ES2263673T3 - Aparato para la desulfuracion de tipo humedo de gases de combustion. - Google Patents
Aparato para la desulfuracion de tipo humedo de gases de combustion.Info
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Abstract
Aparato de desulfuración de tipo húmedo de gases de escape que comprende: un dispositivo de desulfuración que forma sulfito para eliminar dióxido de azufre del gas de escape de combustión (d); un depósito de líquido (2) que almacena líquido de absorción (b) que contiene absorbente (a) y dicho sulfito; y un dispositivo de suministro y circulación de aire que tiene una sección de reducción (14) que forma una región despresurizada en un flujo de dicho líquido de absorción (b), estando configurado dicho dispositivo de suministro y circulación de aire para introducir aire a la región despresurizada para suministrar dicho aire a dicho depósito de líquido (2) y oxidar dicho sulfito; en el que el líquido de absorción (b) fluye a través del dispositivo de suministro y circulación de aire desde un lado aguas arriba de la sección de reducción (14) hasta un lado aguas abajo de dicha sección de reducción (14); y en el que dicha sección de reducción (14) incluye una placa de sección de reducción (23) quetiene un orificio de sección de reducción (24) y una parte periférica que rodea al orificio de sección de reducción (24), y la parte periférica sobresale hacia el lado aguas arriba del flujo.
Description
Aparato para la desulfuración de tipo húmedo de
gases de combustión.
La presente invención se refiere a un aparato y
un método de desulfuración de tipo húmedo de gases de escape.
Convencionalmente, en los espacios para la
producción y residencia tales como una planta y un edificio, se
utiliza un incinerador como una caldera. Un incinerador de este tipo
quema combustible. En este momento, si está contenido en el
combustible, el componente de azufre se expulsa como gas de dióxido
de azufre (SO_{2}) sin estar fijado en cenizas. El dióxido de
azufre cae al suelo en forma de lluvia ácida y afecta al cuerpo
humano, a animales y al medio ambiente. Generalmente, el incinerador
está provisto de un aparato de desulfuración de gases de escape
para no ejercer una influencia adversa.
La mayoría de los aparatos de desulfuración de
gases de escape instalados en instalaciones de combustión de gran
tamaño son de tipo húmedo. En el aparato de desulfuración de tipo
húmedo de gases de escape, el gas de escape se pone en contacto con
un líquido de absorción alcalino como agua de cal y el gas de
dióxido de azufre se convierte en sulfito. De esta manera, el
sulfito se absorbe en el líquido de absorción y se elimina. Además,
se oxida el sulfito en aire y se convierte en sulfato. Generalmente,
para la reacción de oxidación, se adopta una técnica en la que se
expulsan chorros de aire en el líquido de absorción.
En la técnica en la que se expulsan chorros de
aire en el líquido de absorción, se exige que la reacción de
oxidación sea efectiva. Por lo tanto, se desarrollan
convencionalmente varios tipos de técnicas.
La figura 1 muestra un primer ejemplo
convencional del aparato de desulfuración de tipo húmedo de gases de
escape. El primer ejemplo convencional del aparato de desulfuración
de tipo húmedo de gases de escape [101] está provisto de una torre
de absorción [102] que realiza una desulfuración de tipo húmedo, y
se dispone un depósito de líquido [103] debajo de la torre de
absorción [102] para almacenar líquido de absorción
alcalino[a]. El absorbente alcalino [b] tal como la cal se
introduce dentro del líquido de absorción [a]. Se bombea el líquido
de absorción [a] al interior de la torre de absorción [102] a través
de una tubería [105] mediante una bomba de circulación [104] y se
pulveriza mediante tuberías de pulverización [106]. Se introduce el
gas de escape [c] de combustión desde la parte superior de la torre
de absorción [102] y se pone en contacto con el líquido de absorción
alcalino [a]. Así, el gas de dióxido de azufre en el gas de escape
reacciona con el absorbente alcalino y se convierte en sulfito. El
líquido de absorción absorbe el sulfito y éste cae dentro del
depósito de líquido [103] y se recoge en el mismo. Se expulsan
chorros de aire [d] en el líquido de absorción [a] que contiene el
sulfito mediante un soplador [107]. El soplador [107] está conectado
con una pluralidad de cabezales de toberas [108] que se disponen en
la parte inferior del depósito de líquido [103]. Se expulsan chorros
de aire en el líquido de absorción [a] desde un puerto de descarga
[110] provisto en la punta de una tobera de suministro de aire
[109] que se extiende desde cada cabezal de tobera [108]. El sulfito
en el líquido de absorción [a] reacciona con el aire expulsado a
chorros y se convierte en sulfato. El sulfato estequiométricamente
equivalente al dióxido de azufre absorbido en el líquido de
absorción [a] se descarga como fluido de desecho [e]. La eficacia de
la absorción en la técnica de oxidación mediante el método anterior
de soplado de aire está influenciada basándose principalmente en el
área de contacto entre el aire y el líquido de absorción.
La figura 2 muestra un segundo ejemplo
convencional del aparato de desulfuración de tipo húmedo de gases de
escape [111]. En el segundo ejemplo convencional, el aparato de
desulfuración de tipo húmedo de gases de escape [111] está compuesto
de un agitador [112]. El agitador [112] tiene alas de agitación
[113] y las alas de agitación [113] se hacen girar dentro del
líquido de absorción del depósito de líquido [103]. Se suministra el
aire a través de un soplador [107] y se expulsa a chorros dentro del
líquido de absorción [a] desde un puerto de descarga [114] dispuesto
en la parte delantera de las alas de agitación [113]. El aire
expulsado a chorros acompaña a una corriente expulsada a chorros
generada por el ala de agitación [113] y se distribuye al líquido de
absorción [a]. Esta técnica puede potenciar la reacción de oxidación
mediante la distribución de aire.
La solicitud de modelo de utilidad japonesa
abierta a consulta por el público
(JP-A-Heisei
4-137731) muestra un tercer ejemplo convencional del
aparato de desulfuración de tipo húmedo de gases de escape [121] que
se muestra en la figura 3. Se proporcionan una pluralidad de toberas
de chorro [117] para generar corrientes de chorros [116] en un
ángulo predeterminado en las direcciones radiales del depósito de
líquido [115]. La pluralidad de corrientes de chorros [116] se
disponen a una altura predeterminada, y la corriente de chorro
procedente de la tobera de chorro [117] se vuelve hacia la dirección
circunferencial del depósito de líquido [115]. Una tubería de
líquido de absorción [119] se dispone en la parte inferior de la
tobera de chorro [117] para pasar a través del depósito de líquido
[115] y se proporciona una bomba de corriente de chorro [118] en la
trayectoria de la tubería [119]. Se proporciona una abertura de la
tubería de suministro de aire [120] en la trayectoria de la tubería
de líquido de absorción [119]. Se succiona aire [d] de la tubería de
suministro de aire [112] mediante el líquido de absorción que fluye
a través de la tubería de líquido de absorción [119] y se expulsa a
chorros al interior del depósito de líquido [115] desde las toberas
de chorro [117] junto con el líquido de absorción [a]. Esta técnica
puede potenciar más el mezclado del líquido de absorción y el
aire.
La figura 4A muestra un cuarto ejemplo
convencional del aparato de desulfuración de tipo húmedo de gases de
escape [131]. Una tubería de descarga [122] penetra en la pared
circunferencial del depósito de líquido [123]. Se succiona el
líquido de absorción de un depósito de líquido [123] mediante una
bomba de líquido [124] y circula a través de una tubería de líquido
de circulación [125] y una tubería de descarga [122]. Tal como se
muestra en la figura 4B, el extremo de la tubería de soplado de aire
[126] se inserta dentro de la tubería de líquido de circulación
[125] en la trayectoria de la tubería de líquido de circulación
[125]. La dirección [127] de una parte de salida de aire [126a] de
la tubería de soplado de aire [126] casi coincide con la dirección
de flujo del líquido de absorción en la tubería de líquido de
circulación [125]. Se presuriza el aire mediante un soplador [128] y
se expulsa del extremo de la tubería de soplado de aire [126] en la
dirección [127]. De esta manera, el aire se mezcla con el líquido de
absorción [a] en la tubería de líquido de circulación [125] y se
expulsa a chorros desde una tubería de descarga [122] en el líquido
de absorción en el depósito de líquido [123].
Los ejemplos convencionales del primero al
cuarto son superiores en la potenciación de la oxidación pero
permanecen los siguientes problemas.
En el primer ejemplo convencional, un trabajo de
comprobación del depósito de líquido [103] es difícil porque muchas
de las toberas de suministro de aire [109] están dispuestas en la
superficie inferior entera del depósito de líquido [103].
En el segundo ejemplo convencional, se genera la
corriente ascendente debido a la operación de elevación de aire que
acompaña a la expulsión de chorros de aire del puerto de descarga
[114]. La corriente ascendente potencia una circulación de región
estrecha en la que el ala de agitación [113] absorbe y agita una
parte del líquido otra vez. Como resultado, se acorta el alcance
hacia el exterior de la corriente de líquido agitado y aumenta la
eficacia de agitación.
En los ejemplos tercero y cuarto convencionales,
se suministra aire desde la trayectoria de la tobera de chorro [117]
o la tubería de líquido de absorción [119] que está conectada con la
tubería de descarga [122] o la tubería de líquido de circulación
[125]. Por lo tanto, mientras las burbujas de aire fluyen a través
de la tubería del líquido de absorción [119] o la tubería de líquido
de circulación [125] junto con el líquido, las burbujas de aire se
combinan y se agrandan. Como resultado, la corriente de chorro se
separa en una fase de aire y una fase de líquido de absorción. Aun
cuando se expulsan chorros de la corriente de mezcla del aire y el
líquido de la tobera de chorro [117] o la tubería de descarga [122]
en tal condición, las burbujas de aire no están distribuidas
uniformemente y la oxidación perfecta es difícil. Además, se hace
fácil la erosión por cavitación del interior de la tubería.
Por lo tanto, se exigen el mayor aumento del
área de contacto entre el líquido y el aire y la gran mejoría de la
capacidad de agitación y dispersión del líquido de absorción.
Además, se exige que el aumento y la mejoría se consigan en una
región amplia y uniformemente. Se exigen además una gran reducción
en el número de toberas de suministro de aire y la simplificación
del trabajo de comprobación.
Por lo tanto, un objeto de la presente invención
es proporcionar un aparato de desulfuración de tipo húmedo de gases
de escape y un método de desulfuración de tipo húmedo de gases de
combustión en el que puede aumentarse mucho el área de contacto
entre el líquido y el aire.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un aparato de desulfuración de tipo húmedo de gases de
escape y un método de desulfuración de gases de combustión de tipo
húmedo en el que se agitan suficientemente el aire y el líquido de
absorción y pueden distribuirse.
Todavía otro objeto de la presente invención es
proporcionar un aparato de desulfuración de tipo húmedo de gases de
escape y un método de desulfuración de gases de combustión de tipo
húmedo en el que pueda disminuirse mucho el número de toberas de
suministro de aire para que pueda reducirse la potencia.
Aún otro objeto de la presente invención es
proporcionar un aparato de desulfuración de tipo húmedo de gases de
escape y un método de desulfuración de gases de combustión de tipo
húmedo en el que el trabajo de comprobación pueda hacerse fácilmente
a través de la simplificación de la estructura del depósito de
líquido.
En un aspecto de la presente invención, un
aparato de desulfuración de tipo húmedo de gases de escape incluye
un depósito de líquido que almacena líquido de absorción que
contiene el absorbente, en el que se contiene sulfito en el líquido
de absorción; un sistema de eliminación de dióxido de azufre que
elimina dióxido de azufre del gas de escape de combustión y forma
sulfito; y un sistema de suministro y circulación de aire que tiene
una sección de reducción, y que suministra aire al depósito de
líquido utilizando una presión negativa generada debido a la sección
de reducción para oxidar al sulfito.
Aquí, el sistema de suministro y circulación de
aire puede incluir una tobera, en la que un puerto de descarga de la
tobera está abierto en el líquido de absorción del depósito de
líquido; un primera bomba que suministra de manera circulatoria el
líquido de absorción en el depósito de líquido a la tobera; una
tubería que conecta la tobera y un lado del puerto de descarga de la
primera bomba; la sección de reducción dispuesta entre la tubería y
la tobera; y una tubería de succión de aire dispuesta en el lado
aguas abajo de la sección de reducción y conectada con la tobera. La
sección de reducción tiene un orificio de sección de reducción que
tiene una sección transversal efectiva más estrecha que una sección
transversal efectiva de la tubería. Se succiona aire a través de la
tubería de succión de aire, fluye en la tobera con el líquido de
absorción y se expulsa a chorros en el líquido de absorción del
depósito de líquido para oxidar al
nitrito.
nitrito.
También es deseable que la distancia entre una
línea central de la sección de reducción en una dirección ortogonal
a la dirección de una trayectoria de flujo en la tobera y una línea
central de la tubería de succión de aire sea más corta que dos veces
el diámetro efectivo de una trayectoria de corriente de expulsión de
chorros de líquido de absorción. En este caso, es además deseable
que el diámetro efectivo del orificio de la sección de reducción se
fije en un intervalo de 0,5 a 0,8 veces el diámetro efectivo de la
trayectoria de corriente de expulsión de chorros de líquido de
absorción.
Además, es deseable que la superficie interna de
la circunferencia del orificio de la sección de reducción tenga un
diámetro aumentado de manera suave en una dirección de un lado aguas
abajo. Además, es deseable que una parte periférica de abertura del
orificio de la sección de reducción en el lado aguas arriba
sobresalga claramente en una dirección del lado aguas arriba.
Además, la tobera puede disponer de una tubería
de extensión y es deseable que la tubería de extensión se extienda
desde el exterior del depósito de líquido al interior del líquido de
absorción en el depósito de líquido.
Además, es deseable que un eje central de la
trayectoria de flujo formada en la tobera esté inclinado con
respecto a una superficie de líquido en el depósito de líquido.
Además, es deseable que la tubería de succión de
aire esté conectada con la tobera en un extremo y esté abierto a la
atmósfera en el otro extremo.
Además, es deseable que la tubería de succión de
aire tenga una parte superior y una parte inferior y que la parte
inferior se fije sobre la tobera y la parte superior se soporte por
la parte inferior de manera desplazable en las direcciones superior
e inferior. En este caso, es deseable que la abertura de la tubería
de succión de aire abierta a la atmósfera se fije en una posición
superior a la de la superficie del líquido del líquido de absorción
en el depósito de líquido, cuando se detenga la bomba.
Además, la tobera puede incluir una tubería
inferior dispuesta en el lado aguas abajo de la sección de
reducción; y una tubería de extensión conectada con la tubería
inferior sobre un lado aguas abajo, y es deseable que la tubería de
extensión se fije al depósito de líquido y la tubería inferior se
conecte con la tubería de extensión de manera desconectable.
Además, el sistema de eliminación de dióxido de
azufre puede incluir una torre de absorción en la que se introduce
el gas de escape de combustión que contiene el dióxido de azufre;
una tubería de pulverización proporcionada en una parte inferior de
la torre de absorción; y una segunda bomba que suministra el líquido
de absorción procedente del depósito de líquido al tubería de
pulverización de tal manera que el líquido de absorción se pulveriza
desde la tubería de pulverización al interior de la torre de
absorción.
Además, en otro aspecto de la presente
invención, se consigue un método de desulfuración de tipo húmedo de
gases de escape succionando líquido en un depósito de líquido que
contiene la sustancia química como un objeto de oxidación y que
forma un flujo del líquido; reduciendo en diámetro del flujo del
líquido; introduciendo aire en una región de presión negativa
generada debida a la reducción para generar una corriente de mezcla
de aire y líquido; y expulsando chorros de corriente de mezcla al
interior del depósito de líquido.
Además, es deseable que la dirección de
expulsión de chorros se vuelve hacia abajo con respecto a una
superficie líquida de dicho depósito de líquido.
La figura 1 es una vista en corte transversal
que muestra un primer ejemplo convencional de un aparato de
desulfuración de gases de escape;
La figura 2 es una vista en corte transversal
que muestra un segundo ejemplo convencional del aparato de
desulfuración de gases de escape;
La figura 3 es una vista en corte transversal
que muestra un tercer ejemplo convencional del aparato de
desulfuración de gases de escape;
Las figuras 4A y 4B son vistas en corte
transversal que muestran un cuarto ejemplo convencional del aparato
de desulfuración de gases de escape;
La figura 5 es una vista en corte transversal
que muestra el aparato de desulfuración de tipo húmedo de gases de
escape de la presente invención;
La figura 6 es una vista en corte transversal
que muestra la tobera de descarga de la realización.
A continuación en el presente documento, se
describirá en detalle el aparato de desulfuración de tipo húmedo de
gases de escape de la presente invención haciendo referencia a los
dibujos adjuntos.
La Figura 5 muestra el aparato de desulfuración
de tipo húmedo de gases de escape según la primera realización de la
presente invención. Haciendo referencia a la Figura 5, se
proporciona una torre de absorción [1] junto con un depósito de
líquido [2] para realizar un proceso de desulfuración de tipo
húmedo. La torre de absorción [1] se dispone encima del depósito de
líquido [2]. Se introduce agua al interior del depósito de líquido
[2]. Se introduce al absorbente [a] en el agua desde la superficie
de agua a través de una tubería [3]. El líquido de absorción [b] se
forma a partir del agua y el absorbente [a].
En el sistema de absorción de dióxido de azufre,
se disponen tubos de pulverización [4] en la parte inferior de la
torre de absorción [1]. Una gran parte de los puertos de descarga
del líquido de absorción [5] se proporcionan para que los tubos de
pulverización [4] pulvericen el líquido de absorción en la dirección
superior en la torre [1]. La parte inferior de la torre de absorción
[1] está abierta, el espacio interior de la torre de absorción [1]
está conectado con la parte superior del espacio interior del
depósito de líquido [2]. Se dispone una tubería de circulación [6]
entre el depósito de líquido [2] y los tubos de pulverización [4]
para circular el líquido de absorción [b]. Se interpone una bomba de
circulación [7] en la tubería [6]. Se bombea el líquido de absorción
en el depósito de líquido [2] mediante la bomba de circulación [7] y
se expulsa a chorros desde los puertos de descarga del líquido de
absorción [5] de los tubos de pulverización [4]. Una parte del
líquido de absorción [b] que se bombea mediante la bomba de
circulación [7] se descarga como fluido de desecho [c].
Se proporciona una toma [8] en la parte superior
del depósito de líquido [2]. La región bajo la toma [8] se extiende
hasta el espacio interior del depósito de líquido [2]. Se expulsa el
gas de escape de combustión [d] desde un equipo de combustión (no
representado) como una caldera y se introduce desde un puerto de
introducción superior [9] de la torre de absorción [1] al interior
del mismo. Después de la eliminación de gas de dióxido de azufre, se
expulsa el gas de escape de combustión desde el extremo de la toma
[8] a la atmósfera como un gas de escape limpiado [e].
En un sistema de suministro de aire, se dispone
una tobera [11] en la parte inferior del depósito de líquido [2]
para penetrar la pared circunferencial del depósito de líquido [2].
Se forma un puerto de descarga [12] en la punta de la tobera [11].
Se succiona el líquido de absorción [a] del depósito de líquido [2]
y se expulsa a chorros desde la tobera [11] a través de una tubería
[15].
Tal como se muestra en la figura 6, la tobera
[11] tiene una sección de reducción [14]. La sección de reducción
[14] y el lado de descarga de la bomba [13] están conectados por la
tubería [15]. Se proporciona una tubería [41] en el lado aguas abajo
de la sección de reducción [14] en una dirección del puerto de
descarga [12] de la tobera [11]. Se conecta una tubería de extensión
larga [42] con la tubería [41] mediante bridas de unión [43]. Se
forma el puerto de descarga [12] como una abertura en la punta de la
tubería de extensión [42]. La tubería de extensión [42] se extiende
para formar una trayectoria de corriente de chorros de líquido de
absorción [16] que se forma como una trayectoria de flujo interno en
la tobera [11] al interior del depósito de líquido [2].
Se conecta una tubería de succión de aire [17]
con la tubería [41] en la que se forma la trayectoria de corriente
de chorros de líquido de absorción [16]. La tubería de succión de
aire [17] tiene una abertura [18] sobre el lado aguas abajo de la
sección de reducción [14] para la trayectoria de corriente de
chorros de líquido de absorción [16]. De manera especial, la tubería
de succión de aire [17] tiene la abertura en la parte de superficie
circunferencial de la tubería [41] sobre el lado aguas abajo de la
sección de reducción [14]. El otro extremo de la tubería de succión
de aire [17] tiene una abertura [19] abierta a la atmósfera. La
posición de altura de la abertura [19] está fijada para ser superior
a la superficie del líquido del depósito de líquido [2]. Tal como se
muestra en la figura 6, el eje central [L] de la trayectoria de
corriente de chorros de líquido de absorción [16] está inclinada
aproximadamente 10 grados con respecto al plano horizontal para que
el lado aguas abajo sea inferior que el lado aguas arriba.
La sección de reducción [14] tiene una brida
[21] sobre el lado de la tubería [15], una brida [22] sobre el lado
del puerto de descarga [12] y una placa de sección de reducción
[23]. La placa de sección de reducción [23] tiene un orificio de
sección de reducción [24]. El eje central del orificio de sección de
reducción [24] en la dirección de la trayectoria de corriente de
expulsión de chorros coincide con el eje central [L] de la
trayectoria de corriente de expulsión de chorros. El tamaño del
orificio de la sección de reducción [24] está diseñado
apropiadamente basándose en las variables y constantes tales como la
sección transversal de la trayectoria de corriente de chorros de
líquido de absorción [16], la velocidad de corriente de expulsión de
chorros por unidad de tiempo de la bomba
[13].
[13].
Se succiona el líquido de absorción alcalino [b]
mediante una bomba de circulación [7], se bombea sobre los tubos de
pulverización [4] y se pulveriza desde la pluralidad de puertos de
descarga de líquido de absorción [5] de los tubos de pulverización
[4] en una dirección casi recta hacia arriba. De esta manera, el
componente de cal del líquido de absorción alcalino pulverizado [b]
entra en contacto y reacciona con el gas de dióxido de azufre del
gas de escape de combustión [d] introducido desde el puerto de
introducción del extremo suprior [9] de la torre de absorción [1].
Así, el dióxido de azufre se convierte en sulfito. Después de la
eliminación de dióxido de azufre, el gas de escape limpiado [e] pasa
a través de la toma [8] y se descarga al exterior. El líquido de
absorción [b] que contiene el sulfito toma forma de gotas de líquido
y cae dentro del depósito de líquido [2] de acuerdo con la
gravitación.
Se expulsan chorros de la corriente de mezcla de
aire y líquido de absorción desde el puerto de descarga [12] de la
tobera [11] al interior del depósito de líquido [2] tal como se
describe más adelante. El sulfito en el líquido de absorción entra
en contacto con el aire, se oxida y se convierte en sulfato. El
líquido de absorción que contiene una alta concentración de sulfato
se descarga como fluido de desecho [c]. Se suplementa el absorbente
[a] tal como cal al interior del depósito de líquido [2].
La corriente de mezcla de aire y líquido
expulsada a chorros de la tobera [11] se genera en las proximidades
de la abertura [18] de la tubería de succión de aire [17]. El flujo
[A] del líquido de absorción descargado de la bomba [13] recibe
resistencia por parte de la placa de sección de reducción [23] de la
sección de reducción [14], pasa a través del orificio de sección de
reducción [24] y fluye dentro de las proximidades de la abertura
[18] como un flujo [B], tal como se muestra en la figura 6. Por
tanto, se genera una región de presión negativa en las proximidades
de la abertura [18]. Es decir, la presión en las proximidades de la
abertura [18] es más reducida que la presión en la abertura [19].
Por tanto, el aire fluye al interior de la región despresurizada de
manera forzada como una corriente de aire [C] a través de la tubería
de succión de aire [17]. El flujo [B] del líquido de absorción se
convierte en una corriente turbulenta, y se agita, y la corriente de
aire [C] se une al flujo [B] del líquido de absorción. La corriente
de aire se convierte al flujo de burbujas de aire diminutas por el
efecto de separación de la corriente por contracción. La prevención
de la combinación y el agrandamiento de las burbujas de aire es más
eficaz si el diámetro de la burbuja de aire diminuta es más pequeño.
La corriente de mezcla de aire y líquido en la trayectoria de
corriente de chorros de líquido de absorción [16] en la tobera [11]
mantiene tal característica de agitación de corriente turbulenta. Se
expulsan chorros de la corriente de mezcla de aire y líquido desde
al puerto de descarga [12] de la tobera [11] al interior del líquido
de absorción en el depósito de líquido [2] como una corriente de
burbujas. Se expulsan chorros de una corriente de burbujas de este
tipo como una corriente líquida con una inclinación de
aproximadamente 10 grados, y fluye a lo largo de la superficie
inferior del depósito de líquido [2] y alcanza un lugar lejano.
Debido a que la corriente de burbujas es rápida, la corriente de
burbujas alcanza el lugar lejano antes de que las burbujas de aire
se combinen. En este momento, las burbujas de aire flotan hasta la
superficie del líquido de absorción [a] mientras mantienen el estado
de burbujas de aire diminutas. Por tanto, las burbujas de aire
diminutas entran en contacto con el líquido de absorción con una
gran área de contacto para potenciar la oxidación de sulfito.
Cuando el líquido de absorción pasa a través de
los orificios de sección de reducción [24] de la sección de
reducción [14], se genera la región de presión negativa sobre el
lado aguas abajo de la sección de reducción [14] debido al efecto de
separación de la corriente por contracción del líquido de absorción.
Se succiona aire desde la abertura de la tubería de succión de aire
[17] hasta la región de presión negativa en correspondencia con la
presión negativa generada por el flujo del líquido de absorción. Se
mezcla el aire succionado con la corriente de líquido de absorción
[B] para producir la corriente de mezcla de aire y líquido. Se
expulsan chorros de la corriente de mezcla de aire y líquido desde
el puerto de descarga [12] de la tobera [11] al interior del líquido
de absorción [a] en el depósito de líquido [2] como una corriente de
chorro fuerte. En este momento, la corriente de mezcla de aire y
líquido recibe un efecto de dispersión del líquido de absorción [a].
Por tanto, la corriente de mezcla de aire y líquido forma un gran
chorro en el líquido de absorción [a] en el depósito de líquido [2],
acompañado de una estela. Una corriente de mezcla de aire y líquido
acompañada de la estela tiene un gran impulso y se distribuye en la
región amplia del depósito de líquido [2]. La región donde se
expulsan chorros de la corriente de mezcla de aire y líquido y donde
el líquido de absorción [a] acompaña a la corriente de mezcla es
eficaz a la distancia que se determina basándose en el diámetro de
descarga y la presión de descarga de la corriente de mezcla de aire
y líquido, y la densidad del líquido de absorción [a] del puerto de
descarga [12]. Por tanto, no se produce la circulación de región
estrecha. Además, las burbujas de aire en la corriente de mezcla de
aire y líquido acompañada de la estela se distribuyen en la
dirección de descarga mientras están confinados a la fuerza en la
estela. Así, se previene eficazmente que las burbujas de aire se
combinen entre sí para producir una burbuja de aire grande.
En la primera realización, se succiona el aire
utilizando la región de presión negativa que se forma en la
trayectoria de la tobera de descarga para generar la corriente de
chorro, a diferencia de los ejemplos convencionales tercero y cuarto
en los que se mezcla el aire sobre el lado suficientemente aguas
abajo desde la tobera de descarga [4]. Así, se forma la corriente de
mezcla de aire y líquido. El aire se succiona basándose en la
diferencia entre la presión en la región de presión negativa y la
presión atmosférica, y se cizalla mediante el flujo de líquido de
absorción para producir muchas burbujas de aire diminutas. De esta
manera, se forma la corriente de mezcla de aire y líquido. Las
burbujas de aire tomadas en el interior del líquido de absorción [a]
reciben tensión de cizalla no después de la expulsión de chorros
sino en la tobera de descarga, y se convierte en las burbujas de
aire diminutas que se distribuyen. Además, se expulsan a la fuerza
chorros de las burbujas de aire hechas de esta manera al exterior de
la tobera de descarga y se llevan al lugar lejano en el flujo grande
acompañado de la estela, manteniendo mientras tanto el estado de
burbujas diminutas. Por tanto, la combinación de las burbujas de
aire no se produce en la tubería [42] y las burbujas de aire se
distribuyen en la región amplia del líquido de absorción. Además, no
hay ningún caso en que se produzca la separación de aire y el
líquido de absorción para producir una corriente de 2
fases.
fases.
Las burbujas de aire diminutas distribuidas de
esta manera en la región amplia entran en contacto con el líquido de
absorción con un gran área y pueden oxidar al sulfito en la eficacia
del líquido de absorción. Debido a que una tobera única tiene una
capacidad de oxidación lo suficientemente grande, es posible reducir
el número de toberas, que se hacen problemáticas en el trabajo de
limpieza de comprobación. Debido a que se genera un flujo grande,
puede fijarse libremente la posición de descarga de la corriente de
mezcla de aire y líquido. Debido a que la bomba [13] no capta
burbujas de aire, puede reducirse la potencia de la bomba. El
aumento del flujo por la ocurrencia de la estela potencia un efecto
de agitación. El soplador de suministro de aire no es siempre
necesario. Puede llevarse a cabo la oxidación en una alta eficacia,
especialmente la oxidación perfecta, sin ningún soplador, tal como
se describe más adelante.
La especificación de un aparato de demostración
es como la siguiente:
(1) La sección transversal de la torre de
absorción [1] era de 4 metros cuadrados y la altura efectiva de la
torre de absorción [1] era de 12 m hasta la tubería de pulverización
[4].
(2) La sección transversal del depósito de
líquido [2] era de 2 m x 4 m y la altura relativa desde la parte
inferior hasta la tubería de pulverización [4] era de 3,5 m.
(3) Se proporcionan las dos tuberías de
pulverización [4] y el diámetro nominal es de 150 A (JIS/165,2 mm).
Se proporcionaron cuatro puertos de descarga de líquido de absorción
[5] con el diámetro nominal de 40 A (JIS) y la longitud de 100 mm
para dirigir una dirección hacia arriba.
(4) El diámetro nominal de la tubería [15] era
de 150 A (JIS).
(5) El diámetro nominal de la tobera [11] era de
100 A (JIS) y el diámetro del orificio del orificio de sección de
reducción [24] era de 75 mm. El puerto de descarga [12] se fijó a la
posición de altura de 0,5 m desde la superficie del suelo (parte
inferior) en la posición horizontal de 0,4 m desde la pared lateral
(las paredes laterales son opuestas entre sí a una distancia de 2
m). Un ángulo de oblicuidad de la línea central [L] de la
trayectoria de flujo de la tobera [11] hasta la superficie del suelo
(el plano horizontal) se fijó a 10 grados.
(6) El diámetro nominal de la tubería de succión
de aire [17] es de 40 A (JIS). La distancia entre la línea central
de la tubería de succión de aire [17] y la línea central de la
sección de reducción [14] en una dirección de plano de reducción se
fijó a 100 mm.
(7) La posición de altura de la abertura [19] en
el otro extremo de la tubería de succión de aire [17] era 1 m más
alta que la superficie del líquido.
En un aparato de demostración de este tipo, se
hacen posibles la oxidación uniforme llevada a cabo en la región
amplia y la oxidación perfecta mencionada anteriormente a través de
la oxidación suave.
Se fijó la altura de la superficie del líquido
[31] del líquido de absorción [b] en el depósito de líquido [2] a
aproximadamente 2,5 m desde la parte inferior. Se fijó una altura
relativa entre un puerto de succión de líquido [32] proporcionado
sobre la pared lateral del depósito de líquido [2] para la bomba
[13] y la superficie del líquido [31] a aproximadamente 2 m. La
posición horizontal del puerto de descarga [12] se fijó a 0,4 m
desde la superficie interna de la pared lateral donde se abrió el
puerto de succión de líquido [32]. Se utilizó la tubería de
circulación [6] para succionar el líquido de absorción a 200 metros
cúbicos por hora. La tubería de succión de aire [17] succionó el
aire de 180 metros cúbicos N por hora desde la abertura
[19].
[19].
Se introdujo el gas de escape de combustión [d]
de 40.000 metros cúbicos N por hora que contiene aproximadamente
1.000 ppm de SO_{2} en el interior de la torre de absorción [1].
Por otro lado, se bombearon 500 metros cúbicos por hora del líquido
de absorción [b] mediante la bomba de circulación [7] y se pulverizó
desde las tuberías de pulverización [4] al interior de la torre de
absorción [1]. El gas de escape de combustión [d] se sometió a un
proceso de desulfuración. El gas de dióxido de azufre SO_{2}
reaccionó con el absorbente [a] (cal) que es estequiométricamente
equivalente al dióxido de azufre y se descargó el líquido de
absorción que contenía yeso como fluido de desecho [c].
La distancia entre la línea central de la
tubería de succión de aire [17] y la placa de reducción [23] de la
sección de reducción [14] en una dirección de plano se define
apropiadamente de acuerdo con la hidrodinámica. Es deseable que la
distancia sea más corta que dos veces el diámetro de la tobera [11]
(el cual es el diámetro de la trayectoria de corriente de chorros de
líquido de absorción [16], especialmente, el diámetro sobre la
conversión circular de la sección transversal efectiva de la
trayectoria de corriente de chorros de líquido de absorción [16]).
Si se considera que el aire puede succionarse eficazmente y la
corriente de expulsión de chorros puede alcanzar un lugar lejano, es
deseable que el diámetro del orificio de sección de reducción [24]
como un diámetro de reducción sea de 0,5 a 0,8 veces el diámetro de
la tobera [11]. Tal definición es una pauta que la generación de la
región de presión negativa sobre el lado aguas abajo de la sección
de reducción [14] se convierta en efectiva de acuerdo con el flujo
en la tubería [15] en caso de experimento. Cuando la distancia es
larga, no se puede generar la región de presión negativa de manera
eficaz.
Seguidamente, se describirá la tobera de
descarga del aparato de desulfuración de tipo húmedo de gases de
escape de acuerdo con la segunda realización de la presente
invención.
Haciendo referencia a la figura 7, en la tobera
del aparato de desulfuración de tipo húmedo de gases de escape de la
segunda realización, se conecta una tubería de extensión larga [42]
con la tubería [41] sobre el lado aguas abajo de la tobera [11]
entre la sección de reducción [14] y el puerto de descarga [12]
mediante una sección de bridas de unión [43]. El puerto de descarga
[12] se forma como una abertura en la punta de la tubería de
extensión [42]. La tubería de extensión [42] alarga la trayectoria
de corriente de chorros de líquido de absorción [16] y pasa a través
de la pared lateral del depósito de líquido [2].
La tubería de succión de aire [17] se conecta
con la tubería [41] para la trayectoria de corriente de chorros de
líquido de absorción [16]. La tubería de succión de aire [17] tiene
una abertura [18] para la trayectoria de corriente de chorros de
líquido de absorción [16] sobre el lado aguas abajo de la sección de
reducción [14]. De manera especial, la tubería de succión de aire
[17] tiene una abertura en la parte de la superficie circunferencial
de la tubería [41] sobre el lado aguas abajo. Se forma una abertura
[19] a la atmósfera en el otro extremo de la tubería de succión de
aire [17]. Cuando se detiene la bomba [3] y no se genera la región
de presión negativa [B], la superficie del líquido en el líquido de
la tubería de succión de aire [17] se hace igual en altura a las
superficies de líquido [31] del depósito de líquido [2]. Por tanto,
se fija la posición de altura de la abertura [19] a una posición
superior que la superficie del líquido [31] del depósito de líquido
[2]. El eje central [L] de la trayectoria de corriente de chorros de
líquido de absorción [16] formada como una trayectoria de flujo en
la tobera [11] se inclina en 10 grados con respecto al plano
horizontal y el lado aguas abajo es inferior al lado aguas
arriba.
La sección de reducción [14] tiene una brida
[21] sobre el lado de la tubería [15], una brida [22] sobre el lado
del puerto de descarga [12] y una placa de sección de reducción
[23]. La placa de sección de reducción [23] tiene un orificio de
sección de reducción [24]. La línea central de la sección de
reducción [24] en la dirección de la corriente coincide con el eje
central [L] de la trayectoria de corriente de chorros de líquido de
absorción [16]. El tamaño del orificio de sección de reducción [24]
está diseñado apropiadamente basándose en las constantes y variables
tales como la sección transversal de la trayectoria de corriente de
chorros de líquido de absorción [16], y la velocidad de flujo de
descarga por unidad de tiempo de la bomba [13].
La tubería de succión de aire [17] se forma como
una tubería doble y está compuesta de una tubería fija [17a] y una
tubería móvil [17b]. Cuando se detiene la bomba [13], la tubería
móvil se lleva a una posición suficientemente alta de tal manera que
el líquido de absorción no se derrame. Como la superficie del
líquido baja debido a la corriente de descarga del líquido de
absorción mientras se hace funcionar la bomba [13], se baja la
tubería móvil [17b] hasta una posición inferior. La longitud
completa de la tubería de succión de aire [17] se acorta y la
resistencia de la superficie de circunferencia interna de la tubería
de succión de aire [17] se hace más pequeña en el caso de la succión
de aire desde la abertura [19] de la tubería de succión de aire
[17].
La bridas [41a] y [41b] para la unión de la
tubería [41] y la tubería de extensión [42] en la tobera [11] se
montan de manera desmontable. Se acopla una pluralidad de partes
gruesas de la brida [41a] sobre el lado de la tubería [41] con una
pluralidad de partes de fosos de la brida [42a] sobre el lado de la
tubería de extensión [42]. Siempre se monta la tubería de extensión
[42] al depósito de líquido [2]. Sin embargo, la unidad que contiene
la tubería [41] y la sección de reducción [14] se monta a la tubería
de extensión [42] de manera desmontable. Así, la sección de
reducción [14] es reemplazable.
La placa de sección de reducción [23] tiene el
orificio de sección de reducción [24]. La parte periférica de la
abertura del orificio de sección de reducción [24] tiene una parte
que sobresale hacia el lado aguas arriba. De esta manera, la parte
periférica de la abertura tiene un ángulo agudo en la punta sobre el
lado aguas arriba y una forma no afilada sobre el lado aguas abajo.
La parte periférica de la abertura tiene un diámetro que aumenta
desde el lado aguas arriba [23a] hasta el lado aguas abajo [23b]. Es
decir, la superficie de circunferencia interna del lado aguas arriba
[23a] y la superficie de circunferencia interna del lado aguas abajo
[23b] forman una superficie lisa y curva. La forma de la superficie
curva es como una superficie de cono de cuerno (o superficie
cuasi-cono). La superficie de cono se hace
continuamente más grande en diámetro en la abertura del lado aguas
abajo más que la abertura del lado aguas arriba. Además, tal como se
muestra en la figura 7, es deseable que la punta de la sección de
reducción [24] sobre el lado aguas arriba sobresalga más por el lado
opuesto a la abertura [19] de la tubería de succión de aire [17] que
por el lado de la abertura [19] de la tubería de succión de
aire [17].
aire [17].
La corriente de líquido de absorción en la
tubería [15] se cizalla y se separa en el lado aguas arriba [23a] y
se forman de manera innumerable cavidades diminutas en el lado aguas
arriba [23a]. Además, una cantidad grande de este tipo de cavidades
diminutas se dispersa en la corriente de líquido de absorción que
sufre la presión negativa. Las cavidades diminutas se dispersan de
esta manera. Además, las burbujas de aire introducidas desde la
tubería de succión de aire [17] al interior de la corriente de
líquido de absorción bajo la presión negativa se absorben de manera
eficaz y se dispersan en el líquido de absorción.
Tal como se describe anteriormente, según el
aparato de desulfuración de tipo húmeda de gases de escape de la
presente invención, la región de contacto del aire y el líquido se
agranda de manera uniforme independientemente de la posición debido
al efecto sinérgico de la región amplia y las fases mezcladas. No
hay ninguna no uniformidad de la oxidación dependiendo de la
posición y se puede realizar la oxidación perfecta o la oxidación
aproximadamente perfecta.
Claims (13)
1. Aparato de desulfuración de tipo húmedo de
gases de escape que comprende:
un dispositivo de desulfuración que forma
sulfito para eliminar dióxido de azufre del gas de escape de
combustión (d);
un depósito de líquido (2) que almacena líquido
de absorción (b) que contiene absorbente (a) y dicho sulfito; y
un dispositivo de suministro y circulación de
aire que tiene una sección de reducción (14) que forma una región
despresurizada en un flujo de dicho líquido de absorción (b),
estando configurado dicho dispositivo de suministro y circulación de
aire para introducir aire a la región despresurizada para
suministrar dicho aire a dicho depósito de líquido (2) y oxidar
dicho sulfito;
en el que el líquido de absorción (b) fluye a
través del dispositivo de suministro y circulación de aire desde un
lado aguas arriba de la sección de reducción (14) hasta un lado
aguas abajo de dicha sección de reducción (14); y
en el que dicha sección de reducción (14)
incluye una placa de sección de reducción (23) que tiene un orificio
de sección de reducción (24) y una parte periférica que rodea al
orificio de sección de reducción (24), y la parte periférica
sobresale hacia el lado aguas arriba del flujo.
2. Aparato de desulfuración de tipo húmedo de
gases de escape según la reivindicación 1, en el que dicho
dispositivo de suministro y circulación de aire comprende:
una tobera (11) que tiene un puerto de descarga
(12) abierto en dicho depósito de líquido (2);
una primera bomba (7) que suministra dicho
líquido de absorción (b) en dicho depósito de líquido (2) a dicha
tobera (11) de manera circulatoria;
una tubería (3) que conecta dicha tobera (11) y
un puerto de descarga (5) de dicha primera bomba (7); y
una tubería de succión de aire (17) situada en
un lado aguas abajo de dicha sección de reducción (2) y conectada
con dicha tobera (11),
en el que dicha sección de reducción (2) está
situada entre dicha tubería (3) y dicha tobera (11), dicho orificio
de sección de reducción (24) tiene una sección transversal efectiva
más estrecha que una sección transversal efectiva de dicha tubería
(3), y se introduce dicho aire a través de dicha tubería de succión
de aire (17), fluye en dicha tobera (11) con dicho líquido de
absorción (b) y expulsa a chorros al interior de dicho depósito de
líquido (2) para oxidar dicho sulfito contenido en dicho líquido de
absorción (b).
3. Aparato de desulfuración de tipo húmedo de
gases de escape según la reivindicación 2, en el que dicha sección
de reducción (2) y dicha tubería de succión de aire (17) están
situados de tal manera que una distancia entre una línea central de
dicha sección de reducción (2) en una dirección ortogonal a una
dirección de una trayectoria de flujo en dicha tobera y una línea
central de dicha tubería de succión de aire (17) sea más corta que
dos veces el diámetro efectivo de una trayectoria de corriente de
expulsión de chorros de líquido de absorción (16) en dicha tobera
(11).
4. Aparato de desulfuración de tipo húmedo de
gases de escape según la reivindicación 2, en el que el diámetro
efectivo de dicho orificio de sección de reducción (24) está fijado
en intervalo de 0,5 a 0,8 veces dicho diámetro efectivo de dicha
trayectoria de corriente de expulsión de chorros de líquido de
absorción (16).
5. Aparato de desulfuración de tipo húmedo de
gases de escape según la reivindicación 2, en el que dicho orificio
de sección de reducción (24) tiene forma de embudo y tiene un
diámetro aumentado hacia un lado aguas abajo del flujo.
6. Aparato de desulfuración de tipo húmedo de
gases de escape según la reivindicación 2, en el que dicha parte
periférica tiene un borde angulado que sobresale hacia el lado aguas
arriba del flujo.
7. Aparato de desulfuración de tipo húmedo de
gases de escape según la reivindicación 2, en el que dicha tobera
(11) tiene una tubería de extensión (15) que se extiende desde el
exterior de dicho depósito de líquido (2) al interior de dicho
líquido de absorción (b) en dicho depósito de líquido (2).
8. Aparato de desulfuración de tipo húmedo de
gases de escape según la reivindicación 2, en el que un eje central
de dicha tobera (11) en una dirección del flujo está inclinado con
respecto a una superficie del líquido (31) en dicho depósito de
líquido (2).
9. Aparato de desulfuración de tipo húmedo de
gases de escape según la reivindicación 2, en el que dicha tubería
de succión de aire (17) está conectada con dicha tobera (11) en un
extremo y está abierta a la atmósfera en el otro extremo.
10. Aparato de desulfuración de tipo húmedo de
gases de escape según la reivindicación 2, en el que dicha tubería
de succión de aire (17) tiene una parte superior y una parte
inferior,
dicha parte inferior está fijada sobre dicha
tobera (11) y dicha parte superior está soportada por la parte
inferior de manera desplazable en las direcciones superior e
inferior.
11. Aparato de desulfuración de tipo húmedo de
gases de escape según la reivindicación 10, en el que dicha tubería
de succión de aire (17) está configurada para fijar el otro extremo
abierto a la atmósfera en una posición superior a la de la
superficie del líquido (31) de dicho líquido de absorción (b) en
dicho depósito de líquido (2), cuando se detenga dicha bomba
(7).
12. Aparato de desulfuración de tipo húmedo de
gases de escape según la reivindicación 2, en el que dicha tobera
(11) comprende:
una tubería inferior dispuesta sobre un lado
aguas abajo de dicha sección de reducción (2); y
una tubería de extensión conectada con dicha
tubería inferior sobre un lado aguas abajo,
en el que dicha tubería de extensión está fijada
a dicho depósito de líquido (2) y dicha tubería inferior está
conectada con dicha tubería de extensión de manera
desconectable.
13. Aparato de desulfuración de tipo húmedo de
gases de escape según la reivindicación 2, en el que dicho
dispositivo de desulfuración comprende:
una torre de absorción (1) en la que se
introduce dicho gas de escape de combustión (d) que contiene dicho
dióxido de azufre; una tubería de pulverización (4) provista en una
parte inferior de dicha torre de absorción (1);
una segunda bomba que suministra dicho líquido
de absorción (b) de dicho depósito de líquido a dicha tubería de
pulverización (4) de tal manera que dicho líquido de absorción se
pulveriza desde dicha tubería de pulverización (4) al interior de
dicha torre de absorción (1).
Applications Claiming Priority (4)
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