PL183592B1

PL183592B1 - Urządzenie płuczące do oczyszczania gazów spalinowych

Info

Publication number: PL183592B1
Application number: PL95315300A
Authority: PL
Inventors: Dennis J. Laslo
Original assignee: Marsulex Environmental Tech; Marsulex Environmental Technologiesllc
Priority date: 1994-11-08
Filing date: 1995-10-23
Publication date: 2002-06-28
Also published as: CA2180110A1; SI9520025B; TW276188B; CZ295458B6; MX9602658A; JP3881375B2; WO1996014138A1; CZ196896A3; DE69526489D1; IL115847A0; TR199501384A2; EP0738178B1; IL115847A; SI9520025A; JPH09507792A; ES2176344T3; US6214097B1; EP0738178A1; CN1142199A; CA2180110C

Abstract

1. Urzadzenie pluczace do oczyszcza- nia gazów spalinowych, które posiada wieze, z która jest polaczony kanal wlotowy i kanal wylotowy, zas nad kanalem wlotowym sa umieszczone dysze natryskowe, nad którymi z kolei jest umieszczona sekcja oddzielania, zas kanal wylotowy jest polaczony z wieza przed sekcja oddzielania, znamienne tym, ze w wiezy (114) sa umieszczone pólki (118), zas obok sekcji oddzielania (150) sa umiesz- czone zbiorniki (132, 152), które sa polaczo- ne z kolektorami (156) dysz natryskowych (116) za pomoca przewodu (126), natomiast w dolnym koncu wiezy (114) jest usytuowa- ny zbiornik (130), nad którym sa umieszczo- ne glowice natryskujace (146). FIG. 2 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie płuczące do oczyszczania gazów spalinowych. Urządzenie to wykorzystywane jest do usuwania cząstek ciała stałego z gazu, na przykład z gazów spalinowych komunalnych i przemysłowych.

Urządzenia płuczące są szeroko stosowane do usuwania substancji takich, jak gazy i cząstki ciała stałego z gazów spalinowych pochodzących z gospodarki komunalnej i zakładów przemysłowych. Często w szczególności bierze się pod uwagę dwutlenek siarki (SO₂) i inne kwaśne gazy powstające przy spalaniu paliw mineralnych, i w różnych procesach przemysłowych. Tego rodzaju gazy są znane jako niebezpieczne dla środowiska, tak że ich emisja do atmosfery jest ściśle reglamentowana przez przepisy dotyczące czystości powietrza. Znany jest sposób usuwania gazów z zastosowaniem wieży rozpylającej lub innego typu urządzenia płuczącego znanego jako wodna wieża do odsiarczania gazów spalinowych (FGD).

Działanie oczyszczające urządzenia płuczącego zwykle polega na przepuszczaniu gazu ku górze przez wieżę, w przeciwprądzie z opadającą ciecząoczyszczającąpowietrze. Mokre procesy odsiarczania gazów spalinowych zwykle obejmują stosowanie zawiesin na bazie wapnia bądź na bazie sodu, bądź też na bazie amoniaku. Stosowane pojęcie zawiesin dotyczy mieszaniny ciał stałych i cieczy, przy czym zawartość ciał stałych może osiągać dowolny pożądany poziom, aż do warunków skrajnych, w których przez zawiesinę rozumie się wilgotną substancję stałą. Przykładami zawiesin wapiennych może być zawiesina z wapieniem (węglanem wapnia; CaCO₃) oraz zawiesiny z wapnem gaszonym (wodorotlenkiem wapnia Ca(OH)₂ powstającym przez działanie wody na wapno (tlenek wapnia CaO). Tego rodzaju zawiesiny reagują z gazami

183 592 kwaśnymi tworząc osady, które można zbierać dla usunięcia bądź ponownego wykorzystania. Bezpośredni kontakt między zawiesiną alkaliczną i kwaśnymi gazami zawartymi w gazach spalinowych, na przykład dwutlenkiem siarki, chlorowodorem (HCl) i fluorowodorem (HF) daje w wyniku absorpcję gazów w zawiesinie. Następnie zawiesina jest gromadzona w zbiorniku.

Znane ze stanu techniki urządzenie płuczące pokazane na fig. 1 ma konstrukcję pionową, w postaci wieży posiadającej kanał wlotowy, przez który gazy spalinowe wpływają do niej. Powyżej kanału wlotowego znajduje się dolny zespół głowic natryskujących, które do wieży wprowadzają rozpyloną zawiesinę alkaliczną. Zwykle stosuje się drugi, górny zespół głowic natryskujących znajdujący się powyżej dolnego zespołu głowic natryskujących, przy czym te dodatkowe zespoły głowic natryskujących wykorzystuje się w razie potrzeby. Aby zapewnić krążenie zawiesiny alkalicznej konieczna jest co najmniej jedna pompa tłocząca zawiesinę ze zbiornika do zespołów głowic natryskujących. Każdy zespół głowic natryskujących może być indywidualnie wyposażony w pompę zapewniając elastyczność operacji pompowania i rozpylania, dostosowując do zmieniających się potrzeb związanych z operacją płukania.

Struga rozpylonej zawiesiny alkalicznej styka się bezpośrednio z gazami spalinowymi unoszącymi się ku górze przez wieżę co powoduje ich oczyszczenie, przy czym zawiesina i wychwycone bądź przereagowane gazy zbierane są na dnie wieży w zbiorniku. Oczyszczone gazy, płynące ku górze przechodząprzez eliminator mgły, a następnie są nagrzewane, albo wypuszczane bezpośrednio do atmosfery przez komin.

Dla specjalisty jest oczywiste, że z powyższych względów byłoby pożądane dysponowanie urządzeniem płuczącym do gazów spalinowych, która pozwoliłaby uniknąć wspomnianych powyżej wad związanych ze stosowaniem pomp, i umożliwiłaby zastosowanie zawiesiny o wyższej zawartości ciał stałych, i większych prędkości gazów spalinowych.

Celem wynalazkujest opracowanie urządzenia płuczącego do gazów spalinowych, do usuwania cząstek ciała stałego, dwutlenku siarki i innych kwaśnych gazów, z gazów spalinowych powstających na przykład w gospodarce komunalnej i urządzeniach przemysłowych.

Urządzenie płuczące do oczyszczania gazów spalinowych, które posiada wieżę, z którąjest połączony kanał wlotowy i kanał wylotowy, zaś nad kanałem wlotowym są umieszczone dysze natryskowe, nad którymi z kolei jest umieszczona sekcja oddzielania, zaś kanał wylotowy jest połączony z wieżąprzed sekcją oddzielania według wynalazku charakteryzuje się tym, że w wieży sąumieszczone półki, zaś obok sekcji oddzielania sąumieszczone zbiorniki, które sąpołączone z kolektorami dysz natryskowych za pomocąprzewodu, natomiast w dolnym końcu wieżyjest usytuowany zbiornik, nad którym sąumieszczone głowice natryskujące.

Korzystnie na przewodzie jest zamontowany zawór do regulacji przepływu zawiesiny ze zbiornika.

Korzystnie sekcja oddzielania jest usytuowana poziomo obok górnego końca wieży, zaś zbiorniki są usytuowane pod sekcją oddzielania granicząc z wieżą.

Korzystnie pomiędzy zbiornikiem a głowicami natryskuj ącymijest zamontowana pompa.

Korzystnie głowice natryskujące doprowadzające drugi płyn do gazów spalinowych przed ich wejściem do wieży sąumieszczone w kanale wlotowym.

Korzystnie w wieży pomiędzy sekcją oddzielania i kanałem wlotowym jest umieszczone urządzenie do usuwania mgły z gazów spalinowych.

Korzystnie do przewodujest przyłączone urządzenie odwadniające do usuwania materiału stałego z zawiesiny przepływającej ze zbiornika do kolektorów z dyszami natryskowymi.

Dzięki rozwiązaniu według wynalazku wyeliminowano urządzenie do przepompowywania cieczy służącej do usuwania gazów i cząstek ciała stałego z gazów spalinowych, i umożliwiono stosowanie wyższych poziomów stężeń ciał stałych w cieczy.

Konstrukcja pozwala na maksymalizację prędkości gazów spalinowych podczas ich styku z cieczą.

Opracowane urządzenie płuczące pracujące w ten sposób nie wpływa szkodliwie na działanie urządzeń do usuwania cząstek cieczy z gazów spalinowych. Opracowane urządzenie

183 592 płuczące pozwala dzięki swojej konstrukcji na minimalizację kosztów jego wytwarzania, eksploatacji i konserwacji.

Ciecz oczyszczająca służy do absorbowania gazów i cząstek ciała stałego z gazów spalinowych, tak aby otrzymać oczyszczone gazy spalinowe, z zawieszonymi w nim cząstkami ciekłymi. W przypadku usuwania dwutlenku siarki z gazów spalinowych, korzystne jest zastosowanie, jako cieczy oczyszczającej zawiesiny alkalicznej charakteryzującego się w cieczy oczyszczającej obecnością ciał stałych. W wyniku kontaktu między cieczą oczyszczającą a gazami spalinowymi, następuje zaabsorbowanie gazów i cząstek ciała stałego w cząstkach cieczy.

Według wynalazku wieża wymiarami dobrana jest tak, że prędkość gazów spalinowych wewnątrz wieży jest dostateczna do przenoszenia cząstek cieczy do sekcji separacyjnej, zlokalizowanej na górnym końcu wieży. Ta właśnie sekcja separacyjna dostosowanajest do oddzielania cząstek cieczy od oczyszczonych gazów spalinowych, na przykład tak, że cząstki cieczy wytrącaj ą się ze strumienia powietrza i gromadzą się w zbiorniku płuczącym lub innym zbiorniku odpowiednim do gromadzenia cieczy oczyszczającej. Ważne przy tym jest, aby w zbiorniku płuczącym poziom cieczy oczyszczającej był nieco niższy, niż w urządzeniu wprowadzającym ciecz oczyszczającą do wieży, tak aby ciecz oczyszczająca była podawana do urządzenia pod działaniem grawitacji, bez pompy. Korzystne jest, dodatkowo zamontowane urządzenie do eliminacji mgły umieszczone po stronie odpływowej względem sekcji oddzielającej, dla usuwania wszelkich cząstek cieczy pozostających z oczyszczonych gazów spalinowych. Dalej po stronie wylotowej znajduje się wylot, przez które oczyszczone gazy spalinowe opuszczają urządzenie płuczące.

Ważna zaleta niniejszego wynalazku polega na tym, że nie jest potrzebna pompa do zasilania urządzenia podającego ciecz oczyszczającą do wieży, ponieważ poziom cieczy oczyszczającej znajduje się powyżej tego urządzenia. Poza eliminacjądodatkowych nakładów, kosztów kapitałowych, eksploatacyjnych i konserwacyjnych, związanych z tego rodzaju pompami, dodatkowa korzyść polega na tym, że ciecz oczyszczająca może mieć dużą zawartość ciał stałych, bez uwzględniania erozji pompy. Wyższa zawartość ciał stałych, na którą pozwala rozwiązanie według niniejszego wynalazku umożliwia dobranie mniejszych wymiarów zbiornika płuczącego, niż w przypadku zwykle potrzebnego zbiornika znanych płuczek gazowych, dzięki zapewnieniu skompensowania czasu pozostawania składników w reakcji wzrostem gęstości alkaliów. Zastosowanie wyższych stężeń eliminuje również potrzebę stosowania pierwotnych urządzeń odwadniających, ponieważ ciecz oczyszczającajuż na wstępie ma stężenie dostateczne dla wtórnych urządzeń odwadniających, takich jak filtry i wirówki.

Inna zaleta wynalazku polega na tym, że prędkość strumienia powietrza przepływającego przez wieżę można znacznie zwiększyć powyżej prędkości zwykle stosowanej w znanych urządzeniach płuczących. Ze względu na stosunkowo duże prędkości wewnątrz wieży, poprawa kontaktu między cieczą oczyszczającą a gazami spalinowymi powoduje, że można stosować zmniejszony dopływ zawiesiny do wieży, z utrzymaniem właściwego efektu oczyszczającego. Większe prędkości gazów spalinowych ułatwiają również zastosowanie wieży o zmniejszonym przekroju poprzecznym, co powoduje zmniejszenie kosztów budowy urządzenia płuczącego.

Na fig. 1 przedstawiono przekrój urządzenia płuczącego znanego typu, a na fig. 2 przedstawiono w przekroju poprzecznym urządzenie płuczące według wynalazku.

Na fig. 1 pokazano urządzenie płuczące 10, które ma konstrukcję pionową, i ma postać wieży 14 posiadającej kanał wlotowy 12, przez który gazy spalinowe wpływają do wieży 14. Powyżej kanału wlotowego 12 znajduje się dolny zespół głowic natryskujących 16, które do wieży 14 wprowadzają mgłę alkalicznej zawiesiny 20. Zwykle stosuje się drugi, górny zespół głowic natryskujących 18 znajdujący się powyżej dolnego zespołu głowic natryskujących 16, przy czym dodatkowe zespoły głowic natryskujących 18 wykorzystuje się w razie potrzeby. Aby zapewnić krążenie zawiesiny alkalicznej konieczna jest co najmniej jedna pompa tłocząca zawiesinę 20 ze zbiornika 30 do zespołów głowic natryskujących 16 i 18. Każdy zespół głowic natryskujących 16,18 może być indywidualnie wyposażony w pompę 26 zapewniając elastyczność operacji po183 592 mpowania i rozpylania, dostosowując do zmieniających się potrzeb związanych z operacją płukania.

Struga rozpylonej zawiesiny 20 alkalicznego styka się bezpośrednio z gazami spalinowymi unoszącymi się ku górze przez wieżę 14 co powoduje ich oczyszczenie, przy czym zawiesina 20 i wychwycone bądź przereagowane gazy zbierane są na dnie wieży 14 w zbiorniku 30. Oczyszczone gazy, płynące ku górze przechodząprzez eliminator mgły 22, a następnie są nagrzewane, albo wypuszczane bezpośrednio do atmosfery przez komin 24.

Ze względu na konieczność przepompowania dużej ilości zawiesiny potrzebnej przy płukaniu gazów spalinowych, znaczną część kosztów budowy, eksploatacji i konserwacji płuczek gazowych należy przypisać stosowaniu pomp 26. Poza tym pompy 26 również stanowią znaczne ograniczenie operacji płukania ze względu na to, że trudno jest wyregulować Dość zawiesiny pompowanej za pomocąpompy 26 z uwzględnieniem zmiany przebiegu operacji płukania, na przykład przy zmianie ilości poddawanych płukaniu gazów spalinowych, bądź ilości znajdujących się w nich zanieczyszczeń.

Innym ograniczeniem używania znanych płuczek gazowych z zastosowaniem zawiesiny w charakterze cieczy oczyszczającej jest stosunkowo niska dopuszczalna zawartość ciał stałych. Zwykle występuje konieczność ograniczania zawartości ciał stałych tego rodzaju zawiesiny do około 10 + 15% wagowych. Natomiast wyższe stężenia umożliwiłyby stosowanie mniejszego zbiornika 30, ponieważ jego wymiary zwykle sąwyznaczone między innymi czasem pozostawania w reakcji dla krystalizacji ciał stałych w zawiesinie. Wyższa zawartość substancji stałych pozwoliłaby również na eliminację wymagania stosowania pierwotnych urządzeń odwaniających, takich, jak na przykład zagęszczacze lub hydrocyklony, które stanowią dobrze znane urządzenia stosowane w praktyce do usuwania z zawiesiny ciał stałych lub produktów ubocznych. Jednakowoż wyższa zawartość substancji stałych znacznie zwiększa erozję wewnątrz wieży 14, w zbiorniku 30, w przewodzie płynowym, w głowicach natryskujących 16, 18 oraz pompie 26, zwiększając również zapotrzebowanie mocy dla pompowania zawiesiny ze względu na większy ciężar właściwy zawiesiny.

Na koniec byłoby korzystne zwiększenie prędkości przepływu gazów spalinowych wewnątrz wieży 14 ze względu na poprawę kontaktu między zawiesiną a gazami spalinowymi, a jednocześnie zmniejszyć dopływ zawiesiny do wieży 14. Wyższe prędkości gazów spalinowych umożliwiłyby stosowanie wieży 14 o znacznie mniejszym przekroju poprzecznym, a także mniejszy byłby koszt budowy takiego urządzenia płuczącego 10. Jednakowoż konwencjonalnie konstrukcje akceptowalne w praktyce ogranicząjąprędkość gazów spalinowych w wieży do około trzech metrów na sekundę, przy zapewnieniu poprawnej pracy eliminatora mgły. Większe prędkości przepływu gazów spalinowych powodują tendencję do wzrostu spadku ciśnienia gazu wewnątrz wieży 14, a zatem wzrostu prawdopodobieństwa przenoszenia cząstek ciekłych i zalewania eliminatora 22 mgły.

Figura 2 przestawia urządzenie płuczące do oczyszczania gazów spalinowych w postaci wieży rozpylającej 110 według wynalazku. Jak to przestawiono, wieża rozpylająca 110 wykazuje pewne podobieństwa konstrukcyjne do znanej wieży rozpylającej, przedstawionej na fig. 1. Jednakowoż, według wynalazku, wieża rozpylająca 110 jest skonstruowana tak, aby wyeliminować konieczność stosowania pompy do podawania cieczy oczyszczającej do wieży rozpylającej, w celu dokonywania pierwotnej operacji płukania, i umożliwić stosowanie większej prędkości przepływu gazów spalinowych wewnątrz urządzenia płuczącego 110.

Jakkolwiek urządzenie płuczące 110 przedstawione jest w konkretnej odmianie konstrukcyjnej, to dla specjalisty jest oczywiste, że ideę wynalazku można wykorzystać w różnych innych konstrukcjach i zespołach operacyjnych służących w charakterze płuczek gazowych, na przykład do usuwania niepożądanych gazów, mgły, pyłu, oparów, dymu i/lub cząstek ciała stałego, ze strumienia gazu. Poza tym ideę wynalazku można rozszerzyć na urządzenia, które służą do wprowadzania do gazu pewnych substancji, jak na przykład nawilżaczy bądź kolumn wyparnikowych.

Urządzenie płuczące 110 przedstawione na fig. 2 ma konstrukcję pionową, w skład której wchodzi wieża 114. Dolny odcinek wieży 114 wyposażonyjest w kanał wlotowy 112, przez który

183 592 gazy spalinowe wpływają do wieży 114. Źródłem gazów spalinowych może być proces polegający na spalaniu paliw mineralnych, lub różne operacje przemysłowe, w czasie których powstają niepożądane gazy lub cząstki ciała stałego.

Jak w przypadku znanych wież natryskujących typu przedstawionego na fig. 1, w dolnym końcu wieży 114 jest umieszczony zbiornik 130, w którym przetrzymywana jest ciecz. Pompa 148 ma połączenie hydrauliczne ze zbiornikiem 130 w celu podawania cieczy ze zbiornika 130 do zespołu wstępnych głowic natryskujących 146 rozmieszczonych w kanale wlotowym 112. Ciecz jest rozpylana w miejscu, w którym kanał wlotowy 112 wchodzi do wieży 114, która zwykle stanowi sekcję wstępnego nasycania urządzenia płuczącego 110. Jak wiadomo specjalistom, ciecz wprowadzana do sekcji wstępnego nasycania służy do schłodzenia gorących gazów spalinowych i może zachodzić w niej usuwanie części cząstek ciała stałego i niektórych gazów, głównie chlorowodoru i fluorowodoru, zawartych w gazach spalinowych. Jakkolwiek przedstawiono wstępne głowice rozpylające 146, to możliwe jest stosowanie, do wytwarzania rozpylonej strugi także rozpylaczy znanego typu zamiast wstępnych głowic natryskujących 146.

Mimo, że w korzystnej odmianie wynalazku stosuje się sekcję wstępnego nasycania, to ta sekcja łącznie z zbiornikiem 130, pompą 148 i wstępnymi głowicami rozpylającymi 146 nie musi być koniecznie stosowana w celu realizacji dodatkowych udoskonaleń operacyjnych zapewnianych przez rozwiązanie według wynalazku. Jednakowoż zastosowanie sekcji wstępnego nasycania jest niekiedy wysoce pożądane, ze względu na stosunkowo niskie koszty eksploatacyjne i konserwacyjne tej sekcji wstępnego nasycania, i znane korzyści funkcjonalne osiągane przy schładzaniu gazów spalinowych.

Ciecz zawarta w zbiorniku 130 jest przeznaczona do realizacji pierwotnej operacji oczyszczania. Jako taka, sama ciecz może być wodą, lub odpowiednim roztworem schładzającym, i nie musi być zawiesiną alkaliczną. Jednakowoż, można przewidywać, że w cieczy mogąbyć zawarte alkalia o stosunkowo niewielkim stężeniu. Po zetknięciu się z gazami spalinowymi, ciecz odpływa na powrót do zbiornika 130, skąd jest zawracana za pomocą pompy 148 do wstępnych głowic natryskujących 146. Ponieważ ciecz zawiera najwyżej niewielką, ilość alkaliów, to erozja przy przechodzeniu cieczy przez pompę 148 i wstępne głowice rozpylające 146 jest minimalna.

Powyżej sekcji nasycania wstępnego, wewnątrz wieży 114, jest umieszczony co najmniej jeden drugi zespół głowic natryskowych 116 i ewentualnie dodatkowe zespoły głowic natryskujących, zależnie od potrzeby lub wyboru. Jak to przedstawiono na fig. 2, głowice natryskowe 116 zasila się zawiesiną wodną umieszczoną w zbiorniku 132. Jak poprzednio, w miejsce głowic natryskowych 116, doprowadzających rozpyloną strugę do wieży 114, można stosować rozpylacze dowolnego znanego typu. Do wprowadzania cieczy do gazu można stosować różne inne rodzaje urządzeń, nadających się do wprowadzania cieczy do gazu.

Zawiesina 120 wypływająca z drugiego zespołu głowic natryskowych 116 służy jako pierwotne medium oczyszczające w wieży 114. Odpowiednio do tego, korzystne jest, jeżeli zawiesina 120 składa się z wody o stosunkowo dużym stężeniu alkaliów, ewentualnie w ilościach znacznie powyżej ilości stechiometrycznej dla konkretnego zastosowanego środka alkalicznego. W celu usuwania gazów kwaśnych i cząstek ciała stałego z gazów spalinowych, zawiesina 120 może zawierać wapno lub wapień w postaci zawiesiny wodnej, j akkolwiek możliwe jest ewentualne stosowanie zawiesiny o innych składach. Poza tym, zawartość ciał stałych w zawiesinie może znacznie przekraczać zawartość konwencjonalną 10 do 15% wagowych, narzucaną przez znane konstrukcje wież natryskujących, przy możliwości zastosowania wewnątrz wieży 114 według wynalazku mgły złożonej z cząstek ciała stałego. W tym wypadku do dostarczania zawiesiny 120 do wieży 114 stosowane byłyby inne urządzenia, niż głowice natryskowe 116.

Korzystne jest, jeżeli zawiesina 120 jest rozpylana w wieży 114 tak, aby zapewnić bezpośredni kontakt między rozpyloną zawiesiną 120 a gazami spalinowymi unoszącymi się w wieży 114. Bezpośrednio do wieży 114 można wprowadzić dodatkową ilość alkaliów w postaci proszku bądź zawiesiny kolektorem 156 lub w inny dogodny sposób, tak aby w razie konieczności uzupełniać ilość alkaliów. Oddziaływanie między zawiesiną i gazami spalinowymi daje w rezultacie oczyszczenie gazów spalinowych z zawieszonymi w nich cząstkami ciekłymi. Z ciekłych

183 592

Ί cząstek zaabsorbowana zostaje w zasadzie cała pozostałość cząstek stałych i gazów, na przykład dwutlenku siarki, chlorowodoru i fluorowodoru, zawartych w gazach spalinowych.

Ważną cechą wynalazku jest to, że zawiesina nie płynie w przeciwprądzie ze strumieniem gazów spalinowych, jak tego wymagają znane urządzenia płuczące, lecz porusza się wewnątrz wieży 114 w tym samym kierunku, co gazy spalinowe. W szczególności prędkość gazów wewnątrz wieży 114 jest dostatecznie duża, aby przenosić cząstki cieczy do sekcji oddzielającej 150 znajdującej się na górnym końcu wieży 114, i zapobiec opadaniu cząstek ciekłych w dół do zbiornika 130. Przy tym korzystne jest, jeżeli, minimalna prędkość wynosi przynajmniej około 6-8 metrów na sekundę, jakkolwiek możliwe jest stosowanie znacznie mniejszych prędkości. Takie prędkości można osiągnąć przez dobór przekroju poprzecznego wieży 114 w stosunku do ilości poddanych obróbce gazów spalinowych, jakkolwiek możliwe jest stosowanie różnych urządzeń zwiększających prędkość przepływu gazów wewnątrz wieży 114.

Korzystne jest, jeżeli w celu dalszej eliminacji cząstek cieczy, gromadzących się i ściekających w dół wzdłuż ścian wieży 114 do zbiornika 130 stosuje się półki 118, przymocowane do ścian wieży 114. Półki 118 mają za zadanie powstrzymanie zawiesiny 120 przed płynięciem w dół i gromadzeniem się go w dolnym końcu wieży 114. Przetrzymywanie cieczy przez półki 118 umożliwia skuteczne zawieszanie w gazach spalinowych cieczy i przenoszenie jej do sekcji oddzielającej 150, zwłaszcza jeżeli wieża 114 ma stosunkowo niewielką średnicę, tak że oddziaływanie ścian jest znaczne.

Poza tym w celu poprawienia kontaktu gazu z cieczą wewnątrz wieży 114 można stosować wypełnienie, płytki, lub inne znane struktury znane w technice. Zastosowanie takich struktur może mieć korzystne oddziaływanie w postaci zmniejszenia ogólnej wysokości wieży 114 w wyniku zmniejszenia się niezbędnej wysokości obszaru, w którym następuje absorpcja gazu.

Korzystne jest, jeżeli sekcja oddzielająca 150 zestawionajest tak, że prędkość w sekcji oddzielającej 150jest w przybliżeniu taka sama, jakwwieży 114. Jak w przypadku znanych w technice urządzeń do rozdzielania faz, sekcja oddzielająca 150 służy do oddzielenia cząstek cieczy od oczyszczonych gazów spalinowych, i następnie gromadzenia cząstek cieczy w zbiorniku 132, który znajduje się poniżej sekcji oddzielającej 150. Jak to przedstawiono, sekcja oddzielająca 150 zestawiona jest tak, aby powodowała zderzenia cząstek cieczy i przepływ wzdłuż powierzchni wewnętrznej sekcji oddzielającej 150 w stronę zbiornika 152, z którego ciecz, już w postaci zawiesiny, wraca do zbiornika 132 rurą 154. Należy zauważyć, że zamiast konstrukcji przedstawionej na fig. 2, możliwe jest stosowanie znanych urządzeń oddzielających licznych typów, jak na przykład hydrocyklonu.

Jak wspomniano uprzednio, zbiornik 132 zawiera zawiesinę, która służy jako pierwotne medium oczyszczające dla wieży rozpylającej 110. W zbiorniku 132 dwutlenek siarki w zawiesinie reaguje z wodą z utworzeniem siarczynów (SO₃“) i dwusiarczynów (HSO3-). Ważne jest, że jak to przedstawiono na fig. 2, zawiesina w zbiorniku 132 utrzymywana jest na poziomie wyższym od poziomu drugiego zespołu głowic natryskowych 116. W wyniku tego, zawiesina jest podawana pod działaniem siły ciężkości przewodem 126 do drugiego zespołu głowic natryskowych 116 bez potrzeby stosowania pomp. Zbiornik 132 można również wykorzystywać do rozdzielania zawiesiny, tak że zawiesina na górze zbiornika 132 ma mniejszą gęstość, niż zawiesina znajdująca się bliżej dna zbiornika 132. W razie potrzeby, zawiesinę o mniejszej gęstości z wierzchu zbiornika· 132 można spuszczać i podawać do drugiego zespołu głowic natryskowych 116, natomiast gęstszązawiesinę, z dna zbiornika 132 można wykorzystywać w charakterze osadu filtracyjnego.

Jakkolwiek przedstawiono zbiornik 132, to dla specjalisty jest oczywiste, że możliwe jest stosowanie różnych innych konstrukcji służących do wyłapywania cząstek ciekłych z sekcji oddzielającej 150. Na przykład zamiast zbiornika 132 można zastosować znany krystalizator, który umożliwia kontrolowanie rozmiarów kryształów osadów powstających w zawiesinie. Poza tym zamiast zbiornika 132 można zastosować konwencjonalne urządzenie zagęszczające bądź odwadniające lub, w odpowiednich okolicznościach, zastosowanie po prostu rury. Podsumowując, konstrukcja do odbierania cząstek ciekłych z sekcji oddzielającej 150 nie musi być zbiornikiem,

183 592 lecz może być dowolną konstrukcją umożliwiającą odpowiednie kierowanie zawiesiny i zawracanie jej do drugiego zespołu głowic natryskowych ll6.

Od przewodu 126 odchodzi boczna rura 138, którąjest podawana część zawiesiny do urządzenia odwadniającego 140, jeżeli jest to potrzebne ze względu na rodzaj stosowanej substancji alkalicznej. Urządzenie odwadniające 140 może być urządzeniem dowolnego rodzaju znanego w technice, i stosuje sięje w celu usuwania z zawiesiny nadmiaru wody, w celu oddzielenia z zawiesiny niektórych substancji stałych. Na przykład w charakterze produktu reakcji między siarczanami a alkaliczną substancją na bazie wapnia, (na przykład wapna lub wapienia) w zawiesinie może być gips (CaSO₄ · 2H₂O). Zawiesina może być podawana bezpośrednio do urządzenia odwadniającego 140, jeżeli dostatecznie dużejest stężenie w nim ciał stałych. Zbity w twardą masę 142 gips powstający w urządzeniu odwadniającym 140 może być wykorzystywany wtórnie lub odpowiednio usuwany.

Korzystne jest, jeżeli w przewodzie 126 po stronie dopływowej drugiego zespołu głowic natryskowych 116 umieszczony jest zawór 128 do regulacji przepływu. Korzystne jest, jeżeli istnieje możliwość regulacji ręcznej lub automatycznej w celu sterowania strumieniem zawiesiny 120 podawanym do drugiego zespołu głowic natryskowych 116 tak, aby do wieży 114 podawana była wyłącznie ilość zawiesiny potrzebna do odpowiedniego płukania gazów spalinowych.

Korzystne jest, jeżeli zbiornik 132 zawiera, choć nie jest to niezbędne, układ utleniający do przetwarzania siarczynów w siarczany (SO©), sprzyjając w ten sposób odzyskiwaniu gipsu, jako nadającego się do sprzedaży produktu ubocznego operacji płukania. Układ utleniający zawiera dmuchawę 134, która rurą 144 wprowadza powietrze do zbiornika 132. Poza tym można stosować aeratory 136, które wspomagają rozprowadzanie i rozpuszczanie tlenu w zawiesinie.

N a koniec, za sekcj ą oddzi el aj ącą 150, znaj duje się urządzenie do usuwania mgły 122, dowolnego znanego typu. Urządzenie do usuwania mgły 122 służy do usuwania z oczyszczonych gazów spalinowych wszelkich pozostałych cząstek cieczy. Następnie oczyszczone gazy spalinowe przepływają przez komin 124, gdzie możnaje poddawać nagrzewaniu, lub wyrzucane sąbezpośrednio do atmosfery.

Uwzględniając powyższe, jest oczywiste, że zasadnicza zaleta niniejszego wynalazku polega na tym, że do podawania zawiesiny do drugiego zespołu głowic natryskowych 116 nie jest potrzebne stosowanie pompy, gdyż poziom zawiesiny w zbiorniku 132 znaj duj e się powyżej drugiego zespołu głowic natryskowych 116. W wyniku tego koszty wytwarzania, eksploatacji i konserwacji wieży rozpylającej 110 są znacznie niższe, niż wież natryskujących 110 znanego rodzaju. Ponadto, eliminacja pomp umożliwia stosowanie zaworu 128 do regulacji przepływu, i dzięki temu sterowania ilością zawiesiny podawanej do wieży 114, odpowiednio, do warunków pracy wieży 114.

Dodatkowa korzyść polega na tym, że zawartość ciał stałych może znacznie przekraczać 15% wagowych, i można stosować stężenia w zawiesinie substancji alkalicznych przekraczające ilości stechiometryczne. Ze względu na wyższą zawartość ciał stałych w zawiesinie, rozmiary zbiornika 132 mogą być mniejsze od zwykle potrzebnych w przypadku znanych wież natryskujących. Wyższa zawartość ciał stałych w zawiesinie według wynalazku umożliwia również eliminacj ę potrzeby stosowania urządzeń odwadniania wstępnego, które wydzielaj ą z zawiesiny produkty uboczne, na przykład gips.

Inna ważna zaleta rozwiązania według wynalazku polega na tym, że prędkość strumienia gazów przepływaj ących przez wieżę 114 jest znacznie większa, niż to jest możliwe w przypadku znanych wież natryskujących. Poza tym duże prędkości wewnątrz wieży 114 dają poprawę kontaktu między zawiesiną i gazami spalinowymi, tak że przy utrzymaniu danego efektu oczyszczającego można stosować zmniejszoną prędkość dopływu zawiesiny do wieży 114. Wyższe prędkości przepływu gazu umożliwiają również zmniejszenie przekroju poprzecznego wieży 114 co daje zmniejszenie kosztów budowy i konserwacji urządzenia płuczącego 110.

Jakkolwiek wynalazek opisano w odniesieniu do korzystnych odmian wykonania, to jest oczywiste, że specjalistajest w stanie dokonać modyfikacji, na przykład przez wprowadzenie no183 592 wych cech niniejszego wynalazku do urządzeń płuczących różniących się konstrukcyjnie i funkcjonalnie od przedstawionych na figurach.

Na przykład ideę wynalazku można wykorzystać w urządzeniu płuczących bez sekcji wstępnego nasycania, eliminatora mgły, układu wymuszonego utlenia, czy mieszadła. Ponadto urządzenie płuczące jest zaopatrzone w wiele punktów wejścia cieczy oczyszczającej do wieży 114. W razie potrzeby w tego rodzaju urządzeniu płuczącym można przepuszczać zawiesinę z różnych poziomów zbiornika 132, tak aby możliwe było wprowadzanie w różnych miejscach wieży 114 zawiesiny o różnym składzie chemicznym i różnej zawartości ciał stałych.

Inna możliwa do pomyślenia odmiana może polegać na zastosowaniu hydrocyklonu do podawania zawiesiny ze zbiornika 132 do wieży 114. Takie podejście umożliwiłoby otrzymywanie pierwszej kompozycji zawiesiny, o stosunkowo dużej zawartości ciał stałych, do wprowadzania w dolnej części wieży, oraz zawiesiny o innym składzie, o mniejszej zawartości ciał stałych, do wprowadzania w wyżej położonym punkcie wieży, co w wyniku dałoby obniżenie kosztów eksploatacyjnych, dzięki skutecznej koordynacji wprowadzania zawiesiny o różnym składzie i różnej zawartości ciał stałych, a zatem i o różnych czasach i parametrach reakcyjnych.

Jeszcze inna modyfikacja mogłaby polegać na obejściowym podawaniu części cieczy ze zbiornika 152 bezpośrednio do przewodu 126 podającego zawiesinę do wieży 114. W tym celu możliwe byłoby zastosowanie rury bocznikującej 158 (przedstawionej na fig. 2) do kierowania strumienia z rury 154 do przewodu 126. Zaletą byłoby w tym przypadku mieszanie zawiesiny z ciecząo bardzo małym pH i bogataw rozpuszczony dwusiarczyn. Przy bocznikowaniu zbiornika 132 wzrasta zasadowość cieczy w zawiesinie, przed wprowadzeniem go do wieży 114. Ewentualną regulację przepływu cieczy przez rurę bocznikującą 158 można osiągnąć narożne sposoby, co umożliwiłoby zmniejszenie rozmiaru stopnia wymuszonego utlenienia w zbiorniku 132. Takiego rodzaju podejście byłoby trudne w przypadku konwencjonalnej wieży rozpylającej 10 według fig. 1, w wyniku prawie całkowitego mieszania rozpylonej zawiesiny 20 z zawiesiną w zbiorniku 30.

Poza tym, opisany powyżej wynalazek może być stosowany jako pojedynczy stopień w układzie zawierającym dwa lub więcej urządzeń płuczących pracujących szeregowo lub równolegle. Dodatkowe stopnie mogą być wykonane według wynalazku, bądź też mogą być znanymi urządzeniami płuczącymi, możliwe jest również zastosowanie obu konstrukcji. Odpowiednio do tego zakres naszego wynalazku ograniczony jest wyłącznie poniższymi zastrzeżeniami.

183 592

• 112

FIG. 2

40-^2³⁰ Łp

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie płuczące do oczyszczania gazów spalinowych, które posiada wieżę, z którą jest połączony kanał wlotowy i kanał wylotowy, zaś nad kanałem wlotowym sąumieszczone dysze natryskowe, nad którymi z kolei jest umieszczona sekcja oddzielania, zaś kanał wylotowy jest połączony z wieżą przed sekcją oddzielania, znamienne tym, że w wieży (114) są umieszczone półki (118), zaś obok sekcji oddzielania (150) są umieszczone zbiorniki (132,152), które są połączone z kolektorami (156) dysz natryskowych (116) za pomocą przewodu (126), natomiast w dolnym końcu wieży (114) jest usytuowany zbiornik (130), nad którym są umieszczone głowice natryskujące (146).
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że na przewodzie (126) jest zamontowany zawór (128) do regulacji przepływu zawiesiny (120) ze zbiornika (132).
3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że sekcja oddzielania (150) jest usytuowana poziomo obok górnego końca wieży (114), zaś zbiorniki (132, 152) są usytuowane pod sekcją oddzielania (150) granicząc z wieżą (114).
4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że pomiędzy zbiornikiem (130), a głowicami natryskującymi (146) jest zamontowana pompa (148).
5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że głowice natryskujące (146) doprowadzające drugi płyn do gazów spalinowych przed ich wejściem do wieży (114) są umieszczone w kanale wlotowym (112).
6. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że w wieży (114) pomiędzy sekcją oddzielania (150) i kanałem wylotowym (124) jest umieszczone urządzenie do usuwania mgły (122) z gazów spalinowych.
7. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że do przewodu (126) jest przyłączone urządzenie odwadniające (138, 140) do usuwania materiału stałego z zawiesiny przepływającej ze zbiornika (132,152) do kolektorów (156) z dyszami natryskowymi (116).

* * *