Устройство для очистки отходящих газов промышленных печей

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЕЧЕЙ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена им. А.В.Лыкова НАН Беларуси(72) Авторы Ковенский Геннадий Исаакович Ковенский Валерий Исаакович Журавская Людмила Петровна Теплицкий Юрий Семенович Бородуля Валентин Алексеевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена им. А.В.Лыкова НАН Беларуси(57) Устройство для очистки отходящих газов промышленных печей, содержащее корпус с расположенным в нем орошающим устройством и блоком насадок над ним, отличающееся тем, что орошающее устройство выполнено в виде испарителя-разбрызгивателя, включающего сосуд полусферической формы с газораспределительной решеткой, слоя мелкодисперсного теплоносителя и системы подводящих труб, а блок насадок состоит из перемежающихся слоев крупных и мелких шаров с соотношением диаметров 21 при высоте каждого из слоев не менее десяти диаметров и количестве слоев каждого диаметра не менее трех.(56) 1. Поттер М.Г. Справочник по литейному производству. - М. ГНТИ, 1959. - С. 262-278. 2. Ананьин А.А., Брилах М.М., Чернобровкин В.П. Вагранщик. - М. ГНТИ, 1959. С. 140-143. 3. Толочко А.И. и др. Очистка технологических газов в черной металлургии. - М. Металлургия, 1982. - С. 129, 131-132. 4. Луговской С.И., Андрианов И.С. Очистка газов, отходящих от вагранок и электросталеплавильных печей. - М. Машиностроение, 1972. - С. 48-49, рис. 33. Предлагаемое техническое решение относится к области газоочистки, в частности очистки отходящих газов вагранок, от окислов азота и может быть использовано на предприятиях машиностроительной промышленности. Как известно 1, в состав отходящих газов промышленных печей входят СО, 2,Х и 2. Особенностями существующих устройств является дожигание окиси СО до двуокиси СО 2 (путем добавления воздуха или кислорода в отходящие газы) и использование физического или химического тепла отходящих газов для подогрева воздушного дутья, что улучшает технико-экономические показатели работы промышленных печей. В дальнейшем отходящие газы пропускаются через пенную камеру для поглощения 2 и очистки от пыли 2. Для очистки отходящих газов отв настоящее время применяются два способа. По одному из них отходящие газы после предварительной очистки от пыли и 2 нагреваются в специальной топке до 300 С и подаются в аппарат, заполненный ванадиевым катализатором, который и восстанавливает окислыдо молекулярного азота. Недостатком такого способа является затрата дополнительного количества тепла на подогрев отходящих газов, а также применение катализаторов, требующих специального ухода и замены. Регенерация катализаторов дорога и экономически невыгодна. Есть способ каталитического восстановленияаммиаком. В качестве катализатора используются оксиды металлов платиновой группы - , , ,и др. Конструктивно этот способ реализуется в установленном в газоходе аппарате, заполненном гранулами катализатора, через который проходят дымовые газы и подается аммиак. Предварительная подготовка дымовых газов (мокрая очистка, подогрев) такая же, как и в первом случае. Также известен (хотя и не нашел широкого применения) способ адсорбцииспециальными адсорбентами в кипящем слое. Установка состоит из аппаратов кипящего слоя для осушки газов и адсорбции 2, а также десорберов 3. Недостатком последних двух методов является не только использование специальных материалов (катализаторов, адсорбентов), но и аммиака, являющегося вредным газом,проскок которого предотвратить в существующих конструкциях не удается. В результате эффективность очистки отходящих газов отснижается на 10(см. последнюю ссылку). Что касается адсорбционных методов очистки газов от 2, то, помимо перечисленных выше, возникает сложность с защитой от двуокиси азота, выделяющейся в процессе десорбции. Из известных устройств для очистки отходящих газов наиболее близким к предлагаемому устройству является конструкция, использованная в мокром искрогасителе вагранок 4. Устройство состоит из корпуса, в котором расположено орошающее устройство,выполненное в виде системы форсунок, равномерно расположенных по сечению аппарата. Струи жидкости, выходящие из форсунок, направлены навстречу потоку очищаемых дымовых газов. С целью предотвращения выноса капель предусмотрен уголковый каплеуловитель (блок насадок), расположенный над форсунками и перекрывающий равномерно все сечение камеры аппарата. Подобные аппараты, в которые в качестве орошающей жидкости может подаваться аммиак или аммиачная вода, могут работать в разных режимах, в 2 24392006.02.28 том числе и в режиме полного испарения и использоваться для очистки отходящих газов от . Недостатком конструкции является 1. Нестабильность работы системы испарения реагирующей жидкости. Эта нестабильность вызвана отсутствием отдельной емкости, в которой происходит испарение. В рассматриваемой конструкции испарение происходит в подающих трубах за счет их нагрева,что не может обеспечить стабильности. 2. Не обеспечено тщательное перемешивание паров реагирующей жидкости и отходящих дымовых газов. Система уголковых отражателей (блок насадок), предназначенная работать как каплеотбойник, не может обеспечить гидродинамические условия для перемешивания газов. Задачей предлагаемого устройства является улучшение экологической обстановки за счет химического превращения окислов азота в молекулярный азот при реакции с водородом. Задача решается следующим образом. Известное устройство включает корпус и расположенные в нем орошающее устройство и блок насадок над ним. Согласно предлагаемому решению орошающее устройство выполнено в виде испарителя-разбрызгивателя, включающего сосуд полусферической формы с газораспределительной решеткой, слоя мелкодисперсного теплоносителя и системы подводящих труб, а блок насадок состоит из перемежающихся слоев крупных и мелких шаров с соотношением диаметров 21 при высоте каждого из слоев не менее десяти диаметров и количестве слоев каждого диаметра не менее трех. На чертеже изображен общий вид предлагаемого устройства. В корпусе 1 расположено орошающее устройство 2, состоящее из сосуда 3 полусферической формы, газораспределительной решетки 4, слоя мелкодисперсного теплоносителя 5, системы отводящих труб 6,объединенных трубчатым коллектором 7 с отверстиями для выхода пара 8. В блоке насадок 9 расположены перемежающиеся слои шаров 10 и 11 с соотношением диаметров 21 при высоте каждого из слоев не менее десяти диаметров и количестве слоев каждого диаметра не менее трех. Такая конструкция блока насадок обеспечивает необходимые условия для надежного перемешивания паров реагирующей жидкости и дымовых газов. Сосуд полусферической формы 3 соединен с емкостью 12, содержащей аммиак или аммиачную воду. Предлагаемое устройство работает следующим образом дымовые газы, отходящие от промышленной печи (вагранки и т.д.), проходят узел дожигания СО до СО 2, нагреваются до температуры 800-900 С и попадают в указанное устройство. В сосуд 3 испарителя-разбрызгивателя, который омывают горячие газы, самотеком поступает аммиак (аммиачная вода) из расположенной выше емкости 12. Под действием тепла отходящих газов аммиак начинает испаряться и уже при температуре 400-500 С осуществляется реакция 23 Эта газовая смесь остается в сосуде 3 до тех пор, пока давление ее не окажется достаточным для обеспечения псевдоожижения слоя мелкодисперсного теплоносителя 5, лежащего на газораспределительной решетке 4. Этот слой теплоносителя 5 является гидрозатвором, предотвращающим преждевременный выход газов в пространство устройства. Кроме того, разогретые частицы теплоносителя 5 исключают выход капель аммиака. Смесь азота и водорода проходит через газораспределительную решетку 4, слой мелкодисперсного теплоносителя 5 и попадает в отводящие трубы 6, объединенных трубчатым коллектором 7. Через отверстия 8 этого коллектора газы вводятся в блок насадок 9,куда поступают и дымовые газы. 24392006.02.28 Проходя через перемежающиеся слои крупных и мелких шаров 10 и 11 с соотношением диаметров 21 при высоте каждого из слоев не менее 10 диаметров и количестве слоев каждого диаметра не менее трех, газы хорошо перемешиваются и при температуре 800900 С протекает реакция 222232. После этого газы СО 2, 2, 2 проходят через систему пылеулавливания и выбрасываются в атмосферу. Экспериментально установлено, что заявляемые значения параметров блока насадок соотношения диаметров шаров, высоты слоев и их числа - обеспечивают необходимую степень перемешивания реагирующих газов при минимальном перепаде давления на блоке. Сближение диаметров крупных и мелких шаров, уменьшение высоты слоев и их числа приводит к ухудшению перемешивания газов. Увеличение отношения диаметров крупных и мелких шаров, увеличение высоты слоев и их числа приводит к повышению сопротивления блока насадок и увеличению перепада давления на нем. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышенную надежность проведения процесса химического превращения окислов азота в молекулярный азот при реакции с водородом и, следовательно, улучшение экологической обстановки. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.