CZ295458B6

CZ295458B6 - Zařízení pro mokré čištění spalin

Info

Publication number: CZ295458B6
Application number: CZ19961968A
Authority: CZ
Inventors: Dennis James Laslo
Original assignee: Marsulex Environmental Technologies, Corp
Priority date: 1994-11-08
Filing date: 1995-10-23
Publication date: 2005-08-17
Also published as: ES2176344T3; CN1089265C; JP3881375B2; TR199501384A2; CA2180110C; CA2180110A1; US6214097B1; WO1996014138A1; EP0738178A1; CZ196896A3; CN1142199A; KR100382444B1; DE69526489D1; EP0738178B1; SI9520025B; TW276188B; JPH09507792A; IL115847A; PL183592B1; SI9520025A

Abstract

Zařízení (110) pro mokré čištění spalin obsahuje kanál (114) se vstupem (112), kterým jsou přiváděny spaliny do kanálu (114). Kanál (114) je opatřen rozprašovacími prvky (116) pro nanášení kapaliny (120) na spaliny procházející směrem nahoru kanálem (114) k volnému úseku (150), umístěnému v blízkosti horního konce kanálu (114), kde je kapalina (120) separována od spalin. Pod volným úsekem (150) je umístěn zásobník (132). Zařízení (110) je opatřeno vnějším kanálem pro vrácení kapaliny (120) od volného úseku (150) k rozprašovacím prvkům (116) vlastní gravitační silou. Za tímto účelem je zásobník (132) naplněn kapalinou (120) s hladinou nad rozprašovacími prvky (116). Spaliny opouštějí zařízení (110) výstupem (124), propojeným s kanálem (114). Vstupní otvor (112) a kanál (114) mají takovou velikost, která umožňuje procházet spalinám kanálem (114) rychlostí, která umožňuje unášet veškerou kapalinu (120) z rozprašovacích prvků (116) k volnému úseku (150) a zabraňuje kapalině (120) stékat směrem dolů a shromažďovat se ve spodní části kanálu (114).ŕ

Description

(57) Anotace:

Zařízení (110) pro mokré čištění spalin obsahuje kanál (114) se vstupem (112), kterým jsou přiváděny spaliny do kanálu (114). Kanál (114) je opatřen rozprašovacími prvky (116) pro nanášení kapaliny (120) na spaliny procházející směrem nahoru kanálem (114) k volnému úseku (150), umístěnému v blízkosti horního konce kanálu (114), kde je kapalina (120) separována od spalin. Pod volným úsekem (150) je umístěn zásobník (132). Zařízení (110) je opatřeno vnějším kanálem pro vrácení kapaliny (120) od volného úseku (150) k rozprašovacím prvkům (116) vlastní gravitační silou. Za tímto účelem je zásobník (132) naplněn kapalinou (120) s hladinou nad rozprašovacími prvky (116). Spaliny opouštějí zařízení (110) výstupem (124), propojeným s kanálem (114). Vstupní otvor (112) a kanál (114) mají takovou velikost, která umožňuje procházet spalinám kanálem (114) rychlostí, která umožňuje unášet veškerou kapalinu (120) z rozprašovacích prvků (116) k volnému úseku (150) a zabraňuje kapalině (120) stékat směrem dolů a shromažďovat se ve spodní části kanálu (114).

Zařízení pro mokré čištění spalin

Oblast techniky

Předložený vynález se obecně týká zařízení pro mokré čištění plynů používaných pro odstraňování kyselých plynů a částic látek, které jsou obsaženy ve spalinách užitkových zařízení a průmyslových podniků. Zejména se předložený vynález týká zařízení pro mokré čištění spalin, které je konstrukčně uspořádáno tak, že eliminuje požadavek na použití čerpadla pro dodávání čistící 10 kapaliny do oblasti kontaktu plyn - kapalina zařízení, a dále je konstrukčně uspořádáno tak, že zahrnuje oblast s vysokou rychlostí proudění, ve které probíhá prostřednictvím čistící kapaliny pohlcování plynů a částic látek tak, že se zvyšuje jeho účinnost a zároveň snižují náklady na jeho provozní činnost a údržbu.

Dosavadní stav techniky

Zařízení pro mokré čištění plynů jsou široce používaná zařízení pro odstraňování takových substancí jako jsou kyselé plyny a částice látek ze spalovaných plynů nebo spalin vytvářených při 20 provozu užitkových zařízení a průmyslových podniků. Nejčastějšími podíly spalin, které vznikají při spalování fosilních paliv a při různých průmyslových činnostech, jsou oxid siřičitý (SO₂) a další kyselé plyny. Jak je známo, jsou takové plyny nebezpečné pro životní prostředí a proto je jejich emise do atmosféry přísně regulována prostřednictvím předpisů o čistotě ovzduší. Způsob, pomocí kterého jsou uvedené plyny odstraňovány ve sprchové věži nebo jiném typu zařízení pro 25 mokré čištění plynů, je ve stavu techniky znám jako mokré odsiřování spalin (FPG).

Proces odstraňování uvedených kyselých plynů a částic látek, prováděný prostřednictvím zařízení pro mokré čištění plynů, je obecně odvozen z průchodu plynu vzestupně skrze šachtu v protisměru k proudění klesající kapaliny, určené pro čištění vzduchu. Procesy mokrého odsiřování 30 spalin obvykle zahrnují použití suspenzí na bázi vápníku nebo roztoků na bázi sodíku nebo amoniaku. Jak bude uvedeno dále, je suspenze-kal směsí pevných částic a kapaliny, ve kterém může být obsah pevných částic v jakémkoliv požadovaném množství. Obsah pevných částic může představovat i extrémní množství, při kterém je suspenze-kal označována jako vlhčené pevné částice. Příklady suspenzí na bázi vápníku jsou suspenze s vápencem (uhličitan vápenatý; 35 CaCO₃) a suspenze s hydratovaným vápnem (hydroxid vápenatý; Ca(OH)₂), vytvořené prostřednictvím působení vody na vápno (oxid vápenatý; CaO). Takovéto suspenze reagují s kyselými plyny a částicemi látek za vytváření precipitátů, které mohou být jímány za účelem jejich likvidace nebo případně jejich recyklování. Dokonalý kontakt mezi alkalickou suspenzí a kyselými plyny, přítomnými ve spalinách, kterými jsou takové plyny jako oxid siřičitý (SO₂), chlorovodík 40 (HC1) a fluorovodík (HF), má za následek pohlcování těchto plynů prostřednictvím suspenze.

Následně je suspenze akumulována v jímce.

Známým typem zařízení pro mokré čištění plynů je sprchová věž 10 znázorněná v průřezu na připojeném obr. 1. Sprchová věž 10 má obecně vertikální konstrukční uspořádání, které se skládá 45 ze šachty 14, opatřené přívodním kanálem 12, skrze který spalované plyny vstupují do šachty 14.

Nad přívodním kanálem 12 je spodní řada rozprašovacích hlav 16, pomocí kterých se rozprášená zásaditá suspenze 20 zavádí do šachty L4. Druhá horní řada rozprašovacích hlav 18 je obvykle uspořádána nad spodní řadou rozprašovacích hlav 16 spolu s dalšími řadami rozprašovacích hlav podle případných požadavků pro danou konkrétní aplikaci. Pro recirkulaci zásadité suspenze 50 prostřednictvím přečerpávání suspenze z jímky 30 do jednotlivých řad rozprašovacích hlav 16 a 18 je požadováno jedno nebo více čerpadel 26. Každá z jednotlivých řad rozprašovacích hlav 16 a 18 může být opatřena čerpadlem 26 za účelem zlepšení flexibility přečerpávací a rozprašovací pracovní činnosti tak, aby bylo možno zařízení přizpůsobit rozličným požadavkům procesu mokrého čištění.

-1 CZ 295458 B6

Následkem dokonalého kontaktu mezi rozprášenou zásaditou suspenzí 20 a spalinami stoupajícími skrze šachtu 14 je čistící proces, při kterém jsou suspenze a zachycované nebo reagující plyny jímány do jímky 30, umístěné ve spodní části šachty 14. Vyčištěné plyny, nepřetržitě stoupající šachtou 14, prochází následně skrze eliminátor 22 rozptýlených částic a potom jsou buď ohřívány, nebo skrze komín 24 odváděny přímo do atmosféry.

Vzhledem k velkému množství suspenze, které musí být pro proces mokrého čištění spalin přečerpáváno, je významná část nákladů na konstrukční uspořádání, provozní chod a údržbu zařízení pro mokré čištění plynů, přičítána nezbytnému použití čerpadel 26. Kromě toho použití čerpadel 26 představuje rovněž podstatné omezení procesu mokrého čištění, způsobené obtížným přizpůsobováním se zařízení na požadované množství suspenze přečerpávané prostřednictvím čerpadel 26 v případě změn při procesu mokrého čištění, takových jako je změna množství spalin, které má být čištěno nebo změna množství znečišťujících látek přítomných ve spalinách.

Dalším omezením zařízení pro mokré čištění plynů známých ze stavu techniky je relativně nízký povolený obsah pevných částic při použití suspenze jako čisticí kapaliny. Konkrétně musí být obsah pevných částic takovýchto suspenzí limitován zhruba deseti až patnácti váhovými procenty. Vyšší koncentrace pevných částic v suspenzi by však měla umožnit použití menší jímky 30 vzhledem k tomu, že její velikost je obecně určována, kromě dalších kritérií, prostřednictvím doby zdržení pro krystalizaci pevných částic v suspenzi. Vyšší koncentrace pevných částic by rovněž měly eliminovat požadavek na primární vysoušeči zařízení, taková jako jsou usazovací nádrže nebo hydrocyklóny, která jsou ze stavu techniky velmi dobře známými zařízeními, používanými pro odstraňování pevných částic a/nebo vedlejších produktů ze suspenze. Vyšší obsahy pevných částic, bohužel, podstatně zvyšují erozi šachty 14 jímky 30, kapalinového potrubí, rozprašovacích hlav 16 a 18 a čerpadla 26, i když, v důsledku vyšší specifické hmotnosti suspenze, zároveň zvyšují výkon požadovaný pro přečerpávání suspenze.

A konečně by mělo být výhodné, z hlediska zlepšení kontaktu mezi suspenzí a spalinami, co nejvíce zvětšit rychlost proudění spalin v šachtě 14 tak, aby bylo možné snížit iychlost průtoku suspenze do šachty 14. Vyšší rychlost průtoku spalin by rovněž měla umožnit použití šachty 14 s menší průřezovou plochou a tak snížit náklady na konstrukci sprchové věže 10. Konvenční pravidla akceptovaná pro vnější úpravu sprchových věží bohužel charakteristicky limitují rychlost proudění spalin uvnitř šachty 14 na asi deset stop za vteřinu (to je asi tři metry za vteřinu) v souladu se zajištěním vlastní provozní činnosti eliminátoru 22 rozptýlených částic. Vyšší rychlost proudění spalin uvnitř šachty 14 vede ke zvyšování poklesu tlaku plynu uvnitř šachty 14, čímž je zvyšována pravděpodobnost zanášení a přehlcování eliminátoru 22 rozptýlených částic částicemi kapaliny.

Pro odborníky obeznámené se stavem techniky by měla být zřejmá, vzhledem ke skutečnostem uvedeným shora, nezbytnost vytvoření vhodného zařízení pro mokré čištění spalin, pomocí kterého by bylo možné odstranit shora uvedené nevýhody, spojované s použitím čerpadel pro přečerpávání suspenze a které by kromě toho dále umožňovalo použití pracovních suspenzí s vyššími koncentracemi pevných částic a použití vyšších rychlosti proudění spalin.

Podstata vynálezu

Předmětem předloženého vynálezu je vytvoření zařízení pro mokré čištění spalin za účelem odstraňování částic látek, oxidu siřičitého a dalších kyselých plynů, které jsou součástí spalin vznikajících při provozu užitkových zařízení a průmyslových podniků.

Dalším předmětem předloženého vynálezu, kterým je zařízení pro mokré čištění spalin, je eliminace požadavku na zařízení pro přečerpávání čisticí kapaliny, která slouží pro odstraňování kyselých plynů a částic látek ze spalin, což umožňuje použití vysokých hladin koncentrací pevných částic v čisticí kapalině.

-2CZ 295458 B6

Ještě dalším předmětem předloženého vynálezu, kterým je zařízení pro mokré čištění spalin, jsou taková konstrukční uspořádání a konfigurace zařízení, která umožňují co největší zvýšení rychlosti spalin při styku s čistící kapalinou.

Jiným dalším předmětem předloženého vynálezu, kterým je zařízení pro mokré čištění spalin, je taková provozní činnost zařízení, která příznivě ovlivňuje provozní činnost zařízení používaných pro odstraňování částic kapaliny ze spalin.

A konečně dalším předmětem předloženého vynálezu, kterým je zařízení pro mokré čištění spalin, je taková konfigurace zařízení, kde náklady na její konstrukční uspořádání, provozní chod a údržbu jsou minimalizovány na co nejmenší míru.

Předložený vynález se týká zařízení pro mokré čištění plynů typu vhodného pro odstraňování kyselých plynů a částic látek ze spalin vytvářených při provozu užitkových zařízení a průmyslových podniků. Zařízení pro mokré čištění spalin se obecně skládá z průchozího kanálu se spodním koncem a horním koncem. Průchozí kanál může být vytvořen prostřednictvím šachty opatřené v blízkosti jejího spodního konce vstupním potrubím, skrze které jsou do šachty zaváděny spaliny. Zařízení pro mokré čištění spalin dále zahrnuje zařízení pro rozstřikování nebo zavádění nějakým jiným způsobem čisticí kapaliny do šachty v oblasti nad vstupem spalin. Čisticí kapalina slouží k pohlcování kyselých plynů a částic látek ze spalin tak, že jejím výsledkem jsou vyčištěné spaliny, ve kterých jsou rozptýleny částice kapaliny. Pro odstraňování oxidu siřičitého ze spalin je jako čisticí kapalina s výhodou použita zásaditá suspenze charakterizovaná přítomnosti pevných částic v čisticí kapalině. Následkem kontaktu mezi čisticí kapalinou a spalinami je pohlcování kyselých plynů a částic látky částicemi kapaliny.

V souladu s předloženým vynálezem je uvedená šachta uspořádána takovým způsobem, že rychlost proudění spalin uvnitř této šachty je postačující pro přenášení částic kapaliny do rozdělovacího úseku umístěného na horním konci šachty. Rozdělovači úsek je uzpůsoben pro oddělování částic kapaliny z vyčištěných spalin tak, že se částice kapaliny odděluji z proudu vzduchu a akumulují se v jímce nebo jiném odpovídajícím zásobníku pro jímání čisticí kapaliny. Významnou skutečností je, že hladina čisticí kapaliny v této jímce je udržována nad úrovní zařízení pro zavádění čisticí kapaliny do šachty tak, aby mohla být čisticí kapalina zaváděna do tohoto zařízení bez použití čerpadla pouze prostřednictvím vlastní tíže. Zařízení pro mokré čištění spalin s výhodou zahrnuje dále ve směru proudu, vystupujícího z rozdělovacího úseku, zařízení pro odstraňování jakýchkoliv zbývajících rozptýlených částic kapaliny z vyčištěných spalin. Výstupní potrubí, skrze které vyčištěné spaliny vystupují ze zařízení pro mokré čištění spalin, je účelně uspořádáno dále ve směru proudu.

Významnou výhodou předloženého vynálezu je skutečnost, že pro dodávání čisticí kapaliny do zařízení pro rozprašování čisticí kapaliny do šachty, není vyžadováno čerpadlo, protože hladina čisticí kapaliny v jímce je nad úrovní tohoto zařízení. Navíc tato skutečnost vylučuje zvýšení dodatečných nákladů na konstrukční uspořádání, provozní chod a údržbu požadovaných při použití takových čerpadel a představuje další výhodu spočívající v tom, že umožňuje použití čisticí kapaliny s vysokým obsahem pevných částic, a to bez obav o podléhání uvedených čerpadel pro přečerpávání suspenze erozi. Vyšší obsah pevných částic v suspenzi podle předloženého vynálezu zároveň umožňuje, prostřednictvím zabezpečení ekvivalentní doby zdržení pevných částic skrze vyšší hustotu zásady, snížení velikosti rozměrů jímky pro jímání suspenze oproti rozměrům, které jsou charakteristické pro zařízení pro mokré čištění plynů známá ze stavu techniky. Použitím vyšších koncentrací pevných částic v suspenzi je rovněž vyloučen požadavek na primární vysoušeči zařízení, neboť čisticí kapalina je v tomto stavu postačujícím způsobem koncentrována pro sekundární vysoušeči zařízení, kterými jsou taková zařízení jako jsou filtry a odstředivky.

-3 CZ 295458 B6

Další výhodou předloženého vynálezu je skutečnost, že rychlost proudění vzduchu skrze šachtu může být ve srovnání s rychlostmi proudění, které se používají ve ze stavu techniky známých zařízeních pro mokré čištění spalin, podstatně zvýšena. Použitím relativně vysokých rychlostí proudění uvnitř šachty dochází ke zlepšení kontaktu mezi čisticí kapalinou a spalinami, čehož výsledkem může být redukce dodávání suspenze do šachty i při zajištění stejného čisticího účinku. Vyšší rychlost spalin rovněž umožňuje snížení průřezové plochy šachty, což přináší další snížení nákladů na konstrukční uspořádání zařízení pro mokré čištění spalin.

Další skutečnosti a výhody tohoto vynálezu budou zřejmější z následujícího podrobného popisu.

Přehled obrázků na výkresech

Uvedené a další výhody tohoto vynálezu budou zřejmější z následujícího popisu, v souladu s přiloženými výkresy, na kterých je uvedeno následující:

na obr. 1 je uveden příčný řez zařízením pro mokré čištění spalin, známým z dosavadního stavu techniky, na obr. 2 je uveden příčný řez zařízením pro mokré čištění spalin, podle výhodného provedení tohoto vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 2 znázorňuje zařízení pro mokré čištění spalin, opatřené sprchovou věží 110, zhotovenou podle popisu uvedeného vynálezu. Jak je patrné, sprchová věž 110 obsahuje některé konstrukční prvky obdobné se sprchovou věží 10, známou ze stavu techniky a znázorněnou na obr. 1. Přičemž, v souladu s vynálezem, sprchová věž 110 je vytvořena tak, aby nebylo potřeba zařízení pro čerpání čisticí kapaliny do sprchové věže 110 pro primární operace mokrého čištění. A zároveň je vytvořena pro umožnění vyšší rychlosti průtoku plynu uvnitř sprchové věže 110.

Ačkoli je sprchová věž 110 znázorněna jako konkrétní konstrukce, odborníci z daného stavu techniky rozpoznají, že vynález může být snadno využit v různých dalších konstrukcích a postupech, které jsou určeny k mokrému čištění spalin, jako je odstraňování nežádoucích plynů, kalů, prachů, kouřů, dýmů a/nebo konkrétních látek z toku plynu. Dále při znalosti tohoto vynálezu mohou být vytvořena zařízení, která zavádějí substance do plynu, jako je zvlhčování nebo stripování.

Sprchová věž 110, znázorněná na obr. 2 má v podstatě konstrukci ve tvaru šachty 114. Spodní část šachty 114 je opatřena vstupním otvorem 112, který navazuje na otvor v obvodu šachty 114, kterým vstupují spaliny do šachty 114. Zdroj spalin může vznikat při spalování fosilních paliv nebo při různých průmyslových činnostech, při kterých se tvcří nežádoucí plyny nebo látky.

Zrovna tak jako u stávajícího stavu techniky představovaného sprchovou věží typu znázorněného na obr. 1, je ve spodní části šachty 114 vytvořena nádrž nebo zásobník 130, ve kterém se shromažďuje kapalina. Čerpadlo 148 je hydraulicky propojeno se zásobníkem 130 pro umožnění dopravy kapaliny ze zásobníku 130 do skupiny sprchových hlavic 146, umístěných ve vstupním otvoru 112. Kapalina je rozstřikována do prostoru mezi vstupním otvorem 112 a šachtou 114, který je obecně definován jako přechodová část sprchové věže M0. Jak je známo ze stávajícího stavu techniky, kapalina přivedená do přechodové části slouží ke zchlazování horkých spalin a může odstranit část přítomných látek a některé plyny, zejména chlorovodík a fluorovodík, přítomné ve spalinách. Ačkoli jsou znázorněny sprchové hlavice 146, může být ve sprchových hlavicích 146 umístěn alternativně atomizér, známý z dosavadního stavu techniky, pro zajištění rozprášení v přechodové části šachty 114.

-4CZ 295458 B6

Ačkoli je ve výhodném provedení tohoto vynálezu využita přechodová část, tato část včetně zásobníku 130, čerpadla 148 a sprchových hlavic 146, není nutně zapotřebí pro zajištění realizace funkce vynálezu. Přičemž využití přechodové části je často vysoce žádoucí a přináší relativně nízké provozní náklady a náklady na údržbu přechodové části a známé provozní výhody při zhášení spalin.

Kapalina obsažená v zásobníku 130 není úmyslně využívána při první čisticí operaci. Z tohoto důvodu může být kapalinou voda nebo jiná vhodná hasicí sloučenina a nemusí se jednat o zásaditou suspenzi. Avšak dá se předpokládat, že relativně nízká koncentrace solí může být v kapalině přítomna. Po kontaktu se spalinami se kapalina vrací zpět do zásobníku 130 kde je recyklována pomoci čerpadla 148 do sprchových hlavic 146. Protože kapalina obsahuje malé množství solí, může nastat malá erose při průchodu kapaliny čerpadlem 148 a sprchovými hlavicemi 146.

Šachta 114 sprchové věže je uvnitř a nad předsaturačním úsekem opatřena alespoň jednou a nebo, jestliže je to požadováno či nezbytné, několika druhými řadami rozprašovacích hlav 116. Jak je znázorněno na připojeném obr. 2, tyto rozprašovací hlavy 116 jsou napájeny suspenzí na bázi vody umístěné ve druhé jímce 132. Jak již bylo dříve uvedeno, mohou být pro dodávání rozprášené suspenze do šachty 114 alternativně použity namísto rozprašovacích hlav 116 rozprašovače typů známých ze stavu techniky. Je zřejmé, že pro tento účel mohou být rovněž použita různá další zařízení, uzpůsobených pro zavádění kapaliny do plynu.

Suspenze rozstřikovaná prostřednictvím druhé řady rozprašovacích hlav 116 slouží jako primární čisticí prostředí sprchové věže 110. Proto je touto suspenzí s výhodou voda s poměrně vysokou koncentrací zásady, předvídatelně v množství převyšujícím stechiometrické množství jednotlivé konkrétní použité zásady. Pro účely odstraňování kyselých plynů a částic látek ze spalin může být suspenze tvořena vápnem nebo vápencem rozptýleným ve vodě, ačkoli je zřejmé, že by mohla být použita různá další složení suspenze. Kromě toho mohou být obsahy pevných částic v suspenzi v množství převyšujícím obvyklou hranici deseti až patnácti váhových procent, zavedenou pro používání u sprchových věží známých ze stavu techniky, až po obsahy, kdy má suspenze formu vlhčených pevných částic a která je použitelná ve sprchové věži 110 v souladu s předloženým vynálezem. Za těchto podmínek však musí být pro dodávání suspenze do šachty 114 použita zařízení jiná než rozprašovací hlavy 116.

Suspenze je do šachty 114 rozprašována s výhodou tak, aby byl zabezpečen dokonalý kontakt mezi rozprášenou suspenzí 120 a vzhůru skrze šachtu 114 stoupajícími spalinami. Přídavná zásada ve formě prášku nebo suspenze může být do šachty 114. pokud je to nezbytné, zaváděna buď přímo skrze potrubí 156, nebo jakýmkoli dalším vyhovujícím způsobem za účelem jejího doplnění. Výsledkem vzájemné interakce mezi suspenzí a spalinami jsou vyčištěné spaliny, ve kterých jsou rozptýleny částečky kapaliny. V těchto částečkách kapaliny jsou v podstatě absorbovány zbytky částic látek a plynů, takových jako jsou oxid siřičitý, chlorovodík a fluorovodík, vyskytujících se ve spalinách.

Významným charakteristickým znakem předloženého vynálezu je skutečnost, že suspenze neprochází šachtou 114 v protisměrném proudu k průtoku spalin jak je požadováno u ze stavu techniky známých zařízení pro mokré čištění spalin, ale naproti tomu prochází uvnitř šachty 114 ve směru stejném jako spaliny. Dále je charakteristické, že rychlost proudění spalin uvnitř šachty 114 je dostatečně vysoká tak, aby unášela částice kapaliny do volného úseku 150, umístěného při horním konci šachty 114 a zabraňovala částečkám kapaliny stékat dolů do první jímky 130. Pro tento účel je s výhodou volena minimální rychlost alespoň zhruba dvacet až dvacet pět stop za vteřinu (to je asi šest až osm metrů za vteřinu), ačkoli lze předpokládat, že mohou být použity i mnohem vyšší rychlosti proudění. Uvedené rychlosti proudění mohou být dosaženy prostřednictvím vhodného dimenzování rozměrů průřezové plochy šachty 114 vzhledem k množství spalin, které má být zpracováváno, ačkoli je zřejmé, že za účelem zvýšení rychlosti proudění spalin uvnitř šachty 114 mohou být použita i různá odpovídající zařízení.

-5CZ 295458 B6

Za účelem dalšímu zabránění aglomerování částeček kapaliny a jejich stékání po stěnách šachty 114 a do první jímky 130, jsou na vnitřních stěnách šachty 114 s výhodou uspořádány přepážky 118. Zachycováním kapaliny prostřednictvím přepážek 118 je nakonec umožněno v této kapalině prouděním spalin rozptýlit částečky a dopravit do rozdělovacího úseku 150, zejména v případech šachet 114 s poměrně malým průřezovým průměrem, u kterých je uvedený vliv působení stěn podstatný.

Kromě shora uvedeného může být pro zvýšení kontaktu plyn-kapalina vnitřek šachty 114 opatřen vložkami, deskami nebo jinými ze stavu techniky známými konstrukčními uspořádáními. Použití takových konstrukčních uspořádání, ovlivňujících velikost požadované výšky oblasti, ve které uvnitř šachty 114 probíhá pohlcování spalin, má příznivý vliv na snížení celkové výšky šachty 114.

Volný úsek 150 je s výhodou konfigurován tak, že rychlost proudění uvnitř tohoto volného úseku 150 bude přibližně stejná jako iychlost proudění v šachtě 114. Stejně jako zařízení pro oddělování fází, známá ze stavu techniky, slouží volný úsek 150 k oddělování částeček kapaliny z vyčištěných spalin, a následně k jejich akumulaci ve druhé jímce 132, umístěné ve směru proudu pod volným úsekem 150. Jak je znázorněno na připojeném obr. 2, je volný úsek 150 konfigurován tak, aby způsoboval narážení částeček kapaliny na vnitřní povrch volného úseku 150 a jejich stékání po něm směrem ke korytu 152, ze kterého se kapalina, nyní jako suspenze, skrze potrubí 154 vrací do jímky 132. Namísto konstrukčního uspořádání zařízení pro oddělování fází znázorněného na připojeném obr. 2, mohou být použity různé typy odlučovacích zařízení, v hojném počtu známých ze stavu techniky, například takové jako je hydrocyklón.

Jak již bylo uvedeno dříve obsahuje druhá jímka 132 suspenzi, která slouží jako první čisticí prostředí pro sprchovou věž 110. Uvnitř druhé jímky 132 reaguje oxid siřičitý obsažený v suspenzi s vodou za vytváření siřičitanů (SO₃~) a kyselých siřičitanů (HSO₃ ). Jak je znázorněno na připojeném obr. 2 a což je v tomto případě důležité, je hladina suspenze uvnitř druhé jímky 132 udržována nad úrovní druhé řady rozprašovacích hlav 116. V důsledku této skutečnosti může být suspenze do druhé řady rozprašovacích hlav 116 skrze potrubí 126 dodávána pouze prostřednictvím gravitace, to je bez použití čerpadla. Druhá jímka 132 může být rovněž použita pro segregaci suspenze tak, že suspenze nacházející se blíže hladiny jímky 132 bude mít nižší hustotu než suspenze, která se nachází blíže dna jímky 132. V případě, že je to požadováno, může být do druhé řady rozprašovacích hlav 116 čerpána a dodávána suspenze s nižší hustotou, nacházející se při horní hladině jímky 132, zatímco suspenze s vyšší hustotou, nacházející se u dna jímky 132, může být použita jako filtr.

Zatímco jímka 132 je znázorněna na připojeném obr. 2, odborníci obeznámeni se stavem techniky mohou předpokládat, že mohou být vytvořeny různé konstrukce pro získání kapaliny z volného úseku 150. Například kiystalizátor, typu známého z dosavadního stavu techniky může být doplněn do jímky 132 tak, aby kontroloval velikost přítomných krystalů, které vytvářejí suspenzi. Rovněž tak může být umístěno v jímce 132 běžné zahušťovací zařízení nebo odvodňovací zařízení nebo při vhodných okolnostech mohou být použity jednoduché trubice. Celkově, uspořádání umožňující průtok kapaliny z volného úseku 150 nemusí být tvořeno zásobníkem, ale může být tvořeno konstrukcí umožňující suspenzi požadovaný pohyb a návrat k druhé sestavě rozprašovacích hlav 116.

Rozvětvení přívodu 126 je spojeno s pomocnou trubicí 138, kterou je umožněn přívod části suspenze do odvodňovacího zařízení 140 pokud je požadováno použití zásaditého typu, Odvodňovací zařízení 140 může být jakéhokoli známého typu a je použito pro obnovu vody vystupující ze suspenze pro umožnění oddělení tuhých částic ze suspenze. Například, sádra (CaSO₄.2H₂O) může být získána jako produkt reakce mezi solemi a zásadou na bázi vápníků (to jest vápnem nebo vápencem) v suspenzi. Suspenze může být vedena přímo do odvodňovacího zařízení 140 pokud je přítomna skutečně vysoká koncentrace částic. Sádrové koláče 142 vzniklé v odvodňovacím zařízení 140 mohou být znovu použity nebo vhodně využity.

-6CZ 295458 B6

Průtokový ventil 128 je s výhodou umístěn na přívodu 126 v blízkosti druhé řady rozprašovacích hlav 116. Průtokový ventil 128 může být s výhodou ručně nebo automaticky nastavován pro regulaci průtoku suspenze do druhé řady rozprašovacích hlav 116 tak, že do šachty 114 je dodáváno pouze takové množství suspenze, které je nezbytně nutné pro odpovídající mokré čištění spalin.

Druhá jímka 132 s výhodou rovněž obsahuje, ačkoli to není nezbytně požadováno, oxidační soustavu pro konverzi siřičitanů obsažených v suspenzi na sírany (SO₄“), čímž je podporováno znovuzískání sádrovce jako vedlejšího produktu operace mokrého čištění spalin, který lze dále průmyslově využít. Oxidační soustava může dále zahrnovat dmychadlo 134 pro vstřikování vzduchu do druhé jímky 132 skrze potrubí 144. Kromě toho mohou být použita provzdušňovací zařízení 136, která napomáhají rovnoměrnému rozdělování a rozptylování kyslíku v suspenzi.

Nakonec je ve směru proudu za volným úsekem 150 umístěn eliminátor 122 rozptýlených částic kteréhokoliv vhodného typu známého ze stavu techniky. Eliminátor 122 rozptýlených částic slouží pro odstraňování všech ve vyčištěných spalinách zbývajících částeček kapaliny. Následně prochází vyčištěné spaliny skrze komín 124, ve kterém mohou být vyčištěné spaliny ohřívány nebo z něho vyfukovány přímo do atmosféry.

Ze shora uvedeného může být seznatelné, že podstatnou výhodou předloženého vynálezu je skutečnost, že pro dodávání suspenze do druhé řady rozprašovacích hlav 116 není požadováno čerpadlo, neboť povrchová hladina suspenze ve druhé jímce 132 je nad úrovní druhé řady rozprašovacích hlav 116. Následkem toho jsou náklady na konstrukční uspořádání, provozní chod a údržbu sprchové věže 110 podstatně menší než náklady na ze stavu techniky známé sprchové věže 10. Kromě toho vyloučení čerpadel z konstrukčního uspořádání výslovně umožňuje použití regulačního průtokového ventilu 128 tak, aby bylo možno přizpůsobovat množství suspenze dodávané do šachty 114 v souladu s provozními podmínkami sprchové věže 114.

Další výhodou předloženého vynálezu je skutečnost, že pro suspenzi mohou být použity obsahy pevných částic zásady v množství převyšující obvykle používaných patnáct váhových procent a v koncentraci převyšující její stechiometrické množství. Protože je možné použít vyšší obsah pevných částic v suspenzi, může být velikost druhé jímky 132 menší než je obvykle požadovaná pro sprchové věže známé ze stavu techniky. Možnost dosažení vyšších obsahů pevných částic v suspenzi, vytvořená prostřednictvím předloženého vynálezu, rovněž eliminuje požadavek na včlenění primárního vysoušecího zařízení pro extrakci vedlejších produktů, takových jako sádrovec, ze suspenze.

Další podstatnou výhodou předloženého vynálezu je skutečnost, že rychlost proudění vzduchu skrze šachtu 114 je podstatně vyšší než rychlost, která je dosažitelná u sprchových věží známých ze stavu techniky. Kromě toho, následkem použití vysokých rychlostí proudění v šachtě 114 a z toho vyplývajícího zlepšení kontaktu mezi suspenzí a spalinami, může být při udržení odpovídajícího účinku čisticího procesu použito redukované dodávání suspenze do šachty .114. Použití vyšší rychlosti proudění spalin rovněž umožňuje snížení průřezové plochy šachty 114 a z toho vyplývající i snížení nákladů na konstrukci a provozní údržbu sprchové věže 110.

Ačkoli byl předložený vynález popsán pouze z hlediska přednostních provedení, odborníkovi obeznámenému se stavem techniky bude zřejmé, že prostřednictvím včlenění nových charakteristických znaků do uspořádání podle vynálezu v oblasti styku plyn - kapalina mohou být vytvořena další uspořádání, lišící se konstrukčně i funkčně od uspořádání znázorněného na připojených obrázcích.

Poznatky uvedené v předloženém vynálezu mohou být například využity u zařízení pro mokré čištění plynů, které při své provozní činnosti nepoužívá předsaturační úsek, eliminátor rozptýlených částic, oxidační soustavu s nuceným oběhem nebo míchací zařízení. Kromě toho by u zaří

-7CZ 295458 B6 zení pro mokré čištění plynů, uspořádaného na základě poznatků předloženého vynálezu, mohl být použit několikanásobný vstup čistící kapaliny do šachty 114. Dále by, jestliže je to požadováno, takové zařízení mohlo být uzpůsobeno pro odčerpávání suspenze z rozdílných hladin uvnitř jímky 132, což znamená, že by mohly být takové suspenze s různým chemickým složením a různými obsahy pevných částic podle potřeby zaváděny na různé úrovně uvnitř šachty 114.

Další předpokládatelnou variaci předloženého uspořádání by mohlo být použití hydrocyklónu pro dodávání suspenze z jímky 132 do šachty 114. Takové dodávání suspenze do šachty 114 by mělo umožnit, aby suspenze s prvním složením, mající poměrně vysoký obsah pevných částic, byla dodávána blíže ke spodnímu konci šachty, zatímco suspenze s druhým složením, mající nižší obsah pevných částic, byla zaváděna do šachty ve vyšší úrovni, čehož následkem jsou nižší náklady na provozní chod a údržbu zařízení ačkoli (zatímco) účinné koordinaci zavádění suspenzí se složením o rozdílném obsahu pevných částic a z toho důvodu s rozdílnými reakčními dobami a charakteristickými veličinami.

Další variací předloženého uspořádání by mohlo být použití vedlejšího okruhu části kapaliny z koryta 152 přímo do potrubí 126, skrze které je suspenze dodávána do šachty 114. Pro tento účel může být použito obtokové potrubí 158 (znázorněné na připojeném obr. 2), které odklání průtok kapaliny z potrubí 154 do potrubí 126. Výhodou by v tomto případě mělo být promísení suspenze s kapalinou, která má velmi nízké pH a vysoký obsah rozpuštěných kyselých siřičitanů. Odkloněním kapaliny od jímky 132 se zvyšuje zásaditost suspenze před vstupem do šachty 114. Regulace průtoku kapaliny skrze obtokové potrubí 158 může být předvídatelně dosažena rozličnými způsoby, a teoreticky by měla zmenšovat rozsah stupně okysličení, na který musí být kapalina v jímce 132 regulována. Použití takového přístupu by mělo být u obvyklé, ze stavu techniky známé sprchové věže 10, znázorněné na připojeném obr. 1, obtížné v důsledku téměř úplného smísení rozprášené suspenze 20 se suspenzí v jímce 30.

Kromě shora uvedeného může být předložený vynález použit jako jeden ze čisticích stupňů zařízení pro mokré čištění spalin využívajícího dva nebo více takových čisticích stupňů v paralelním nebo sériovém uspořádání. Připojené další čisticí stupně mohou být buď zařízeními v souladu s předloženým vynálezem, nebo mohou být ze stavu techniky známými zařízeními pro mokré čištění plynů a nebo mohou být jejich vzájemnými kombinacemi.

Ze shora uvedeného vyplývá, že rozsah předloženého vynálezu je limitován pouze následujícími patentovými nároky.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zařízení (110) pro mokré čištění spalin opatřené vstupním otvorem (112), na který navazuje kanál (114) připojený k volnému úseku (150) a výstupu (124), přičemž zařízení (110) je opatřeno rozprašovacími prvky (116) pro nanášení kapaliny (120) na spaliny procházející směrem nahoru kanálem (114) k volnému úseku (150) umístěnému v blízkosti horního konce zařízení (110), kde je kapalina (120) oddělována od spalin, zásobníkem (132) umístěným pod volným úsekem (150) pro akumulování kapaliny (120) na úrovni nad rozprašovacími prvky (116), a potrubím (126) pro vrácení kapaliny (120) od zásobníku (132) k rozprašovacím prvkům (116) vlastní gravitační silou, vyznačující se t í m , že zařízení (110) pro mokré čištění spalin je dále opatřeno vstupním otvorem (112) a kanálem (114) pro udržování proudění spalin kanálem (114) rychlostí umožňující nesení veškeré kapaliny (120) od rozprašovacích prvků (116) k volnému úseku (150) a pro zabránění toku kapaliny dolů ke spodnímu konci kanálu (114) a jejímu shromažďování ve spodním konci kanálu (114).

-8CZ 295458 B6
2. Zařízení (110) pro mokré čištění spalin podle nároku 1,vyznačující se tím, že dále obsahuje průtokový ventil (128) pro kontrolu proudění kapaliny (120) k rozprašovacím prvkům (116).
3. Zařízení (110) pro mokré čištění spalin podle nároku 1, vyznačující se tím, že kapalina (120) je suspenze na bázi vody obsahující zásadité substance.
4. Zařízení (110) pro mokré čištění spalin podle nároku3, vyznačující se tím, že zásaditá substance je přítomna v suspenzi v množství větším než 10 procent hmotnostních suspenze.
5. Zařízení (110) pro mokré čištění spalin podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje eliminátor (122) pro eliminaci kapek ze spalin.
6. Zařízení (110) pro mokré čištění spalin podle nárokul, vy zn ač uj ící se tím, že dále obsahuje přívod (26) propojující zásobník (132) s rozprašovacími prvky (116).
7. Zařízení (110) pro mokré čištění spalin podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje prvky (138, 140, 142) pro odstranění částic z kapaliny (120) předtím než je kapalina (120) dopravena k rozprašovacím prvkům (116).
8. Zařízení (110) pro mokré čištění spalin podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje druhý zásobník (130) umístěný ve spodním konci kanálu (114), rozprašovací hlavice (146) pro přívod další kapaliny do blízkosti spodního konce kanálu (114) a nad druhý zásobník (130) pro odstranění části plynů a částic látek ze spalin, přičemž kapalina je poté akumulována v druhém zásobníku (130), a čerpadlo (148) pro vrácení kapaliny z druhého zásobníku (130) do rozprašovacích hlavic (146).
9. Zařízení (110) pro mokré čištění spalin podle nároku 8, vyznačující se tím, že kapalina (120) přiváděná s plynem a další kapalina vnášená do blízkosti spodního konce kanálu (114) jsou suspenze na bázi vody obsahující zásadité substance, přičemž další kapalina vnášená vstupním otvorem (112) do vstupní sekce má zředěnější koncentraci zásadité substance než má kapalina (120) přiváděná s plynem.
10. Zařízení (110) pro mokré čištění spalin podle nárokul, vy z n a č uj í c í se tím, že dále obsahuje přepážky (118) umístěné uvnitř kanálu (114) pro zabránění toku kapaliny (120) směrem dolů.
11. Zařízení (110) pro mokré čištění spalin podle nároku 1, vyznačující se tím, že volný úsek (150) je vytvarován pro směřování spalin ve směru dolů pro separaci kapaliny od spalin.