ДЫМОВАЯ ТРУБА Российский патент 1994 года по МПК F23J15/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности, к устройствам для очистки дымовых газов перед их выбросом в атмосферу и может быть использовано в качестве устройства по извлечению вторичного сырья из продуктов сгорания сжигаемого топлива.

Известна дымовая труба, содержащая подводящий газоход в виде патрубка, вертикальный газоотводящий ствол, внутри которого размещены в нижней части донный золоуловитель, выполненный в виде двух наклонных плоскостей с окнами выгрузки, газосборник, представляющий собой полый усеченный конус, расположенный над донным золоуловителем, центральный патрубок для пропуска газов в верхнюю часть ствола, шламосборник для сбора смываемого со стенок трубы конденсата, каплеобразователи в виде обратного усеченного конуса, смывные кольцеобразные трубки, расположенные под каплеобразователями.

Наиболее близким техническим решением является тепловая установка, содержащая газоход, газопроницаемые теплообменники, устройство для создания тяги, устройство для очистки газа.

Недостатком данного технического решения является недостаточная эффективность очистки и утилизации тепла дымовых газов.

Цель изобретения - повышение эффективности очистки газа и использования тепла.

На фиг.1 показана конструкция дымоходного тракта; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Дымовая труба содержит горизонтальный подводящий газоход 1, который разделен на два дымоходных канала 2 и 3, в месте разделения каналов установлен подвижный переключатель 4, а каналы 2 и 3 в свою очередь разделены на каналы 5 и 6, 7 и 8 соответственно и внутри них в месте разделения каналов также установлены подвижные переключатели 4, предназначенные для открывания или закрывания каналов при прохождении дымовых газов. Внутри каждого канала по его длине размещены газопроницаемые теплообменники 9 для отбора тепла от дымовых газов и нагрева воды со входом 10 и выходом 11, охлаждающая камера 12 для охлаждения дымового потока со входом 13 для подачи в нее охлажденного воздуха, ячейки 14 для установки в ней фильтра 15 грубой очистки для твердых крупных частиц, снаружи тракта под этим фильтром расположен накопитель 16 твердых частиц, соединенный с фильтром 15 посредством воронки 17, за ячейкой 14 расположена ячейка 18 для установки в ней газового фильтра 19 для извлечения из дымового потока газов (например: сернистого ангидрида, углекислого газа и других). Снаружи тракта расположен газоприемник 20, соединенный с фильтром 19 с помощью воздушного клапана 21, газоприемник 20 снабжен штуцером 22, соединенным с трубопроводом 23 для откачки отфильтрованного газа в газгольдер или газохранилище (не показаны). За ячейкой 18 с фильтром 19 расположена ячейка 24 с фильтром 25 для твердых частиц меньших размеров, под которым снаружи тракта размещен накопитель 26, соединенный с фильтром 25 воронкой 17.

Далее внутри тракта размещен вентилятор 27 для создания направленного воздушного потока 28. Аналогично внутри тракта по его длине располагаются ячейки 29,30,31,32 с фильтрами 33,34,35,36 для твердых частиц и газов различных веществ, вентилятор 37 для усиления воздушного потока и ускорения прохождения дымового потока, а снаружи тракта размещены накопители 38,39 для твердых частиц и газоприемники 40,41. Количество, типы устанавливаемых фильтров, накопителей твердых частиц, газоприемников и последовательность их установки определяются технологическим процессом извлечения вторичного сырья, потребностью и необходимостью добычи различных веществ (например; зола, сера, сажа, железо, цинк, другие металлы, сернистый газ, серный ангидрид, углекислый газ, двуокись азота и другие вещества), а также необходимой степенью очистки дымового потока, проходящего по тракту. В качестве фильтров могут быть использованы например: механические фильтры в виде сита, фильтры грубой очистки, электрические фильтры, электромагнитные фильтры, пылеуловители, фильтры для извлечения определенных газов, фильтры тонкой очистки, фильтры из каталога. Далее на выходе дымоходного тракта установлена камера 42 с водой 43 для растворения и задержания оставшихся дымовых примесей. Дымоходный тракт и камера 42 соединены трубопроводом 44, причем камера 42 и трубопровод 44 соединены в зоне, заполненной водой, образуя водяной затвор.

Камера 42 снабжена входом 45 для подачи в нее воды и выходом 46 для слива отработанной воды из камеры 43. Камера 43 связана с помещением 47 с помощью отверстий 48 в трубе 49, проходящей через помещение 47. На верхнем конце трубы 48 установлен защитный кожух 50 для попадания в нее метеорологических осадков, а нижний конец трубы 49 соединен с камерой 42. Внутри помещения 47 размещены живые растения 51 для объективного визуального контроля и накопления информации долговременного воздействия выходящего очищаемого дымового потока на растительность.

Устройство работает следующим образом.

Перед подачей дымового потока в газоход 1 подвижные переключатели 4 устанавливаются в определенное положение, например, как показано на фиг.1, газоход 1 соединен с дымоходным каналом 5, а остальные каналы перекрыты. Затем включаются вентиляторы 27,37 и создается принудительный, направленный в сторону выхода воздушный поток 28 в установленном тракте. Дымовой поток, поданный в газоход 1, захватывается принудительным направленным воздушным потоком 28 и протягивает дымовые газы через весь дымоходный тракт, в котором установленное оборудование производит обработку и очистку дымовых газов.

Горячие дымовые газы с большой температурой (200-300^оС), проходя через теплообменник 9, нагревают в нем воду, поступающую через вход 10, и нагретая вода через выход 11 при подаче ее в тепловую магистраль может использоваться для хозяйственных целей. Нагревая воду в теплообменнике 9, горячие газы отдают ему тепло, а сами охлаждаются. Охлажденные, с меньшей температурой, горячие газы поступают в охлаждающую камеру 12, в которую через вход 13 подается специально охлажденный до низкой температуры воздух. В камере 12 производится смешивание дымовых газов с холодным воздухом, в результате которого происходит охлаждение дымовых газов до температуры, безопасной для используемых очистительных фильтров и оборудования тракта. Охлажденные дымовые газы поступают через ячейку 14 в фильтр 15 грубой очистки, в котором дымовые газы просасываются через фильтрующий материал, при этом твердые крупные частицы (например: зола, сажа или сера) задерживаются на поверхности фильтра, образуя слой.

По мере нарастания слоя, твердые частицы через воронку 17 поступают в накопитель 16 твердых веществ. Далее частично очищенные дымовые газы поступают через ячейку 18 в газовый фильтр 19, в котором дымовой поток очищается от определенного газа (например: сернистого газа). Из газового фильтра 19 выделенный газ через воздушный клапан 21 поступает в газоприемник 20, из которого через штуцер 22, трубопровод 23 откачивается в газгольдер или в газохранилище (не показаны) для дальнейшей переработки или хранения. Затем дымовые газы через ячейку 24 поступают в фильтр 25 тонкой очистки, в котором отфильтровываются твердые частицы меньших размеров и через воронку 17 поступают в накопитель 26. Дальнейшая очистка дымового потока производится аналогично соответствующим фильтром твердых частиц и газовыми фильтрами по мере прохождения его по дымоходному тракту согласно технологическому процессу. Твердые частицы через воронки 17 поступают в накопители 16,26,38,39, а выделенные газы через воздушные клапаны 22 в газоприемники 20,40,41. Ввиду того, что в дымоходном тракте установлены разные фильтры твердых частиц и газов на различные вещества, то из дымового потока можно добывать с помощью этих фильтров многие виды вторичного сырья, определяемые технологическим процессом (например: зола, сажа, сера, железо, другие металлы, различные газы и вещества, указанные в тексте выше).

Из накопителей вещества выгружают для последующей обработки, а из газоприемников выделенные газы откачивают в газгольдеры или в газохранилища для последующего использования их по назначению. Пройдя все очистительные фильтры дымоходного тракта, дымовой поток очищается с большой степенью очистки от вредных веществ (90-99%) и из тракта очищенный воздух поступает по трубопроводу 44 в камеру 43 с водой для окончательной очистки от всяких примесей. Так как воздух легче воды, то поступивший в воду воздушный поток пройдет через толщу воды, в которой задержатся и растворятся оставшиеся примеси. Хотя воздушный поток, поступающий в воду, предварительно хорошо очищен, все же часть примесей может остаться. Поэтому в воде примеси накапливаются и по мере загрязнения воды ее удаляют через выход 46 для обработки, очистки и добычи из нее вторичного сырья, а через вход 45 вливают в камеру 43 чистую воду. Выйдя из воды, очищенный воздух без вредных веществ поступает в трубу 49, а из нее уходит в окружающую среду, не принося никакого вреда. Через отверстия трубы 49 очищенный воздух поступает в помещение 47, в котором размещены живые растения 51, которые через почву, корни и листья усваивают и накапливают вещества, содержащиеся в воздухе этого помещения. При наличии вредных веществ в выходящем очищаемом воздушном потоке изменяется внешний вид растений и процесс их развития и по этим критериям можно визуально и объективно определить степень воздействия и качество очистки дымовых газов.

Кроме визуального определения производят взятие проб живых тканей растений и делают анализ на наличие в них вредных веществ за долговременный период воздействия. При хорошем качестве очистки выходящего воздуха будет визуально видно благоприятное развитие растений и об отсутствии вредных веществ покажет анализ живых тканей этих растений. Вот таким образом осуществляется визуальный контроль и накопление информации воздействия выходящего очищаемого дымового потока на растительность, ликвидация вредных выбросов и улучшение экологии окружающей среды, а также извлечение вторичного сырья из дымового потока сжигаемого топлива.

Регулирование мощности проходящего дымового потока и обеспечение резервирования при проведении профилактических и ремонтных работ осуществляется введением в работу тракта меньшего или большего числа дымоходных каналов путем установки подвижных переключателей в определенное положение. При установке переключателей 4 в среднее положение все каналы открыты для прохождения дымового потока и число работающих каналов максимально. Принудительные воздушные потоки 28 каждого канала затягивают в свой канал определенную часть дымового потока, то есть расчленяют его. Таким образом уменьшается мощность дымового потока, проходящая через один канал. При установке подвижных переключателей 4 в положение, указанное на фиг.1, вся мощность дымового потока проходит в одном канале 5. Мощность дымового потока, проходящая в одном канале, может регулироваться также величиной зазора, устанавливаемого подвижным переключателем, и количеством включенных вентиляторов, создающих усиление воздушного потока в канале. Проведение профилактических и ремонтных работ без остановки работы тракта обеспечивается самим наличием нескольких каналов.

В открытых каналах проходит дымовой поток, а в закрытых каналах, где дымовой поток отсутствует, в это время проводят профилактические (регламентные) и ремонтные работы. Поэтому остановки работы дымоходного тракта не требуется.

Использование изобретения позволяет:
- создать дымоходные устройства, позволяющие ликвидировать вредные выбросы в окружающую среду;
- осуществить добычу вторичного сырья из продуктов сгорания при сжигании топлива, причем в больших количествах, поскольку сами выбросы составляют огромные количества, расширить функциональные возможности дымоходных устройств и использовать их кроме отвода и удаления дымовых газов из топочных устройств еще и в качестве промышленных предприятий по добыче вторичного сырья из продуктов сгорания при сжигании топлива;
- упростить обслуживание и эксплуатацию дымоходного тракта, проводить профилактические и ремонтные работы без остановки всего дымоходного тракта за счет его многоканальности, горизонтального расположения и удобства доступа ко всему оборудованию;
- ликвидировать все дымовые трубы, производящие выбросы вредных веществ в атмосферу;
- улучшить экологию окружающей среды за счет ликвидации вредных выбросов в атмосферу, за счет ликвидации образования кислых дождей из вредных выбросов, за счет ликвидации переноса вредных и ядовитых веществ на территории своего государства и других стран;
- остановить гибель лесов, рек, озер, растительности и разрушение почвы за счет ликвидации кислых дождей;
- создать благоприятные условия для восстановления почвы, растительности, водоемов и воздуха;
- снизить число всевозможных заболеваний за счет ликвидации выбросов в окружающую среду вредных веществ (токсичных газов, пыли, ядов и др.);
- уменьшить число больных людей и животных за счет улучшения и оздоровления окружающей среды и получения экологически чистых продуктов питания;
- сберечь огромные финансовые средства, материальные и трудовые ресурсы, затрачиваемые на борьбу с загрязнением и отравлением от дымовых выбросов на спасение земли, водоемов, растительности, животного мира и лечение людей, а также идущие на разработку и осуществление дорогостоящих проектов по вентилированию городов из верхних слоев атмосферы, транспортировку вредных выбросов в верхние слои атмосферы и другие гигантские проекты.

Использование: очистка дымовых газов. Сущность изобретения: устройство содержит газоход, газопроницаемые теплообменники, ячейки с фильтрами для фильтрации твердых частиц и газов, накопители твердых частиц, газоприемники, воронки, воздушные клапаны, камеру с водой, гидрозатвор, перфорированную трубу. Горячие дымовые газы проходят через теплообменники, поступают в охлаждающую камеру, в фильтр грубой очистки и газовый фильтр. Твердые частицы через воронки попадают в накопители. Газ через воздушные клапаны поступает в газоприемники. Очищенный воздух поступает по трубопроводу в камеру с водой и через отверстия попадает в помещение с растениями. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ДЫМОВАЯ ТРУБА, содержащая газоход, газопроницаемые теплообменники, устройство для создания тяги, устройство для очистки газа, отличающаяся тем, что она снабжена камерой с водой, расположенной на выходе из газохода и соединенной с ним гидрозатвором, газоход выполнен горизонтальным, устройство для очистки газа выполнено в виде ячеек с фильтрами для фильтрации твердых частиц и газов с накопителями твердых частиц и газоприемниками, расположенными снаружи газохода и соединенными с соответствующими фильтрами, причем накопители твердых частиц соединены со своими фильтрами посредством воронок, а газоприемники посредством воздушных клапанов. 2. Труба по п.1, отличающаяся тем, что газоход выполнен многоканальным с подвижными переключателями каналов, установленными внутри этих каналов. 3. Труба по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что она снабжена перфорированной трубой, соединенной с камерой с водой и помещением с растениями.