PL189210B1 - Urządzenie do kontaktowania gazu z płynem - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do kontaktowania gazu z plynem dla odsiarczania i innej obróbki gazu spalinowego zawierajace wieze absorpcyjna, przez która przeplywa gaz spalinowy, zbiornik utleniajacy i rure laczaca do zasilania plynem absorpcyjnym, polaczona ze zbiornikiem utleniajacym i z dyszami do rozpryskiwania plynu w wiezy absorpcyj- nej, gdzie poziom plynu w zbiorniku utleniajacym jest okreslony powyzej polozenia dysz, wlot umieszczony w dolnej czesci wiezy absorpcyjnej do wprowadzania gazu spalinowego do wiezy absorpcyjnej, zespól przechwytuja- cy co najmniej czesc plynu absorpcyjnego rozpryskiwane- go z dysz, usytuowany powyzej poziomu plynu w zbiorni- ku utleniajacym, rure cyrkulacyjna polaczona z zespolem przechwytujacym i zbiornikiem utleniajacym, przy czym za pomoca zespolu przechwytujacego plyn jest zawracany do zbiornika utleniajacego, znamienny tym, ze dysze (7) sa skierowane do góry, natomiast powierzchnia przekroju poprzecznego górnej czesci wiezy absorpcyjnej (1) jest wieksza w sasiedztwie górnych pulapów rozpryskiwanego plynu (3) oraz ze zespól przechwytujacy (11) jest usytu- owany ponizej górnych pulapów rozpryskiwanego w ksztalcie parasola plynu (3). F I G. I PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do kontaktowania gazu z płynem, stosowane przykładowo przy odsiarczaniu i innej obróbce gazu spalinowego, w których płyn absorbujący jest rozpryskiwany w wieży absorpcyjnej, przez którą przepływa gaz spalinowy, a następnie kontaktowany na zasadzie gazu z płynem z gazem spalinowym.

Konwencjonalnie, jako urządzenia odsiarczające wilgotny gaz spalinowy, stosowano rozmaite rodzaje urządzeń do kontaktowania gazu z płynem dla usuwania szkodliwych substancji (np. dwutlenku siarki) z gazu spalinowego pochodzącego z opalanego węglem kotła lub tp. Przykładem tego rodzaju urządzenia do kontaktowania gazu z płynem jest urządzenie tak zwanego typu kolumny płynu, ujawnione w japońskim wzorze użytkowym, Nr 53828/'84.

W tego rodzaju urządzeniu, płyn absorbujący (szlam wapienny) jest rozpryskiwany w górę w postaci kolumn płynu z licznych dysz umieszczonych w wieży absorpcyjnej, i przez te rozpryskiwane strumienie płynu absorpcyjnego powoduje się przepływ gazu spalinowego. W ten sposób można skutecznie usunąć dwutlenek siarki i pył (np. popiół lotny) zawarty w gazie spalinowym.

Podstawowa konstrukcja takiego urządzenie jest taka jak przedstawiono schematycznie POS. I, w której sekcja wlotowa lub wylotowa gazu spalinowego 52 i 53 do wprowadzania lub wyładowywania gazu spalinowego są utworzone w górnej i dolnej części wieży absorpcyjnej 51.

189 210

W wieży absorpcyjnej 51 są także umieszczone rury prowadzące 54 i duża liczba skierowanych w górę dysz 55, utworzonych na tych rurach prowadzących 54. ,

Przy dnie wieży absorpcyjnej 51 jest utworzony zbiornik 56 płynu do gromadzenia płynu absorbującego (np. szlamu wapiennego) 57. Ten zbiornik 56 płynu jest połączony ze wspomnianymi rurami prowadzącymi 54 za pomocą rury cyrkulacyjnej 58, w której jest zainstalowana pompa wtryskująca 59.

W urządzeniu do kontaktowania gazu z płynem o opisanej powyżej konstrukcji, pompa 59 rozpryskuje płyn absorbujący 57 w górę ze skierowanych ku górze dysz 55. Gaz spalinowy jest wprowadzany z jednej z sekcji wlotowych lub wylotowych 52 i 53 gazu spalinowego i powoduje się jego przepływ przez rozpryskiwane strumienie płynu absorbującego 57, tak że realizuje się kontakt gazu z płynem. Tak obrobiony gaz spalinowy z którego usunięto dwutlenek siarki itp. jest wyładowywany z drugiej sekcji wlotowych lub wylotowych 52 i 53.

Według tej technologii, w której płyn absorbujący 57 jest rozpryskiwany w górę, kontakt gazu z płynem jest realizowany w długim okresie czasu, podczas którego płyn absorbujący wykonuje tor powrotny (to jest wznosi się i opada). Ponadto, gdy rozpryśnięte strumienie osiągają górny pułap i opadają w dół rozpościerając się na podobieństwo parasola, to płyn absorbujący 57 rozdziela się na kropelki płynu i tym samym zwiększa efekt kontaktowania gazu z płynem. Gdy zawartość dwutlenku siarki itp. w gazie spalinowym jest niska, wówczas ze względów ekonomicznych można zmieniać wysokość kolumn płynu. Ponadto, w porównaniu z urządzeniem typu tak zwanej upakowanej wieży, w której płyn absorbujący przepływa w dół przez wieżę upakowaną rusztami podobnymi do siatki i tym samym kontaktowany jest z gazem, tego rodzaju urządzenie ma wiele korzyści, na przykład kanał przepływu płynu w takim urządzeniu jest mniej podatny na zatykanie.

Według opisanej powyżej technologii, jednakże jest potrzebna pompa wtryskująca 59 mająca duże obciążenie mocy dla rozpryskiwania płynu absorbującego 57 w obrębie zbiornika 56 płynu z dysz 55 (na pos. I pokazano tylko jedną pompę wtryskująca ze względu na uproszczenie, jednakże zwykle stosowane są liczne pompy wtryskujące). Dla nadania urządzeniu większej zawartości i dla zredukowania kosztów wyposażenia i kosztów roboczych, pożądane jest pominięcie tego rodzaju pomp wtryskujących.

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do kontaktowania gazu z płynem dla odsiarczania i innej obróbki gazu spalinowego zawierające wieżę absorpcyjną, przez którą przepływa gaz spalinowy, zbiornik utleniający i rurę łączącą do zasilania płynem absorpcyjnym, połączoną ze zbiornikiem utleniającym i z dyszami do rozpryskiwania płynu w wieży absorpcyjnej, gdzie poziom płynu w zbiorniku utleniającym jest określony powyżej położenia dysz, wlot umieszczony w dolnej części wieży absorpcyjnej do wprowadzania gazu spalinowego do wieży absorpcyjnej, zespół przechwytujący usytuowany powyżej poziomu płynu w zbiorniku utleniającym, przy czym zespół przechwytujący przechwytuje co najmniej część płynu absorpcyjnego rozpryskiwanego z dysz, rurę cyrkulacyjną połączoną z zespołem przechwytującym i zbiornikiem utleniającym, przy czym za pomocą zespołu przechwytującego płyn jest zawracany do zbiornika utleniającego, charakteryzujące się tym, że dysze są skierowane do góry, natomiast powierzchnia przekroju poprzecznego górnej części wieży absorpcyjnej jest większa w sąsiedztwie górnych pułapów rozpryskiwanego płynu dla zredukowania jego prędkości przepływu i zmniejszenia opadających kropel płynu, oraz że zespół przechwytujący jest usytuowany poniżej górnych pułapów rozpryskiwanego w kształcie parasola płynu, przy czym w większej powierzchni przekroju poprzecznego górnej części wieży absorpcyjnej przepływ gazu spalinowego jest nie mniejszy niż 5 m/sek. Natomiast w powierzchni poprzecznej przekroju poprzecznego prędkość przepływu gazu spalinowego wynosi od 5 do 15 m/sek.

Zbiornik płynu jest zbiornikiem utleniającym płyn absorpcyjny.

Kanał cyrkulacyjny do zawracania płynu absorpcyjnego z zespołu przechwytującego do zbiornika płynu jest osłoniętą od atmosfery rurą cyrkulacyjną.

Kanał cyrkulacyjny, korzystnie rura cyrkulacyjna do zawracania płynu absorpcyjnego za pomocą zespołu przechwytującego do zbiornika płynu, posiada dolny koniec skierowany w dół i zanurzony w płynie absorpcyjnym wewnątrz zbiornika płynu, korzystnie zbiornika utleniającego a rura powietrzna jest połączona z kanałem cyrkulacyjnym, korzystnie z rurą cyrkulacyjną.

189 210

Kolektor mgły, korzystnie eliminator mgły, jest umieszczony w wieży absorpcyjnej powyżej dysz rozpryskowych i zespołu odpowietrzającego.

Zadaniem wynalazku jest zatem opracowanie urządzenia do kontaktowania gazu z płynem, które umożliwi większą zawartość wyposażenia i zredukowanie kosztów wyposażenia, kosztów roboczych i innych kosztów bez zmniejszenia wydajności absorpcji dwutlenku siarki i tym podobnych.

Przyczyna dla której poziom płynu w zbiorniku płynu jest określany tak aby znajdował się powyżej położenia dysz polega na tym, że płyn absorbujący jest rozpryskiwany z dysz przez oddziaływanie wysokości ciśnienia płynu wprowadzonego w zbiorniku z płynem (różnicy pomiędzy wysokością powierzchni płynu a wysokością dysz).

Tak więc, ponieważ płyn absorbujący jest rozpryskiwany przez oddziaływanie wysokości ciśnienia płynu wewnątrz zbiornika płynu, zatem można wyeliminować konieczność stosowania pomp wtryskujących mających duże obciążenie mocy.

Ponadto zainstalowano zespół wychwytujący w położeniu powyżej poziomu płynu, zaś płyn absorpcyjny jest rozpryskiwany z dysz na wysokość powyżej zespołu przechwytującego. Tak więc przynajmniej część opadającego płynu absorbującego jest przechwytywana przez zespół przechwytujący i zawracana do zbiornika płynu tak, że poziom płynu w zbiorniku może być utrzymywany jako stały.

Zespól przechwytujący może zawierać przykładowo człony podobne do rynien, które są korzystnie tak rozmieszczone, aby przepuszczać rozpryskiwane promienie w górę ale aby skutecznie odbierać opadający płyn absorbujący z górnych pułapów strumieni podczas rozpościerania się na wzór parasola, zespół podobny do cyklonu który przechwytuje płyn absorbujący przez gromadzenie skrajnie górnych części rozpryśniętych strumieni w sąsiedztwie ściany bocznej wieży absorpcyjnej lub inny odpowiedni zespół.

W tym przypadku, proporcja płynu absorbującego przechwyconego przez zespól przechwytujący powinna korzystnie być możliwie duża, przy czym idealnie jest gdy płyn absorbujący jest całkowicie przechwycony i zawrócony. Jeżeli część płynu absorbującego opada w dół zamiast wychwycenia przez zespół przechwytujący, to nie przechwycona część płynu absorbującego może być przykładowo gromadzona w dolnej części wieży absorpcyjnej i zawracana do zbiornika płynu za pomocą pompy cyrkulacyjnej mającej niskie obciążenie mocy.

Ponadto, ponieważ górne pułapy strumieni rozpryskiwanych w górę z dysz mogą wznosić się powyżej poziomu płynu w zbiorniku płynu, zatem powoduje się przepływ gazu spalinowego w tym samym kierunku w górę co kierunek rozpryskiwania płynu absorbującego. Tak więc przepływ gazu spalinowego oddziałuje na rozpryśnięte strumienie tak, aby podnieść je powyżej poziomu płynu.

Ponadto, wspomniany powyżej kanał cyrkulacyjny umożliwia przechwytywanie płynu absorbującego przez zespół przechwytujący dla przepływu do zbiornika płynu wskutek jego własnego ciężaru. Ten kanał cyrkulacyjny może zawierać przykładowo zlew lub rynnę, która jest otwarta do atmosfery i tym samym umożliwia kontaktowanie się krążącego płynu z atmosferą. Jednakże kanał cyrkulacyjny korzystnie powinien stanowić rurę lub przewód, które są osłonięte od atmosfery i tym samym nie ma możliwości przedostawania się do atmosfery płynącego nieobrobionego gazu spalinowego.

Tego rodzaju urządzenie do kontaktowania gazu z płynem może być stosowane przykładowo do wieży absorpcyjnej funkcjonującej jako urządzenie odsiarczające wilgotny gaz spalinowy lub wieży absorpcyjnej funkcjonującej jako urządzenie do usuwania innych szkodliwych gazów (np. chlorowodoru, fluoru, fluorku wodoru i fluorku krzemu).

W urządzeniu do kontaktowania gazu z płynem według wynalazku, można zainstalować wewnątrz wieży absorpcyjnej kolektor mgły w położeniu powyżej sekcji rozpryskiwania płynu absorbującego, zaś mgła zgromadzona przez ten kolektor mgły może być zawracana do zbiornika płynu.

W szczególności, gdy powoduje się przepływ gazu spalinowego w tym samym kierunku co kierunek rozpryskiwania płynu absorbującego, to wzrasta ilość mgły zawartej w gazie spalinowym który przeszedł przez rozpryskiwane strumienie. Jeżeli gaz spalinowy jest wyładowywany w swej postaci samoistnej, wówczas nie tylko płyn absorbujący jest odprowadzany jako odpad, ale również obrobiony gaz spalinowy mający zmieszaną z nim mgłę, które niekorzystnie są

189 210 emitowane z układu. Tak więc, kolektor mgły powinien być zainstalowany powyżej rozpylanych strumieni dla gromadzenia i zawracania mgły.

Stosowany tu kolektor mgły może stanowić dowolne z rozmaitych urządzeń, typu płyty przegrodowej, płyty zawiniętej typu cyklonu lub typu drucianej siatki.

Ponadto, powierzchnia przekroju górnej części wieży absorpcyjnej może być zwiększona. Przykładowo, jeżeli powierzchnia przekroju wieży absorpcyjnej jest zwiększona w sąsiedztwie górnych pułapów rozpryskiwanych strumieni, to ta zwiększona powierzchnia przekroju powoduje redukowanie prędkości przepływu gazu spalinowego i tym samym wywołuje opadanie kropelek płynu z rozpryskiwanych strumieni. Tak więc można zwiększyć efekt odzyskiwania płynu absorbującego.

Ponadto, zbiornik płynu może być przystosowany do pracy jako zbiornik utleniający dla powodowania reakcji utleniania płynu absorbującego.

W urządzenie do kontaktowania gazu z płynem pracującym jako urządzenie odsiarczające wilgotny gaz spalinowy, dwutlenek siarki jest absorbowany do płynu absorbującego dla utworzenia siarczynu. Następnie ten siarczyn jest utleniany przez doprowadzanie powietrza (tlenu) do płynu absorbującego. Jeżeli stosuje się urządzenie do kontaktowania gazu z płynem według wynalazku, przykładowo do urządzenia odsiarczającego wilgotny gaz spalinowy lub podobnego, wówczas zbiornik płynu może pracować jako zbiornik utleniający, w którym płyn absorbujący jest utleniany przez powietrze (tlen) dostarczane do tego zbiornika utleniającego. Powoduje to że niekonieczny staje się oddzielnie instalowany zbiornik utleniający, co pozwala na uproszczenie całego wyposażenia.

Ponadto, kanał cyrkulacyjny do zawracania płynu absorbującego z zespołu przechwytującego do zbiornika płynu może zawierać rurę cyrkulacyjną, ekranowaną od atmosfery.

W szczególności, gdy zbiornik płynu pracuje jako zbiornik utleniający, to kanał cyrkulacyjny zawierający rynnę lub inny człon otwarty do atmosfery nie jest już potrzebny, ponieważ nieobrobiony gaz spalinowy wewnątrz wieży absorpcyjnej rozprasza się do atmosfery. Tak więc, kanał cyrkulacyjny jest wytworzony z rury cyrkulacyjnej ekranowanej względem atmosfery tak, że nieobrobiony gaz spalinowy płynący wraz z płynem cyrkulacyjnym mogą być wprowadzane do zbiornika utleniającego bez przedostawania się do atmosfery. W tym przypadku, rura cyrkulacyjna ekranowana względem atmosfery może stanowić przykładowo rurę lub giętki przewód.

Jeżeli zbiornik płynu pracuje jako zbiornik utleniający, wówczas rura cyrkulacyjna może posiadać dolny koniec wystający w dół i zanurzony w płynie absorbującym wewnątrz zbiornika z płynem, zaś rura powietrzna może być przyłączona do rury cyrkulacyjnej tak, że do płynu absorbującego wewnątrz zbiornika z płynem jest dostarczane powietrze (tlen) równocześnie z zawracaniem płynu absorbującego.

Tak dostarczane powietrze (tlen) służy do powodowania reakcji utleniania. Gdy rura powietrzna jest przyłączona do rury cyrkulacyjnej, wówczas płyn absorbujący płynący w dół przez rurę cyrkulacyjną w wyniku swego własnego ciężaru powoduje zasysanie powietrza i przenoszenie go do zbiornika z płynem, tak że można pominąć stosowanie dmuchawy zasilającej powietrze i odpowiednich innych elementów składowych.

Ponadto, ponieważ dolny koniec rury cyrkulacyjnej jest zanurzony w płynie absorbującym wewnątrz zbiornika z płynem, zatem powietrze (tlen) może być skutecznie wprowadzane do płynu absorbującego.

Ponadto, korzystnie powoduje się przepływ gazu spalinowego z dużą prędkością, nie mniejszą niż 5 m/sek.

W przypadku konwencjonalnego urządzenia do kontaktowania gazu z płynem tak zwanego typu kolumny płynu, prędkość przepływu gazu spalinowego jest zwykle nie większa niż 5 m/sek. W urządzeniu do kontaktowania gazu z płynem według wynalazku, jest zastosowana prędkość przepływu nie mniejsza niż 5 m/sek. Powoduje to nie tylko zwiększenie efektu podnoszenia rozpryskiwanych strumieni płynu absorbującego i tym samym podnoszenia wyżej górnych pułapów rozpryskiwanych strumieni, ale również zwiększa ilość płynu absorpcyjnego pozostającego w gazie spalinowym (to jest przytrzymywania płynu absorpcyjnego). Ponadto, zostaje wystarczająco wymieszane wnętrze kropelek płynu dla spowodowania zwiększenia stopnia absorpcji kropelek płynu.

189 210

Ponadto, prędkość kropelek płynu w stosunku do gazu spalinowego traktowanego jako płyn lepki zostaje zwiększona tak, że staje się cieńsza warstwa graniczna utworzona na powierzchni kropelek płynu. Z tej i innych przyczyn, zostaje zwiększony efekt kontaktowania gazu z płynem, co daje większą wydajność odsiarczania niż w sposobach konwencjonalnych.

Na fig. 4 pokazano rezultaty doświadczenia, w którym zastosowano urządzenie do kontaktowania gazu z płynem według wynalazku, a mianowicie relację pomiędzy prędkością przepływu (m/sek.) gazu spalinowego i stopniem odsiarczania (%) przez utrzymywanie stopnia cyrkulacji płynu absorbującego i wysokości kolumn płynu na poziomie określonych stałych wartości. Poprzez to doświadczenie stwierdzono, że jeżeli prędkość przepływu gazu spalinowego przekroczy 5 m/sek., wówczas stopień odsiarczania zostaje polepszony gdy prędkość przepływu staje się większa.

Ponadto, jeżeli prędkość przepływu gazu spalinowego wzrasta, to można utrzymać wielkość przepływu pomimo zmniejszenia obszaru przekrojowego wieży absorpcyjnej. Tak więc wieża absorpcyjna może być wykonana jako bardziej zwarta i można zmniejszyć ilość dysz, co pozwala na zredukowanie kosztów wyposażenia.

Jak opisano powyżej, w urządzeniu do kontaktowania gazu z płynem określa się poziom płynu w zbiorniku z płynem tak, aby znajdował się powyżej położenia dysz, instaluje się zespół przechwytujący do przechwytywania przynajmniej części płynu absorbującego rozpryskiwanego przez oddziaływanie wysokości ciśnienia w położeniu powyżej poziomu płynu, i zawraca się płyn absorbujący przechwycony przez zespół przechwytujący przez kanał cyrkulacyjny. Tak więc można wyeliminować konieczność stosowania pomp wtryskujących mających wysokie obciążenie mocy a tym samym można zredukować koszty robocze.

Ponadto, jeżeli mgła zgromadzona przez kolektor mgły jest zawracana do zbiornika z płynem, to płyn absorbujący może być wykorzystywany wydajnie i można będzie wyładowywać gaz spalinowy nie zawierający wcale mgły. Ponadto, jeżeli powierzchnia przekroju górnej części wieży absorpcyjnej zostanie zwiększona, wówczas można bardziej wydajnie odzyskiwać płyn absorbujący. Ponadto, zbiornik płynu jest przystosowany do pracy jako zbiornik utleniający, przez co można wykonać jako bardziej zwartą całkowitą konstrukcję wyposażenia urządzenia do odsiarczania wilgotnego gazu spalinowego.

Ponadto, jeżeli kanał cyrkulacyjny zawiera rurę cyrkulacyjną ekranowaną względem atmosfery, to unika się emisji do atmosfery nieobrobionego gazu spalinowego. Ponadto, jeżeli rura cyrkulacyjna ma dolny koniec wystający w dół i zanurzony w płynie absorbującym wewnątrz zbiornika płynu i rura powietrzna jest przyłączona do rury cyrkulacyjnej, to powietrze (tlen) może być automatycznie i skutecznie dostarczane do zbiornika utleniającego i można uprościć całe wyposażenie. Ponadto, jeżeli powoduje się przepływ gazu spalinowego z szybkością większą niż wstępnie określona szybkość, to można uzyskać zwiększenie wydajności odsiarczania i można otrzymać znacznie bardziej zwarte wyposażenie, przykładowo w wyniku zmniejszenia obszaru przekrojowego.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny widok przykładowego urządzenia do kontaktowania gazu z płynem według wynalazku, fig. 2 - przekrój wzdłuż linii A-A z fig. 1, fig. 3 - widok perspektywiczny zespołu przechwytującego, fig. 4 - wykres przedstawiający relację pomiędzy prędkością przepływu gazu spalinowego a stopniem odsiarczania, przy czym prędkość przepływu (w m/sek.) gazu spalinowego jest przedstawiona na osi odciętych zaś stopień odsiarczania (w %) na osi rzędnych, a pos. I - schematyczny widok konwencjonalnego urządzenia do kontaktowania gazu z płynem.

Na fig. 1 pokazano schematyczny widok urządzenie do kontaktowania gazu z płynem według wynalazku, na fig. 2 przedstawiono przekrój wzdłuż linii A-A z fig. 1, a na fig. 3 przedstawiono perspektywiczny widok zespołu przechwytującego.

Urządzenie do kontaktowania gazu z płynem według wynalazku może być stosowane przykładowo w wieży absorpcyjnej urządzenia do odsiarczania wilgotnego gazu spalinowego, i ma konstrukcję tego rodzaju, aby udoskonalić urządzenie do kontaktowania gazu z płynem typu tak zwanej kolumny płynu, w którym płyn absorbujący (np. szlam wapniowy) jest rozpryskiwany w górę z dysz i kontaktowany z gazem spalinowym płynącym przez urządzenie tak, aby absorbować dwutlenek siarki do płynu absorbującego. W związku z tym, do płynu

189 210 absorbującego mającego zaabsorbowany dwutlenek siarki jest doprowadzany tlen, tak aby otrzymywany siarczyn był utleniany dla utworzenia gipsu. Alternatywnie, w niektórych przypadkach siarczyn nie jest utleniany jednakże odzyskiwany jako krystaliczne ciało stałe.

W przykładowym urządzeniu do kontaktowania gazu z płynem według wynalazku, jak przedstawiono na fig. 1, zainstalowano zbiornik utleniający 2 służący jako zbiornik płynu, w bliskim sąsiedztwie wieży absorpcyjnej 1, zaś w tym zbiorniku utleniającym 2 jest zgromadzony płyn absorbujący 3. Gdy pożądane jest odzyskiwanie siarczynu bezpośrednio jako produktu pośredniego, wówczas zbiornik utleniający 2 nie służy do utleniania, ale jedynie jako zbiornik płynu.

Wieża absorpcyjna 1 jest wyposażona w rury prowadzące 5, które są połączone ze zbiornikiem utleniającym 2 za pomocą rury łączącej 4. Ta rura łącząca 4 jest wyposażona w zawór do otwierania lub zamykania instalacji rurowej, i wspomniane rury prowadzące 5 mają dużą liczbę dysz 7 do rozpryskiwania w górę płynu absorbującego 3.

W dolnej części wieży absorpcyjnej 1 jest utworzona sekcja wlotowa 8 gazu spalinowego dla wprowadzania gazu spalinowego do tej wieży absorpcyjnej, zaś sekcja wylotowa 9 gazu spalinowego jest utworzona w górnej części wieży 1 wyładowywania gazu spalinowego w wieży absorpcyjnej 1. Gaz spalinowy wprowadzany z sekcji wlotowej 8 gazu spalinowego przepływa w górę przez wieżę absorpcyjną 1 a następnie jest kontaktowany na zasadzie gazpłyn z rozpryskiwanymi strumieniami płynu absorbującego. Obrobiony gaz spalinowy jest wyładowywany z sekcji wylotowej 9 gazu spalinowego.

W wynalazku, gaz spalinowy przepływa z sekcji wlotowej 8 gazu spalinowego w stronę sekcji wylotowej 9 gazu spalinowego, jak będzie opisane poniżej. Tak więc, zostają podniesione górne pułapy strumieni rozpryskiwanych z dysz 7 i jednocześnie uzyskuje się polepszenie wydajności odsiarczania.

Ponadto, powyżej obszaru wtryskiwania płynu absorbującego w wieży absorpcyjnej 1 zainstalowano eliminator mgły 10 służący jako kolektor mgły, tak że jakakolwiek mgła zawarta w obrobionym gazie spalinowym może być gromadzona w tym kolektorze. Ponadto, zainstalowano w górnej środkowej części wieży absorpcyjnej zespół przechwytujący 11 jak będzie opisane poniżej tak, aby przechwytywał przynajmniej część płynu absorbującego rozpryskiwanego z dysz 7.

Ponadto, dla zawrócenia przechwyconej części płynu absorbującego 3 do zbiornika utleniającego 2, zastosowano rurę cyrkulacyjną 12 zawierającą rurę lub giętki przewód, która przechodzi od zespołu przechwytującego 11 do zbiornika utleniającego 2.

Ponadto, zwiększono obszar przekroju w wieży absorpcyjnej 1 w sąsiedztwie górnych pułapów rozpryskiwanych strumieni, tak że ten zwiększony obszar przekrojowy redukuje prędkość przepływu rozpryskiwanych strumieni i tym samym wywołuje opadanie kropelek płynu. Jednocześnie, zainstalowano kolistą rynnę 17 tworzącą część zespołu przechwytującego 11 jak będzie opisane poniżej, wykorzystując stopień powstający z powiększenia obszaru przekrojowego.

Ponadto, w dolnej części wieży absorpcyjnej 1 zainstalowano sekcję odzyskiwania 13 do odbierania części płynu absorbującego 3, która nie została przechwycona przez zespół przechwytujący 11. Dla zawrócenia płynu absorbującego 3 zgromadzonego w tej sekcji odzyskiwania 13 do zbiornika utleniającego 2, pomiędzy sekcją odzyskiwania 13 a zbiornikiem utleniającym 2 zainstalowano rurę powrotną 14. Ta rura powrotna 14 jest wyposażona w pompę odzyskową 15.

Jak opisano powyżej, płyn absorbujący 3 jest zmagazynowany w opisanym powyżej zbiorniku utleniającym 2. Określa się poziom H tego płynu absorbującego 3 tak, aby znajdował się powyżej położenia dysz 7. Ten zbiornik utleniający 2 jest wyposażony w mieszadło 16 do mieszania płynu absorbującego 3.

Ponadto, zastosowano przewód odciągający do odciągania szlamu ze zbiornika utleniającego 2, przewód zasilający do uzupełniania płynu absorbującego 3 i tym podobne, które również przyłączone do zbiornika utleniającego 2, jednakże których nie pokazano na fig. 1 dla uproszczenia.

Na fig. 2 i 3 został przedstawiony zespół przechwytujący 11, wyjaśniony poniżej. Zespół przechwytujący 11 zawiera przykładowo kolistą rynnę 17 utworzoną na uskoku w wewnętrznej

189 210 ścianie wieży absorpcyjnej 1, oraz liczne człony rynnowe 18 przechodzące równolegle względem wspomnianych rur prowadzących 5. Ta kolista rynna 17 i człony rynnowe 18 są umieszczone powyżej poziomu H płynu absorbującego 3 wewnątrz zbiornika utleniającego 2.

Jak przedstawiono przykładowo na fig. 2 i 3, człony rynnowe 18 są tak umieszczone że nie przerywają rozpryskiwanych w górę strumieni, a jednocześnie mogą skutecznie przechwytywać płyn absorbujący opadający z górnych pułapów strumieni które rozpryskują się na podobieństwo parasola. W przedstawionym rozwiązaniu, człony rynnowe 18 i rury prowadzące 5 są umieszczone naprzemiennie, przy czym każdy człon rynnowy 18 jest umieszczony w połowie drogi pomiędzy sąsiadującymi rurami prowadzącymi 5.

Jak przedstawiono na fig. 2, końce każdego członu rynnowego 18 są przyłączone do kolistej rynny 17 tak, aby się z nią komunikowały. W razie potrzeby, człony rynnowe 18 mogą mieć nadaną odmienną konstrukcję. Przykładowo, dla równomiernego przepływu odbieranego płynu absorpcyjnego do kolistej rynny 17, człony rynnowe 18 są pochylone tak, że środkowa część każdego członu rynnowego 18 jest wyniesiona powyżej jego zakończeń (po stronie kolistej rynny).

Człony rynnowe 18 mogą być umieszczone w dowolny pożądany sposób. Jeżeli tylko będzie zapewnione skuteczne przechwytywanie rozpryskiwanego płynu absorbującego, to człony rynnowe 18 mogą być umieszczone tak, aby pomiędzy nimi były umieszczone dwie lub więcej rur prowadzących 5. Alternatywnie, człony rynnowe 18 mogą być rozmieszczone na podobieństwo siatki przez umieszczenie ich zarówno w kierunku równoległym do rur prowadzących 5 jak i w kierunku prostopadłym do nich. Ponadto jest również możliwe zainstalowanie tylko kolistej rynny 17 na ścianie bocznej wieży absorpcyjnej i pominięcie członów rynnowych 18.

Górne zakończenie rury cyrkulacyjnej 12 jest podłączone do wspomnianej kolistej rynny 17, zaś dolny koniec rury cyrkulacyjnej 12 jest zanurzony w płynie absorbującym 3 wewnątrz zbiornika utleniającego 2 i rozciąga się w sąsiedztwie jego dolnej części. Tak więc, przechwycona część płynu absorbującego 3 ma możliwość spłynięcia w dół przez rurę cyrkulacyjną 12 wskutek swego własnego ciężaru i zawrócenia do zbiornika utleniającego 2.

Ponadto, do rury cyrkulacyjnej 12 jest podłączona rura powietrzna 20. Tak więc, gdy płyn absorbujący przechwycony przez zespół przechwytujący 11 spływa w dół przez rurę cyrkulacyjną 12 w wyniku swego własnego ciężaru, to przez rurę powietrzną 20 jest zasysane powietrze i przenoszone do zbiornika utleniającego 2.

Pomiędzy zbiornikiem utleniającym 2 i wieżą absorpcyjną 1 jest zainstalowany zespół wyrównujący odpowietrzanie 21. Tak więc, resztkowe powietrze znajdujące się w górnej przestrzeni zbiornika utleniającego 2, stanowiące zasadniczo gazowy azot jest wprowadzone do sekcji wylotowej 9 gazu spalinowego wieży absorpcyjnej 1.

Poniżej zostanie opisane działanie urządzenia do kontaktowania gazu z płynem o opisanej powyżej konstrukcji.

Jak przedstawiono na fig. 1, do zbiornika utleniającego 2 zostaje doprowadzony płyn absorbujący 3, a jego poziom H jest określony tak, aby znajdował się powyżej położenia dysz 7 i poniżej położenia zespołu przechwytującego 11. W tym stanie, zostaje uruchomiony zawór 6 w rurze łączącej 4 tak, aby spowodować połączenie zbiornika utleniającego 2 z rurami prowadzącymi 5. Jednocześnie, z sekcji wlotowej 8 gazu spalinowego zostaje wprowadzony gaz spalinowy z dużą prędkością przepływu.

Tak więc, płyn absorbujący 3 zostaje rozpryśnięty w górę z dysz 7 przez oddziaływanie wysokości ciśnienia wyznaczonej przez różnicę (h) w wysokości pomiędzy poziomem płynu H zbiornika utleniającego 2 i dysz 7. Ponadto w wyniku efektu podnoszenia gazu spalinowego wprowadzanego z sekcji wlotowej 8 gazu spalinowego z dużą prędkością przepływu, zostają dodatkowo podniesione górne pułapy rozpryskiwanych strumieni powyżej poziomu płynu H. W konsekwencji, rozpryśnięte strumienie przechodzą przez otwory pomiędzy członami rynnowymi 18 i wznoszą się do położenia powyżej poziomu płynu H.

W przedstawionym rozwiązaniu, prędkość przepływu gazu spalinowego jest nie mniejsza niż 5 m/sek. (a korzystnie w zakresie 5 do 15 m/sek.) Powoduje to nie tylko zwiększenie efektu wznoszenia rozpryskiwanych strumieni, ale również daje polepszenie wydajności odsiarczania w wyniku zwiększenia wydajności kontaktowania gazu z płynem.

189 210

Po przejściu rozpryśniętych strumieni przez otwory pomiędzy członami rynnowymi 18 i osiągnięciu ich górnych pułapów, strumienie te opadają w dół rozpryskując się na wzór parasola. Główna część płynu absorbującego tworzącego strumienie jest przechwytywana poprzez człony rynnowe 18 i kolistą rynnę 17, zaś pozostała część opada do sekcji odzyskiwania 13.

Ta część płynu absorbującego która jest przechwytywana przez zespół przechwytujący 11 spływa w dół przez rurę cyrkulacyjną 12 w wyniku swego własnego ciężaru i łączy się w płynie absorbującym 3 wewnątrz zbiornika utleniającego 2. Na swym torze do zbiornika utleniającego, powietrze jest zasysane przez rurę powietrzną 20 i przenoszone do płynu absorbującego 3 wewnątrz zbiornika utleniającego 2.

Ponieważ dolny koniec rury cyrkulacyjnej 12 jest zanurzony w płynie absorbującym wewnątrz zbiornika utleniającego 2, zatem powietrze zasysane przez rurę powietrzną 20 może być skutecznie wprowadzane do płynu absorbującego.

Z drugiej strony, ta część płynu absorbującego która opadła do sekcji odzyskiwania 13 zostaje zawrócona do zbiornika utleniającego 2 poprzez uruchomienie pompy odzyskowej 15 mającej małe obciążenie mocy.

W zbiorniku utleniającym 2 zostaje uruchomione mieszadło 16 i powoduje się utlenianie płynu absorbującego 3 przez powietrze (tlen) zasysane przez rurę powietrzną 20. W razie potrzeby, przez dno zbiornika utleniającego 2 można doprowadzać dodatkowe powietrze (tlen).

Ta część płynu absorbującego 3, która została przekształcona w zagęszczony szlam w wyniku jego utlenienia jest odciągana przez przewód odciągający (nie pokazany) i przeniesiona do dalszego etapu gdzie jest poddawana obróbce dla wytworzenia gipsu. Ponadto, w razie potrzeby zostaje uzupełniony świeży płyn absorbujący 3 przez przewód zasilający (nie pokazany).

Powietrze resztkowe, występujące w górnej przestrzeni zbiornika utleniającego 2, składające się zasadniczo z gazowego azotu, jest prowadzone do sąsiedztwa sekcji wylotowej 9 gazu spalinowego wieży absorpcyjnej 1 przez zespół wyrównujący odpowietrzanie 21.

Obrobiony gaz spalinowy, z którego usunięto dwutlenek siarki w rezultacie kontaktu gazu z płynem przepływa w stronę sekcji wylotowej 9 gazu spalinowego. Ponieważ prędkość przepływu gazu spalinowego jest duża, zatem obrobiony gaz spalinowy zawiera dużą ilość mgły. Jednakże mgła zawarta w gazie spalinowym ma mniejszą prędkość podczas przejścia poprzez sekcję o powiększonym obszarze przekrojowym i dlatego ma tendencję do opadania. Ponadto mgła ta jest gromadzona podczas przejścia gazu spalinowego przez eliminator mgły 10 i zawracana do zbiornika utleniającego 2 poprzez kanał cyrkulacyjny (nie pokazany).

W opisany powyżej sposób, można powodować krążenie płynu absorbującego 3 przez rozpryskiwanie płynu absorbującego 3 z dysz 7 poprzez oddziaływanie wysokości wyznaczonej przez różnicę h, bez instalowania pomp wtryskujących mających szczególnie duży pobór mocy. Umożliwia to nie tylko zredukowanie kosztów roboczych, ale również zmniejszenie całkowitego obszaru przekrojowego wieży absorpcyjnej w wyniku dużej prędkości przepływu gazu spalinowego, przez co wieża ta może być wykonana jako bardziej zwarta. Ponadto, można również zmniejszyć ilość dysz w określonych warunkach.

Należy uwzględnić, że wynalazek obecny nie jest ograniczony do opisanego powyżej rozwiązania. W technicznym zakresie wynalazku mieści się również urządzenie do kontaktowania gazu z płynem, mające zasadniczo tę samą konstrukcję i dające te same efekty co urządzenie według wynalazku.

Przykładowo, zespół przechwytujący 11 nie musi koniecznie zawierać członów rynnowych. Zamiast tego można przechylić kierunek strumieni rozpryskiwanych z dysz 7 dla wytworzenia przepływu spiralnego w wieży absorpcyjnej 1 i tym samym dla przechwytywania płynu absorbującego 3 w sposób typu cyklonowego, lub też można zastosować inne środki.

Ponadto, jeżeli rozpryśnięte strumienie będą prawie całkowicie przechwytywane przez zespół przechwytujący 11, wówczas staje się niekonieczne stosowanie leżącej poniżej pompy odzyskowej 15 i związanych z nią elementów składowych.

189 210

189 210

POS. I

189 210

F I G. 2

F I G. 3

189 210

F IG. 4

STOPIEŃ ODSIARCZANIA (%)

PRĘDKOŚĆ PRZEPŁYWU GAZU SPALINOWEGO (/sek.)

189 210

F I G. I

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do kontaktowania gazu z płynem dla odsiarczania i innej obróbki gazu spalinowego zawierające wieżę absorpcyjną, przez którą przepływa gaz spalinowy, zbiornik utleniający i rurę łączącą do zasilania płynem absorpcyjnym, połączoną ze zbiornikiem utleniającym i z dyszami do rozpryskiwania płynu w wieży absorpcyjnej, gdzie poziom płynu w zbiorniku utleniającym jest określony powyżej położenia dysz, wlot umieszczony w dolnej części wieży absorpcyjnej do wprowadzania gazu spalinowego do wieży absorpcyjnej, zespół przechwytujący co najmniej część płynu absorpcyjnego rozpryskiwanego z dysz, usytuowany powyżej poziomu płynu w zbiorniku utleniającym, rurę cyrkulacyjną połączoną z zespołem przechwytującym i zbiornikiem utleniającym, przy czym za pomocą zespołu przechwytującego płyn jest zawracany do zbiornika utleniającego, znamienny tym, że dysze (7) są skierowane do góry, natomiast powierzchnia przekroju poprzecznego górnej części wieży absorpcyjnej (1) jest większa w sąsiedztwie górnych pułapów rozpryskiwanego płynu (3) oraz że zespół przechwytujący (11) jest usytuowany poniżej górnych pułapów rozpryskiwanego w kształcie parasola płynu (3).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zbiornik płynu jest zbiornikiem utleniającym (2) płyn absorpcyjny (3).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że kanał cyrkulacyjny do zawracania płynu absorpcyjnego (3) z zespołu przechwytującego (11) do zbiornika płynu jest osłoniętą od atmosfery rurą cyrkulacyjną (12).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienne tym, że kanał cyrkulacyjny, korzystnie rura cyrkulacyjna (12) do zawracania płynu absorpcyjnego (3) za pomocą zespołu przechwytującego (11) do zbiornika płynu, posiada dolny koniec skierowany w dół i zanurzony w płynie absorpcyjnym (3) wewnątrz zbiornika płynu, korzystnie zbiornika utleniającego (2) a rura powietrzna (20) jest połączona z kanałem cyrkulacyjnym, korzystnie z rurą cyrkulacyjną (12).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że kolektor mgły, korzystnie eliminator mgły (10), jest umieszczony w wieży absorpcyjnej (1) powyżej dysz rozpryskowych (7) i zespołu odpowietrzającego (21).