PL170883B1 - Pluczka sucha wspólpradowa gazu PL PL - Google Patents

Abstract

1. Pluczka sucha wspólpradowa gazu, zawieraja- ca obudowe tworzaca komore z kanalem doplywo- wym spalin do wprowadzania spalin i z kanalem odplywowym uzdatnionych spalin z tej komory, przy- czyni komora jest ustawiona pionowo, a kanal do- plywowy spalin jest umieszczony powyzej kanalu odplywowego uzdatnionych spalin, zas pomiedzy nimi w komorze jest umieszczony co najmniej jeden zespól rozpylajacy, zawierajacy czlon platowy, któ- rego krawedz natarcia o duzym promieniu jest skie- rowana w strone kanalu doplywowego spalin, a krawedz splywu o malym promieniu jest skiero- wana przeciwnie do krawedzi natarcia, znamienna tym, ze czlon platowy (73) zawiera szereg rozpyla- czy (48), które sa ustawione w poprzek komory, a kanal odplywowy (44) uzdatnionych spalin jest usytuowany pod katem 90° do glównej osi komory i ma otwór doplywowy (50) skierowany do dolu. FIG. 3 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest płuczka sucha współprądowa gazu.

Wynalazek dotyczy zwłaszcza płuczek gazu, do usuwania tlenków siarki i innych substancji zanieczyszczonych zawartych w gazach kominowych wytworzonych podczas spalania paliw kopalnych (węgiel, ropa, koks ponaftowy itd.) i/lub materiałów odpadowych, które są spalane przez zakłady wytwarzające energię elektryczną, elektrownie opalane materiałem odpadowym i inne procesy przemysłowe.

W związku z koniecznością usuwania tlenków siarki i/lub innych substancji zanieczyszczających z gorących spalin wylotowych, w stanie techniki unika się emisji tlenków siarki następującymi sposobami.

Stosuje się paliwa kopalne o niskiej zawartości siarki i/lub substancji zanieczyszczających, czego główną wadą jest wzrost kosztów paliwa podyktowany podażą i popytem oraz kosztów transportu związany z odległością do finalnego odbiorcy. Zmniejsza się zawartość siarki i/lub innych substancji zanieczyszczających w paliwie przed spalaniem, poprzez zastosowanie procesów mechanicznych i/lub chemicznych, czego główną wadą jest mała opłacalność mechanicznego, i/lub chemicznego przetwarzania niezbędnego dla uzyskania wymaganego zmniejszenia poziomu siarki, i/lub substancji zanieczyszczających. Miesza się suchy materiał alkaliczny z paliwem przed spalaniem lub wtryskuje się sproszkowany materiał alkaliczny bezpośrednio w gorące gazy spalinowe, w celu usunięcia tlenków i/lub innych substancji zanieczyszczających poprzez absorbcję, czego główną wadą jest niska do średniej wydajności usuwania, słabe wykorzystanie reagentu oraz zwiększone obciążenie cząsteczkowe w gazach kominowych, mogące powodować konieczność dalszego uzdatniania gazów kominowych (to jest nawilżanie lub wtryskiwanie trójtlenku siarki), gdy proces wtrysku jest prowadzony przed filtrem elektrostatycznym (ESP).

Stosuje się także mokrą absorpcję chemiczną (tj. płukanie na mokro), w której gorący gaz jest zazwyczaj przemywany w kontaktowej, górnoprzepływowej płuczce gazowo-cieczowej przez wodny roztwór alkaliczny lub zawiesinę, w celu usunięcia tlenków siarki i/lub innych substancji zanieczyszczających. Główną wadą tego postępowania jest strata cieczy zarówno do

170 883 atmosfery, wskutek nasycenia gazów kominowych i unoszenia mgły, jak i w związku z wytwarzaniem szlamu, ekonomiką materiałów i budowy modułu absorbera oraz całego związanego wyposażenia ^<UiiStaicwancgG poniżej (to jest podsystemów uzdatniania wody odpływowej).

Stosuje się także absorpcję chemiczną z wysychaniem rozpylonej strugi cieczy (to jest mokre płukanie), w której wodny roztwór alkaliczny lub zawiesina są drobno rozpylane, na przykład w rozpylaczach mechanicznych dwucieczowych lub w rozpylaczach z obrotowym kołpakiem i rozpryskiwane w gorące gazy kominowe w celu usunięcia tlenków siarki i innych substancji zanieczyszczających. Główną wadą tego sposobu jest średni do dużego spadek ciśnienia na rozprowadzającym wlocie gazowego rozpylacza suszącego i ograniczenie temperatury natryskiwania (to jest w pobliżu temperatury nasycenia gazów kominowych), dla zachowania kontrolowanego działania

Znane są obecnie dwa komercjalne suche układy płuczkowe o poziomym przepływie współprądowym pracujące w dwóch elektrowniach. Znane są również suche systemy płuczkowe o pionowym przepływie współprądowym skierowanym do dołu, stosowane w elektrowniach.

Na fig. 1 przedstawiono w rzucie perspektywicznym, z częściowymi wyrwaniami, znany suchy układ płuczkowy o poziomym przepływie współprądowym. Sucha płuczka składa się z obudowy 10 posiadającej wlot 12 gorących gazów kominowych oraz wylot 14 dostarczający gazy zawierające cząsteczki do kolektora cząsteczek. Zawiesina jest podawana poprzez przepływ 16 do rozpylaczy 18, które otrzymują również sprężone powietrze doprowadzane poprzez wlot powietrza 20. Dyfiizory gazu 22 współpracują z wylotową stroną rozpylaczy, co wspomaga mieszanie strumienia doprowadzanego gazu 24 z zawiesiną w rejonie adsorpcji rozpływowej 26 obudowy 10 Niewykorzystana zawiesina jest ponownie zawracana do obiegu w układzie przez odpływ płuczkowy 28.

Na fig 2 przedstawiono w przekroju pionowym znaną suchą płuczkę pionową o przepływie współprądowym skierowanym do dołu Pionowa płuczka składa się z obudowy 30 z zamontowanym w jej pułapie dyspergatorem gazu 32, mieszającym gazy kominowe z zawiesiną wydobywającą się z rozpylacza 33.

Wadą znanych układów płuczkowych jest niejednorodny rozkład strumienia gazu w komorze a także ich mała wydajność i skomplikowana budowa. Poza tym występują w nich znaczne straty ciśnienia, co powoduje nieodpowiedni kontakt gazu z cieczą i niejednorodne zdyspergowanie sorbentu w strumieniu gazu.

Według wynalazku, płuczka sucha współprądowa gazu, zawiera obudowę tworzącą komorę z kanałem dopływowym spalin do wprowadzania spalin i z kanałem odpływowym uzdatnionych spalin z tej komory. Komora jest ustawiona pionowo, a kanał dopływowy spalin jest umieszczony powyżej kanału odpływowego uzdatnionych spalin. Pomiędzy nimi w komorze jest umieszczony co najmniej jeden zespół rozpylający, zawierający człon płatowy, którego krawędź natarcia o dużym promieniu jest skierowana w stronę kanału dopływowego spalin, a krawędź spływu o małym promieniu jest skierowana przeciwnie do krawędzi natarcia.

Płuczka według wynalazku charakteryzuje się tym, ze człon płatowy zawiera szereg rozpylaczy, które są ustawione w poprzek komory, a kanał odpływowy uzdatnionych spalin jest usytuowany pod kątem 90° do głównej osi komory i ma otwór dopływowy skierowany do dołu

Korzystnie do dolnego końca obudowy jest dołączony samowyładowczy lej, który w dolnej części ma otwór odprowadzający odpady do usuwania osuszonych frakcji stałych zawiesiny i cząstek wytrącanych z gazu.

Korzystnie w komorze pomiędzy kanałem dopływowym spalin i co najmniej jednym zespołem płatowego rozpylacza jest umieszczona co najmniej jedna łopatka kierująca cząstki stałe do kanału dopływowego równolegle do zespołu płatowego, od jego krawędzi o dużym promieniu do krawędzi o małym promieniu.

W korzystnym przykładzie wykonania wynalazku zastosowano suchy moduł płuczkowy o pionowym przepływie współprądowym wyposażony w pojedynczy lub wielokrotny układ rozpylaczy osadzonych w lancowych zespołach płatowych. Gorący gaz kominowy jest wpro4

170 883 wadzany do suchej płuczki przez sekcję wlotową i jest kierowany w dół na lancowe zespoły płatowe, które zapewniają najbardziej wydajny aerodynamicznie kształt zarówno dla jednorodnego rozprowadzenia strumienia gazu w komorze suchej płuczki poprzez zmniejszenie zaburzeń przepływu, jak i osadzenie pojedynczego lub wielokrotnego układu rozpylaczy i związanego z nimi orurowania zasilającego.

Zespół sekcji wlotowej o niskim spadku ciśnienia i układu płatowego umożliwia jednorodny rozkład strumienia gazu w komorze wysychania rozpylonej strugi, co eliminuje potrzebę stosowania mniej wydajnego dyfuzora o dużym spadku ciśnienia według fig. 1 oraz dyspergatorów gazu umieszczonych w pułapie komory, aktualnie stosowanych w dotychczasowych kierownicach gazu na wlocie suszarki rozpyłowej, pokazanej na fig. 2.

Ponieważ reagent w postaci roztworu alkalicznego lub zawiesiny jest jednorodnie dyspergowany w strumień gazu, uzyskuje się niższe temperatury rozpylania (tj. niższe zbliżenie do nasycenia) niż przy dotychczasowych rozwiązaniach płuczek, co poprawia wykorzystanie reagentu i wydajność usuwania tlenków siarki oraz innych substancji zanieczyszczających.

Ponadto w płuczce według wynalazku występuje niski spadek ciśnienia bocznego gazu na pionowej, współprądowej płuczce o dolnym kierunku przepływu, dzięki wprowadzeniu płatowego rozpylacza umożliwiającego utworzenie aerodynamicznej obudowy rozpylacza i związanego z nim orurowania zasilającego oraz wzmocnienie i rozprowadzenie strumienia masy gazu w komorze suchego płukania. Jest możliwe zwiększenie wydajności usuwania tlenków siarki i innych substancji zanieczyszczających oraz wykorzystanie reagentu poprzez eksploatację przy niższych temperaturach wylotowego gazu (tj. niższe dojście do nasycenia). Występuje mniejszy całkowity spadek ciśnienia, przejawiający się w niższych kosztach eksploatacji. Spadek ciśnienia o 2,5 Pa. Dla systemu FGD tej wielkości można oczekiwać zmniejszenia spadku ciśnienia od 2,5 do 5 Pa.

Konstrukcja jest prosta, co przejawia się w niższym koszcie kapitałowym, dzięki wyeliminowaniu złożonego urządzenia do dystrybucji gazu, jak dyfuzor lub pułapowe dyspergatory gazu obecnie stosowane w dotychczasowych suchych płuczkach. Wynalazek daje lepsze dostosowanie do różnicy temperatur rozwarstwiania i przepływu, poprzez sterowanie dopływem reagentu w postaci rozpylonego roztworu alkalicznego lub zawiesiny do poszczególnych dysz w układzie rozpylacza. Sterowanie to może być realizowane automatycznie w trybie bezpośrednim, poprzez pomiar przepływu gazu oraz rozkładu temperatur na wejściu/wyjściu urządzenia.

Są używane bardziej wydajne dysze o mniejszej przepustowości, co poprawia jakość rozpylania lub zachowuje tę samą jakość rozpylania przy mniejszym zapotrzebowaniu energii w porównaniu ze zwykłymi rozpylaczami suchych płuczek gazu.

W płuczce brak jest ruchomych części wewnętrznych, a jej obsługa jest prosta.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 3 przedstawia przekrój pionowy suchej płuczki poziomej, fig. 4 - przekrój suchej płuczki poziomej poprowadzony wzdłuż linii 4-4 z fig. 5, ukazujący budowę lancy płata rozpylacza, fig. 5 - częściowy rzut perspektywiczny lancy płata z częściowymi wyrwaniami.

W przykładzie wykonania z fig 3 przedstawiono suchą płuczkę posiadającą obudowę 40 z kanałem dopływowym 42 gazów spalinowych, które wchodzą do komory utworzonej przez obudowę 40.

W obudowie 40 jest usytuowany pojedynczy lub zwielokrotniony zespół dwupłynowych, zamontowanych w elemencie płatowym rozpylaczy 48, które rozpryskują drobno rozpylony reagent w postaci roztworu alkalicznego lub zawiesiny i wprowadzają go w strumień gorącego gazu spalinowego, w celu absorpcji tlenków siarki i/lub innych substancji zanieczyszczających. W ciągu sekund ciepło utajone gazu spalinowego odparowywuje ciecz z kropelek zawiesiny, co obniża temperaturę wylotowego gazu i powoduje powstawanie suchego produktu. Chociaż na fig 3 przedstawiono rozpylacze płatowe 48 w ustawieniu współbieżnym należy rozumieć, że mogą one być skierowane w inne strony, na przykład ku ścianie obudowy 40 i nie muszą być współbieżne, tj. mogą być ustawione skośnie. Stosowany układ alternatywny korzystnie

170 883 ma jeden lub więcej zespołów płatowych rozpylaczy 48, które są ustawione skośnie pionowo względem innych rozpylaczy.

τι__~____/Μ,,: /o

U^zuaunmiy piLępywa u<u€j w dói za płatowymi lozpynuczam T4 puu fkąteu pirotym w stosunku do skierowanego w dół kierunku przepływu. Część wysuszonego przez rozpylenie produktu gromadzi się w leju samowyładowczym 52 umieszczonym w podstawie obudowy 40 i jest następnie odprowadzana do układu usuwania popiołu przez otwór odprowadzający 46 odpadów. W niektórych przykładach wykonania w komorze pomiędzy dopływem 42 i zespołami rozpylaczy 48 jest usytuowana co najmniej jedna łopatka kierująca 41 lub inne urządzenie rozprowadzające powietrze, w celu zmiany kierunku i rozprowadzenia gazu kominowego. Kanał odpływowy 44 ma skierowany w dół otwór 50 z komory dołączony promieniowo w pobliżu leja samowyładowczego 52, który zapewnia niski spadek ciśnienia.

Na fig. 4 i 5 przedstawiono przykładowy zespół rozpylaczy 48.

Woda lub reagent przeznaczone do rozpylania wchodzą do dystrybutora wewnętrznego 60 rozpylacza 48 przez otwór 61. Dystrybutor wewnętrzny 60 dostarcza wodę lub reagent do komory mieszania 65 rozpylacza 48 poprzez cylinder wewnętrzny 62.

Dystrybutor wewnętrzny 60 jest ustalony przez elementy dystansowe 64, koncentrycznie wewnątrz dystrybutora zewnętrznego 63, który tworzy krawędź natarcia członu płatowego 73. Gaz rozpylający jest wprowadzany do rurowej kształtki zasilającej poprzez otwór doprowadzenia gazu rozpylającego, który kieruje powietrze do pierścienia 74 usytuowanego pomiędzy dystrybutorem wewnętrznym 60 i dystrybutorem zewnętrznym 63. Gaz przepływa przez pierścień 74 i następnie wchodzi do komory mieszania 65 rozpylacza 48 poprzez otwór doprowadzający 69, pierścień 66 utworzony pomiędzy cylindrem wewnętrznym 62 i cylindrem zewnętrznym 84, utrzymywanym przez centrujące elementy dystansowe 80. Ujednorodniona mieszanka gazu, płynu i/lub cząstek stałych opuszcza komorę mieszania 65 rozpylacza 48 i wychodzi następnie przez otwory 76 dyszy w kołpaku 86 rozpylacza 48.

Cylinder zewnętrzny 84 jest utrzymywany względem dystrybutora zewnętrznego 63 poprzez dławik 79, pierścień uszczelniający 70 o przekroju okrągłym oraz nakrętkę 71 uszczelnienia dławicy.

Gaz osłonowy rozpylacza 48 jest wprowadzany poprzez otwór doprowadzenia gazu osłonowego w płycie mocującej 83, i jest prowadzony przez przelot w dystrybutorze zewnętrznym 63, i poszycie 96 członu płatowego 73, które jest zamocowane do dystrybutora zewnętrznego 63. Następnie gaz osłonowy przepływa ponad kołpakiem rozpylacza 86, przechodząc przez pierścień 94 utworzony pomiędzy cylindrem zewnętrznym 84 i osłoną 98 dyszy wystającą z krawędzi spływu 97 poszycia 96 członu płatowego 73. Równomierny rozkład strumienia gazu osłonowego pomiędzy wieloma rozpylaczami 48 jest uzyskiwany poprzez zastosowanie specjalnie dobranej wymiarowo kierownicy przepływu 90 zamocowanej do wewnętrznej ściany każdej osłony 98 dyszy.

Pomimo przedstawienia i opisania konkretnego przykładu wykonania w szczegółach, dla zilustrowania zasad wynalazku będzie zrozumiałym, iż wynalazek ten może być wdrożony w odmienny sposób, bez naruszenia podanej zasady.

Na przykład wynalazek może być również zastosowany w układzie poziomym suchej płuczki gazu, na przykład typu pokazanego w opisie patentowym US nr 4 452 765.

170 883

FIG. 2

170 883

FIG. 3

170 883

FIG. 4

170 883

FIG. 5

170 883

WLOT POWIETRZA

WLOT

ZAWIESINY 16

ZBIORNIKA PYŁU

FIG. I

ODPŁYW PŁUCZKOWY 12

WLOT GAZU SPALINOWEGO

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1 Płuczka sucha współprądowa gazu, zawierająca obudowę tworzącą komorę z kanałem dopływowym spalin do wprowadzania spalin i z kanałem odpływowym uzdatnionych spalin z tej komory, przy czym komora jest ustawiona pionowo, a kanał dopływowy spalin jest umieszczony powyżej kanału odpływowego uzdatnionych spalin, zaś pomiędzy nimi w komorze jest umieszczony co najmniej jeden zespół rozpylający, zawierający człon płatowy, którego krawędź natarcia o dużym promieniu jest skierowana w stronę kanału dopływowego spalin, a krawędź spływu o małym promieniu jest skierowana przeciwnie do krawędzi natarcia, znamienna tym, że człon płatowy (73) zawiera szereg rozpylaczy (48), które są ustawione w poprzek komory, a kanał odpływowy (44) uzdatnionych spalin jest usytuowany pod kątem 90° do głównej osi komory i ma otwór dopływowy (50) skierowany do dołu.
2. 2. Płuczka według zastrz. 1, znamienna tym, że do dolnego końca obudowy (40) jest dołączony samowyładowczy lej (52), który w dolnej części ma otwór odprowadzający (46) odpady do usuwania osuszonych frakcji stałych zawiesiny i cząstek wytrącanych z gazu.
3. 3. Płuczka według zastrz. 1, znamienna tym, że w komorze pomiędzy kanałem dopływowym (42) spalin i co najmniej jednym zespołem płatowego rozpylacza (48) jest umieszczona co najmniej jedna łopatka kierująca cząstki stałe do kanału dopływowego (42) równolegle do zespołu płatowego, od jego krawędzi o dużym promieniu do krawędzi o małym promieniu.