УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗООБРАЗНЫХ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ Российский патент 1997 года по МПК B01D47/16 

Изобретение относится к устройствам для очистки продуктов сгорания топлива от твердых и других примесей и предназначено для использования в промышленности, преимущественно в энергетике.

Известно устройство для очистки газовых потоков от загрязнений, содержащее ввод загрязненного газа, выводы чистого газа и концентрированных загрязнений, неподвижный корпус, состоящий из верхней и нижней частей, а также ротор, размещенный внутри корпуса, выполненный в виде тела вращения и связанный с источником механической энергии [1]
Это устройство не обеспечивает достаточно эффективно очистки газовых потоков от загрязнений.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому изобретению является устройство для пылегазоулавливания [2]
Это устройство содержит корпус, внутри которого размещено устройство для создания завесы промывочной жидкости, содержащее чашеобразный ротор, соединенный гибким валом с источником механической энергии. Чашеобразный ротор на воздушной подушке подвешен над статором и размещен с зазором к нему. Ввод загрязненного газа коаксиален вводу промывочной жидкости и центральной вытяжке. Устройство для улавливания загрязненной промывочной жидкости выполнено в виде неполного по сечению полого корпуса, обращенного выпуклой частью вверх, и является часть корпуса. Предусмотрен сборник для загрязненной промывочной жидкости. Через газоход подается воздух в зазоре между статором и ротором. Ввод загрязненного газа снабжен насадкой в виде плоской спирали, а статор и ротор снабжены попарными постоянными магнитами с одноименными полюсами.

Выбранному в качестве прототипа устройству присущ ряд недостатков. Во-первых, не используется кинетическая энергия воздушного потока, выходящего из зазора, образованного нижней кромкой ротора и поверхностью статора. Во-вторых, поток воздуха, выходящий из вышеуказанного зазора, смешивается с потоком очищенных газов, что несколько увеличивает гидравлическое сопротивление газовоздушного тракта. В-третьих, данное устройство нельзя использовать для создания потока рециркулируемых газов в объеме топки, в котором сжигается топливо. А как известно, во многих случаях при работе топливосжигающих устройств /например, паровых котлов/ требуется возвращать часть продуктов сгорания в объем топки, что необходимо для уменьшения образования окислов азота в дымовых газах.

Целью предлагаемого устройства является устранение указанных недостатков.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для очистки продуктов сгорания от загрязнений, содержащем корпус, устройство для улавливания загрязнений в виде неполного по сечению тора, соединенного с корпусом и обращенного выпуклой частью вверх, устройство для создания завесы промывочной жидкости, выполненное в виде ротора, связанного с источником механической энергии, размещенный соосно, ротором ввод загрязненных продуктов сгорания, вывод очищенных продуктов сгорания, размещенный тангенциально в верхней части корпуса, статор, концентрично размещенный с зазором и с образованием воздушной подушки по отношению к ротору, выполненному чашеобразным с ориентацией кромки в полости тора, согласно изобретению статор снабжен дополнительной кольцеобразной полостью, вход в которую образован зазором между ротором и статором, в кольцеобразной полости размещена, по меньшей мере, одна цилиндрическая вставка, жестко связанная с ротором. Дополнительная кольцеобразная полость снабжена выходом для воздуха.

Указанная цель достигается тем, что выход из дополнительной кольцеобразной полости связан с входом в устройство для сжигания топлива.

Указанная цель достигается также тем, что вывод очищенных продуктов сгорания снабжен конфузором, цилиндрической вставкой и диффузором, по оси конфузора размещено сопло, вход в которое связан с выходом из дополнительной кольцеобразной полости
Указанная цель достигается тем, что к выводу очищенных продуктов сгорания подсоединен отвод, связанный с конфузором, цилиндрической вставкой и диффузором, по оси конфузоров размещено сопло, вход в которое связан с выходом из дополнительной кольцеобразной полости, а диффузор связан с устройством сжигания топлива. На фиг. 1 представлен общий вид устройства; на фиг. 2 устройство содержит конфузор, размещенный соосно выходу очищенных продуктов; на фиг. 3 устройство содержит отвод, подсоединенный к выходу очищенных продуктов сгорания.

Устройство для очистки продуктов сгорания от загрязнений /фиг. 1/ содержит выполненный в виде тела вращения корпус 1, устройство для улавливания сконцентрированных загрязнений 2, соединенное с корпусом 1 и выполненное в виде неполного по сечению тора, устройство для завесы промывочной жидкости, выполненное в виде чашеобразного ротора 3, связанного с источником механической энергии 4, например с электродвигателем, размещенный соосно с ротором 3 ввод 5 загрязненных продуктов сгорания, ввод 7 промывочной жидкости, размещенный внутри ввода 5 /направление движения загрязненных продуктов сгорания показано стрелкой 6/, выход очищенных продуктов сгорания 8, размещенный тангенциально в верхней части корпуса 1, статор 9, концентрично размещенный зазором и с образованием воздушной подушки 10 по отношению к ротору 3, газоход 11 для подачи воздуха 12, идущего на создание воздушной подушки, и которому подсоединен выход от высоконапорного вентилятора /на чертеже не показан, направление движения очищенных продуктов сгорания показано стрелкой 13/, сборник для загрязненной промышленной жидкости 14, соединенный с устройством для отвода этой жидкости /на чертеже на показано/ дополнительную кольцеобразную полость 15, выполненную в теле статора 9, цилиндрическую вставку 16, размещенную в дополнительной кольцеобрзной полости 15 и жестко связанную с ротором 3, а также выход 17 воздуха из полости 15
Как вариант, выход 17 воздуха из дополнительной кольцеобразной полости 15 связан с входом в устройство для сжигания топлива /на чертеже на показано/. Направление движения воздуха показано стрелкой 18.

Как вариант, устройство для очистки продуктов сгорания /фиг. 2/ содержит конфузор 19, размещенный соосно выходу очищенных продуктов сгорания 8, по оси конфузора 19 размещено сопло 20, связанное с выходом 17 из дополнительной кольцеобразной полости 15, конфузор соединен с цилиндрической вставкой 21, которая подсоединена к диффузору 22.

Как вариант, устройство для очистки продуктов сгорания /фиг.3/ содержит отвод 23, подсоединенный к выходу очищенных продуктов сгорания 8, соосно отводу 23 установлен конфузор 24, по оси конфузора 24 размещено сопло 25, связанное с выходом 17 из дополнительной кольцеобразной полости 15, конфузор 24 соединен с кольцевой вставкой 26, которая подсоединена к диффузору 27, выход которого связан с устройством для сжигания топлива /на чертеже не показано/.

Устройство для очистки продуктов сгорания работает следующим образом.

Продукты сгорания, отдав теплоту поверхностям нагрева топливоиспользующей установки /например, парового котла/, через ввод 5 поступает в корпус устройства 1. Направление движения загрязненных продуктов сгорания показано по стрелке 6. Продукты сгорания поступают по воду 5 в полость ротора 3, который вращается от постороннего источника энергии, в качестве которого могут быть использованы электродвигатель, газовая турбина, и т.д. В этом случае вращение ротор осуществляется с помощью вала. Ротор может также вращаться с помощью линейного электрического двигателя /в этом случае вал не нужен/. При вращении ротора 3 в зазор между нижней поверхностью ротора 3 и поверхностью статора 9 подается через газоход 11 от высоконапорного вентилятора /на чертеже не показан/ воздух /показано поз. 12/, создающий в зазоре воздушную подушку 10. В полость ротора 3 подается также через ввод 7 поток промывочной жидкости, капли которой, отражаясь от стенок вращающегося ротор, образуют завесу в виде тумана /часть промывочной жидкости будет растекаться по поверхности ротора/. При этом газ очищается от пыли, а если жидкость химически активна, то она связывает вредные примеси из очищенных продуктов сгорания. Загрязненная промывочная жидкость улавливается в устройстве для удавливания сконцентрированных загрязнений и поступает в сборник 14 загрязненной жидкости, откуда загрязненная жидкость удаляется. Очищенные продукты сгорания поступают в выход 8, тангенциально размещенный на корпусе 1. Направление движения очищенных продуктов сгорания показано стрелкой 13. Поступивший по газоходу 11 воздух создает воздушную подушку 10 в зазоре между ротором и статором и поступает в дополнительную кольцеобразную полость 15, в которой размещена цилиндрическая вставка 16, жестко связанная с ротором. При работе устройства вставка 16 /или ряд концентрических вставок/ вращается и создает гидравлическое сопротивление для части воздушного потока, перетекающего из дополнительной кольцеобразной полости 15 в сборник загрязненной жидкости. При этом основное количество воздуха, поступившего из зазора между ротором 3 и статором 9, вводится из дополнительной кольцеобразной полости 15 через выход 17 в атмосферу или же на вход высоконапорного вентилятора. Выход воздуха из кольцеобразной полости 15 по выходу 17 показан стрелкой 18.

При работ устройства воздушная подушка служит для снижения затраты энергии на вращение ротора, причем идущий на создание воздушной подушки воздух не смешивается с очищенными продуктами сгорания, что уменьшает гидравлическое сопротивление теплоиспользующей установки в целом.

Устройство /как вариант/ может работать следующим образом. При подсоединении выхода воздух из дополнительной кольцеобразной полости 15 к выходу устройства для сжигания топлива, например газовой горелки или мазутной форсунки, или пылеугольной горелки, уменьшается количество воздуха, подаваемое для сжигания топлива вентиляторами топливоиспользующей установки. При этом идущий на сгорание топлива воздух из кольцевой полости 15 уже частично подогрет, что также повышает топливную экономичность установки.

Устройство /как вариант/ может работать следующим образом.

В размещенном /фиг. 2/ соосно выходу 8 очищенных продуктов сгорания конфузоре 19 размещается сопло 20, в которое поступает воздух по выходу 17 из кольцеобразной полости 15. Направление движения воздуха показано стрелкой 18. Вытекающая из сопла 20, струя воздуха эжектирует очищенные продукты сгорания, поступающие из корпуса устройства 1 в вывод для очищенных продуктов сгорания. Смесь продуктов сгорания и воздуха поступает в цилиндрическую вставку 21, выполняющую роль камеры смешения, а потом в диффузор 22. в котором происходит увеличение давления потока. Выход смеси из диффузора 22 показан по стрелке 13. Такое выполнение устройства уменьшает гидравлическое сопротивление теплоиспользующей установки в целом /следовательно, снижается затрата энергии на привод дымососа/.

Устройство /как вариант/ может работать следующим образом.

Подсоединенный /фиг. 3/ к выходу очищенных продуктов сгорания отвод 23 снабжен конфузором 24, по оси которого установлено сопло 25, в которое поступает воздух по выходу 17 из кольцеобразной камеры 15. Направление движения воздуха показано стрелкой 18. Вытекающая из сопла 25, струя воздуха эжектирует часть очищенных продуктов вгорания из выхода 8. Смесь продуктов сгорния, проходящая по отводу 23, и воздуха, вытекающего из сопла 25, поступает в цилиндрическую вставку 26, выполняющую роль камеры смешения, а потом в диффузор 27, в котором происходит увеличение давления потока. Выход смеси продуктов сгорания и воздуха из диффузора 27 показан по стрелке 28. Выход из диффузора подсоединен к входу в топливосжигающее устройство или в топочную камер. При такой работе устройства происходит рециркуляция части продуктов сгорания в поточную камеру, что приводит к улучшению работы топливоиспользующей установки и снижает количество образующихся при сжигании топлива окислов азота, что, в свою очередь, снижает загрязнение окружающей среды.

При использовании заявляемого устройства снижается затрата энергии на очистку продуктов сгорания от загрязнений, уменьшается загрязнение окружающей среды окислами азота, повышается эффективность работы топливоиспользующей установки, что и обуславливает технико-экономический эффект.

Использование: для очистки от вредных примесей продуктов сгорания органического топлива. Сущность изобретения: устройство содержит корпус, выполненный в виде тела вращения, соединенное с корпусом устройство для улавливания сконцентрированных загрязнений, выполненное в виде чашеобразного ротора, устройство для создания завесы промывочной жидкости, ввод загрязненных и вывод очищенных продуктов сгорания, статор, концентрично размещенный с зазором и с образованием воздушной подушки по отношению к ротору. Статор снабжен дополнительной кольцеобразной полостью, в которой размещена цилиндрическая вставка, жестко связанная с ротором, а кольцеобразная полость снабжена выходом для воздуха. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для очистки газообразных продуктов сгорания от загрязнений, содержащее корпус, устройство для улавливания загрязнений в виде неполного по сечению тора, соединенного с корпусом и обращенного выпуклой частью вверх, устройство для создания завесы промывочной жидкости, выполненное в виде ротора, связанного с источником механической энергии, размещенный соосно с ротором ввод загрязненных продуктов сгорания, расположенный в верхней части корпуса вывод очищенных продуктов сгорания, статор, концентрично размещенный с зазором и с образованием воздушной подушки по отношению к ротору, выполненному чашеобразным с ориентацией кромки в полости тора, отличающееся тем, что статор имеет кольцеобразную полость, вход в которую образован зазором между ротором и статором, при этом в полости выполнен выход для воздуха и размещена по меньшей мере одна цилиндрическая вставка, жестко связанная с ротором, а вывод очищенных продуктов сгорания подведен тангенциально к верхней части корпуса. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выход для воздуха кольцеобразной полости сообщен с входом устройства для сжигания топлива. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вывод очищенных продуктов сгорания снабжен конфузором, цилиндрической вставкой и диффузором, при этом по оси конфузора размещено сопло, вход в которое связан с выходом для воздуха кольцеобразной полости. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что к выводу очищенных продуктов сгорания подсоединен отвод, связанный с конфузором, цилиндрической вставкой и диффузором, при этом по оси конфузора размещено сопло, вход в которое связан с выходом для воздуха кольцеобразной полости, а диффузор сообщен с устройством для сжигания топлива.