УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТВОДА ДЫМОВЫХ И/ИЛИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ГАЗОВ В АТМОСФЕРУ Российский патент 2003 года по МПК F23L17/00 

Изобретение относится к устройствам для усиления тяги при отводе дымовых или промышленных газов в атмосферу.

Отвод промышленных газов в атмосферу осуществляется чаще всего посредством дымовых труб. Как правило, промышленные газы перед выводом в атмосферу проходят очистку от пыли и содержат загрязняющие атмосферу вещества в виде газов. Часто дымовые и промышленные газы имеют высокую температуру.

При выходе в атмосферу вредные вещества в газовом выбросе должны иметь как можно меньшую концентрацию, иначе они при определенных погодных условиях, например при отсутствии ветра, будут плохо рассеиваться в атмосфере. Для того чтобы рассеивание было лучше, дымовые и/или промышленные газы лучше выводить на большую высоту.

Традиционно указанная задача решается постройкой высоких дымовых труб, которые выводят промышленные газы на большую высоту.

Известны изобретения, в которых решается задача выведения в атмосферу дымовых или промышленных газов с помощью эжекторов.

К таким конструкциям, например, относится решение по патенту США 4512264, опубликованное 23 апреля 1985 года, МПК F 23 L 17/16. В этой конструкции горячий воздух подается в ствол трубы, а воздух из окружающей среды - через эжектор.

В техническом решении по патенту США 6000391 от 14 декабря 1999 года, МПК F 23 J 11/00 воздух из окружающей среды подводится в центральный ствол, а отводимый газ - в эжектор.

Известно также решение по патенту РФ 2051316, в котором "Устройство для удаления газа тепловой электростанции", опубликованное 27.12.1995, МПК F 23 L 17/00, дополнительно содержит эжектор, напорный патрубок которого соединен с трубопроводом подачи воздуха, выходной - с вентилируемым зазором дымовой трубы, а всасывающий - с выходным трубопроводом газотурбинной установки, причем последний подключен к газоотводящему каналу, при этом вентилируют зазор между несущей оболочкой и газоотводящим каналом дымовой трубы газом, а в качестве газа используют охлажденные продукты сгорания газотурбинной установки или смесь воздуха с продуктами сгорания газотурбинной установки. В данной конструкции эжектор применяется не для вывода газов в трубе, а для вентиляции зазора между несущей оболочкой и газоотводящим каналом.

Наиболее близким является решение по патенту РФ 2124163 "Дымовая труба", опубликованное 27.12.1998, МПК F 23 L17/16. Сущностью изобретения является то, что в ствол дымовой трубы введен нагнетательный воздуховод, направленный соплом в сторону выхода дымовых газов, а ствол за соплом может принимать форму конфузора, который может завершаться камерой смешения или диффузором, а также камера смешения может располагаться между конфузором и диффузором. Получаемый технический результат заключается в создании разрежения, достаточного для удаления дымовых газов через дымовые каналы, имеющие большое аэродинамическое сопротивление.

Рассмотренное решение, как и предыдущие, не позволяет выводить вредные газы из множества точек промышленных помещений с высокой производительностью, достигая значительного снижения концентрации вредных веществ на выходе трубы.

Техническая задача, которая решается данным изобретением, заключается в создании устройства, позволяющего вывести газы в атмосферу из множества различных точек промышленный помещений и оборудования, без высоких затрат энергии и без влияния промышленных газов на движущиеся части установки, при этом в процессе вывода промышленных и/или дымовых газов достигается пониженная концентрация вредных веществ на выходе в атмосферу.

Поставленная задача решается тем, что устройство для отвода дымовых и/или промышленных газов в атмосферу содержит нагнетатель воздуха, выход которого подсоединен к нижней части вертикальной трубы. В стволе трубы установлено по меньшей мере два эжектора, разнесенных по ее высоте, при этом всасывающий вход по меньшей мере одного эжектора через газопроводы сообщен с устройствами забора отводимых газов.

В качестве нагнетателя воздуха может использоваться какое-либо высоконапорное устройство, например центробежный вентилятор, который гонит холодный, по сравнению с дымовыми или промышленными газами, воздух из окружающей атмосферы в ствол трубы. Этот воздух создает в стволе трубы поток, который увлекает подводимые в всасывающие входы эжекторов газы далее. При этом за эжектором происходит разбавление и перемешивание дымового или промышленного газа холодным воздухом. Особенностью предлагаемого устройства является также то, что в стволе трубы установлено по меньшей мере две ступени эжекции, что позволяет, с одной стороны, забирать загрязненный воздух из разных точек производственного помещения и разных точек, где образуются промышленные или дымовые газы, с другой стороны, несколько ступеней эжекции позволяют лучше перемешивать газы между собой и с холодным воздухом и добиваться снижения концентрации вредных примесей уже в стволе трубы.

При этом не все ступени эжекции могут быть подсоединены к устройствам для отвода промышленных и/или дымовых газов. Некоторые всасывающие входы эжекторов могут быть соединены с атмосферой для подсоса атмосферного воздуха и снижения концентрации вредных веществ в газовом потоке ствола трубы, а также для создания ускоряющегося потока. Такая конструкция будет применяться в том случае, если отводить газы необходимо с малого числа точек, но при этом необходимо добиться малой концентрации вредных веществ на выходе трубы в атмосферу.

Установка по меньшей мере двух эжекторов в одном стволе последовательно, друг за другом, не является обычным, известным приемом. Специалистами высказываются мнения, что это невозможно.

Однако установка последовательно даже двух эжекторов дает эффект, который не сводится просто к сумме эффектов от каждого эжектора в отдельности. С помощью газопроводов к разным ступеням эжекции удается очень быстро сменить атмосферу в разных точках одного и того же промышленного помещения, кроме того, подвести к одной трубе горячие дымовые газы и более холодные промышленные газы, например сварочных производств. Сразу за эжекторами эти газы смешиваются с более холодным воздухом и значит охлаждаются, что снижает требования к материалам ствола трубы. Кроме того, последовательные ступени эжектирования последовательно разгоняют высокотурбулизированный поток в стволе трубы, что и приводит к тому, что скорость выхода потока из трубы выше обычной, а значит сам ствол трубы можно делать ниже. При этом производительность такого устройства вывода дымовых и/или промышленных газов может быть достаточно высокой.

В частности между всасывающим входом эжектора и газопроводом может быть установлен расширитель. Установка расширителя снижает давление на входе эжектора и способствует улучшению процесса эжектирования.

Для того чтобы не возникало дополнительного сопротивления подводимым дымовым или промышленным газам, лучше, если всасывающий вход каждого эжектора выполнен по периметру поперечного сечения ствола трубы. Как уже указывалось, всасывающий вход эжектора может быть сообщен с атмосферой.

Особенностью предлагаемой конструкции является также то, что в необходимых случаях между всасывающим входом любого эжектора и соответствующим газопроводом может быть установлен пылеуловитель.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 приведена общая схема устройства; на фиг.2 - вид одного из эжекторов ствола трубы; на фиг.3 - разрез эжектора с расширителем; на фиг.4 -разрез ствола трубы по А-А с фиг.2; на фиг.5 - вариант выполнения устройства с пылеуловителем.

Устройство для отвода дымовых и/или промышленных газов в атмосферу (фиг. 1) содержит нагнетатель 1 воздуха, выход которого подсоединен к нижней части вертикальной трубы 2. В стволе 3 трубы 2 установлены эжекторы 4, разнесенные по высоте. Устройства 8 забора отводимых газов подсоединены к газопроводам 6, которые введены в расширители 7. Внутри расширителей 7 расположены всасывающие входы 5 эжекторов 4. Направление потока формируют конусные направляющие 10.

Нагнетатель 1 может быть выполнен в виде высоконапорного центробежного вентилятора или другого нагнетающего устройства.

Всасывающий вход 5 каждого эжектора 4 выполнен по периметру поперечного сечения ствола 3 трубы 2 (фиг.2, фиг.4).

Устройство для отвода дымовых и/или промышленных газов в атмосферу (фиг. 5) может содержать пылеуловитель 9, который установлен между всасывающим входом 5 нижнего эжектора 4 и соответствующим газопроводом 6. В данной конструкции устройства для вывода газов пылеуловитель 9 может быть установлен практически на стволе трубы 2, вокруг нее (как расширитель 7 в конструкции на фиг.1, фиг.4), что снижает габариты всего устройства.

В варианте на фиг.5 верхний эжектор 4 сообщен не с устройством для забора отводимых газов, а с атмосферой и служит для дальнейшего разгона выводимых с помощью нижнего эжектора 4 и очищенных от пыли газов в пылеуловителе 9, а также понижения концентрации выводимых газов в стволе трубы 2 за счет дополнительного притока атмосферного воздуха на второй ступени эжекции.

Устройство для отвода дымовых и/или промышленных газов в атмосферу работает следующим образом.

С помощью нагнетателя 1, в данном случае центробежного вентилятора, создается напор воздуха в нижней части ствола 3 трубы 2. Воздух нормальной температуры, который берется, например, из атмосферы, не требует установки особых нагнетателей. Лопатки данного центробежного вентилятора (не показаны) перемещают чистый воздух и значит не будут изнашиваться. Чистый холодный воздух за первым эжектором 4 смешивается с дымовыми или промышленными газами, выводимыми с помощью устройств 8 для забора и газопроводов 6 в расширитель 7. После эжектора 4 диаметр ствола 3 трубы 2 расширяется, поэтому смесь воздуха с отводимым газом разгоняется и напор несколько падает. На второй эжектор 4, расположенный выше по стволу 3 трубы 2, поступает газ с другой точки помещения или с другого промышленного устройства. За вторым эжектором 4 скорость потока еще увеличивается и улучшается перемешивание. На фиг.1 показаны два эжектора 4, но их может быть и больше, в зависимости от того, как быстро необходимо очищать помещения и какой скорости выхода потока из ствола трубы 2 следует достичь.

В случае необходимости между эжектором 4 и устройством для забора воздуха 8 может быть установлен пылеуловитель 9 фиг.5). В этом случае отводимый газ сначала очищается пылеуловителем 9. Если эжектор 4 соединен с атмосферой, он также разгоняет поток в стволе 3 трубы 2, но при этом еще резко снижается концентрация загрязнений в отводимых газах и на выходе можно достичь высокой степени разбавления загрязненных газов, не применяя при этом нагнетателей 1 большой мощности, так как с помощью последовательного эжектирования достигается разгон потока.

Предлагаемое устройство для отвода дымовых и/или промышленных газов в атмосферу позволяет достичь высокой производительности при выводе газов, понизить концентрацию вредных веществ уже в стволе трубы и снизить материалоемкость конструкции. При этом при невысоких трубах достигается высокая скорость потока на выходе трубы, что позволяет выводить уже разбавленный промышленный или дымовой газ на большую высоту.

Изобретение предназначено для применения в устройстве для усиления тяги при отводе дымовых или промышленных газов в атмосферу. Устройство содержит нагнетатель воздуха, выход которого подсоединен к нижней части вертикальной трубы, в стволе трубы установлено по меньшей мере два эжектора, разнесенных по ее высоте, при этом всасывающий вход по меньшей мере одного эжектора через газопровод сообщен с устройством забора отводимых газов. Изобретение позволяет создать устройство, которое выводит газ с пониженным содержанием вредных веществ на выходе в атмосферу. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для отвода дымовых и/или промышленных газов в атмосферу, характеризующееся тем, что содержит нагнетатель воздуха, выход которого подсоединен к нижней части вертикальной трубы, в стволе которой установлено по меньшей мере два эжектора, разнесенных по ее высоте, при этом всасывающий вход по меньшей мере одного эжектора через газопровод сообщен с устройством забора отводимых газов. 2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что нагнетатель выполнен в виде высоконапорного центробежного вентилятора. 3. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что между всасывающим входом эжектора и газопроводом установлен расширитель. 4. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что всасывающий вход каждого эжектора выполнен по периметру поперечного сечения ствола трубы. 5. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что всасывающий вход эжектора сообщен с атмосферой. 6. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что между всасывающим входом по меньшей мере одного эжектора и соответствующим газопроводом установлен пылеуловитель.