ЗОЛОУЛОВИТЕЛЬ Российский патент 2002 года по МПК B01D45/02 B01D45/06 

Изобретение относится к устройствам для очистки от золы и пыли и может применяться в котлах и топках.

Известны циклонные золоуловители [1, рис. 7-22 ], состоящие из блоков по 4-8 циклонов большого диаметра, которые подключены к подводящему и отводящему газоходам и общему бункеру золы. Они обычно применяются для очистки дымовых газов за котлами и различными топочными устройствами.

Их недостатками являются:
- большие габариты;
- расположение в виде отдельного аппарата;
- высокое аэродинамическое сопротивление;
- низкая эффективность золоулавливания в случае больших габаритов циклонов;
- монофункциональность.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству, выбранным в качестве прототипа, является золоуловитель [2], содержащий образованные параллельными стенками чередующиеся ряды подводящих и отводящих каналов, введенных в бункер золы, причем отводящие каналы выполнены с боковыми выходами потока очищенных газов.

Такая конструкция золоуловителя может быть вписана непосредственно в дымоходы котлов и топочных устройств, поэтому габариты установки заметно сокращаются. Аэродинамическое сопротивление этих золоуловителей низкое. Эффективность золоулавливания повышается при использовании большого числа каналов с малым поперечным размером.

Недостатками этого золоуловителя являются монофункциональность и низкая эффективность улавливания золы.

Целью изобретения является расширение функциональности золоуловителя путем использования для очистки дымовых газов и для подогрева среды, например воздуха, а также повышение эффективности золоулавливания.

Поставленная цель достигается тем, что в золоуловителе, содержащем образованные параллельными стенками чередующиеся входные (подводящие) и выходные (отводящие) каналы, введенные в бункер золы, причем отводящие каналы выполнены с боковыми выходами потока очищенных газов, по предлагаемому изобретению над отводящими каналами установлены каналы для прохода нагреваемой среды, например воздуха.

Дополнительно в отводящих каналах могут быть установлены поперечные перегородки и/или направляющие вставки, а также продольные перегородки, выступающие в глубь отводящих каналов и бункер золы на 0,5-5 ширины отводящего канала.

Кроме того, каналы могут быть установлены наклонно, причем первым снизу расположен подводящий канал, а стенки над отводящими каналами выполнены выступающими в бункер золы на 0,5-5 ширины отводящего канала по сравнению со стенками под отводящими каналами.

Наличие каналов для прохода нагреваемой среды, во-первых, расширяет функциональность золоулавливания, так как позволяет использовать его дополнительно в качестве воздухоподогревателя и, во-вторых, повышает эффективность золоулавливания за счет снижения вязкости и объемного расхода очищаемого газа при охлаждении.

Поперечные перегородки и направляющие вставки уменьшают радиус разворота газов при их переходе из подводящих каналов в отводящие, а продольные перегородки разделяют выходящий поток на две одинаковые, не взаимодействующие между собой части и подавляют турбулентные пульсации, что также повышает эффективность золоулавливания.

При наклонной установке каналов с расположением подводящего канала первым и выполнением стенок над отводящими каналами выступающими в бункер золы на 0,5-5 ширины отводящего канала эффективность золоулавливания возрастает за счет осаждения золы, движения и скатывания ее по нижним стенкам подводящих каналов непосредственно в бункер золы.

На фиг. 1, 3 показаны поперечные сечения А-А, т.е. проходящие поперек длинной стороны горизонтального сечения каналов предлагаемого золоуловителя. Причем на фиг. 1 - в варианте вертикальной установки каналов, а на фиг.3 - при установке их с наклоном.

На фиг.2 показано продольное сечение Б-Б по отводящему каналу, т.е. вдоль длинной стороны горизонтального сечения каналов.

Золоуловитель содержит чередующиеся ряды подводящих 1 и отводящих 2 каналов, образованных параллельными стенками 3. Каналы 1, 2 введены в бункер 4 золы. Отводящие каналы 2 с одной или с обеих сторон имеют боковые выходы 5. Над ними установлены каналы 6 для прохода нагреваемой среды.

Введение этих каналов 6 нагреваемой среды позволяет одновременно использовать золоуловитель для выполнения нескольких функций: охлаждения очищаемых дымовых газов и подогрева, например, воздуха, что необходимо для повышения к.п.д. котла или топки, а также для очистки дымовых газов.

На входе в отводящие каналы 2 могут быть установлены поперечные перегородки 7, направляющие вставки 8 и продольные перегородки 9, расположенные по оси каналов 2 и выступающие на 0,5-5 их ширины, обозначенной на фиг.1, 3 знаком Δ, в глубь каналов 2 и в бункер 4 золы.

Каналы 1, 2 могут устанавливаться и наклонно, как показано на фиг.3. При этом первым снизу располагается подводящий канал 1. Кроме того, стенки 3Н над отводящими каналами 2 выполнены выступающими в бункер 4 золы на (0,5-5) Δ по сравнению со стенками 3В, которые находятся под отводящими каналами 2.

Отводящие каналы 2 отделены от каналов 6 для прохода нагреваемой среды разделяющими стенками 10. Каналы 6 нагреваемой среды соединены с воздуховодом 11, а фланцем 12 золоуловитель подключен к источнику дымовых газов.

Предлагаемый золоуловитель работает следующим образом.

Запыленные горячие дымовые газы поступают в золоуловитель через фланец 12 и проходят по подводящим каналам 1. Здесь они охлаждаются, передавая через стенки 3 тепло нагреваемому воздуху, протекающему в каналах 6, которые образованы стенками 3 и 10. Таким образом, золоуловитель конструктивно используется как воздухоподогреватель. Он позволяет возвратить часть уходящего тепла в топку с потоком воздуха, подаваемым по воздуховоду 11, и этим повышает экономичность и эффективность процесса горения.

Золоочистка газов происходит при развороте их на 180^o вокруг стенок 3 над бункером 4 золы за счет силы инерции, действующей на частицы. Таким образом, в предлагаемом устройстве одновременно выполняются две функции:
- осуществляется золоочистка дымовых газов;
- происходит рекуперация тепла.

Аэродинамическое сопротивление предлагаемого золоуловителя мало, так как аэродинамика не связана с созданием вихревых потоков и центробежных сил, а для золоочистки используются силы инерции на развороте струй. Ориентировочно аэродинамическое сопротивление предлагаемого золоуловителя будет соответствовать аэродинамическому сопротивлению применяемых сейчас воздухоподогревателей.

Эффективность пыле- и золоулавливания возрастает с уменьшением расхода и вязкости газов, поэтому их охлаждение в предлагаемом золоуловителе, соответственно, повышает его эффективность по сравнению с прототипом.

Эффективность золоочистки при развороте струи возрастает с уменьшением радиуса разворота потока. При установке в отводящих каналах 2 поперечных перегородок 7 и/или направляющих вставок 8 поток газов в отводящих каналах 2 меньше сносится в сторону боковых выходов 5. Соответственно, снижается радиус его разворота, и эффективность золоочистки дополнительно возрастает.

Потоки газа на выходе из подводящих каналов 1 разделяются симметрично, не взаимодействуют и не генерируют турбулентных пульсаций, если на входе в отводящие каналы 2 установлены по оси сечения продольные перегородки 9. При этом эффективность пыле- и золоулавливания возрастает дополнительно.

Зона соударения струй на входе в отводящие каналы 2 ориентировочно не меньше ширины Δ отводящего канала 2, но и не более 10Δ. Соответственно, принято продольные перегородки 9 выполнять выступающими в глубь каналов 2 и в бункер 4 золы на расстояние (0,5-5)Δ.

Если золоуловитель установлен наклонно, как показано на фиг.3, то при движении запыленного потока в длинных подводящих каналах 1 зола будет концентрироваться и выпадать сильнее на их нижние стенки 3Н за счет силы гравитации. При этом будет более эффективна сепарация частиц при развороте потока вверх. Последнее достигается тем, что нижние стенки 3Н под подводящими каналами 1 выступают в бункер 4 золы по сравнению с верхними стенками 3В подводящих каналов 1. Соответственно, разворот потока газов происходит вокруг нижней кромки верхних стенок 3В подводящих каналов 1.

Кроме того, заглубление в бункер 4 золы нижних стенок 3Н подводящих каналов 1 создает над расположенными под ними отводящими каналами 2 "козырек", препятствующий попаданию пыли в очищенный поток газов. Размер этого "козырька" должен быть тем больше, чем сильнее отклонены каналы золоуловителя от вертикали. Предлагается его длину принять равной (0,5-5)Δ. При меньшей, чем 0,5Δ разнице длин стенок 3Н и 3В, поток сможет на выходе из подводящего канала 1 развернуться вниз, и эффективность золоуловителя резко снизится. Если разница длин будет более 5Δ, то излишняя длина "козырька" просто увеличит металлозатраты и будет служить местом для залегания золы, особенно, если наклон каналов приближается к горизонтали, что недопустимо.

Таким образом, при установке золоуловителя с наклоном газ, движущийся по подводящим каналам 1, разворачивается вокруг нижнего конца стенок 3В и отводится из аппарата через боковые выходы 5. Зола или пыль при этом оседает и концентрируется на нижних стенках 3Н подводящих каналов 1. Далее она сбрасывается в бункер 4 золы по инерции на развороте потока очищаемого газа. Благодаря тому что стенки 3Н над отводящими каналами 2 выступают в бункер 4 золы на 0,5-5 ширины отводящего канала 2 по сравнению со стенками 3В, расположенными под ними. разворот газа осуществляется вверх, и очищенный газ не контактирует с потоком уловленных частиц, которые стекают в бункер 4 золы по стенкам 3Н. При этом благодаря включению механизма гравитационной сепарации в наклонных подводящих каналах 1 эффективность золоулавливания дополнительно увеличивается.

Применение предлагаемого золоуловителя позволяет повысить эффективность работы котлов и топок за счет
- высокоэффективного золоулавливания при малом аэродинамическом сопротивлении;
- рекуперации тепла из уходящих дымовых газов;
- снижения габаритов установки в целом благодаря многофункциональному использованию золоуловителя и возможности его установки вместо воздухоподогревателя или в газоходах.

ЛИТЕРАТУРА
1. Роддатис К.Ф. Котельные установки. - М.: Энергия, 1977 г.

2. Авторское св-во СССР N 979790, F 23 J 11/00, опубл. 07.12.82 г.

Изобретение предназначено для очистки от золы и пыли газов и может использоваться в котлах и топках. Золоуловитель содержит образованные параллельными стенками чередующиеся ряды подводящих и отводящих каналов, введенных в бункер золы. Над отводящими каналами, имеющими боковые выходы для очищенного газа, установлены каналы для прохода нагреваемой среды, например воздуха. Для повышения эффективности золоочистки внутри отводящих каналов дополнительно установлены поперечные перегородки и/или направляющие вставки, а по оси входного сечения - продольные перегородки, выступающие в глубь отводящего канала и в бункер золы на 0,5-5 ширины отводящего канала. Каналы могут быть установлены наклонно, причем первым снизу расположен подводящий канал, а стенки над отводящими каналами выполнены выступающими в бункер золы на 0,5-5 ширины отводящего канала по сравнению со стенками под отводящими каналами. Применение предлагаемого золоуловителя позволяет повысить эффективность работы котлов и топок, так как обеспечивает высокую эффективность золоочистки при малом аэродинамическом сопротивлении, рекуперацию тепла из уходящих дымовых газов, снижение габаритов установок благодаря многофункциональности золоуловителя. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Золоуловитель, содержащий образованные параллельными стенками чередующиеся ряды введенных в бункер золы входных и выходных каналов очищаемых газов, при этом выходные каналы выполнены с боковыми выходами и над ними установлены каналы для прохода нагреваемой среды, причем в выходных каналах установлены по оси сечения продольные перегородки, выступающие вглубь выходных каналов и в бункер золы на 0,5-5 ширины выходного канала, а также поперечные перегородки и/или направляющие вставки. 2. Золоуловитель по п.1, отличающийся тем, что каналы установлены наклонно, причем первым снизу расположен входной канал, а стенки над выходными каналами выполнены выступающими в бункер золы на 0,5-5 ширины выходного канала по сравнению со стенками, расположенными под выходными каналами. 3. Золоуловитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве очищаемых газов используют дымовые газы, а в качестве нагреваемой среды - воздух.