Аппарат для промывки и охлаждения отходящих сернистых газов

Полезная модель относится к сернокислотному производству, в котором осуществляется утилизация сернистых газов предприятий черной и цветной металлургии, и может быть использована при мокрой очистке сернистых газов от вредных примесей (пыль, соединения As, F, возгоны металлов и др.).

Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение эффективности и надежности ее работы путем проведения процессов охлаждения и очистки сернистых газов с изменяющимся в широком диапазоне содержанием вредных примесей, снижение энергоемкости и материалоемкости.

Аппарат для промывки и охлаждения отходящих сернистых газов включает входной патрубок с форсункой для орошения и соплоускоритель, последний соединен с конфузором коаксиально размещенной горизонтальной кольцевой тарелки, имеющей профиль трубы Вентури, при этом другой образующей этой трубы Вентури является поверхность наполненной в корпусе аппарата жидкости с возможностью регулирования ее уровня по высоте. Над горизонтальной кольцевой тарелкой коаксиально установлена дополнительная кольцевая тарелка, так что пространство между тарелками имеет профиль трубы Вентури. На каждом выходе из диффузоров труб Вентури размещены лопатки, которые расположены тангенциально по отношению к радиальному направлению движения газа.

Полезная модель относится к сернокислотному производству, в котором осуществляется утилизация сернистых газов предприятий черной и цветной металлургии, и может быть использована при мокрой очистке сернистых газов от вредных примесей (пыль, соединения As, F, возгоны металлов и др.).

Известна конструкция газоочистного аппарата системы мокрой очистки газа от пыли и других примесей (пыль, соединения As, F, возгоны металлов и др.) при изменяющемся содержании их в газе в широком интервале.

Известна конструкция газоочистного аппарата системы мокрой очистки газа от пыли и других примесей (см. пат. Чехословакии 135390, 1970 г.).

Эта конструкция скруббера Вентури для очистки газов включает регулирующее устройство, закрепленное на одной или нескольких тягах, с помощью которых его можно перемещать по вертикали в трубе Вентури, изменяя величину зазора между стенками горловины и самим устройством.

В отечественной практике также используются мокрые системы газоочистки, в которых основным элементом является труба Вентури с регулируемыми размерами сечения горловины.

Наиболее близким по технической сущности является система мокрой газоочистки, включающая входной патрубок с форсункой для орошения и соплоускоритель, причем основной элемент - труба Вентури - выполнена с регулируемым размером сечения горловины. Регулирование размера сечения горловины осуществляется с помощью специальных устройств, которые выполнены в виде подвижного конуса или поворотных заслонок (см. книгу Григорьева В.П. и др. «Конструирование и проектирование агрегатов сталеплавильного производства», М., МИСИС, 1995 г., с.64-72).

Основным недостатком известной системы является ненадежность устройства для регулирования сечения горловины, что обусловлено отсутствием конструктивных решений по защите всех подвижных узлов регулировочного устройства и его привода при переработке газа, содержащего коррозионноактивные вещества (слабоконцентрированные серную и сернистую кислоты, соединения фтора и др.) и значительное количество пыли.

Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение эффективности и надежности ее работы путем проведения процессов охлаждения и очистки сернистых газов с изменяющимся в широком диапазоне содержанием вредных примесей (пыль, серный и сернистый ангидриды, соединения As, F, возгоны металлов и др.), снижение ее энергоемкости и материалоемкости.

Указанный результат достигается тем, что известный аппарат включает входной патрубок с форсункой для орошения и соплоускоритель, причем последний соединен с конфузором коаксиально размещенной горизонтальной кольцевой тарелки, имеющей профиль трубы Вентури, при этом другой образующей этой трубы Вентури является поверхность наполненной в корпусе аппарата жидкости с возможностью регулирования ее уровня по высоте. Над горизонтальной кольцевой тарелкой коаксиально установлена дополнительная кольцевая тарелка, так что пространство между тарелками имеет профиль трубы Вентури. Сочетание соплоускорителя входного патрубка, расположенного по центру аппарата, с конфузором трубы Вентури, включающей коаксиально установленную горизонтальную кольцевую тарелку, выполненную в виде профиля трубы Вентури (конфузор, горловина и диффузор), а также применение дополнительной второй трубы Вентури, имеющей верхнюю коаксиально установленную горизонтальную кольцевую тарелку с профилем трубы Вентури, а нижней образующей служит кольцевая тарелка трубы Вентури, дает возможность существенно сократить габаритные размеры аппарата и снизить его материалоемкость. Кроме того, на каждом выходе из диффузоров труб Вентури размещены лопатки, которые расположены тангенциально по отношению к радиальному направлению движения газа. Такая установка лопаток на выходе газа из диффузоров труб Вентури позволяет обеспечить выведение брызг промывной жидкости из газожидкостного потока. Труба Вентури выполнена в виде коаксиально установленной горизонтальной кольцевой тарелки, имеющей профиль трубы Вентури (конфузор, горловина и диффузор), при этом другой образующей этой трубы Вентури является поверхность жидкости, находящейся в корпусе аппарата, уровень которой может регулироваться в зависимости от содержания вредных примесей в исходном газе и, следовательно, изменять проходное сечение горловины, что обеспечивает интенсификацию проходящих тепло- и массообменных процессов при повышенном содержании вредных примесей в газе. Использование входного патрубка подачи исходного газа с выходом газа из него через соплоускоритель на поверхность промывной жидкости, находящейся в корпусе аппарата, позволяет обеспечить, с одной стороны, оптимальные условия для промывки газа от вредных примесей и их высаждение на поверхности жидкости, а также охлаждение газа, а с другой - создать необходимые аэродинамические параметры контакта газового потока с поверхностью жидкости для организации орошения кольцевой трубы Вентури путем диспергизации образующихся при этом брызг промывной жидкости газовым потоком в конфузоре и горловине этой трубы Вентури, что исключает необходимость установки насосов для подачи промывной жидкости на орошение трубы Вентури и, тем самым, обуславливает снижение энергоемкости аппарата.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, где:

- на фиг.1 показан фронтальный разрез аппарата;

- на фиг.2 показан вид аппарата сверху.

Аппарат включает корпус 1 и крышку 2, по центру которой расположен входной патрубок 3 с форсункой для орошения 4 и соплоускорителем 5. Соплоускоритель 5 соединен с конфузором 6 и коаксиально с горизонтальной кольцевой тарелкой 7, имеющей при вертикальном сечении профиль трубы Вентури. Другой образующей трубы Вентури является поверхность наполненной в корпусе аппарата 1 жидкости 8. Над горизонтальной кольцевой тарелкой 7 дополнительно расположена тарелка 9, имеющая при вертикальном сечении тарелок 7 и 9 профиль трубы Вентури. На выходе из диффузоров 10 труб Вентури размещены лопатки 11, которые тангенциально расположены по отношению к радиальному направлению движения газа. Выходной патрубок 12 необходим для отвода очищенного газа, а донный затвор 13 корпуса 1 - для регулирования высоты жидкости 8. Форсунка 14 предназначена для орошения охлажденной промывной кислотой.

Заявляемый аппарат работает следующим образом.

Исходный сернистый газ, имеющий температуру 250-320°С и содержащий примеси в виде пыли, SO₂, SO₃, соединений As, F, возгонов металлов, поступает во входной патрубок 3 со скоростью 15 м/с, в который прямоточно с газом подается с температурой 65-67°С слабоконцентрированная серная кислота. При контакте исходного газа с орошающей кислотой проходит 1-я стадия промывки и охлаждения газа в испарительном режиме, а также частичная очистка газа от вредных примесей.

Улавливание частиц пыли и других вредных примесей из исходного сернистого газа основано на использовании энергии скорости потока газа, имеющей максимальное значение в соплоускорителе 5 для распыления вводимой в патрубок 3 промывной жидкости до мельчайших капель, которые, сталкиваясь со взвешенными в газе частицами пыли, увлажняют их с последующим соударением и соединением этих мельчайших капель, что ведет к их укрупнению.

При выходе из соплоускорителя 5 скорость газожидкостного потока снижается, в результате чего идет образование капель еще большего диаметра. Далее реализуется принцип действия инерционного каплеотделения за счет резкого изменения направления движения газового потока при контакте с поверхностью жидкости 8, находящейся в корпусе аппарата 1, с одновременным уменьшением скорости газа и расширением газового потока. Капли с уловленными частицами пыли, стремясь по инерции сохранить прежнее направление движения, высаживаются на поверхности жидкости 8. Наряду с этим газ, выходящий из соплоускорителя 5 со скоростью 25-30 м/с, при контакте с поверхностью жидкости, находящейся в корпусе аппарата, вызывает значительное образование брызг, которые диспергируются потоком газа, направляющегося радиально на дальнейшую его очистку от примесей в тарельчатую трубу Вентури 7, благодаря чему осуществляется ее орошение. При увеличении содержания в газе вредных примесей возможно изменение проходного сечения горловины трубы Вентури за счет повышения уровня жидкости 8 в корпусе 1 аппарата, что, естественно, ведет к интенсификации проходящих тепло- и массообменных процессов.

На выходе из диффузора 10 тарельчатой трубы Вентури (между 7 и 8) газ взамен радиального приобретает тангенциальное направление движения относительно корпуса 1 благодаря установленным на тарелке 7 трубы Вентури лопаток 11, за счет чего идет освобождение потока газа от брызг кислоты. Далее газ поступает в конфузор дополнительной тарельчатой трубы Вентури (между 7 и 9), в которую через форсунки 14 подается на орошение охлажденная в холодильниках промывная кислота с температурой 37-40°С, что обеспечивает работу этой трубы Вентури (между 7 и 9) в конденсационном режиме и, тем самым, дальнейшее охлаждение газа.

На выходе из диффузора дополнительной тарельчатой трубы Вентури, в котором также установлены лопатки 11, газ освобождается от брызг кислоты посредством тангенциального вращения вокруг обечайки входного патрубка 3 и выходит из аппарата через выходной патрубок 12.

Предлагаемый авторами аппарат для промывки и охлаждения отходящих сернистых газов с изменяющимся в значительном интервале содержанием вредных примесей (пыль, соединения As, F, возгоны металлов и др.) прошел лабораторные испытания и показал, по сравнению с используемыми в промышленной практике аналогами, повышенную эффективность и надежность его работы.

1. Аппарат для промывки и охлаждения отходящих сернистых газов, включающий входной патрубок с форсункой для орошения и соплоускоритель, отличающийся тем, что соплоускоритель соединен с конфузором коаксиально размещенной горизонтальной кольцевой тарелки, имеющей профиль трубы Вентури, при этом другой образующей этой трубы Вентури является поверхность наполненной в корпусе аппарата жидкости с возможностью регулирования ее уровня по высоте.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что над горизонтальной кольцевой тарелкой коаксиально установлена дополнительная кольцевая тарелка, так что пространство между тарелками имеет профиль трубы Вентури.

3. Аппарат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что на каждом выходе из диффузора трубы Вентури размещены лопатки, которые расположены тангенциально по отношению к радиальному направлению движения газа.