УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ Российский патент 2000 года по МПК F23J15/02 

Изобретение относится к энергетике, конкретно к оборудованию теплоэнергетических станций и для промышленных топочных установок.

Известна дымовая труба (см. а.с. 1112182, МКИ F 23 J 11/00, Бюл. 33, 1984), содержащая ствол и насадок, выполненный в виде конических диффузорных элементов, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль оси газохода и открытых с торцов, а также установленных с возможностью углового перемещения относительно вертикальной оси, благодаря соединению их гибкими связями.

Недостатком является невысокая надежность при ветровых нагрузках на диффузорные элементы, когда наблюдается разрушение гибких связей, размеры которых по контуру уменьшаются из-за необходимости обеспечения зазора для прохода воздушного потока. Выполнение же гибкого насадка жестким (из материала наиболее подходящего к условиям эксплуатации, стали) приведет к заклиниванию смещающихся относительно друг друга насадок, что может полностью устранить ожидаемый эффект.

Известно устройство для очистки дымовых газов (см. а.с. 1121541, МКИ F 23 J 11/00, Бюл. 40. 1984), содержащее конденсатор, расположенный над дымовой трубой в виде купола, конденсатосборник, состоящий из лотка и водосточной трубы, и усеченный конус, смонтированный на дымовой трубе и соединенный полуцилиндрической поверхностью с основанием конденсатора.

Недостатком известного устройства является малая высота подъема газов, обусловленная тем, что в данном устройстве фактически не используется сила ветра для подъема газов. Кроме того, наблюдается резкое снижение эффекта тепломассообмена наружного воздуха и дымовых газов при ветровой нагрузке, когда дымовые газы со стороны воздействия ветра смещаются от поверхности купола к дымовой трубе и противоположной поверхности купола, что значительно уменьшает объем полезного тепломассообмена, при этом твердые частицы примесей дымовых газов, скользя по гладкой боковой поверхности усеченного конуса, как под воздействием дымовых газов, огибающих конусный отражатель, так и под воздействием ветровой нагрузки переходят частично в состояние витания, что в последствии приводит к интенсивному загрязнению внутренней поверхности купола и в конечном итоге снижает эффективность очистки.

Технической задачей предлагаемого изобретения является улучшение экологической обстановки в зоне выброса дымовых газов из трубы, что достигается путем увеличения высоты рассеивания загрязнений, и повышение эффективности очистки за счет интенсификации тепломассообмена в условиях ветровой нагрузки.

Технический результат достигается тем, что устройство для очистки дымовых газов, содержащее конденсатор, расположенный над дымовой трубой в виде купола, конденсатосборник, состоящий из лотка, водосточной трубы, и усеченный конус, смонтированный на дымовой трубе и соединенный полуцилиндрической поверхностью с основанием конденсатора. На внешней поверхности конденсатора размещены продольно расположенные жалюзи, каждый элемент которых выполнен в виде крыла, профиль которого в зоне контакта с куполом соответствует его контуру. На боковой поверхности усеченного конуса от меньшего основания к большему выполнены винтообразные канавки в виде "ласточкина хвоста", при этом винтообразные канавки у большого основания усеченного конуса соединены с лотком.

На фиг.1 дан общий вид устройства в продольном разрезе; на фиг. 2 - развертка усеченного конуса с винтообразными канавками на внешней боковой поверхности; на фиг.3 - вид винтообразной канавки в виде "ласточкина хвоста".

Устройство для очистки дымовых газов состоит из концентрически расположенных над дымовой трубой 1 (фиг.1) конусного отражателя 2, усеченного конуса 3, куполообразного кожуха 4 и конденсатосборника, состоящего из лотка 5 и водосточной трубы 6. Над внешней поверхностью куполообразного кожуха 4 посредством крепления 7 размещены продольно распложенные элементы жалюзи 8. На боковой поверхности с внешней стороны усеченного конуса 3 выполнены винтообразные канавки 9 (фиг. 2), связывающие меньшее основание 10 усеченного конуса 3 и его большее основание 11, при этом винтообразные канавки 9 (фиг. 3) выполнены в корпусе усеченного конуса в виде "ласточкина хвоста".

Устройство работает следующим образом. При малых перемещениях наружного воздуха, вызванных лишь изменением его плотности под воздействием температуры окружающей среды у основания дымовой трубы и на уровне устройства очистки или же при ветровой нагрузке, имеющей скоростной напор, меньший или равный расходу дымовых газов, выбрасываемых из дымовой трубы 1, жалюзи 8 находятся в положении "открыто", т.е. дымовые газы и наружный воздух беспрепятственно проходят через сетчатую поверхность куполообразного кожуха 4 и процесс очистки осуществляется следующим образом.

Дымовые газы, содержащие твердые частицы и влагу, выходят из трубы 1 и удаляются во внутреннюю поверхность конусного отражателя 2. При этом дымовые газы теряют свою скорость и крупные твердые примеси под действием силы тяжести осаждаются на боковую поверхность усеченного конуса 3. Твердые примеси, осевшие на боковую поверхность усеченного конуса 2, скользят по ней и попадают вовнутрь винтообразных канавок 9, где по мере скольжения перемещаются от меньшего основания 10 усеченного конуса 3 к его большему основанию 11 и далее поступают в лоток 5, а из последнего в водосточную трубу 6. Наличие на боковой поверхности усеченного конуса 3 винтообразных канавок 9 в виде "ласточкина хвоста" предотвращает сдувание дымовыми газами отраженных от конусного отражателя 2 твердых примесей с последующим их витанием, что в конечном итоге может способствовать интенсификации забивания сетчатой поверхности куполообразного кожуха 4 данными твердыми примесями.

Дымовые газы, частично очистившись от твердых загрязнений при контакте с боковой поверхностью усеченного конуса 3, движутся дальше, и в кожухе 4 расширяются и, охлаждаясь до температуры точки росы, ударяются о внутреннюю поверхность куполообразного кожуха 4. Дымовые газы подвергаются воздействию холодного воздуха, поступающего через куполообразный кожух 4, изготовленный из водонепроницаемой термостойкой сетки, синтетического волокна. Между кожухом и наружным воздухом происходит теплообмен. Дымовые газы контактируют с кожухом 4, конденсируется пар, который обволакивает водяной пленкой взвешенные в дымовых газах твердые примеси. Конденсат с удаленными примесями стекает с внутренней поверхности куполообразного кожуха 4 в лоток 5 и по водосточной трубе 6 удаляется в стояк. Очищенные дымовые газы через куполообразный кожух 4 выходят в атмосферу.

При ветровой нагрузке, когда скорость перемещения наружного воздуха превышает расход дымовых газов, выбрасываемых из дымовой трубы 1, процесс очистки осуществляется следующим образом.

Часть элементов жалюзи 8, находящихся с надветренной стороны, поворачиваются (подобно флюгеру), то есть переходят в положение "закрыто" (фиг. 1), предотвращающее поступление воздуха окружающей среды вовнутрь куполообразного кожуха 4, что могло бы препятствовать выходу дымовых газов из дымовой трубы 1. А это привело бы к тому, что резко снижается эффективность очистки дымовых газов и возрастает энергоемкость выброса дымовых газов, обусловленная необходимостью увеличения мощности устройств (дымососов, вентиляторов и т.д.), транспортирующих дымовые газы по дымовой трубе, что связано с необходимостью преодоления дополнительного сопротивления, состоящего из сопротивления движению дымовых газов по внутренней полости трубы и части наружного воздуха, поступающего в трубу под воздействием ветровой нагрузки. Часть элемента жалюзи 8, находящихся с подветренной стороны, остается в положении "открыто". Каждый элемент жалюзи 8 выполнен в форме крыла с зазором от поверхности куполообразного кожуха 4, и с надветренной стороны наружный воздух под действием ветровой нагрузки разделяется на два потока. Один поток наружного воздуха омывает элементы жалюзи 8, находящиеся в положении "закрыто" с внешней стороны и выполненные в виде крыла, а другой поток наружного воздуха движется через воздушный зазор между данным элементом жалюзи 8 и поверхностью куполообразного кожуха 4. Это оказывает эжектирующее действие на дымовые газы, выбрасываемые из дымовой трубы, в результате увеличивается высота их подъема, т.е. улучшается экологическая обстановка в зоне нахождения дымовой трубы.

При этом отсутствие непосредственного ветрового воздействия на площадь куполообразного кожуха 4 с надветренной стороны путем закрытия ее частью жалюзи 8 способствует высокоэффективности процесса очистки дымовых газов по всей внутренней полости куполообразного кожуха 4 в изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации очищающего устройства. Очищенные дымовые газы через куполообразный кожух 4 выходят в атмосферу как с подветренной, так и с надветренной стороны, причем с надветренной стороны дымовые газы контактируют с потоком наружного воздуха, проходящего в воздушный зазор между крылом элемента жалюзи 8 и куполообразным кожухом 4 и поднимаются на большую высоту, чем физические размеры дымовой трубы 1 и куполообразного кожуха 4. В результате обеспечивается эффективная очистка как при спокойном перемещении наружного воздуха, так и при ветровой нагрузке.

Оригинальность технического решения заключается в том, что созданы щадящие условия воздействия на окружающую среду путем увеличения высоты подъема дымовых газов за счет эжектирования последних ветровым потоком любого направления, поддерживания процесса эффективной очистки при различных скоростях перемещения наружного воздуха, обеспечение более надежной работы устройства очистки, достигаемой устранением вероятности витания твердых примесей над поверхностью усеченного конуса, путем дополнительного сбора их в полостях винтообразных канавок, выполненных в виде "ласточкина хвоста".

Устройство предназначено для очистки дымовых газов промышленных топочных установок и может использоваться на теплоэнергетических станциях. Изобретение позволяет увеличить высоту рассеивания загрязнений и повышает эффективность очистки за счет интенсификации тепломассообмена в условиях ветровой нагрузки. Технический результат достигается тем, что на внешней поверхности конденсатора, расположенного над дымовой трубой в виде купола, размещены продольно расположенные жалюзи, каждый элемент которых выполнен в виде крыла, профиль которого в зоне контакта с куполом соответствует его контуру. На боковой поверхности усеченного конуса, размещенного также над дымовой трубой, от меньшего основания к большему выполнены винтообразные канавки в виде "ласточкина хвоста", при этом винтообразные канавки у большего основания усеченного конуса соединены с лотком конденсатосборника. 3 ил.

Устройство для очистки дымовых газов, содержащее конденсатор, расположенный над дымовой трубой в виде купола, конденсатосборник, состоящий из лотка и водосточной трубы, и усеченный конус, смонтированный на дымовой трубе и соединенный полуцилиндрической поверхностью с основанием конденсатора, отличающееся тем, что на внешней поверхности конденсатора размещены продольно расположенные жалюзи, каждый элемент которых представляет собой крыло, профиль которого в зоне контакта с куполом соответствует контуру, а на боковой поверхности усеченного конуса от меньшего его основания к большему выполнены винтообразные канавки в виде "ласточкина хвоста", при этом винтообразные канавки у большего основания усеченного конуса соединены с лотком.