Призматическая осадительная камера Российский патент 2017 года по МПК F23J3/04 B01D45/00 

Описание патента на изобретение RU2609268C1

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в котлах, сжигающих твердое топливо, котлах-утилизаторах промышленных установок для вывода золы и пыли перед сбросом продуктов сгорания в атмосферу через дымовые трубы.

Известен пылезолоуловитель, содержащий вертикальную циклонную камеру с настенным окном для ввода запыленного потока, потолочным окном для выпуска очищенного газа и подовым окном для вывода уловленной пыли (Аэродинамический расчет котельных установок. Нормативный метод. Издание третье. Под ред. С.И. Мочана. Л.: Энергия, 1977. - с. 89).

Недостаток пылеуловителя - низкая эффективность вывода пыли из потоков запыленного газа перед дымовыми трубами.

Известен пылезолоуловитель, содержащий циклонную камеру с настенным окном для ввода запыленного потока, окном для вывода очищенного газа, подовым окном для вывода пыли, систем водоорошения запыленного потока и смыва твердых отложений со стен скруббера (патент РФ №2306485; F23J 3/04 от 05.06.2006 г.; опубл. в БИ №26 20.09.2007 г.).

Недостаток золоуловителя - большой расход воды и электроэнергии для очистки газов от пыли и золы при недостаточно высокой степени их очистки.

Известна призматическая осадительная камера, содержащая вертикальные переднюю, заднюю и боковые стены, горизонтальные потолочное перекрытие и подовое пылевыводящее окно, размещенные на передней и задней стенах с примыканием к потолочному перекрытию окна для ввода и вывода запыленного и очищенного газового потока, установленная с примыканием к потолочному перекрытию четырехгранная вертикальная пылеловушка, имеющая рабочую полость, заднюю и боковые вертикальные стены, переднюю стену с вертикально-щелевым окном, подовое горизонтальное пылевыводящее окно, размещенное в общей горизонтальной плоскости с подовым горизонтальным пылевыводящим окном осадительной камеры, подключенный к подовому окну осадительной камеры бункер для сбора и вывода пыли (патент РФ №2462663; F23J 3/04 от 24.02.2011 г.; опубл. в БИ №27 27.09.2012 г.).

Недостаток осадительной камеры - коробление пылеловушек и снижение эффективности очистки при подаче высокотемпературных газов.

Известен пылезолоуловитель, оснащенный системой охлаждения из настенных вертикальных водонагревательных труб (патент РФ №2380616; F23J 11/00 от 11.09.2008 г.; опубл. в БИ №3 27.01.2010 г.).

Недостаток пылезолоуловителя - низкая эффективность общего суммарного золоулавливания и охлаждения газового потока, повышенные затраты электроэнергии и воды.

Известна наиболее близкая предлагаемому устройству призматическая осадительная камера, содержащая вертикальные переднюю, заднюю и боковые стены, горизонтальные потолочное перекрытие и подовое пылевыводящее окно, размещенные на передней и задней стенах с примыканием к потолочному перекрытию окна для ввода и вывода запыленного и очищенного газовых потоков, установленные с примыканием к потолочному перекрытию и скомпонованные в продольные и поперечные ряды с постоянными шагами в шахматном порядке четырехгранные вертикальные пылеловушки, имеющие рабочие полости, задние и боковые вертикальные стены, передние вертикальные стены с вертикально-щелевыми окнами, подовые горизонтальные пылевыводящие окна, размещенные в общей горизонтальной плоскости с подовым горизонтальным пылевыводящим окном осадительной камеры, а также вертикальные водонагревательные трубы (патент РФ №2373460, F23J 3/04 от 19.05.2008 г., опубл. в БИ №32 20.11.2009 г.). Устройство имеет недостаток - снижение надежности и эффективности при подаче высокотемпературных запыленных газов.

Задача изобретения - повышение надежности и эффективности при подаче высокотемпературных газов.

Для этого в предлагаемой призматической камере, содержащей вертикальные переднюю, заднюю и боковые стены, горизонтальные потолочное перекрытие и подовое пылевыводящее окно, размещенные на передней и задней стенах с примыканием к потолочному перекрытию окна для ввода и вывода запыленного и очищенного газовых потоков, установленные с примыканием к потолочному перекрытию и скомпонованные в продольные и поперечные ряды с постоянными шагами в шахматном порядке четырехгранные вертикальные пылеловушки, имеющие рабочие полости, задние и боковые вертикальные стены, передние вертикальные стены с вертикально-щелевыми окнами, подовые горизонтальные пылевыводящие окна, размещенные в общей горизонтальной плоскости с подовым горизонтальным пылевыводящим окном осадительной камеры, а также вертикальные водонагревательные трубы, согласно изобретению вертикальные водонагревательные трубы объединены в группы с условными поперечными центральными плоскостями, в каждой группе трубы установлены в продольных и поперечных рядах, трубные группы и продольные ряды пылеловушек размещены в камере поочередно с постоянным шагом между центральными условными плоскостями групп sгр, равным шагу продольных рядов пылеловушек sпл и составляющим sгр=sпл=(1,5-2,5)В, где В - ширина боковых стен пылеловушек, м.

При объединении водонагревательных труб в группы и чередовании групп с продольными рядами пылеловушек достигается достаточная активность теплообмена и охлаждения газовых потоков для обеспечения надежной работы внутренних элементов осадительной камеры - пылеловушек; при шаге sгр между центральными условными продольными плоскостями трубных групп, равном шагу sпл продольных рядов пылеловушек, минимизируются последствия газодинамического воздействия установки труб в камере, обеспечивается максимальное пылеулавливание Мвн≈М, где Мвн, М - количество улавливаемой пыли (золы) при наличии и отсутствии водонагревательных труб, а также при фиксированных характеристиках поперечного размещения внутренних элементов камеры: шаге труб С3 и ловушек С2, ширине С и высоте Нпл ловушек, ширине вертикально-щелевых окон С1.

Характеристики продольного размещения в предлагаемом изобретении не рассматриваются, они имеют оптимальные диапазоны и являются предметом иного изобретения. Для продольного размещения труб и ловушек должно выполняться дополнительное условие: sгр=sпл=(1,5-2,5)B, где В - ширина боковых стен пылеловушек, м. Как только sгр<sпл или sгр>sпл, a sгр<1,5B или sгр>2,5B параметр Мвн резко скачкообразно снижается, что говорит об оптимальности соотношений sгр=sпл=(1,5-2,5)B, обеспечивающих достижение поставленной задачи.

Предлагаемое изобретение представлено на чертежах, где на фиг. 1 показана схема его продольного разреза; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - пример размещения предлагаемого устройства в промышленной технологии охлаждения и вывода пыли при сбросе газообразных продуктов в атмосферу.

Призматическая осадительная камера 1 на фиг. 1, 2 содержит вертикальные переднюю, заднюю и боковые стены 2, 3 и 4, 5 соответственно, горизонтальные потолочное перекрытие 6 и подовое пылевыводящее окно 7, размещенные на передней и задней стенах 2, 3 с примыканием к потолочному перекрытию 6 окна 8, 9 соответственно для ввода и вывода запыленного и очищенного газовых потоков 10, 11, установленные с примыканием к потолочному перекрытию и скомпонованные в продольные k1 и поперечные k2 ряды с постоянными шагами sпл и С2 в шахматном порядке четырехгранные вертикальные пылеловушки 12, имеющие рабочие полости 13, задние и боковые стены 14 и 15, 16 соответственно, передние вертикальные стены 17 с вертикально-щелевыми окнами 18, подовые горизонтальные пылевыводящие окна 19, размещенные в общей горизонтальной плоскости m с подовым горизонтальным пылевыводящим окном 7 осадительной камеры 1, а также вертикальные водонагревательные трубы 20, объединенные в группы 21 с условными поперечными центральными плоскостями n, в каждой группе 21 трубы 20 установлены в поперечных и продольных рядах k3 и k4 соответственно, трубные группы 21 и продольные ряды пылеловушек 12 размещены в камере 1 поочередно с постоянным шагом между центральными условными плоскостями групп sгр, равным шагу продольных k1 рядов sпл пылеловушек 12 и составляющим sгр=sпл=(1,5-2,5)В, где В - ширина боковых стен 15, 16 пылеловушек 12, м. К подовому окну 7 камеры 1 подключен бункер 22 для сбора и вывода частиц 23 пыли или золы. Трубы 20 подключены к коллекторам 24 на входе и 25 на выходе.

Работа призматической осадительной камеры 1 по фиг. 1, 2 осуществляется путем подачи через окно 8 запыленного потока 10 газа. Скорость потока 10 на входе в камеру 1 wг≈10-20 м/c в камере 1 падает до значений wг<1,0 м/с, это обеспечивает гравитационное выпадение частиц 23 пыли в направлении подового окна 7. В ловушках 12 на поверхности стен 14, 15, 16, 17 параметр wг≈0 м/с, частицы 23 пыли (золы) ссыпаются вниз к окнам 19 и далее в бункер 22, где накапливаются; потоки 26 пыли или золы в дальнейшем удаляются транспортером, автотранспортом, гидроспособом (на фиг. 1, 2 не показано). Имеющие высокие значения температуры потоки 10 охлаждают водой 27, направляя ее в коллекторы 24; в трубах 20 вода воспринимает теплоту газового потока 10, охлаждает последний до безопасных по условиям необходимой надежности материала ловушек температуры. Это обеспечивает длительную работу пылеловушек без ремонтов. При охлаждении потока 10 происходит увеличение плотности и снижение скорости wг, что дополнительно усиливает гравитационный эффект осаждения. Последовательное осаждение частиц в рядах k1 пылеловушек 12 приводит к высокому эффекту очистки выводимых в атмосферу газов от частиц пыли и золы.

При объединении водонагревательных труб в группы и чередовании групп с продольными рядами пылеловушек достигается достаточная активность теплообмена и охлаждения газовых потоков для обеспечения надежной работы внутренних элементов осадительной камеры - пылеловушек; при шаге sгр между центральными условными продольными плоскостями трубных групп, равном шагу sпл продольных рядов пылеловушек, минимизируются последствия газодинамического воздействия установки труб в камере, обеспечивается максимальное пылеулавливание Мвн≈М, где Мвн, М - количество улавливаемой пыли (золы) при наличии и отсутствии водонагревательных труб, а также при фиксированных характеристиках поперечного размещения внутренних элементов камеры: шаге труб С3 и ловушек С2, ширине С и высоте Нпл ловушек, ширине вертикально-щелевых окон С1. Характеристики продольного размещения в предлагаемом изобретении не рассматриваются, они имеют оптимальные диапазоны и являются предметом иного изобретения. Для продольного размещения труб и ловушек должно выполняться дополнительное условие: sгр=sпл=(1,5-2,5)B, где В - ширина боковых стен пылеловушек, м. Как только sгр<sпл или sгр>sпл, a sгр<1,5B или sгр>2,5B параметр Мвн резко скачкообразно снижается, что говорит об оптимальности соотношений sгр=sпл=(1,5-2,5)В, обеспечивающих достижение поставленной задачи. При фиксированной геометрии и конструкции камеры в поперечном направлении значение параметра Мвн регулируют количеством рядов k1 пылеловушек 12.

Практическое использование призматической осадительной камеры 1 связано с пылеугольными технологиями выработки пара в котлах при их установке в газовых трактах. В качестве примера на фиг. 3 показан паровой котел 29, имеющий топку 30 с горелками 31 и трубными экранами 32, а также соединительный газоход 33 с теплообменниками 34 и газоход 35 с воздухоподогревателем 36. Котел 29 оснащен мельницами 37 для приготовления угольной пыли 38 и ее подачи в горелки 31, вентиляторами 39 для подачи воздуха 40 в воздухоподогреватель 36, в мельницы 37 и горелки 31. Кроме того, котел 29 имеет дымососы 41, подключенные к дымовой трубе 42. Между соединительным газоходом 33 и газоходом 35 с воздухоподогревателем 36 установлена призматическая осадительная камера 1. Система водонагрева 20, 24, 25 камеры 1 подключена к теплообменной системе котла 29 с экранами 32 и водопаронагревателями 34. При работе котла в топке 30 формируется высокотемпературный пылеугольный факел 43, для поддержания которого через горелки 31 подают угольную пыль 38 и подогретый воздух 40, последний окисляет топливные частицы, они горят с выделением теплоты и образованием газообразных продуктов сгорания 44, загрязненных золовыми частицами 23.

Зола 23 - это частицы угольной породы; небольшое количество (до 15%) породных частиц в факеле 43 конгломерирует, оплавляется и в виде шлака 45 выводится из подовой части топки 30; основная масса породы (до 85%) в виде частиц золы 23 выносится из топки 30 с потоком продуктов сгорания 44. При движении факела 43 в топке 30 и газов 44 в соединительном газоходе 33, происходящем за счет тяги, создаваемой дымососами 41, часть теплоты факела 43 и газов 44 передается трубам экранов 32 и теплообменников 34. Поток частично охлажденных продуктов сгорания 10 поступает в окно 8 осадительной камеры 1. В камере 1 происходит очистка газов 10 от золы 23. Очищенный поток газов 11 поступает в воздухоподогреватель 36, из него с помощью дымососов 41 - в дымовую трубу 42 и в атмосферу. На фиг. 3 стрелками дополнительно обозначены потоки угля 46, насыщенного и перегретого пара 47, 48, выводимых в атмосферу газов 49.

При использовании призматической осадительной камеры в технологии выработки пара пылеугольным котлом на фиг. 3 помимо решения задачи изобретения снижения выбросов золы 23 в атмосферу и повышения надежности и снижения количества ремонтов пылеосадительных ловушек 12, достигается дополнительный эффект повышения надежности и срока эксплуатации труб воздухоподогревателя 36 при уменьшении их абразивного поверхностного износа из-за снижения количества зольных частиц 23 в потоке газов 11.

Осадительная камера может быть установлена в газовых трактах котлов, сжигающих уголь в слоевых топках и топках с кипящим слоем с достижением поставленной задачи и обеспечением эффектов снижения абразивного износа.

Кроме того, практическое использование осадительной призматической камеры связано с высокотемпературными промышленными технологиями на базе нагревательных и обжиговых печей. На фиг. 4 условно показан промышленный агрегат 50, подключенный к камере 1 через окно 8; окно 9 камеры 1 подключено к газоходу 51 с водонагревателем второй ступени 52 для получения горячей воды 53. При использовании камеры 1 в технологии на фиг. 4 решается также поставленная задача изобретения - снижение выбросов золы 23 в атмосферу и повышение надежности пылеловушек 12, а также минимизируется абразивный износ водонагревателя 52.

Во всех случаях практического использования камеры 1 поддерживаются соотношения sгр=sпл=(1,5-2,5)B. Отклонения от этого соотношения влекут снижение эффекта пылезолоулавливания.

Похожие патенты RU2609268C1

название год авторы номер документа
ОСАДИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА (ВАРИАНТЫ) 2011
  • Осинцев Константин Владимирович
  • Осинцев Владимир Валентинович
  • Осинцева Татьяна Ивановна
  • Карнаухов Николай Владимирович
  • Сальникова Любовь Михайловна
  • Торопов Евгений Васильевич
  • Табатчикова Татьяна Борисовна
RU2462663C1
ПРИЗМАТИЧЕСКАЯ ОСАДИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА ГРАФИТОВОЙ ПЫЛИ (ВАРИАНТЫ) 2015
  • Осинцев Константин Владимирович
  • Осинцев Владимир Валентинович
RU2583468C1
ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЬ 2015
  • Осинцев Константин Владимирович
  • Осинцев Владимир Валентинович
RU2579088C1
Котел и способ его работы 2016
  • Осинцев Константин Владимирович
  • Осинцев Владимир Валентинович
  • Богаткин Владимир Иванович
RU2635947C2
ЗОЛОУЛОВИТЕЛЬ ОСАДИТЕЛЬНОГО ТИПА 2008
  • Осинцев Владимир Валентинович
  • Осинцев Константин Владимирович
  • Карнаухов Николай Владимирович
RU2373460C1
ВЕРТИКАЛЬНАЯ ПРИЗМАТИЧЕСКАЯ ТОПКА 2015
  • Осинцев Константин Владимирович
  • Осинцев Владимир Валентинович
RU2594840C1
КОТЕЛ 2012
  • Осинцев Константин Владимирович
  • Осинцев Владимир Валентинович
  • Осинцева Татьяна Ивановна
  • Осинцева Людмила Валентиновна
  • Карнаухов Николай Владимирович
RU2515568C1
УСТАНОВКА КОМБИНИРОВАННОГО НАГРЕВА ЖИДКОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ 2015
  • Осинцев Константин Владимирович
  • Осинцев Владимир Валентинович
RU2597717C1
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ТОПОЧНОЕ УСТРОЙСТВО 2012
  • Осинцев Константин Владимирович
  • Осинцев Владимир Валентинович
  • Торопов Евгений Васильевич
  • Джундубаев Ахмет Курманбекович
  • Акбаев Тулеуген Ашикбаевич
  • Ким Сергей Павлович
  • Альмусин Гали Такимович
  • Богаткин Владимир Иванович
RU2500954C1
ГОРЕЛКА 2011
  • Осинцев Константин Владимирович
  • Осинцев Владимир Валентинович
  • Торопов Евгений Васильевич
  • Богаткин Владимир Иванович
  • Джундубаев Ахмет Курманбекович
RU2488041C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 609 268 C1

Реферат патента 2017 года Призматическая осадительная камера

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в котлах, сжигающих твердое топливо, котлах-утилизаторах промышленных установок для вывода золы и пыли перед сбросом продуктов сгорания в атмосферу через дымовые трубы. Техническим результатом является повышение надежности и эффективности при подаче высокотемпературных газов. Призматическая осадительная камера содержит вертикальные переднюю, заднюю и боковые стены, горизонтальные потолочное перекрытие и подовое пылевыводящее окно, размещенные на передней и задней стенах с примыканием к потолочному перекрытию окна для ввода и вывода запыленного и очищенного газовых потоков, установленные с примыканием к потолочному перекрытию и скомпонованные в продольные и поперечные ряды с постоянными шагами в шахматном порядке четырехгранные вертикальные пылеловушки, имеющие рабочие полости, задние и боковые вертикальные стены, передние вертикальные стены с вертикально-щелевыми окнами, подовые горизонтальные пылевыводящие окна, размещенные в общей горизонтальной плоскости с подовым горизонтальным пылевыводящим окном осадительной камеры, а также вертикальные водонагревательные трубы. При этом вертикальные водонагревательные трубы объединены в группы с условными поперечными центральными плоскостями, в каждой группе трубы установлены в продольных и поперечных рядах, трубные группы и продольные ряды пылеловушек размещены в камере поочередно с постоянным шагом между центральными условными плоскостями групп sгр, равным шагу продольных рядов пылеловушек sпл и составляющим sгр=sпл=(1,5-2,5)В, где В - ширина боковых стен пылеловушек, м. 4 ил.

Формула изобретения RU 2 609 268 C1

Призматическая осадительная камера, содержащая вертикальные переднюю, заднюю и боковые стены, горизонтальные потолочное перекрытие и подовое пылевыводящее окно, размещенные на передней и задней стенах с примыканием к потолочному перекрытию окна для ввода и вывода запыленного и очищенного газовых потоков, установленные с примыканием к потолочному перекрытию и скомпонованные в продольные и поперечные ряды с постоянными шагами в шахматном порядке четырехгранные вертикальные пылеловушки, имеющие рабочие полости, задние и боковые вертикальные стены, передние вертикальные стены с вертикально-щелевыми окнами, подовые горизонтальные пылевыводящие окна, размещенные в общей горизонтальной плоскости с подовым горизонтальным пылевыводящим окном осадительной камеры, а также вертикальные водонагревательные трубы, отличающаяся тем, что вертикальные водонагревательные трубы объединены в группы с условными поперечными центральными плоскостями, в каждой группе трубы установлены в продольных и поперечных рядах, трубные группы и продольные ряды пылеловушек размещены в камере поочередно с постоянным шагом между центральными условными плоскостями групп sгр, равным шагу продольных рядов пылеловушек sпл и составляющим sгр=sпл=(1,5-2,5)В, где В - ширина боковых стен пылеловушек, м.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2609268C1

ЗОЛОУЛОВИТЕЛЬ ОСАДИТЕЛЬНОГО ТИПА 2008
  • Осинцев Владимир Валентинович
  • Осинцев Константин Владимирович
  • Карнаухов Николай Владимирович
RU2373460C1
СПОСОБ И УСТАНОВКА АКТИВИРОВАНИЯ ФРАКЦИОНИРОВАННЫХ ПО РАЗМЕРУ ЧАСТИЦ ПОРОШКООБРАЗНОГО УГЛЯ 2012
  • Осинцев Константин Владимирович
  • Осинцев Владимир Валентинович
  • Торопов Евгений Васильевич
  • Джундубаев Ахмет Курманбекович
  • Акбаев Тулеуген Ашикбаевич
  • Ким Сергей Павлович
  • Альмусин Гали Такимович
  • Богаткин Владимир Иванович
RU2499189C1
ОСАДИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА (ВАРИАНТЫ) 2011
  • Осинцев Константин Владимирович
  • Осинцев Владимир Валентинович
  • Осинцева Татьяна Ивановна
  • Карнаухов Николай Владимирович
  • Сальникова Любовь Михайловна
  • Торопов Евгений Васильевич
  • Табатчикова Татьяна Борисовна
RU2462663C1
ТЕПЛООБМЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ 1993
  • Сударев А.В.
  • Сударев Б.В.
  • Сударев В.Б.
  • Кондратьев А.А.
  • Цуриков А.Н.
RU2033592C1
СПОСОБ МОНТАЖА ИНДУКТОРА НА ПРОТЯЖЕННЫХ ОБЪЕКТАХ 2012
  • Конесев Сергей Геннадьевич
  • Садиков Марат Радусович
  • Хлюпин Павел Александрович
  • Кондратьев Эдуард Юрьевич
RU2496281C1
US 4961389 A1, 09.10.1990.

RU 2 609 268 C1

Авторы

Осинцев Константин Владимирович

Осинцев Владимир Валентинович

Джундубаев Ахмет Курманбекович

Богаткин Владимир Иванович

Даты

2017-02-01Публикация

2015-10-27Подача