ГАЗООЧИСТНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1998 года по МПК F23L17/02 B01D47/06 

Изобретение относится к устройствам для улавливания загрязняющих атмосферу составляющих дымовых газов и судовых котлов.

Известен газовыпускной дымоход, содержащий основной коллектор, снабженный закручивающимися лопатками, и вспомогательный коллектор со сборником - уловителем, сообщающийся с основным коллектором через щель в стенке корпуса основного коллектора, кроме того, в корпусе основного коллектора размещены средства пожаротушения (Бирюк В.С. Судовые дымовые трубы.- Л.: Судостроение, с. 60-61, рис. 37, 1970).

Известное решение имеет следующие недостатки: конструктивная сложность и повышенная опасность возгорания горючих отложений.

Известен также газовыпускной дымоход, содержащий газонаправляющий корпус, снабженный распылителями воды, завихряющими лопатками и сливной трубой (Там же, с. 37-38, рис. 17).

Недостаток этого решения - его повышенное сопротивление движению газовой струи, поскольку поперечное сечение дымохода загромождается коническим отсеканием, кроме того, недостаточно эффективно улавливание взвешенных частиц (также несгоревших частиц топлива и т.п.), содержащихся в дымовых газах, что исключает эффективное улавливание золы, сажи и нагара при обдувке поверхностей нагрева теплового и энергетического оборудования.

Задача, решаемая заявленным изобретением, выражается в повышении надежности улавливания взвешенных частиц в отходящих газах и снижении аэродинамического сопротивления газовыпускного дымохода, растворении вредных газообразных составляющих дымовых газов впрыскиваемой в газоход водой.

Технический результат, получаемый при решении технической задачи, выражается в обеспечении возможности гашения скорости движения взвешенных частиц, перемещающихся в объеме исходящего газового потока, за счет использования эффекта циклонной сепарации.

Кроме того, снижается загроможденность поперечного сечения дымохода.

Для решения поставленной задачи последний вертикальный участок газовыпускного дымохода снабжается распылителями воды, завихряющими лопатками и отводной трубой. Отличается тем, что завихряющие лопатки выполнены в виде сегментообразных пластин, скрепленных с внутренней поверхностью дымовой трубы своими криволинейными кромками, линия контакта которых с ней имеет вид витка спирали, для чего одна пластина размещена выше другой, при этом один конец каждой пластины размещен выше другого, а верхний конец нижней пластины контактирует с нижним концом верхней, кроме того, проекции прямолинейных кромок пластин перекрывают друг друга, а сами кромки выполнены с отгибом верх, кроме того, у выпускного отверстия дымохода установлен сажеуловитель, выполненный в виде кольцеобразного желоба, размещенного вплотную к внутренней стенке дымохода и обращенного открытой стороной вовнутрь дымохода, кроме того, приемное отверстие отводной трубы размещено на уровне нижнего конца нижней завихряющей лопатки таким образом, что отводная труба принимает все загрязнители с верхней поверхности нижней завихряющей лопатки.

Кроме того, распылитель воды размещен у верхнего конца дымохода, при этом водовыпускная щель распылителя размещена по всему периметру дымохода.

Сравнение совокупности признаков заявленного решения с признаками аналогов прототипа свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".

Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признак, "что завихряющие лопатки выполнены в виде сегментообразных пластин, скрепленных с внутренней поверхностью дымовой трубы своими криволинейными кромками, линия контакта которых с корпусом имеет вид витка спирали" обеспечивает выполнение завихряющими лопатками струеформирующих функций, осуществляющих спиральное закручивание газовой струи или струи пара.

Признак "для чего одна пластина размещена выше другой, причем один конец каждой пластины размещен выше другого и верхний конец нижней пластины контактирует с нижним концом верхней пластины" конкретизирует конструктивные особенности завихряющих лопаток и обеспечивает "передачу" уловленного материала с верхней пластины на нижнюю.

Признак "проекции прямолинейных кромок пластин перекрывают друг друга" обеспечивает попадание падающих капель воды, содержащих растворенные в них газы и уловленные взвешенные частицы, непосредственно на поверхность завихряющих лопаток.

Признак "... а сами кромки выполнены с отгибом вверх ... и ... приемное отверстие отводной трубы размещено на уровне нижнего конца нижней завихряющей лопатки" обеспечивает удержание воды и загрязнителей, выпавших на верхнюю поверхность лопаток, сбор и общий отвод загрязнений и воды.

Признаки второго и третьего пунктов формулы конкретизируют выполнение распылителя воды и сажеуловителя.

На чертеже схематически показан продольный разрез последнего вертикального участка газовыпускного трубопровода, котла, снабженный предлагаемыми дополнительными устройствами: завихряющими лопатками 1, сажеуловителем 2, водораспылителем 3 и отводной трубой 4 с отводом для стока воды 5, закрываемым от взвешенных компонентов дымовых газов сеткой 6. Для ревизии этой сетки на противоположной стенке отводной трубы устроен смотровой лючек 7.

Все элементы устройства выполняются из стали. Завихрияющие лопатки фиксируются на внутренней поверхности дымохода сваркой по криволинейным кромкам так, чтобы линия стыковки лопаток с поверхностью дымохода представляла собой виток спирали. При этом проекции лопаток на поперечное сечение полностью "перекрывают" это сечение и тем самым исключают возможность "проникновения за лопатки" падающих вниз загрязнителей и капель загрязненной жидкости. Для этого проекции прямолинейных кромок лопаток перекрывают друг друга.

Угол отгиба кромок лопаток и ширина самой отгибаемой кромки подбираются с таким расчетом, чтобы объем, образуемый этим отгибом лопаток, обеспечивал размещение загрязнителей и воды, приходящихся на них.

Конструктивно водораспылитель 3 представляет собой электросварную камеру, продолжающую дымоход после его верхнего торца, сообщающуюся с дымоходом щелью непроваренного стыка верхнего торца внутренней обечайки с верхним донышком камеры. Эта щель и выполняет роль водораспределителя по всему периметру газохода. Морская вода в камеру водораспылителя подается от соответствующего судового гидрофора, что обеспечивает ее постоянный гарантированный подпор.

Отводная труба 4 принимает загрязнители и воду с растворенными в ней газами с верхней поверхности нижней завихряющей лопатки, отправляя взвешенные в топку судового котла, а жидкие - через сетку 6 трубой 5 в фановую систему.

Сажеуловитель 2 образован верхним донышком камеры водораспылителя и вваренной в ее центральное отверстие верхним торцом обечайкой соответствующего диаметра. Такое совмещение сажеуловителя и водораспылителя продиктовано соображениями технологичности изготовления и простоты монтажа (несколькими приварными ушками 8) этого узла на верхнем торце дымовой трубы.

Устройство работает следующим образом.

Проходя через завихряющие лопатки 1, поток дымовых газов приобретает характер спирали, т. е. движется по спирали вдоль периметра внутренней поверхности дымохода, прижимаясь к ней. Газовый поток, проходя через пространство, орошаемое водой, и соприкасаясь с ее пленкой на внутренней поверхности дымохода, очищается от газообразных и легких взвешенных загрязнителей, а вода с уловленными загрязнителями попадает на завихряющие лопатки 1 и стекает по ним в отводную трубу 4, а из нее - в фановую систему.

При парообдуве поверхностей нагрева котла орошающая вода перекрывается. Ячменеподобные гранулы продуктов парообдува, являющие собой как правило недожженное топливо, задерживаются сажеуловителем и с прекращением подачи пара опадают на завихряющие лопатки, с которых скатываются в отводную трубу и по ней - в топку котла.

Так как исключается необходимость поддержания температуры уходящих газов в дымовой трубе выше "точки росы" (когда на внутренних стенках трубы может конденсироваться водяной пар, содержащийся в дымовых газах), температуру уходящих газов в районе дымовой трубы можно снизить, например, увеличением хвостовых поверхностей нагрева - повысится КПД котла.

Устройство предназначено для улавливания вредных компонентов дымовых газов судовых котлов. Устройство содержит устанавливаемый на верхнем торце дымовой трубы сажеуловитель, совмещенный с водораспылителем, а внизу трубы - завихряющие лопатки из двух полуэллипсных пластин, закрепленных электросваркой на внутренней поверхности трубы криволинейными кромками так, что они образуют виток спирали. Прямые же кромки пластин несколько перекрывают друг друга в проекции на плоскость, перпендикулярную оси трубы. Кроме того, прямые кромки пластин отогнуты вверх так, что образуется емкость для приема падающих на лопатки взвешенных загрязнителей и орошающей воды с растворенными в ней вредными компонентами дымовых газов, которые через отводную трубу с верхней поверхности нижней лопатки удаляются: первые - в топку котла, вторые - через отросток с сеткой - в фановую систему. Устанавливаемый на верхний торец дымовой трубы сажеуловитель, совмещенный с водораспылителем, представляет собой охватывающую дымоход сварную камеру, в которую подается от гидрофора забортная вода, впрыскивающаяся в дымоход через непровариваемый стык внутренней обечайки камеры с ее верхним донышком. Сажеуловитель образован обечайкой, диаметром меньшем диаметра трубы, вваренной верхним торцом в центральное отверстие верхнего донышка камеры такого же диаметра. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Газоочистное устройство, содержащее дымоход, снабженный распылителем воды, завихряющими лопатками и отводной трубой, отличающееся тем, что завихряющие лопатки выполнены в виде сегментообразных пластин, скрепленных с внутренней поверхностью дымовой трубы своими криволинейными кромками, линия контакта которых с ней имеет вид витка спирали, для чего одна пластина размещена выше другой, при этом один конец каждой пластины размещен выше другого, а верхний конец нижней пластины контактирует с нижним концом верхней, кроме того, проекции прямолинейных кромок пластин перекрывают друг друга, а сами кромки выполнены с отгибом вверх, кроме того, у выпускного отверстия дымохода установлен сажеуловитель, выполненный в виде кольцеобразного желоба, размещенного вплотную к внутренней стенке дымохода и обращенного открытой стороной внутрь дымохода, кроме того, приемное отверстие отводной трубы размещено на уровне верхней поверхности нижнего конца завихряющей лопатки с обеспечением удаления загрязненной воды через указанную лопатку и отводную трубу. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что распылитель воды размещен у верхнего конца дымохода, при этом водовыпускная щель размещена по его периметру. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сажеуловитель и водораспылитель совмещены в одном узле на верхнем торце дымовой трубы.