способ очистки газов от пыли

Формула изобретения

Способ очистки газов от пыли, включающий тангенциальный 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 очищаемого потока вверх, при этом в зону разворота потока вводят вспомогательный увлажненный сжатый газ, отличающийся тем, что сжатый газ подают двумя потоками в виде встречных струй по оси циклона, причем соотношение расходов газа в этих струях составляет 1 1 5.

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 поворота очищенного газа [1]

Недостатком данного способа является низкая эффективность, особенно при работе на газах, запыленных котельной сажей и древесной мукой. Это происходит из-за захвата пыли потоком в зоне поворота очищенного газа.

Наиболее близким по технологической сущности и достигаемому результату является способ очистки газов от пыли, включающий тангенциальный 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, при этом в зону разворота потока вводят вспомогательный сжатый газ спутно вращающемуся потоку под углом 15-90^o к горизонтальной плоскости, его расход составляет 0,510^-2 1010^-2 м³/м³ очищенного газа, а влажность газа равна 5-40 г/м³ [2]

Недостатком данного способа является невысокая степень очистки газов от пыли. Это обусловлено тем, что поток вспомогательного сжатого газа подается в зону разворота в виде свободной струи с углом раскрытия последней в пределах 18-26^o.

Недостатком свободной струи является ее малая площадь и степень взаимодействия с очищаемым газом, что требует большого количества сопл (2-10 шт), либо повышенного расхода сжатого газа и его более высоких параметров (давления и расхода). При этом часть энергии свободной струи неизбежно теряется при взаимодействии газа со стенками корпуса циклона. К недостаткам относится и малая степень распыления воды свободной струей и, как следствие, низкая коагуляци пыли и степень пылевыделения. В этом случае требуется повышенный расход воды, что также нерационально и создает дополнительные сложности. Большое количество сопл усложняет задачу равномерного распределения газовоздушной смеси по сечению рабочего пространства циклона, а кроме этого при пусконаладочных работах при подборе оптимального угла атаки струй требуется специальный вращающийся узел (координатник), который нарушает герметичность аппарата и повышает гидравлическое сопротивление циклона.

Задача изобретения повышение эффективности очистки газов от пыли за счет рационального взаимодействия водо-воздушного потока с очищаемым газом в зоне разворота.

Поставленная задача достигается в способе очистки газов от пыли, включающем тангенциальный 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, при этом в зону разворота потока вводят вспомогательный увлажненный сжатый газ, причем его подают двумя потоками в виде встречных струй по оси циклона, при этом соотношение расходов газа в этих струях составляет 1:(1-5).

Особенностью изобретения является формирование в рабочем пространстве циклона (в зоне разворота очищенного газа) плоского, кругового, горизонтально расположенного, воздушного факела при соотношении расходов, равных 1: 1. При других соотношениях расходов в корпусе циклона формируется объемный конический факел с углом раскрытия 90-170^o. Предлагаемая разновидность факела формируется двумя встречными потоками, истекающими из сопл, расположенных вдоль вертикальной оси циклона. Такая конструкция факела распыления имеет по сравнению с известным способом ряд преимуществ.

Во-первых, предлагаемая схема распыления обладает более высокой эффективностью: частицы воды распыляются до водяного тумана, равномерно распределены по сечению факела, и, соответственно, корпуса циклона, они обладают более высокой скоростью. Во-вторых, конический или плоский горизонтальный факел позволяет одним факелом полностью перекрыть горизонтальное сечение циклона, при этом факел распыления дважды пересекает запыленный поток газа; сначала восходящий, идущий в выхлопную трубу, а потом нисходящий, движущийся у поверхности циклона. В-третьих, данная схема легко позволяет регулировать ход процесса пылевыделения небольшим числом регулируемых параметров, достигая максимальной эффективности пылеулавливания. К числу этих параметров относится расход потоков через каждую из ветвей встречных сопл и влажность струй. В-четвертых, высокая универсальность предлагаемого способа, т.к. для любого типа циклонов: цилиндрических, конических, цилиндроконических он позволяет сформировать любой тип факела распыления в соответствии с конфигурацией рабочего пространства. При соотношении расходов газа во стречных струях, равных 1: 1, формируется плоский круговой горизонтальный факел. Если соотношение расходов во встречных потоках будет, например 1:5 (одна часть потока поступает через верхнюю ветвь, а пять - через нижнюю ветвь системы встречных струй), то формируется факел распыления в виде перевернутого (обратного) конуса распыления. Если это соотношение будет, например 5:1 (пять частей потока поступает через верхнюю ветвь, а одна часть - через нижнюю ветвь системы распыления), то формируется водовоздушный факел в виде прямого конуса распыления.

Предлагаемый способ имеет отличительные признаки: подача сжатого газа двумя потоками в виде встречных струй, расположенных по оси циклона и соотношение расходов газа в этих струях на уровне 1:(1-5); и новые свойства: равномерное и эффективное распыление воды по сечению факела; полное перекрытие сечения циклона одним факелом распыления; организация плоского кругового факела распыления при соотношении расходов потоков 1:1 и формирование объемного конического факела (прямого и обратного) при иных соотношениях расходов; универсальность способа распыления для многих типов циклонов; легкость регулирования процесса пылевыделения при пуско-наладочных работах, что в совокупности с повышением к. п.д. способа позволяет считать данный способ очистки газов более эффективным.

Предлагаемый способ очистки газов от пыли реализуется с помощью устройства, изображенного на чертеже. Устройство содержит входной патрубок 1, цилиндроконический корпус 2, в нижней части которого расположен конический пылесборник 3 с пылевым бункером 4. По оси корпуса установлена осевая выхлопная труба 5. Для повышения эффективности пылеулавливания устройства оно снабжено коллектором 6 сжатого газа, для увлажнения последнего предусмотрен тракт 7 подачи воды. Водовоздушная смесь подается встречными струями, для чего вдоль оси циклона установлены верхняя ветвь 8 и нижняя ветвь 9 распылительного устройства. Работа циклона характеризуется запыленным потоком 10, потоками пыли 11 в очищенным газом 12. В корпусе циклона расположена зона разворота 13, нисходящий поток 14 и восходящий поток 15 газа.

Способ очистки газов от пыли реализуется следующим образом.

Запыленный газовый поток 10 тангенциально поступает через входной патрубок 1 в корпус 2 циклона, в котором происходит отделение пыли от газа за счет действия центробежных сил. Пыль 11, двигаясь по внутренней поверхности корпуса 2, проходит зону разворота 13 и поступает в пылесборник 3 и бункер 4. Очищенный газ 12 удаляется через выхлопную трубу 5. Для повышения эффективности очистки газов от пыли в зону разворота 13 через коллектор сжатого воздуха 6, увлажненного посредством тракта 7, подается водовоздушная смесь. Она поступает двумя встречными потоками посредством верхней ветви 8 и нижней ветви 9 коллектора 6. В результате воздействия встречных струй в зоне разворота 13 при соотношении расходов, равных 1:1, формируется круговой горизонтальный плоский факел. Этот факел, состоящий из водовоздушной смеси, последовательно промывает восходящий поток 15 и нисходящий поток 14 запыленных газов, способствуя интенсивному пылевыделению. При других соотношениях расходов, не равных 1:1, устанавливаемых регулирующей арматурой, формируется конический (прямой или обратный) факел распыления, форма факела и его размеры подбираются экспериментально в зависимости от типа циклона.

Отработку способа очистки газов осуществляли на огневом лабораторном котлоагрегате, снабженном циклоном и дооборудованном системой подвода сжатого воздуха во встречных струях. Сжатый воздух, давлением 0,4 МПа, подавали через передвижную компрессорную установку типа 0-22, влажность газа составляла 20 г/м³. Расход дыма через циклон составлял 200 м³/г при температуре до 400^oC, запыленность газов достигла 1,5 г/м³. В процессе экспериментов отрабатывали рациональное соотношение расходов воздуха в каждой из ветвей устройства, генерирующего факел распыления в зоне разворота газа.

Установили, что если соотношение расходов увлажненного сжатого воздуха будет 1: 1, то в зоне разворота формируется круглый горизонтальный плоский факел, позволяющий повысить к.п.д. способа на 22% по сравнению с известным способом очистки газов.

Установили, что цель изобретения достигается и в том случае, когда соотношение расходов воздуха между верхней и нижней ветвью распылительного устройства составляет 1:5. При соотношении расходов 1:5 формируется обратный конический факел распыления, который полностью перекрывает зону разворота и все сечение корпуса циклона, интенсивно промывая запыленный поток газа, повышая к. п. д. способа на 24% Если соотношение расходов воздуха в ветвях системы встречных струй будет иным, например, 1:6, то в этом случае конический факел трансформируется в факел свободной струи с углом раскрытия 30^o, что резко снижает качество распыления воды, уменьшает степень взаимодействия водовоздушного потока с запыленным газом, в результате чего уменьшается эффективность пылеулавливания до уровня известного способа.

Если соотношение расходов в ветвях системы встречных струй будет, например, 5: 1 (пять частей расхода поступает через верхнюю ветвь, а одна часть через нижнюю ветвь устройства, то в этом случае повышение эффективности способа пылеулавливания достигается до 19% Если соотношение расходов будет, например, 6: 1, то эффективность пылеулавливания будет на уровне известного способа очистки газов.