ОЧИЩАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЫМОВОЙ ТРУБЫ Российский патент 1998 года по МПК F23J15/02 F23L17/02 

Изобретение относится к энергетике, в частности к дымовым трубам промышленных энерготехнологических установок и сооружений, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для удаления различных объемов воздуха, общеобменной вентиляции, содержащего вредные примеси.

Известна кольцевая насадка дымовой трубы (авт. св. N 387189, кл. F 23 J 17/00, 1973, БИ N 27), содержащая вертикальные радикально размещенные щиты, над которыми смонтирован завихритель с газосборником, охватывающий конец трубы с зазором и коническое опорное кольцо.

Недостатком является низкая тяга из-за задувания боковым ветром.

Известно эжектирующее устройство дымовой трубы, преимущественно для локомотивов (авт. св. N 956917, кл. F 23 J 17/00, F 23 J 11/00, 1982, БИ N 33), содержащее конусообразный насадок, охватывающий дымовую трубу с образованием конфузорной камеры, в которой расположены криволинейные плоскости и направляющие ребра.

Недостатком является невозможность очистки дымовых газов от твердых и парогазовых сконденсировавшихся загрязнений, выбрасываемых в окружающую среду.

Задача изобретения - улучшение экологической обстановки в зоне работы ТЭЦ, котельных и других промсооружений, выбрасывающих продукты сжигания топлива в окружающую среду через дымовые трубы различной высоты путем отделения от дымовых газов твердых частиц несгоревшего топлива, продуктов сгорания, жидких частиц сконденсировавшейся парогазовой смеси.

Задача решается тем, что дымовая труба снабжена конусообразным насадком, охватывающим ее боковую поверхность у выходного сечения, грязесборником в виде кольцевой канавки, конусообразным грязеуловителем и винтообразными канавками, размещенными на внутренней поверхности конусообразного насадка от выходного сечения его до грязеуловителя, соединенного нижней частью с грязесборником, расположенным с внешней стороны конусообразного насадка. По мере выброса зарязнений из дымовой трубы поток газа, под действием ветра, завихренного криволинейными плоскостями и направляющими, закручивается и твердые частицы с капельками сконденсировавшейся жидкости центробежными силами отбрасываются к внутренней поверхности конического насадка и попадают в винтообразные канавки, в которых, коагулируясь с капельками жидкости и укрупняясь, скатываются в конусообразный грязеуловитель и далее в кольцеобразный грязесборник. В результате предотвращается выброс загрязнений в виде твердых частиц и сконденсировавшихся капелек жидкости, что обеспечивает поддержание удовлетворительной экологической обстановки как в зоне работы промышленных предприятий, так и окружающей атмосферы.

На фиг. 1 изображено очищающее устройство дымовой трубы; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Очищающее устройство дымовой трубы содержит дымовую трубу 1, конусообразный насадок 2, охватывающий боковую поверхность дымовой трубы 1 у выходного сечения, криволинейные плоскости 3 с направляющими и закручивающими ребрами 4, винтообразные канавки 5, расположенные на внутренней поверхности конусообразного насадка 2, конусообразный грязеуловитель 6 и кольцеобразный грязесборник 7, расположенный с внешней стороны у нижнего основания конусообразного насадка 2.

Очищающее устройство дымовой трубы работает следующим образом.

Воздушный поток, окружающий дымовую трубу, огибая кольцеобразный грязеуловитель 7, обтекает криволинейные нижние и верхние криволинейные плоскости 3, а также направляющие и закручивающие ребра 4, закручивается, создавая эжекционный эффект за счет увеличения скорости воздуха в канале между криволинейной поверхностью 3 и внешней поверхностью дымовой трубы 1. Завихренный поток атмосферы воздуха (ветровая тяга), контактируя с потоком газа, выбрасываемого из дымовой трубы, закручивает его, частично охлаждая. В результате воздействия центробежных сил на твердые частицы загрязнений в потоке дыма они отбрасываются к внутренней поверхности конусообразного насадка 2 и, попадая в винтообразные канавки 5, успокаиваясь там, сталкиваются с другими частицами, укрупняются и скатываются в конусообразный грязеуловитель 6.

Взаиморасположение грязеуловителя 6 относительно криволинейных плоскостей 3 выполнено таким образом, что его часть, контактирующая с винтообразными канавками 5, расположена выше как по отношению с криволинейными плоскостям 3 и направляющим ребрам 4, так и по отношению к выходному сечению дымовой трубы 1. Это обеспечивает наличие спокойной зоны в месте контакта конусообразного грязеуловителя 6 и винтообразных канавок 5, т.е. отсутствует воздействие закрученного потока на частицы загрязнений, скатывающихся из винтообразных канавок 5 в конусообразный грязеуловитель 6.

Соотношение между меньшим и большим сочетаниями конусообразного насадка 2 находится в пределах от 1:2 до 1:2,5, что определяется (при известных скоростях ветрового напора, определяемого усредненными среднегодовыми холодного и теплого периода погодно-климатических зон эксплуатации промышленных предприятий (например, ТЭЦ, котельных) изменением плотности воздушного потока при движении по криволинейным плоскостям, направляющим и закручивающим ребрам 4 и находится, например, из выражения
,
где
ρ_м и ρ_б - плотность воздушного ветрового потока на выходе из меньшего и входа в большее сочетание конусообразного насадка, кг/м³;
D и d - диаметры большего и меньшего сечений конусообразного насадка, м;
w - скорость дымового потока перед выходным сечением дымовой трубы, м/с;
ν - кинематическая вязкость дымового потока, насыщенного твердыми частицами загрязнений и сконденсировавшейся жидкостью, м²/с;
k - коэффициент пропорциональности;
Re - критерий Рейнольдса.

Совместный процесс обтекания верхних и нижних поверхностей криволинейных плоскостей 3 образует воздушную рубашку, интенсифицирующую процесс охлаждения дымовых газов с конденсацией паров влаги. Мелкодисперсная сконденсировавшаяся влага с твердыми частицами загрязнений смещается к периферии вращающегося в конусообразном насадке 2, смешивающегося потока дымовых газов и воздуха, завихренного на криволинейных плоскостях 3, укрупняется, причем частицы пыли интенсифицируют процесс укрупнения и конденсации влаги так как являются "ядрами конденсации" (Бердлянд М.Е. и др. Туманы. - М.: Гидрометеоиздат, 1961).

Отброшенная к внутренней поверхности конусообразного насадка 2 капельная влага частично укрупненная попадает в винтообразные канавки 5. В результате наблюдается дополнительное "туманное" охлаждение дымовых газов и более качественная очистка от загрязнений.

Преимущество предлагаемого изобретения заключается в том, что устройство позволяет без дополнительных энергозатрат осуществлять очистку дымовых газов, направляемых в атмосферу при сжигании топлива на ТЭЦ, котельных установках и др. предприятиях, выбрасывающих загрязненные газы в окружающую среду, при этом процесс обработки потока осуществляется за счет энергии ветра.

Оригинальность конструктивного решения предлагаемого изобретения подтверждается простотой технологического исполнения, гарантирующего как эксплуатационную, так и технологическую надежность процесса отделения загрязнений от дымовых газов.

Устройство используется в энергетике, в частности в дымовых трубах промышленных энерготехнологических установок и сооружений, а также во всех отраслях народного хозяйства для удаления различных объемов воздуха, общеобменной вентиляции, содержащего вредные примеси. Очищающее устройство дымовой трубы содержит дымовую трубу 1, конусообразный насадок 2, охватывающий боковую поверхность дымовой трубы 1 у выходного сечения, криволинейные плоскости 3 с направляющими и закручивающими ребрами 4, винтообразные канавки 5, расположенные на внутренней поверхности конусообразного насадка 2, конусообразный грязеуловитель 6 и кольцеобразный грязесборник 7, расположенный с внешней стороны у нижнего основания конусообразного насадка 2. 2 ил.

Очищающее устройство дымовой трубы, содержащее конусообразный насадок, криволинейные плоскости с направляющими ребрами, отличающееся тем, что оно снабжено конусообразным грязеуловителем и винтообразными канавками, размещенными на внутренней поверхности конусообразного насадка от выходного сечения его до грязеуловителя, соединенного нижней частью с грязесборником, выполненным в виде кольцевой канавки и расположенным с внешней стороны конусообразного насадка.