Интенсификация процесса очистки дымовых газов от диоксида серы при наложении пульсаций на их поток

Abstract

В статье предложен метод интенсификации процесса очистки дымовых газов от сернистых соединений для использования в теплообменных аппаратах, который позволит повысить экологическую, энергетическую эффективность предприятий, а также улучшить их экономические показатели. Рассмотрены способы и оборудование для полезного использования тепла дымовых газов. Для обеспечения работы данного оборудования в составе шахтных энергетических комплексов обоснована необходимость применения контактных теплообменных аппаратов. На основе анализа особенностей теплофизических процессов в контактных теплообменных аппаратах рекомендованы конструкции оросительных форсуночных и центробежных теплообменных аппаратов. Контактные теплообменные аппараты этих конструкций обладают значительным ресурсом интенсификации теплофизических процессов. Рассмотрены различные способы очистки от диоксида серы дымовых газов, которые подаются в контактные теплообменные аппараты. Выбран окисно-марганцевый способ, относящийся к «сухим» способам очистки. Предложена схема расположения аппаратов по очистке дымовых газов от диоксида серы с использованием контактных теплообменных аппаратов и последующей утилизацией тепла в энергетическом модуле в составе шахтного энергокомплекса. Рассмотрена стадийность основной химической реакции окисно-марганцевого способа. Предложен метод интенсификации этой реакции путѐм наложения пульсаций на поток дымовых газов, поступающих в аппарат их очистки от диоксида серы.

У статті запропоновано метод інтенсифікації процесу очищення димових газів від сірчистих сполук для використання в теплообмінних апаратах, який дозволить підвищити екологічну, енергетичну ефективність підприємств, а також поліпшити їх економічні показники. Розглянуто способи та обладнання для корисної утилізації тепла димових газів. Обґрунтовано необхідність застосування контактних теплообмінних апаратів у складі шахтних енергетичних комплексів і обрано раціональні варіанти їх конструкцій. Для забезпечення роботи даного обладнання в складі шахтних енергетичних комплексів обґрунтовано необхідність застосування контактних теплообмінних апаратів. На основі аналізу особливостей теплофізичних процесів в контактних теплообмінних апаратах рекомендовано конструкції зрошувальних форсуночних і відцентрових теплообмінних апаратів. Контактні теплообмінні апарати цих конструкцій мають значний ресурс інтенсифікації теплофізичних процесів. Розглянуто різні способи очищення від діоксиду сірки димових газів, що подаються до контактних теплообмінних апаратів. Обрано окисно-марганцевий спосіб, що відноситься до «сухих» способів очищення. Запропоновано схему розташування апаратів з очищення димових газів від діоксиду сірки з використанням контактних теплообмінних апаратів і подальшою утилізацією тепла в енергетичному модулі у складі шахтного енергокомплексу. Розглянуто стадійність основної хімічної реакції окисно-марганцевого способу. Запропоновано метод інтенсифікації цієї реакції шляхом накладання пульсацій на потік димових газів, що надходять в апарат їх очищення.

This paper proposes a method for intensifying the flue-gas cleaning from sulfur compounds in order to use it in heat exchangers and to improve environmental and energy efficiency and economic performance of the coal-producing enterprises. Different methods and equipment were considered for beneficial use of flue-gases heat. To ensure operation of such equipment in the mine’s energy complex, it is necessary to use contact heat exchangers. Basing on analysis of peculiar thermophysical processes in the contact heat exchangers, it is recommended to use designs with spray-type devices and centrifugal heat exchangers. The contact heat exchangers of such design have significant resource for intensifying the thermal processes. Different methods are discussed for cleaning the flue gases from sulfur dioxide and feeding them to the contact heat exchangers. An oxide-manganese method was chosen, as it is related to the "dry" method of the flue-gas cleaning. A layout scheme is proposed for devices for flue-gases cleaning from sulfur dioxide and their usage in contact heat exchangers in order to supply heat to the energy unit in the mine’s energy complex. The stages of main chemical reaction of the oxide-manganese method is considered. In order to intensify this reaction, it is proposed to apply pulsation to the flue-gas flows entering the apparatus of their cleaning from sulfur dioxide.