2.4. Очистка и охлаждение газов.
Газовая смесь, получаемая в результате сжигания серы, выходит из печей с температурой 700 - 1200оС и содержит ряд нежелательных примесей и загрязнений: огарковую пыль, серный ангидрид, селен, сублимированную серу, окислы мышьяка. Эти примеси способствуют саморазложению сульфитной кислоты и оказывают вредное влияние на процесс варки целлюлозы; поэтому они должны быть удалены из газов перед поглощением SO2 в кислотных башнях или других абсорбционных аппаратах.
Сухая очистка газов служит главным образом для отделения пыли, что может быть проще всего достигнуто ее осаждением, обусловленным силой тяжести. На этом принципе построены осадительные камеры разных систем. Пылеосадительные камеры полочного типа применяются для очистки от грубой пыли сухих горячих газов. Степень очистки не превышает 40-50%. В некоторых случаях для очистки газов при обжиге пылевидного колчедана устанавливают циклоны, работающие под действием центробежной силы.
Электрическая очистка газов основана на явлении истечения электричества от высокозаряженного проводника, сопровождаемого ионизацией в прилегающем к проводнику слое газового потока. Пробивание газового слоя происходит в неоднородном поле и должно быть ограничено небольшим пространством вокруг излучающего проводника. Отсюда следует, что излучающий электрод может быть выполнен в виде тонкой проволоки, а осадительный электрод – в виде трубы или пластины. Соответственно этому электрофильтры бывают двух видов: трубчатые и пластинчатые. Во избежание короткого замыкания напряжение нельзя повышать выше пробойного сопротивления среды. Разряды, происходящие вокруг излучающего проводника, сопровождаются свечением и вызывают ионизацию. При встрече с пылинками или капельками жидкости ионы передают им свой заряд, вследствие чего они отталкиваются от излучающего электрода, направляются и на нем отлагаются.
В практике ЦБП электрофильтры применяют как сухие, служащие для улавливания пыли, так и мокрые для заключительной очистки газов.
Мокрая очистка газов, или очистка промывкой возможна путем распределения воды в струе газа или, наоборот, распределением газа в слое воды. Аппараты, построенные по первому принципу, называются оросительными. Распределение воды может быть достигнуто распылением ее на мелкие капли форсунками или применением неподвижной насадки, по которой вода стекает тонким слоем. Аппараты, построенные по принципу распределения газа в слое воды, называются барботирующими.
Недостаток мокрой очистки – потеря двуокиси серы с промывными водами вследствие растворения. К достоинствам промывных аппаратов относится достигаемое одновременно с очисткой быстрое охлаждение газовой смеси до температуры, при которой исключается переход двуокиси в сульфит.
Для охлаждения горячих печных газов от печей кипящего слоя вместо котлов-утилизаторов применяют вертикальные воздушные холодильники кожухотрубного типа (рис.17).
Рис.17 – Воздушный холодильник для газов.
Холодильник состоит из двух секций с током газа сверху вниз в обеих секциях. Из одной секции в другую газ перепускается по соединительному газоходу. Поверхности теплообмена представляют собой трубчатки из труб нержавеющей стали. Воздух, нагнетаемый вентилятором, движется в межтрубном пространстве. Кожух теплообменников выполнен из обычной стали и снаружи имеет тепловую изоляцию. Головки обеих секций футерованы изнутри жароупорным бетоном. Нижние трубные решетки снабжены линзовыми компенсаторами. К нижним головкам примыкают сборные бункера для огарковой пыли; пыль из них периодически удаляется через пылевые затворы.
Упоминалось, что газы перед поступлением в поглотительные аппараты охлаждают до температуры 30-35оС. При применении мокрой очистки газы первую стадию охлаждения проходят в промывных аппаратах, откуда выходят с температурой 150-200оС. Для дальнейшего их охлаждения применяют водяные поверхностные холодильники, преимущественно орошаемые, которые бывают с трубами круглого, овального и четырехугольного сечения.
Между тем газ можно охладить сразу до конечной температуры в промывных башнях; такая система широко применима. На рис. 18 показана схема установки,
состоящая из двух промывных башен, или скрубберов, для охлаждения газов циклонной серной печи. Температура газа за печью этого типа достигает 1200-1300оС. Первая башня - полая, спрыскового типа в значительной своей части испаряется. Вторая башня – с насадкой из колец Рашига; газы в ней охлаждаются от 300 до 35оС. В нижней зоне башни, куда поступают горячие газы, происходит их предварительное охлаждение и частичное испарение воды. В верхней зоне продолжается охлаждение газов и происходит конденсация водяных паров. |
Рис.18 - Схема охлаждения газа в скрубберах: 1-полый скруббер; 2-насадочный скруббер; 3-сборники промывных вод; 4-насос; 5-теплообменник; 6-отвод горячей воды в сток; 7-подвод свежей воды; 8-подвод воды в теплообменник. |
Часть уходящей из второго скруббера воды поступает на орошение первого скруббера. Остальную воду пропускают через теплообменник и затем возвращают в насадочный скруббер. Некоторое количество воды приходится возобновлять, добавляя свежую воду для орошения насадочного скруббера и сбрасывая в канализацию избыток воды. Потери двуокиси серы при этом незначительны вследствие высокой температуры удаляемой жидкости.