PL171012B1 - Uklad do mokrego oczyszczania spalin z procesów spalania, korzystnie wegla, koksu,oleju opalowego PL - Google Patents

Abstract

wany pomiedzy instalacja paleniskowa a kominem, skladajacy sie z co najmniej jednego urzadzenia do wychwytywania pylu i z co najmniej jednego urzadzenia absorbujacego pyly, przy czym urzadzenie do wychwytywania pylu jest utworzone z dwóch polaczonych ze soba zbiorników, wypelnionych cie- cza, zawierajacych przenosnik, a urzadzenie absorbujace pyly stanowi zbiornik wypelniony ciecza absorbujaca z tym, ze spaliny sa wprowadzane do cieczy i z niej odprowadzane poprzez umieszczony w cieczy filtr, znam ienny tym, ze urza- dzenie do wychwytywania pylu ( 2, 2 2, 2 2 2) jest utworzone ze zbiornika glównego (10, 20, 30) posiadajacego dno (10a) w postaci dwuspadowego dachu oraz korzystnie z co najmniej dwóch zbiorników pomocniczych (10b) tak usytuowanych, ze w widoku z góry ma ksztalt zblizony do litery Z, której czesc srodkowa stanowi cylindryczny zbiornik glówny wyposazony w najglebszych miejscach w dwa poziome przenosniki ( 1 1 ), korzystnie slimakowe do usuwania osadów, zwlaszcza wspól- pracujace z co najmniej jednym urzadzeniem ( 1 2) do usuwania cieczy odpadowej, umieszczonym w osadniku (10b) zbiornika pomocniczego (10c), znajdujacego sie w ramionach litery Z, przy czym na wylocie (13, 23, 33) spalin w cieczy sa umiesz- czone kierownice (15, 21) obejmujace zasadniczo caly stru- m ien doprow adzonych sp alin , a filtr (16, 22, 34) je s t umieszczony powyzej kierownic (15, 21), a urzadzenie absor- bujace pyly (4, 44, 444) stanowi cylindryczny zbiornik (40, 50, 6 0 ) , w którym jest umieszczona wspólosiowo pionowa rura (41, 51, 61) stanowiaca przewód (7 lub 8) dla spalin, zakonczona cylindrycznym filtrem (42, 52, 62) rozciagajacym sie w kierunku dna (40a, 50a, 60a) Fig. 3 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ mokrego oczyszczania spalin z procesów spalania, korzystnie węgla, koksu, oleju opałowego, utworzony co najmniej z jednego urządzenia do wychwytywania pyłu i co najmniej jednego urządzenia do absorbowania pyłu.

Gazy powstające w procesach przemysłowego spalania węgla, koksu, oleju opałowego, zawierają wiele szkodliwych składników przede wszystkim tlenek węgla, dwutlenek węgla, dwutlenek siarki, tlenki azotu i pyły, powodujących degradację naturalnego środowiska człowieka. Z tych też względów dużego znaczenia nabrały wprowadzane coraz szerzej różnego rodzaju sposoby oraz urządzenia do odpylania i oczyszczania gazów powstających podczas spalania węgla, koksu i ropy.

Znany jest układ do oczyszczania gazów odlotowych, zwłaszcza z procesów spalania węgla i koksu według opisu patentowego PL nr 140 139, charakteryzujący się tym, ze spaliny z kotłowni doprowadzane są do odpylacza cyklonowego i kolumny absorpcyjnej, połączonych poprzez kanał do transportu hydraulicznego pyłu i żużla ze zbiornikiem osadowym, przy czym zbiornik osadowy jest wyposażony w komorę czerpną połączoną poprzez pompę z kolumną absorpcyjną i poprzez pompę z kanałem do transportu hydraulicznego, a ponadto posiada wyłączający się automatycznie mieszalnik zarobowy mleka wapiennego.

Opisany układ stosunkowo dobrze spełnia swą funkcję w niewielkich kotłowniach przemysłowych opalanych koksem, gorzej natomiast w kotłowniach opalanych miałem węglowym, najmniej zaś funkcjonalny jest w dużych kotłowniach przemysłowych Ponadto każde uszkodzenie odpylacza cyklonowego powoduje dodatkowe obniżenie skuteczności działania układu.

Niedogodności tych nie wykazuje układ oczyszczania spalin według opisu patentowego PL nr 161 010, w którym na drodze spalin pomiędzy paleniskiem a kominem, jest umieszczone urządzenie do wychwytywania pyłu oraz urządzenie do absorbowania pyłu z tym, ze urządzenie do wychwytywania pyłu stanowią dwa połączone ze sobą u góry zbiorniki, z których jeden ma ukośne dno i jest wypełniony częściowo cieczą obojętną lub aktywną i zawiera w pobliżu dna rurę doprowadzającą spaliny zanurzoną w cieczy, nad rurą zaś znajdują się dwie siatki, usytuowane poziomo i w pewnej odległości od siebie zanurzone w cieczy. Przestrzeń pomiędzy siatkami jest wypełniona luźną, włóknistą masą mineralną, u dołu natomiast zbiornika, w najmniejszym miejscu ukośnego dna, znajduje się przenośnik ślimakowy, połączony na końcu z przenośnikiem kubełkowym, drugi zaś zbiornik stanowi odsączalnik i zawiera pionową przegrodę w postaci dwóch siatek usytuowanych w pewnej odległości od siebie, a przestrzeń pomiędzy nimi jest również wypełniona luźną, włóknistą masą mineralną. Każdy z usytuowanych szeregowo urządzeń do absorbowania pyłu stanowi zbiornik wypełniony częściowo cieczą aktywną, reagującą z określonymi składnikami spalin.

Nad rurą doprowadzającą spaliny, zanurzoną w cieczy aktywnej, w pobliżu dna znajdują się dwie siatki, usytuowane poziomo i w pewnej odległości od siebie, również w cieczy aktywnej, a przestrzeń pomiędzy siatkami jest wypełniona włóknistą masą mineralną. Usytuowane poziomo siatki w obu urządzeniach są lekko zbieżne, a pomiędzy ostatnim urządzeniem do absorbowania pyłu a kominem znajduje się urządzenie wytwarzające podciśnienie. Chociaż układ ten spełnia swoje zadanie, to jednak okazało się, że proces oczyszczania przebiega powoli i przy dużych instalacjach kotłowych nie spełnia swojego zadania.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie ulepszonego układu do mokrego oczyszczania spalin, który mógłby być dowolnie zestawiany z urządzeń oczyszczających, w celu uzyskania optymalnego stopnia oczyszczania, dostosowanego do każdorazowych warunków instalacji kotłowej, nie tylko na węgiel, koks, olej opałowy, ale także przy innych procesach spalania.

171 012

Zadanie to zostało rozwiązane dzięki temu, że urządzenie do wychwytywania pyłu jest utworzone ze zbiornika głównego, posiadającego dno w postaci dwuspadowego dachu oraz korzystnie z co najmniej dwóch zbiorników pomocniczych tak usytuowanych, że w widoku z góry ma kształt zbliżony do litery Z, której część środkowa stanowi cylindryczny zbiornik główny wyposażony w najgłębszych miejscach w dwa poziome przenośniki, korzystnie ślimakowe do usuwania osadów, zwłaszcza współpracujące z co najmniej jednym urządzeniem do usuwania cieczy odpadowej umieszczonym w osadniku zbiornika pomocniczego, znajdującego się w ramionach litery Z, przy czym na wylocie spalin w cieczy są umieszczone kierownice obejmujące zasadniczo cały strumień doprowadzanych spalin, a filtr jest umieszczony powyżej kierownic, a urządzenie obsorbujące pyły stanowi cylindryczny zbiornik, w którym jest umieszczona współosiowo pionowa rura stanowiąca przewód do spalin, zakończona cylindrycznym filtrem rozciągającym się w kierunku dna.

Korzystnie kierownice mają kształt łopatek, korzystnie ukształtowanych w postaci nieruchomego wirnika i są osadzone na pionowej rurze, otaczającej współosiowo wylot spalin perforowanej końcówki.

W innym wykonaniu urządzenia do wychwytywania pyłu z kierownicami współpracują łopatki mieszadła, napędzanego korzystnie silnikiem elektrycznym.

W jeszcze innym urządzeniu do wychwytywania pyłu kierownica ma kształt skierowanej do góry litery V.

Korzystnie we wszystkich urządzeniach do wychwytywania pyłu przenośnik jest wyposażony w poprzeczne przegrody, a w obszarze działania urządzenia do usuwania cieczy odpadowej jest zaopatrzony w równoległą przegrodę. W urządzeniu zawierającym mieszadło jest ono otoczone filtrem złożonym przemiennie z pierścieniowych wycinków rynny i siatki, ukształtowanych w przekroju poprzecznym w postaci fali. W uprzywilejowanym wykonaniu zbiornik główny jest wyposażony w co najmniej kilka elektrod z tym, że zawsze jedna elektroda jest umieszczona w pobliżu czoła przenośnika, który również stanowi elektrodę o takim samym znaku.

W odmianie urządzenia do wychwytywania pyłów z kierownicą w postaci litery V tej elektrody są umieszczone wewnątrz tej kierownicy.

Uprzywilejowanie we wszystkich odmianach urządzenia do wychwytywania pyłu elektrody są zasilane napięciem Ui> U2 > 0, U4 > U3 > 0 w okresie czasu t1> t2 > 0, t4 > t3 > 0 z tym, ze potencjał napięcia elektrod wzrasta kolejno i największy jest na przenośniku.

W uprzywilejowanym wykonaniu urządzenia absorbującego pył filtr jest otoczony drugim filtrem. W korzystnej odmianie urządzenia absorbującego pył filtr stanowi rura perforowana lub korzystnie siatkowa, z tym. że drugi filtr otacza współosiowo pierwszy filtr, a korzystnie drugi filtr jest zamocowany do otaczającego szczelnie rurę kołpaka, który jest zaopatrzony w przewód doprowadzający pod ciśnieniem ciecz, z tym, że wlot spalin do zbiornika znajduje się powyżej poziomu cieczy, a wylot spalin oczyszczonych znajduje się w rurze, przy czym zbiornik posiada stożkowe dno zakończone wylotem dla cieczy odpadowej.

W innej uprzywilejowanej odmianie urządzenia absorbującego pył filtr jest zamocowany do dolnych elementów kierujących korzystnie nachylonych pod kątem rozwartym do osi filtrów, zwłaszcza w postaci rury z częściowo usuniętą górną połową płaszcza lub rury zakończonej rynną, które wraz z takimi samymi górnymi elementami kierującymi są zamocowane do pionowej wewnętrznej rury, umieszczonej współśrodkowo w pionowej rurze stanowiącej wlot spalin, a pomiędzy dolnym i górnym elementami kierującymi i powyżej tych ostatnich są umieszczone dodatkowe filtry, przy czym drugi filtr jest zaopatrzony w przewód doprowadzający ciecz pod ciśnieniem do zbiornika posiadającego stożkowe dno zakończone wylotem dla cieczy odpadowej, a wylot spalin oczyszczonych znajduje się powyżej, przy czym elementy kierujące są rozmieszczone równomiernie wokół pionowej rury, korzystnie przemiennie wobec siebie, przy czym pozostają one w połączeniu z cieczą wypełniającą wewnętrzną rurę, którajest zakończona dnem na wysokości górnych elementów kierujących, a dodatkowe filtry są utworzone przez promieniowo rozmieszczone rynny 1 łączące je siatki.

171 012

Uprzywilejowane rynny mają w przekroju poprzecznym korzystnie kształt rozszerzonej litery V i są nachylone do dołu przeciwnie do nachylenia elementów kierujących z tym, że rynny i łączące je siatki są obwodowo zamocowane do rury podtrzymującej tak osadzonej w zbiorniku, że pomiędzy nią a ściankami zbiornika jest utworzony pierścieniowy obwodowy kanał.

Korzystnie jest także, gdy drugi filtr jest dłuższy od pierwszego filtra i korzystnie kończy się na poziomie wewnętrznej rury .

W innym urządzeniu absorbującym pył filtr stanowi kosz, korzystnie perforowany, szczelinowy lub siatkowy, zakończony od góry drugim filtrem w postaci perforowanej, szczelinowej pokrywy, który jest ułożyskowany obrotowo w dnie zbiornika i w rurze oaz połączony napędowo z silnikiem korzystnie elektrycznym z tym, że wlot spalin znajduje się powyżej poziomu cieczy, a wylot spalin oczyszczonych w rurze.

Układ celowo jest tak zbudowany, ze pomiędzy instalacją paleniskową a kominem jest przewidziany ciąg urządzeń utworzony z co najmniej jednego urządzenia do wychwytywania pyłu i co najmniej jednego urządzenia absorbującego pył, połączonych ze sobą w zależności od potrzeb, przy czym przy większej ilości wspomnianych urządzeń, pomiędzy nimi jest włączone urządzenie ssące i/lub tłoczące spaliny.

Uprzywilejowanie układ jest zestawiony z szeregu wspomnianych urządzeń połączonych ze sobą kolejno przemiennie, w określonej kolejności i w zależności od potrzeb wypełnionych cieczą obojętną lub aktywną, a w zastosowanych urządzeniach co najmniej część elementów ma budowę modułową.

Uprzywilejowanie urządzenia są zaopatrzone w emitery drgań do filtrów.

Korzystnie układ może być tak zbudowany, że co najmniej dwa urządzenia do wychwytywania pyłu stanowią jedną jednostkę konstrukcyjną, ewentualnie co najmniej jedno urządzenie do wychwytywania pyłu i jedno urządzenie absorbujące pył stanowią jedną jednostkę konstrukcyjną.

Zaletą układu według wynalazku jest nie tylko uniwersalność jego zastosowania do różnych procesów oczyszczania, prosta konstrukcja, łatwość doboru poszczególnych urządzeń, ale przede wszystkim całkowite oczyszczenie spalin. Urządzenie zawarte w układzie można dowolnie wybierać i łączyć ze sobą, napełniać określoną cieczą obojętną lub aktywną, a modułowa budowa szeregu elementów urządzeń ułatwia montaż i dobór urządzenia do określonych warunków miejscowych. W efekcie uzyskuje się 100% oczyszczenie spalin a do atmosfery jest odprowadzane jedynie ciepłe powietrze w postaci pary wodnej.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na schematycznych rysunkach, na których fig. 1 przedstawia schemat układu mokrego oczyszczania spalin, fig. 2 urządzenie do wychwytywania pyłu w przekroju wzdłużnym, fig. 3 - urządzenie z fig. 2 w przekroju poprzecznym, fig. 4 - przebieg napięcia dla elektrod dodatkowych, fig. 5 - przebieg napięcia dla elektrod ujemnych, fig. 6 - inne urządzenie do wychwytywania pyłu w przekroju wzdłużnym, fig. 7 - urządzenie do wychwytywania pyłu z mieszadłem, fig. 8 - przekrój częściowy przez rynny i siatki filtrujące urządzenia z fig. 7, fig. 9 - kształt rynien i siatek z fig. 8, fig. 10 - urządzenie do absorbowania pyłu w przekroju wzdłużnym, fig. 11 - inne uiządzenie do absorbowania pyłu w przekroju wzdłużnym, fig. 12 - kształt rynien filtrujących urządzenia z fig. 11, a fig. 13 - urządzenie do absorbowania pyłu z obrotowym koszem filtrującym.

Układ do mokrego oczyszczania spalin, powstających podczas spalania węgla kamiennego, brunatnego, koksu, oleju opałowego, przedstawiony na fig. 1, umieszczony pomiędzy instalacją kotłową - paleniskiem 1 a kominem 5, jest utworzony z kolejno połączonych ze sobą urządzeń oczyszczających spaliny na drodze mokrej.

Przykładowo najprostszy układ zawierajedno urządzenie wychwytujące pyły 2 lub 22 lub 222 wypełnione cieczą obojętną, np. wodą zawierającą mydła i jedno urządzenie do absorbowania pyłu 4, lub 44, lub 444 wypełnione cieczą aktywną, np. znane środki chemiczne wiążące związki siarki, azotu, węgla itp. Układ taki jest układem minimalnym, który może pracować w małych instalacjach paleniskowych 1, np. kotłowniach domowych. Korzystne jest wspomaganie przepływu spalin na drodze do komina 5, pompą ssąco-tłoczącą 3, ale nie jest to w tym przypadku konieczne. Jest zrozumiałym, że ilość poszczególnych urządzeń umieszczonych na drodze spalin pomiędzy instalacją paleniskową 1 a kominem 5, zależy od wielkości paleniska, a więc ilości spalin oraz żądanego stopnia ich oczyszczenia.

Typowy układ przedstawiony na fig. 1 składa się z dwóch urządzeń do wychwytywania pyłu np 2, 22, połączonych z instalacją paleniskową 1 oraz pomiędzy sobą przewodem 6. Ostatnie urządzenie do wychwytywania pyłu 22 jest połączone przewodem 7 poprzez pompę ssąco-tłoczącą 3 z urządzeniem absorbującym pyły 4, które jest połączone przewodem 8 z kominem 5.

Układ według wynalazku może być stosowany niezależnie od ilości i wielkości instalacji paleniskowych w postaci jednego dużego układu z określoną ilością odpowiednich urządzeń lub poszczególnych układów dla poszczególnych instalacji paleniskowych, przy czym zawsze układ musi być umieszczony pomiędzy instalacją paleniskową a kominem, który w tym przypadku nie jest kominem w dotychczasowym rozumieniu, ponieważ z komina wydostaje się tylko para wodna zawierająca dwutlenek węgla, a więc czynnik gazowy zupełnie nieszkodliwy dla środowiska naturalnego.

Jak wykazała praktyka, układ według wynalazku, w zależności od rodzaju stosowanego paliwa w instalacji paleniskowej, a więc ilości pyłów oraz ilości i rodzaju poszczególnych urządzeń pozwala na uzyskanie stopnia oczyszczenia spalin od 90 do 100%, przy czym nawet w przypadku 90% oczyszczenia z pyłu, ilość ulatujących do atmosfery szkodliwych związków siarki i azotu jest nieznaczna.

Jak już wspomniano w układzie według wynalakzu można stosować różne rodzaje urządzeń oczyszczających, które poniżej będą bliżej opisane.

Na figurach 2 i 3 jest przedstawione urządzenie do wychwytywania pyłu 2, utworzone ze zbiornika głównego 10 z dnem 10a, w postaci dwuspadowego dachu oraz z dwóch przeciwległe i w odstępie od siebie umieszczonych zbiorników pomocniczych 10b, zawierających osadnik 10c. Zbiorniki te są tak wzajemnie usytuowane, że w widoku z góry mają kształt zbliżony do litery Z, której część środkową stanowi cylindryczny zbiornik główny 10, a jej ramiona stanowią zbiorniki pomocnicze 10b z osadnikami 10c.

W najgłębszych miejscach dna 10a są umieszczone przenośniki 11, korzystnie przenośniki ślimakowe, służące do odprowadzania osadów, utworzonych ze stałych cząstek pyłów, zawartych w spalinach, do komór odsączających 10c. W komorach tych jest umieszczone urządzenie 12 do odprowadzania cieczy odpadowej, przykładowo pompa wirowa, tłokowa, przenośnik, kubełkowy. Zbiornik pomocniczy 10b może zawierać układ filtracyjny 10d, umieszczony na drodze wylotu cieczy odpadowej, w celu wstępnego oczyszczania cieczy odpadowej.

W osi symetrii zbiornika głównego 10, jest umieszczona perforowana końcówka 13 przewodu 6, doprowadzającego spaliny z instalacji paleniskowej 1 lub poprzedniego urządzenia do wychwytywania pyłu. Przewód 8 jest osadzony w pokrywie zbiornik 10. Końcówka 13 jest skierowana pionowo w dół i otoczona współosiową rurą 14. Rura 14 jest zakończona kierownicami 15, w postaci łopatek tworzących nieruchome koło łopatkowe.

Powyżej kierownic 15 znajduje się znany filtr 16, przykładowo z wełny mineralnej, umieszczonej pomiędzy dwoma siatkami. Jak widać z fig. 2 filtr 16 jest umieszczony w cieczy. Filtr 16 może być wyposażony w nieprzedstawiony emiter drgań, umożliwiający usuwanie nagromadzonych osadów.

Na wysokości wierzchołka dna 10a zbiornika głównego 10, w obszarze przenośników ślimakowych 11 (fig. 3) są umieszczone poprzecznie przegrody 17, prostopadłe do przenośnika ślimakowego, rozciągające się od ścianki bocznej zbiornika głównego 10, które uniemożliwiają wirowanie cieczy w obszarze przenośnika, ślimakowego 11. W pobliżu urządzenia 12 odprowadzającego ciecz odpadową, w obszarze przenośnika ślimakowego 11 jest umieszczona przegroda 17a, równoległa do niego ułatwiająca odprowadzanie cieczy i osadu.

Zbiornik główny 10 jest wypełniony cieczą obojętną, ponad jej poziomem jest usytuowany wylot 7 oczyszczonych spalin, odprowadzanych np. do następnego urządzenia oczyszczającego.

171 012

Korzystne jest wyposażenie zbiornika głównego w znane elektrody dodatnie 181 elektrody ujemne 19. Elektrody 18, 19 są rozmieszczone promieniowo przeciwległe w obszarach cylindrycznej ścianki zbiornika głównego 10 z tym, że korzystne dwie elektrody, to znaczy jedna elektroda dodatnia 18 i jedna elektroda ujemna 19 leżą w osi zbiornika głównego 10 na mniejszym promieniu.

Korzystne jest wyposażenie elektrod 18, 19 w nieprzedstawione emitery drgań, wywołujące określone drgania, np. o stałej lub zmiennej amplitudzie, wywoływane okresowo lub korzystniej podczas całego procesu oczyszczania.

Korzystne jest także wykorzystanie przenośników ślimakowych 11 jako elektrody dodatniej i ujemnej.

Przykładowe warunki pracy elektrod 11, 18, 19 uzyskuje się wtedy, gdy przyłożone napięcie do elektrod dodatnich 11,18 ma przebieg przedstawiony na fig. 4, przy czym U1> U2 > 0 a czas t1> t2 > 0, a dla elektrod ujemnych 11, 19 ma przebieg przedstawiony na fig. 5, przy czym U4 > U3 > 0 a czas t4 > t3 > 0.

Urządzenie do wychwytywania pyłu 2 pracuje w ten sposób, że spaliny z instalacji paleniskowej 1, np. kotłowni szpitala są doprowadzane przewodem 6 do końcówki 13 zanurzonej we wspomnianej cieczy obojętnej. Spaliny w postaci pęcherzy gazowych natrafiają na kierownice 15 w postaci łopatek i zostają przez nie wprawione w ruch wirowy, co powoduje wymieszanie cząsteczek stałych pyłu z cieczą znajdującą się w zbiorniku głównym 10. Proces ten prowadzi do tworzenia się mniejszych lub większych grudek, które opadają na dwuspadowe dno 10a i zsuwając się po nim są wprowadzane w obszar działania przenośników 11. Następnie są one odprowadzane do komór odsączających 10c. Cząstki stałe - osady z komór odsączających 10c są w znany sposób odprowadzane do zbiornika osadów, natomiast ciecz odpadowa jest odprowadzana przez urządzenia 12, np. w postaci przenośnika kubełkowego do zbiorników pomocniczych 10b. W zbiornikach tych ciecz odpadowa jest filtrowana przez wkład filtracyjny 10d i odprowadzana np. do obiegu powrotnego.

Cząstki związków gazowych a także cząstki stałe, które z różnych względów np. ze względu na swój skład chemiczny, uniemożliwiających ich całkowite zwilżenie, ciężar właściwy, szybkość przepływu strumienia spalin, itd. nie zostały wytrącone na dno 10b zbiornika, są unoszone wraz z cieczą do góry, gdzie natrafiają na filtr 16, gdzie częściowo lub całkowicie zostają zatrzymane. Z zatrzymanych cząsteczek pyłu część opada na dno zbiornika głównego 10, skąd jest usuwana we wspomniany sposób przez przenośniki sśimakowe 11, część jest zatrzymywana przez filtr 16, skąd jest usuwana w znany sposób. Całkowicie lub wstępnie oczyszczone spaliny wydostają się z cieczy 1 są odprowadzane z przestrzeni pomiędzy zwierciadłem cieczy a pokrywą zbiornika głównego 10 przez przewód 7, który prowadzi do kolejnego urządzenia o takiej samej względnie odmiennej konstrukcji.

W urządzeniu do wychwytywania pyłu z fig. 2 i 3 można również zastosować zamiast cieczy obojętnej ciecz aktywną, np. zawierającą znane związki chemiczne do absorbowania np. związków siarki, związków azotu itp. i urządzenie to staje się urządzeniem do absorbowania pyłu. Urządzenie spełnia wtedy podwójną rolę: oczyszczania wstępnego i dokładnego, ponieważ część stałych cząsteczek pyłu jest nawilżona i sama opada na dno 10a, a pozostała część jest wiązana, w wyniku zachodzących reakcji chemicznych pomiędzy cieczą a cząsteczkami pyłu i jako taka również opada na dno 10a.

W celu poprawienia skuteczności oczyszczania za pomocą cieczy aktywnej w absorberze 4 zastosowano wspomniane elektrody dodatnie 18 i ujemne 19. Elektrody te wstępnie rozdzielają związki gazowe od cząsteczek stałych pyłu na podstawie ich powinowactwa elektrycznego, to znaczy na elektrodach dodatnich 18 osadzają się cząsteczki pyłu z powinowactwem elektrycznym -, a na elektrodach ujemnych 19 cząsteczki pyłu z powinowactwem + . Pyły obojętne są odkładane na obu rodzajach elektrod.

Korzystne jest także, gdy elektrody 18, 19 są wprawiane przez emitery drgań w drgania wywołujące określone drgania elektrod. Sprzyja to nie tylko rozdrobnieniu wychwytywanych cząsteczek stałych pyłu, ale także przeciwdziała odkładaniu się ich na powierzchni elektrod.

171 012

Również korzystne jest, gdy ostatnie elektrody 18 lub 19 od strony przenośników ślimakowych 11 mają napięcie wyższe od elektrod usytuowanych w osi pionowej, według fig. 3, zbiornika głównego 10. Powoduje to celowe przemieszczenie się elektrycznie spowinowaconych cząsteczek pyłu w obszar działania przenośników ślimakowych 11, które także mogą stanowić elektrody, przy czym napięcie na nich jest wyższe od napięcia na elektrodach 18, 19.

Środki te sprawiają znacznie szybsze wytrącanie się cząsteczek stałych pyłów i efektywne ich odprowadzanie z cieczy aktywnej tak, że w efekcie uzyskuje się wylot spalin dostatecznie oczyszczonych. Na fig. 6 jest przedstawione inne urządzenie do wychwytywania pyłu 22, które zbudowane jest identycznie jak urządzenie z fig. 2 i 3, to znaczy jego części odpowiadają elementom 10, 10a, 10b, 10c, 10d, 11, 12, pomimo oznaczenia zbiornika głównego oznacznikami 20 tak, że ich budowa nie będzie tutaj powtarzana. Różnica polega na tym, że doprowadzenie spalin do cieczy obojętnej następuje przez poziomy perforowany króciec 23, osadzony zasadniczo w pobliżu poziomu cieczy, który jest otoczony kierownicą 21, mającą kształt litery V, skierowanej do góry. Kierownica 21 jest otoczona znanym filtrem 26. Spaliny są doprowadzane przewodem 6 bezpośrednio z instalacji paleniskowej 1 lub z innego urządzenia do wychwytywania pyłu, np. 2.

Kierownica 21 wymusza przepływ spalin do dołu. Tak jak w poprzednim urządzeniu 2 z fig. 2 i 3 część stałych cząsteczek pyłu jest osadzona na dnie 10a, a część jest wychwytywana przez filtr 26.

W urządzeniu 22 także zastosowano elektrody 24, 25, które są tak rozmieszczone w zbiorniku głównym 20, że co najmniej dwie elektrody dodatnie 24 i dwie elektrody ujemne 25 są umieszczone w kierownicy 21. W obszarze przenośników ślimakowych 11 są umieszczone również co najmniej dwie elektrody 24 i 25. Przenośniki ślimakowe 11 korzystnie także stanowią elektrody. Filtr 26 jak i elektrody 24, 25 korzystnie są wprawiane w określone drgania poprzez nieprzedstawione emitery drgań. Dalsze szczegóły budowy i sposób pracy jest identyczny do urządzenia 2(4) z fig. 2 i 3.

W przypadku zastosowania zamiast cieczy obojętnej cieczy aktywnej urządzenie to staje się urządzeniem do absorbowania pyłu. Również urządzenie do wychwytywania pyłu 222 nie przedstawione na fig. 7, 8, 9, poprzez zastosowanie w nim zamiast cieczy obojętnej cieczy aktywnej oraz elektrod może stanowić urządzenie do absorbowania pyłu.

Urządzenie 222 jest zbudowane tak samo jak urządzenie 2 lub 22 z tym, ze dla odróżnienia, zbiornik główny jest oznaczony 30 pomimo, że zawiera identyczne elementy 10a, 10b, 10c, 11, 12, 15. Spaliny wstępnie oczyszczone lub nie są doprowadzane perforowaną końcówką 33, umieszczoną poprzecznie w osi zbiornika głównego 30 na jego dnie 10a. Współosiowo w zbiorniku głównym 30 jest umieszczone mieszadło 31 obracające się z prędkością do 60 obr./min. napędzane silnikiem elektrycznym osadzonym na pokrywie zbiornika głównego 30. Łopatki mieszadła 31 współpracują z kierownicami 15 (fig. 2), umieszczonymi pod mieszadłem 31 w bliżej nie przedstawiony sposób. Powyżej łopatek mieszadła 31 i współosiowo do nich, na całym przekroju poprzecznym jak to bliżej przedstawiono na fig. 8 i 9 jest umieszczony filtr 34, utworzony z rynien 35 i siatek 36. Rynny 35 i siatki 36 są ukształtowane w postaci wycinków pierścieniowych mających w widoku z boku kształt fali, które czołami są zamocowane do ścianki bocznej zbiornika głównego 30.

Przemienne usytuowanie rynien 35 i siatek 36 pozwala na odprowadzenie wychwyconych na siatkach 36 stałych cząsteczek pyłu, które po rynnach 35 spływają poprzez utworzone kanały 38 (fig 8) do obszaru działania przenośników ślimakowych 11.

Jak widać z fig. 7 rynny 35 i siatki 36 są umieszczone na konstrukcji wspornej 37, która uniemożliwia także wirowanie cieczy w obszarze przenośników wywołane przez obracanie mieszadła 31.

Jak widać z fig. 7 w dnie 10a są umieszczone pionowe elektrody 39, rozmieszczone na obwodzie zbiornika głównego 30, korzystnie tak jak na fig. 2 i mające takie samo przeznaczenie. Elektrody 39 zarówno dodatnie jak i ujemne mają różną wysokość, najmniejszą w obszarze pod kierownicami 15, a największą poza nimi, sięgając w przybliżeniu ponad ich górną krawędź

171 012

Tak samo jak w poprzednich przykładach elektrody 39 mogą być wyposażone w emiter drgań, a przenośniki śrubowe 11 stanowić elektrody.

Spalmy, po oczyszczeniu są odprowadzane przewodem 7 przykładowo do komina 5.

Na figurze 10 jest przedstawione urządzenie do absorbowania pyłu 4, zawierające ciecz aktywną. Urządzenie 4 jest utworzone z cylindrycznego zbiornika 40, zakończonego częścią stożkową 40a, w której znajduje się wylot 47 cieczy odpadowej,. Spaliny wstępnie oczyszczone są doprowadzane króćcem 7, znajdującym się powyżej poziomu cieczy, przykładowo w pokrywie 40b.

Zasadniczo w osi zbiornika 40 znajduje się wylot 8 spalin oczyszczonych, umieszczony w pionowej rurze 41, kończącej się w przybliżeniu w połowie zbiornika 40. W pobliżu jej końca jest ona wyposażona w kołpak 43 w przybliżeniu o kształcie kopuły lub stożka, który posiada poziomy przewód 43a, służący do doprowadzania pod ciśnieniem około 0,5-1 atm. cieczy aktywnej. Pionowa rura 41 jest zakończona filtrem 42, korzystnie w postaci perforowanej lub siatkowej rury 42, a kołpak 43 takim samym filtrem 45, korzystnie w postaci współosiowej, zewnętrznej siatkowej rury 45. Rury te kończą się w przybliżeniu na wysokości obszaru wylotu 47, korzystnie w odstępie od ścianek części stożkowej 40a zbiornika 40. Wylot 47 służy do odprowadzania cieczy odpadowej wraz ze związanymi cząsteczkami pyłu.

Na figurze 11 jest przedstawione urządzenie do odprowadzania pyłu 4, które stanowi cylindryczny zbiornik 50 zakończony częścią stożkową 50a, w której znajduje się odprowadzenie cieczy odpadowej. Spaliny są doprowadzane przewodem 7 do pionowej rury 51. Od strony części stożkowej 50a w rurę 51 jest wsunięta rura 54. Jej górny koniec jest usytuowany w przybliżeniu w połowie zbiornika 50, znacznie powyżej króćca 58 doprowadzającego pod ciśnieniem, korzystnie 0,5-1 atm ciecz aktywną. Górny koniec rury 54 zamknięty i zaopatrzony w co najmniej trzy elementy kierujące 53 rozmieszczone równomiernie na obwodzie, korzystnie w postaci rury z częściowo usuniętą górną połową płaszcza lub rury zakończonej rynną. Elementy kierujące 53 są nachylone pod kątem rozwartym do osi rury 51. Inaczej mówiąc są one odchylone do góry pod kątem około 5-15°.

Jak widać z fig. 11 w odstępie od górnych elementów kierujących 53, są umieszczone dolne elementy kierujące 53 o takim samym kształcie i tak samo rozmieszczone, chociaż nie jest to konieczne. Celowe jest umieszczenie dolnych i górnych elementów kierujących przemiennie, ponieważ służą one do doprowadzenia cieczy w górny obszar zbiornika 50. Rura 51 jest zakończona poniżej dolnych elementów kierujących 53 filtrem 52 w postaci perforowanej, korzystnie siatkowej rury, która kończy się przed końcem rury 54. Współosiowo do siatkowej rury 52 jest umieszczony zewnętrzny filtr 55, również w postaci siatkowej rury, który jest zamocowany do dolnych elementów kierujących 53 i która korzystnie kończy się na wysokości otwartego końca rury 54. Tuz poniżej dolnych elementów kierujących 53, do obszaru początkowego siatkowej rury 55, jest przymocowany wspomniany przewód 58 doprowadzający ciecz, rozdrabniającą pęcherzyki gazu spalinowego.

W górnym obszarze zbiornika 50, powyżej górnych i dolnych elementów kierujących 53, promieniowo na całym obwodzie są umieszczone przemiennie rynny 56, mające w przekroju kształt rozszerzonej litery V, jak to widać z fig. 12 i siatki 57, zamykające przestrzeń pomiędzy sąsiednimi rynnami 56. Rynny 56 obejmują obszar działania elementów kierujących 53. Rynny i siatki 57 są zamocowane do rury podtrzymującej 59, osadzonej w odstępie od ścianki zbiornika 50 tak, że pomiędzy nimi jest utworzony obwodowy kanał 50c, który ułatwia odprowadzenie stałych cząstek spalin zatrzymanych na siatkach 57. Układ rynien 56 i siatek 57 pozwala na znaczne wydłużenie drogi pęcherzyków spalin w cieczy, a więc wydłużenie czasu nawilżania cząstek stałych spalin i/lub wydłużenie czasu wiązania chemicznego cząstek z cieczą aktywną. Oczyszczone spaliny są odbierane przez koniec 8 i odprowadzane np. do komina 5

Korzystne jest wyposażenie rur siatkowych 52, 55, a niekiedy i układu rynien 56 i siatek w emitery drgań, jak to już było omówione w związku z urządzeniem 2,22, 222.

Inne urządzenie do absorbowania pyłu 444 jest przedstawione na fig. 13.

W cylindrycznym zbiorniku 60, posiadającym dno 60a, w postaci dwuspadowego dachu jest umieszczona pionowa rura 61, zamocowana do pokrywy 60b, Poniżej rury 61 jest umiesz171 012 czony filtr 62 obracalnego kosza. Kosz 62, o ściankach perforowanych, szczelinowych lub siatkowych jest ułożyskowany w dnie 60a i zakończony pokrywą 63, ułożyskowaną w rurze 61. Pokrywa 63 również perforowana lub ze szczelinami jest połączona napędowo z silnikiem 64, korzystnie elektrycznym, osadzonym na pokrywie 60b zbiornika 60. Pokrywa 63 wraz z koszem 62 jest obracana z prędkością do 80 obr./min., co pozwala na dokładne wymieszanie cząsteczek stałych i gazowych z cieczą aktywną i ich chemiczne związanie. Spaliny są doprowadzane przewodem powyżej poziomu cieczy, a wyprowadzane pionową rurą 61, połączoną z przewodem 8, np. do komina 5.

Jest zrozumiałe, iż odprowadzenie cieczy odpadowej ze stałymi pyłami lub powstałymi cząsteczkami związków chemicznych następuje do poszczególnych, lub korzystnie jednego wspólnego urządzenia, oddzielającego pyły lub powstałe związki chemiczne od cieczy, nie pokazanego na rysunku, która bezpośrednio, względnie po dalszym niezbędnym znanym oczyszczeniu lub uzupełnieniu składnikami, w celu utworzenia cieczy aktywnej, jest z powrotem doprowadzana do poszczególnych wybranych lub wszystkich urządzeń w układzie wynalazku.

Jak już wspomniano, budowa układu według wynalazku, zależy od rodzaju i ilości stosowanego paliwa w instalacji paleniskowej, zawartości pyłu, a także stosowanej cieczy obojętnej lub cieczy aktywnej, wiążącej chemiczne cząsteczki pyłu, a więc w efekcie od ilości zastosowanych urządzeń 2, 22, 222, 4, 44, 444.

Uprzywilejowanie można w poszczególnych urządzeniach stosować ciecze aktywne absorbujące kolejno poszczególne szkodliwe związki chemiczne ze spalin. Inaczej mówiąc, dla każdego szkodliwego związku można przewidzieć oddzielne urządzenie.

Opisane urządzenie według wynalazku mogą być stosowane w dowolnej kolejności i ilości i poza urządzeniami 4, 44, 444, w których celowo jest stosowana tylko ciecz aktywna, ale nic nie stoi na przeszkodzie zastosowania w nich cieczy obojętnej, urządzenia te mogą oczyszczać spaliny wstępnie, względnie ostatecznie. Użyte w opisie określenia cylindryczny, rura, siatka, rura siatkowa należy rozumieć w szerokim zakresie pojęć, w odniesieniu do wielu brył obrotowych lub różnego rodzaju materiałów albo konstrukcji.

Również pojęcie spaliny należy rozumieć szeroko i odnosić je do zanieczyszczonych czynników gazowych w tym i powietrza.

Układ według wynalazku nie przedstawia dalszych urządzeń i zespołów niezbędnych do prawidłowego i ekologicznego działania, ponieważ są one znane i z powodzeniem mogą być zastosowane w układzie, a także że nie jest to konieczne dla zrozumienia wynalazku.

Układ według wynalazku nie ogranicza się do zastosowania w celu oczyszczania spalin ze spalania węgla, koksu, ropy naftowej, ale także celowo może być stosowany do oczyszczania spalin lub powietrza w przemyśle chemicznym, cementowym, spalarniach śmieci i odpadów.

171 012

171 012

Fig. 3

171 012

Fig. 5

171 012

Fig. 9

Fig. 13

171 012

Fig. 11

Fig. 112

171 012

Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 4,00 zł

Claims (28)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ do mokrego oczyszczania spalin z procesów spalania, korzystnie węgla, koksu, oleju opałowego, usytuowany pomiędzy instalacją paleniskową a kominem, składający się z co najmniej jednego urządzenia do wychwytywania pyłu i z co najmniej jednego urządzenia absorbującego pyły, przy czym urządzenie do wychwytywania pyłu jest utworzone z dwóch połączonych ze sobą zbiorników, wypełnionych cieczą, zawierających przenośnik, a urządzenie absorbujące pyły stanowi zbiornik wypełniony cieczą absorbującą z tym, ze spaliny są wprowadzane do cieczy i z niej odprowadzane poprzez umieszczony w cieczy filtr, znamienny tym, że urządzenie do wychwytywania pyłu (2,22,222) jest utworzone ze zbiornika głównego (10, 20, 30) posiadającego dno (10a) w postaci dwuspadowego dachu oraz korzystnie z co najmniej dwóch zbiorników pomocniczych (10b) tak usytuowanych, że w widoku z góry ma kształt zbliżony do litery Z, której część środkowa stanowi cylindryczny zbiornik główny wyposażony w najgłębszych miejscach w dwa poziome przenośniki (11), korzystnie ślimakowe do usuwania osadów, zwłaszcza współpracujące z co najmniej jednym urządzeniem (12) do usuwania cieczy odpadowej, umieszczonym w osadniku (10b) zbiornika pomocniczego (10c), znajdującego się w ramionach litery Z, przy czym na wylocie (13, 23, 33) spalin w cieczy są umieszczone kierownice (15, 21) obejmujące zasadniczo cały strumień doprowadzonych spalin, a filtr (16, 22,34) jest umieszczony powyżej kierownic (15,21), a urządzenie absorbujące pyły (4,44,444) stanowi cylindryczny zbiornik (40, 50, 60), w którym jest umieszczona współosiowo pionowa rura (41, 51, 61) stanowiąca przewód (7 lub 8) dla spalin, zakończona cylindrycznym filtrem (42, 52, 62) rozciągającym się w kierunku dna (40a, 50a, 60a).
2. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że kierownice (15) mają kształt łopatek, korzystnie ukształtowanych w postaci nieruchomego wirnika.
3. 3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, ze kierownice (15) są osadzone na pionowej rurze (14) otaczającej współosiowo wylot spalin w postaci perforowanej końcówki (13).
4. 4. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, ze z kierownicami (15) współpracują łopatki mieszadła (31), napędzanego korzystnie silnikiem elektrycznym.
5. 5. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że kierownica (21) ma kształt skierowanej do góry litery V.
6. 6. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że przenośnik (11) jest wyposażony w poprzeczne przegrody (17).
7. 7 Układ według zastrz. 1 lub 6, znamienny tym, że przenośnik (11) w obszarze działania urządzenia (12) do usuwania cieczy odpadowej jest zaopatrzony w równoległą przegrodę (17a)
8. 8. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, ze mieszadło (31) jest otoczone filtrem (34) złożonym przemiennie z pierścieniowych wycinków rynny (35) i siatki (36), ukształtowanych w postaci fali.
9. 9. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że zbiornik główny (10, 20, 30) jest wyposażony w co najmniej kilka elektrod (18, 19, 24, 25, 39) z tym, że zawsze jedna jest umieszczona w pobliżu przenośnika (11), który również stanowi elektrodę o takim samym znaku.
10. 10. Układ według zastrz. 9, znamienny tym, że elektrody (24, 25) są umieszczone wewnątrz kierownicy (21).
11. 11. Układ według zastrz. 9 lub 10, znamienny tym, że elektrody (18,19, 24,25, 39,11), są zasilane napięciem U1 > U2 > 0, lub U4 > U3 > 0 w okresie czasu t1 >t₃ > 0, t1 >t₃ > 0 z tym, ze potencjał napięcia elektrod wzrasta kolejno i największy jest na przenośniku (11).
12. 12. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że filtr (42, 52, 62) jest otoczony drugim filtrem (45, 55)
13. 13. Układ według zastrz. 12, znamienny tym, że filtr (42,52,62) stanowi rura perforowana lub korzystnie siatkowa.
14. 14. Układ według zastrz. 12 lub 13, znamienny tym, ze drugi filtr (45, 55) otacza współosiowo pierwszy filtr (42, 52).
15. 15. Układ według zastrz. 14, znamienny tym, że drugi filtr (45) jest zamocowany do otaczającego szczelnie rurę (41) kołpaka (43), który jest zaopatrzony w przewód (43a) doprowadzający pod ciśnieniem ciecz, z tym, że wlot (7) spalin do zbiornika (40) znajduje się powyżej poziomu cieczy, a wylot (8) spalin oczyszczonych znajduje się w rurze (41).
16. 16. Układ według zastrz. 14, znamienny tym, że drugi filtr (55) jest zamocowany do dolnych elementów kierujących (53), korzystnie nachylonych pod kątem rozwartym do osi filtrów (52,55), zwłaszcza w postaci rury z częściowo usuniętą górną połową płaszcza lub rury zakończonej rynną, która wraz z takimi samymi górnymi elementami kierującymi (53) są zamocowane do pionowej wewnętrznej rury (54), umieszczonej współosiowo w pionowej rurze (51) stanowiącej wlot (7) spalin, a pomiędzy dolnym i górnym elementami kierującymi (53) i powyżej tych ostatnich są umieszczone dodatkowe filtry (56,57), przy czym drugi filtr (55) jest zaopatrzony w przewód (58), doprowadzający ciecz pod ciśnieniem do zbiornika (50) posiadającego stożkowe dno (50a) zakończone wylotem dla cieczy odpadowej, a wylot (8) spalin oczyszczonych znajduje się powyżej poziomu cieczy.
17. 17. Układ według zastrz. 17, znamienny tym, że elementy kierujące (53) są rozmieszczone równomiernie wokół pionowej rury (51), korzystnie przemiennie wobec siebie, przy czym one pozostają w połączeniu z cieczą wypełniającą wewnętrzną rurę (54), która jest zakończona dnem na wysokości górnych elementów kierujących (53), a dodatkowe filtry są utworzone przez promieniowo rozmieszczone rynny (56) i łączące je siatki (57).
18. 18. Układ według zastrz. 18, znamienny tym, że rynny (56) mają w przekroju poprzecznym korzystnie kształt rozszerzonej litery V i są nachylone do dołu przeciwnie do nachylenia elementów kierujących (53).
19. 19. Układ według zastrz. 18, znamienny tym, że rynny (56) i łącząceje siatki są obwodowo zamocowane do rury podtrzymującej (59) tak osadzonej w zbiorniku (50), że pomiędzy nią a ściankami zbiornika (50) jest utworzony pierścieniowy, obwodowy kanał (50c).
20. 20. Układ według zastrz. 14, znamienny tym, że filtr (55) jest dłuższy od pierwszego filtra (52) i korzystnie kończy się na poziomie wewnętrznej rury (54).
21. 21. Układ według zastrz. 12, znamienny tym, że filtr (62) stanowi kosz, korzystnie perforowany, szczelinowy lub siatkowy, zakończony od góry drugim filtrem (63) w postaci perforowanej, szczelinowej pokrywy.
22. 22. Układ według zastrz. 21, znamienny tym, że kosz (62) i pokrywa (63) są ułożyskowane obrotowo w dnie (60a) zbiornika (60) i w rurze (61) oraz połączone napędowo z silnikiem (64) korzystnie elektrycznym z tym, że wlot (7) spalin znajduje się powyżej poziomu cieczy, a wylot (8) spalin oczyszczonych w rurze (61).
23. 23. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy instalacją paleniskową (1) a kominem (5) jest przewidziany ciąg urządzeń utworzony z co najmniej jednego urządzenia do wychwytywania pyłu (2 lub 22 lub 222) i co najmniej jednego urządzenia absorbującego pył (4 lub 44 lub 444), połączonych ze sobą w zależności od potrzeb, przy czym przy większej ilości wspomnianych urządzeń, pomiędzy nimi jest włączone urządzenie (3) ssące i/lub tłoczące spaliny.
24. 24. Układ według zastrz. 23, znamienny tym, że jest zestawiony w szeregu urządzeń (2, 22, 222, 4, 44, 444), połączonych ze sobą kolejno, przemiennie w określonej kolejności i w zależności od potrzeb wypełnionych cieczą obojętną lub aktywną.
25. 25. Układ według zastrz. 23 lub 24, znamienny tym, że z urządzeń (2, 22, 222, 4, 44, 444) co najmniej część ich elementów (10, 10a, 10b, 10c, 10d, 11, 12, 15, 17; 40, 50) ma obudowę modułową.
26. 26 Układ według zastrz. 25, znamienny tym, że urządzenia (2, 22, 222, 4, 44) są zaopatrzone w emitery drgań dla filtrów (16; 26;; 34; 42,45; 52, 55; 56, 57).
27. 27. Układ według zastrz. 23 lub 24, znamienny tym, że z urządzeń (2 lub 22 lub 222) co najmniej dwa stanowią jedną jednostkę konstrukcyjną.
28. 28. Układ według zastrz. 23 lub 24, znamienny tym, że z urządzeń (2, 22, 222, 4, 44, 444) co najmniej dwa stanowią jedną jednostkę konstrukcyjną.