении шламов фильтр отключают и через люк 19 выгружают шламы, а также выполняют профилактические работы по очистке поверхностей, причем для промывки могут быть использованы трубопровод 13 и система запуска. Используемая для охлаждения теплообменников 5 и 4 вода нагревается до температуры 60 и более градусов и может быть полезно использована. Таким образом, в заявляемой установке достигнуто повышение степени очистки от вредных примесей свыше 99 , при отсутствии дополнительных энергопотребителей, с самоочищающимися поверхностями,улавливающими наибольшее количество твердых и жидких дисперсных частиц, что упрощает эксплуатацию установки, обеспечивает ее высокую надежность. Кроме того, достигается высокая эффективность утилизации тепла, а также конденсата и уловленных органических примесей. Это же техническое решение можно использовать для повышения безопасности существующих производств путем модернизации их систем очистки. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.