CS225662B1

CS225662B1 - Process for the purification and cooling hot waste gases and device for making this process

Info

Publication number: CS225662B1
Application number: CS960479A
Authority: CS
Inventors: Bedrich Ruzicka; Zdenek Cvrk; Stanislav Servus
Original assignee: Bedrich Ruzicka; Zdenek Cvrk; Stanislav Servus
Priority date: 1979-12-29
Filing date: 1979-12-29
Publication date: 1984-02-13

Description

Vynález se týká způsobu čištění a chlazení horkých odpadních plynů se současným převodem v nich obsaženého využitelného tepla do vypírací a chladicí kapaliny, a zařízení k provádění tohoto způsobu.The present invention relates to a method for cleaning and cooling hot waste gases with simultaneous conversion of the useful heat contained therein into scrubbing and cooling liquids, and an apparatus for carrying out the method.

Odpadní plyny, z nichž je nutno před jejich vypouštěním do atmosféry odstraňovat pevné, kapalné nebo plynné škodliviny, jsou v některých případech horké a obsahují využitelné teplo. Jsou to např. odplyny od hutních pecí, kouřové plyny ze spalovacích procesů nebo z procesů sušárenských.Waste gases from which solid, liquid or gaseous pollutants have to be removed before being released into the atmosphere are in some cases hot and contain useful heat. These are eg degasses from metallurgical furnaces, flue gases from combustion processes or from drying processes.

Např. spaliny ze sklářských tavících agregátů, již částečně ochlazené v ohříváku spalovacího vzduchu, mají před odvodem do komína ještě značně vysokou teplotu a 3oučaaně i vysoký rosný bod, takže obsahují značná množství využitelného tepla. Jsou však znečištěny prachem ž tavené sklářské suroviny a v případech zpracování olovnatého skla obsahují i páry a kysličníky olova.E.g. the flue gases from the glass melting units, already partially cooled in the combustion air heater, have a considerably high temperature and, in addition, a high dew point before they are discharged into the chimney, so that they contain considerable amounts of usable heat. However, they are contaminated with dust-melted glass raw materials and, in the case of lead glass processing, also contain lead and oxides of lead.

čištění těchto spalin v suchých odlučovačích prachu, např. látkových filtrech, by vzhledem k vysoké teplotě, kterou ještě po částečném využití tepla pro předehřívání spalovacího vzduchu mají, nebylo možné.cleaning of these flue gases in dry dust separators, eg fabric filters, would not be possible due to the high temperature they still have after partially utilizing the heat to preheat the combustion air.

Snížení jejich teploty ae současným dalším využitím tepla v nich obsaženého v zařízení s teplosměnnými stěnami, např. v kotli na odpadní teplo nebo ekonomizéru, není možné z toho důvodu, že by se stěny těchto zařízení zanášely prachem.The lowering of their temperature and the simultaneous further use of the heat contained therein in the heat exchange wall device, eg in a waste heat boiler or economiser, is not possible because the walls of these devices are clogged with dust.

225 662225 662

V případech, kdy spaliny obsahují páry a kysličníky olova, při snižování teploty spalin tyto páry kondenzují a jsou přitom velmi korozivní. Při teplotách stěn aparátů pro využití tepla nižších než je rosný bod spalin pak dochází na nich i ke kondenzaci vodní páry, což má za následek jejich rychlá znečištění vlhkým prachem. Z téhož důvodu pak není možné za zařízení pro odvod tepla zařadit suchý odlučovač. V takových případech je pak nutno pro čištění odpadních plynů volit mokré odlučovače.In cases where the flue gas contains vapors and lead oxides, the vapor condenses and is very corrosive as the flue gas temperature decreases. At the wall temperatures of apparatuses for the use of heat lower than the dew point of the flue gases, they also condense water vapor, resulting in their rapid contamination by wet dust. For the same reason, it is not possible to include a dry separator downstream of the heat removal device. In such cases, wet scrubbers must be selected for waste gas cleaning.

Pevné škodliviny vznikající při spalovacích nebo tepelných procesech jsou velmi jemné. Jejich separace z odpadních plynů nebo spalin je možná jen vysoce účinným mokrým odlučovačem, např. proudovým Venturiho typu, nebo kombinací proudového a pěnového odlučovače, zařazených za sebou.The solid pollutants produced by combustion or thermal processes are very fine. Their separation from the waste gases or flue gas is only possible by a highly efficient wet scrubber, eg of the Venturi jet type, or by a series of downstream and foam scrubbers.

Tyto odlučovače jsou zároveň vysoce účinnými kontaktními chladiči. V nich je možné Chladicí kapalinu (obvykle vodu), která je zároveň kapalinou vypíraci, ohřát až na teplotu odpovídající mokré teplotě spalin. U normálních provedení těchto odlučovačů je však vypíraci (chladicí) kapalina, obvykle cirkulující v okruhu mezi usazovací nádrží nebo kalovým polem a odlučovačem, znečištěna natolik, že není možné do tohoto okruhu zařadit spotřebič tepla z důvodu možnosti znečištění jeho teplosměnných ploch.These separators are also highly efficient contact coolers. In them, the coolant (usually water), which is also a scrubbing liquid, can be heated up to a temperature corresponding to the wet flue gas temperature. In normal embodiments of these separators, however, the scrubbing liquid usually circulating in the circuit between the settling tank or sludge field and the separator is so polluted that it is not possible to incorporate a heat sink into the circuit due to the possibility of contamination of its heat transfer surfaces.

V mokrých odlučovačích, pokud rosný bod čištěného plynu není dostatečně vysoký, nedochází zpravidla ke kondenzaci par v něm obsažených. Naopak ve většině případů dochází k sycení plynu odparem vypíraci kapaliny. Při uzavřeném cirkulačním okruhu vypíraci kapaliny probíhá ochlazování plynu adiabaticky, což je výlučně doprovázeno sycením plynu při jakkoliv vysokém jeho rosném bodě.In wet scrubbers, if the dew point of the gas to be cleaned is not high enough, there is usually no condensation of the vapors contained therein. Conversely, in most cases the gas is saturated by evaporation of the scrubbing liquid. With the scrubbing liquid circuit closed, the gas is cooled adiabatically, which is accompanied exclusively by the saturation of the gas at any high dew point.

Účinnost separace zejména velmi jemných částic prachu vzrůstá v případech, kdy v odlučovači ke kondenzaci par z nosného plynu dochází. Tato účinnost roste a rostoucím množstvím vykondenzovaných par.The efficiency of the separation of particularly fine dust particles increases in cases where condensation of the vapor from the carrier gas occurs in the separator. This efficiency increases with increasing condensation vapors.

Nedostatky dosavadního stavu odstraňuje způsob čištění a chlazení horkých odpadních plynů se současným převodem v nich obsaženého využitelného tepla do vypíraci a chladicí kapaliny podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se plyn nejdříve v prvním stupni zařízení čistí při současném adiabatickém chlazení, přičemž se vlhkost plynu zvýší na 90 % až 100 %, vypíraci a chladicí kapalinou, ze která se teplo neodvádí a která cirkuluje v uzavřeném okruhu a poté ve druhém stupni zařízení se plyn chladí vodou, rovněž cirkulující v dalším uzavřeném okruhu, ze kterého se teplo převedené z ochlazovacího plynu do chladicí vody odvádí k dalšímu využití, přičemž ochlazováním plynu páry zkondenzují za současného dočišťování plynu, zejména od velmi jemných částic prachu.The drawbacks of the prior art are eliminated by the method of cleaning and cooling the hot exhaust gases with the simultaneous transfer of the useful heat contained therein to the scrubbing and cooling liquid according to the invention, which consists in first cleaning the gas with adiabatic cooling in the first stage. of the gas to 90% to 100% by a scrubbing and cooling liquid from which heat is not removed and which circulates in a closed circuit and then in the second stage of the plant the gas is cooled with water, also circulating in another closed circuit from which heat is transferred from The gas is condensed into the cooling water for further use, whereby by cooling the gas, the vapors condense while purifying the gas, in particular from very fine dust particles.

Podstata zařízení k provádění tohoto způsobu spočívá v tom, že sestává z prvního stupně, tvořeného Venturiho trubicí, připojenou difuzorem na sedimentační nádrž vypíraci a chladicí kapaliny, která je potrubím se zařazeným cirkulačním čerpadlem chladicí a vypíraci kapaliny propojena s nátokovými komorami, přičemž sedimentační nádrž vypíraci a chladicí kapaliny je spojená se sedimentační nádrží chladicí kapaliny druhého stupně, nad kterou je umístěn pěnový odlučovač propojený potrubím se včleněným spotřebičem tepla a čerpadlem chladicí tekutiny se sedimentační nádrží chladicí kapaliny, která spolu se sedimentační nádrží vypíraci a chladicí kapaliny jako celek tvoří spojovací článek prvního stupně a druhého stupně čisticíhoThe essence of the apparatus for carrying out this method consists in that it consists of a first stage consisting of a venturi connected by a diffuser to the sedimentation tank of the scrubbing and cooling liquid, which is connected to the inlet chambers by a piping with a coolant circulation pump. and the coolant is connected to a second stage coolant sedimentation tank, above which is located a foam separator interconnected by a pipe with an integrated heat sink and a coolant pump to the coolant sedimentation tank, which together with the scrubber and coolant sedimentation tank as a whole form a connecting member of the first and second stage cleaning

225 662 a chladicího zařízení.225 662 and cooling equipment.

Výhoda způsobu a zřízení podle vynálezu je hlavně v tom, že se značně zvýší využitelnost tepla předaného z čištěného plynu vypírací kapalině, přičemž se zároveň zvýší účinnost separace prachu vlivem kondenzace par z nosného plynu.The advantage of the method and apparatus according to the invention is mainly that the usefulness of the heat transferred from the cleaned gas to the scrubbing liquid is greatly increased, while at the same time the efficiency of dust separation due to vapor condensation from the carrier gas is increased.

Zařízení podle vynálezu je rozdělené na dvě části tak, aby byl umožněn způsob a průběh chlazení plynu nejdříve adiabaticky (bez odvodu tepla se separací podstatné části prachu z nosného plynu) ve Venturiho trubici, přičemž podstatně vzroste rosný bod čištěného a chlazeného plynu, což je umožněno cirkulací vypírací kapaliny v uzavřeném okruhu mezi první částí nádrže a Venturiho trubicí. V druhé části odlučovacího zařízení, tzn. v pěnovém odlučovači, dochází pak k vlastnímu předávání tepla obsaženému v nosném plynu cirkulující kapalině a k separaci zbytku velmi jemných částic prachu vlivem kondenzace par z nosného plynu, což je umožněno cirkulací vypírací a chladicí kapaliny mezi druhou částí nádrže a pěnovým odlučovačem, rovněž v uzavřeném okruhu, avšak se vřazeným zařízením pro odvod tepla předaného z nosného plynu takto cirkulující kapalině.The device according to the invention is divided into two parts so as to allow the method and the process of cooling the gas first adiabatically (without heat dissipation with separation of a substantial part of the dust from the carrier gas) in the Venturi tube, substantially increasing the dew point of purified and cooled gas. by circulating a scrubbing liquid in a closed circuit between the first part of the tank and the venturi. In the second part of the separator, i. in the foam separator, the heat contained in the carrier gas is then transferred to the circulating liquid and the remainder of the very fine dust particles is separated due to condensation of the vapor from the carrier gas, allowing circulation of scrubbing and cooling liquid between the second part of the tank and the foam separator. but with an inlet device for removing heat transferred from the carrier gas in such a circulating liquid.

Obě části nádrže odlučovacího zařízení jsou uspořádány tak, aby v nich byla umožněna sedimentace prachu zachyceného vypírací a chladicí kapalinou. Jsou opatřeny bud kontinuálním, nebo periodickým vypouštěním usazeného kalu a zároveň uspořádány tak, aby úbytek vypírací kapaliny, způsobený odparem do nosného plynu v první části nádrže, byl kontinuálně a samočinně doplňován z druhé části nádrže, kde je ekvivalentní přírůstek kapaliny v důsledku kondenzace.Both parts of the separator tank are arranged so as to allow sedimentation of the dust collected by the scrubbing and cooling liquid. They are provided with either continuous or periodic discharge of settled sludge and at the same time arranged so that the loss of scrubbing liquid due to evaporation into the carrier gas in the first part of the tank is continuously and automatically replenished from the second part of the tank where the liquid increment due to condensation is equivalent.

V případě, že rosný bod čištěného plynu je vyšší na výstupu z odlučovacího zařízení než na jeho vstupu, musí být celý kapalinový systém zařízení doplňován s výhodou do pěnového odlučovače, a to do jeho nátoku na nejhořejší patro, kapalinou z vnějšku. V případě, že rosný bod čištěného plynu bude nižší na výstupu z odlučovacího zařízení než na jeho vstupu, musí být jedna část nádrže opatřena výtokem z hladiny nádrží přes hydraulický uzávěr pro přebytek kapaliny ze systému.If the dew point of the gas to be cleaned is higher at the outlet of the scrubber than at its inlet, the entire liquid system of the system must preferably be replenished into the foam separator, to its inlet on the uppermost tray, with liquid from the outside. If the dew point of the gas to be cleaned is lower at the outlet of the scrubber than at its inlet, one part of the tank must be provided with an outlet from the tank level through a hydraulic shut-off to excess liquid from the system.

Na výkresu je schematicky znázorněno dvoustupňové zařízení pro čištění a chlazení odpadních plynů se současným odvodem využitelného tepla podle vynálezu.The drawing shows schematically a two-stage waste gas purification and cooling apparatus with simultaneous removal of useful heat according to the invention.

První stupeň zařízení tvoří Venturiho trubice 1 s první částí sedimentační nádrže 2, cirkulačním čerpadlem 3 a potrubím 4 pro rozvod vypírací a chladicí kapaliny. V tomto stupni zařízení dochází k separaci podstatné části prachu a k adiabatickému chlazení čištěného plynu. Znečištěný plyn je vstupním hrdlem 5 přiváděn do Venturiho trubice 1, prochází konfuzorem 6, v němž jsou nastavitelné lamely 7, do hrdla 8 a difuzoru 9. Vypírací a chladicí kapalina, dopravovaná z prvé části sedimentační nádrže 2 čerpadlem 3 do nátokových komor 10, natéká na nastavitelné lamely 7 a je již v konfuzoru 6 a poté hlavně v hrdle trubice 8 a difuzoru 9 čištěným plynem dispergována na kapičky, na nichž se prach zachytává. V prvé části sedimentační nádrže 2, nad svodným plechem 11 oddělujícím hladinu cirkulační kapaliny a na odlučovači kapek J2, dojde k separaci vypírací kapaliny z čištěného plynu.The first stage of the apparatus consists of a Venturi tube 1 with a first part of the sedimentation tank 2, a circulation pump 3 and a duct 4 for distributing scrubbing and cooling liquid. At this stage of the plant, a substantial part of the dust is separated and adiabatic cooling of the purified gas is performed. The polluted gas is led through the inlet orifice 5 into the Venturi tube 1, passes through the confuser 6, in which the adjustable slats 7, into the orifice 8 and the diffuser 9. The scrubbing and cooling liquid transported from the first part of the sedimentation tank 2 through the pump 3 to the inlet chambers It is already dispersed in the confusor 6 and then mainly in the neck of the tube 8 and the diffuser 9 by the cleaned gas onto the droplets where dust is collected. In the first part of the sedimentation tank 2, above the downcomer 11 separating the level of the circulating liquid and at the drop separator 12, the scrubbing liquid is separated from the gas to be cleaned.

Druhý stupeň zařízení tvoří pěnový odlučovač 13, druhá část sedimentační nádrže 14, spotřebič tepla 15 a cirkulační čerpadlo 16. V tomto druhém stupni dochází k dalšímu chlazení plynu se současným převodem tepla do vypírací a chladicí kapaliny a k separaci zbytkuThe second stage of the apparatus consists of a foam separator 13, a second part of the sedimentation tank 14, a heat sink 15 and a circulation pump 16. In this second stage, the gas is further cooled while the heat is transferred to the scrubbing and cooling liquid and the remainder is separated.

225 662 velmi jemných částic prachu v důsledku kondenzace par z čištěného plynu. Odvod tepla z cirkulující kapaliny se uskutečňuje ve spotřebiči tepla 15.225 662 very fine dust particles due to condensation of vapors from the purified gas. Heat is removed from the circulating liquid in the heat sink 15.

Plyn z prvého stupně zařízení vstupuje do druhé části sedimentační nádrže 14, proudí vzhůru pěnovým odlučovačem 13 protiproudně k natékající kapalině, která je. čerpadlem 16 z nádrže 14 přes spotřebič tepla 15 dopravována do nátokové komory 17, odkud natéká na horní perforované patro 18. Na jednotlivých perforovaných patrech 18 je proudícím plynem vytvářena vrstva dynamické pěny a kapalinové tříště, umožňující intenzivní styk čištěného a chlazeného plynu s kapalinou. Vyčištěný a ochlazený plyn se v koncovém odlučovači 28 zbaví kapek a hrdlem 19 vystupuje ze zařízení do atmosféry. Vypírací a chladicí kapalina stéká z pěnového odlučovače po svodném plechu zpět do sedimentační nádrže 14.The gas from the first stage of the device enters the second part of the sedimentation tank 14, flows upwardly through the foam separator 13 upstream to the flowing liquid which is. pump 16 from the tank 14 via a heat sink 15 is conveyed to the inlet chamber 17 from where it flows to the top perforated tray 18. On the individual perforated trays 18 a dynamic foam and liquid spray layer is formed by the flowing gas allowing intensive contact of purified and cooled gas with liquid. The cleaned and cooled gas is removed from the droplet separator 28 and exits through the orifice 19 to the atmosphere. The scrubbing and coolant flows from the foam separator to the sedimentation tank 14 via the downpipe.

Protože v důsledku syceni plynu dochází k úbytku kapaliny z cirkulačního okruhu prvého stupně zařízení, jsou obě části sedimentační nádrže 2 a 14 spojeny v úrovni hladip přepadem 21. Hrdla 22 a 23 slouží ke kontinuálnímu nebo periodickému vypouštění kalu ze sedimentační nádrže. Pro případ, kdy rosný bod čištěného plynu je nižší na vstupu do zařízení než na výstupu, je potrubím 24 kapalinový systém doplňován čerstvou kapalinou. Je-li rosný bod plynu na výstupu ze zařízení vyšší než na vstupu, je přebytek kapaliny ze systému vypouštěn přepadem 25 přes hydraulický uzávěr 26.Because of the saturation of the gas there is a loss of liquid from the circulation circuit of the first stage of the device, the two parts of the sedimentation tank 2 and 14 are connected at the level of the overflow 21. The throats 22 and 23 serve for continuous or periodic discharge of sludge from the sedimentation tank. In the case where the dew point of the gas to be cleaned is lower at the inlet of the plant than at the outlet, the fluid system is replenished with fresh fluid through line 24. If the dew point of the gas at the outlet of the plant is higher than at the inlet, excess fluid from the system is discharged through the overflow 25 through the hydraulic shutter 26.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. A method for cleaning and cooling hot waste gases with simultaneous conversion of useful heat therein into scrubbing and cooling liquid, characterized in that the gas is first purified in the first stage of the apparatus under simultaneous adiabatic cooling, wherein the gas humidity is increased to 90% 100%, a scrubbing and cooling liquid from which heat is not removed and which circulates in a closed circuit and then the gas in the second stage of the apparatus is cooled with water, also circulating in another closed circuit from which heat transferred from cooled gas to cooling water further use, wherein by cooling the gas, the vapors condense while finishing the gas, in particular from very fine dust particles.

2. An apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized in that it comprises a first stage, i

formed by a venturi (1) connected by a diffuser (9) to a sedimentation tank (2) of scrubbing and cooling liquid, which is connected via a pipeline (4) with a coolant / scrubbing circulation pump (3) and inlet chambers (10), the scrubbing and coolant tank (2) is connected to a second stage coolant sedimentation tank (14) above which a foam separator (13) is located, connected by a pipe (27) to an integrated heat sink (15) and a coolant pump (16) with a sedimentation tank (14) of the coolant, which together with the sedimentation tank (2) of the scrubbing and cooling liquid as a whole form a connecting element of the first stage and the second stage of the cleaning and cooling device.