Способ увеличения высоты отвода дымовых газов и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК F23J11/00 

2, Устройство для увеличения высоты отвода дымовых газов, содержащее дымовую трубу, гибкую суживающуюся : кверху газоотводящую оболочку, тросы и бандаж .крепления, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью снижения концентрации вредных веществ, уменьшения знерго- и капзатрат, оно снабжено торообраэным корпусом, состоящим

из двух частей, соединенных посредст- вом лабиринтного уплотнения и радиальНо-упорного подшипника, ось вращения которого совпадает с продольной осью дымовой трубы, причем нижняя часть корпуса смонтирована неподвижно на дымовой трубе, а верхняя - с возможностью совместного вращения с оболочкой.

1. Способ увеличения высоты отвода дымовых газов путем их подъема в верхние слои атмосферы в гибкой, суживающейся кверху, газоотводящей оболочке, отличающийся тем, что, с целью снижения концентрации вредных веществ, уменьшения энерго- и капзатрат, оболочку приводят во вращение вокруг продольной оси. (Л О) 4

1

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано во всех отраслях промьшшенности, где происходит загрязнение атмосферы отходящими газами.

Цель изобретения - снижение концентрации вредных веществ, уменьшение энерго- и капзатрат.

На фиг. 1 приведено устройство, реализующее способ, общий вид; на фиг. 2 - разрез устройства вертикальной плоскостью, проходящей через продольную ось дымовой трубы (узел на фиг. 1), пунктиром показана оболочка в сложенном положении; на фиг. 3 сечение А-А на фиг. 2 по верхнему поясу прижимных роликов; на фиг. 4 общая схема работы системы управления

Устройство состоит из дымовой трубы 1, бандажа 2, тросов 3 креплеНИН тороидального корпуса 4, содержащего гибкую суженную кверху газоотводящую оболочку 5. Корпус 4 состоит из нижней 6 и верхней 7 частей, соединенных друг с другом через лабиринтное уплотнение 8 с помощью ра,циально-упорного подшипника 9, ось вращения которого совпадает с продольной осью трубы 1. Центральное отверстие тороидального корпуса такое, что сквозь,него беспрепятственно проходят отходящие газы.

Нижняя часть 6 имеет цоколь 10, с помощью которого все устройство одевается сверху через кольцевое уплотнение 11 на дымовую трубу 1, наружный диаметр цоколя 10 соответ ствует. внутреннему диаметру трубы 1.

Верхняя часть 7, приводимая во вращение с помощью привода 12, имеет тороидальную полость 13, куда уклаывается оболочка 5. Укладка производится с помощью упругого кольца 14,. к которому крепится, нижняя часть оболочки 5, и привода, состоящего из верхнего и нижнего поясов приводных роликов 15 и 16, прижимающих, оболочку 5 к направляющим поверхностям 17 и подающих ее в тороидальную полость 13, Диаметр упругого . кольца 14 подобран так, что под действием упругих сил он стремится уменьшиться, когда оболочка 5 полностью вьщвинута из корпуса 4.

Кроме того, в нижней неподвижной части 6 корпуса 4 устройства расположен блок управления 18, датчики 19 скорости ветра (пневмометрические трубки), расположенные радиально по окружности корпуса, и датчики 20 и 21 температуры и скорости газового потока в стволе трубы 1.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении команды на выдвижение оболочки 5 от внешних источников, контролирующих газовый состав атмосферы, в блоке управления 18, алгоритм рабсты которого определяется заранее теоретическими и экспериментальньми методами, анализируется информация датчиков 19 скорости ветра и датчиков 20 и 21 состояния газового потока в стволе трубы 1. По этой информации определяется высота выдвижения оболочки, и скорости ее вращения. После этого включаются приводные ролики 15 и 16 и привод 12 вращения. Выдвижение гибкой, .суженной кверху газоотводящей оболочки 5 происходит под действием газодинамических и аэростатических сил. 3; При достижении заданной высоты, которая может быть определена, например, по угловому перемещению приводных роликов 15 и 16, привод, выдвигающий оболочку, выключается, при этом приводные ролики 15 и 16 прижимают оболочку 5 к направляющим поверхностям 17 и фиксируют ее. Отвод газов продолжается через вращающуюся, гибкзта, суживающуюся кверху газоотводящую оболочку 5, которая .под действием аэростатически и газодинамических сил находиться в устойчивом вертикальном положении. При этом за счет увеличения высоты отвода газов снижается концентрация вредных веществ на местности, При смещении вращающейся оболочки под действием ветра внутренние упругие силы оболочки, находящейся в сло ном деформированном состоянии типа изгиб + кручение, стремятся вернуть ее в вертикальное положе- ние, так как это положение соответствует минимуму работы упругих сил. Кроме того, при отклонении вращающейся оболочки от вертикального пол жения под действием ветра в плоскости, перпендикулярной направлению этого отклонения, на нее действуют гироскопические и аэродинамические силы, которые однако всегда .взаимно противоположны и поэтому компенсируют друг друга. При небольшом ветре или при отсу ствии его скорость вращения оболочк может бьпь уменьшена или даже сведе к нулю. С другой стороны, при соответств ющих метеорологических условиях, на ример при слабом ветре или при полн безветрии в условиях смога: высота выдвижения оболочки и скорость ее вращения могут быть достаточно боль шими для того, чтобы уменьшить энер гозатраты, необходимые для работы дутьевых вентиляторов дымовой трубы 1, вплоть до полного их отключения. Это возможно вследствие больше го, по сравнению с известными спосо бами отвода газов, разности давлени на поверхности Земли, на входе в дымовую трубу 1 и на высоте, на выходе из оболочки 5. Кроме того, вращение оболочки организует такой поток газа, при котором уменьшаются потери на их турбулентное движение в газоотводящем стволе. Аналогичный 44 ффект возникает в природе в устойивом атмосферном вихре-торнадо. При повышении скорости ветра или и) при уменьшении интенсивности отока отходящих газов из блока управения 18 подается команда на уменьшеие высоты выдвижения оболочки, при том включаются приводные ролики 15 16 и оболочка 5 начинает складыаться, поступая в тороидальную олость 13 верхней вращающейся части орпуса 7. При этом упругое кольцо 14, которым соединена нижняя часть болочки 5, а также упругие силы амой оРолочки заставляют сворачи- аться ее в спиральную торообразную оверхность. Длина уложенной таким образом болочки может быть достаточно больой. Оценки, проведенные по формуле ) де L - длина оболочки 5; г - радиус торообразной полости 13; г.. - радиус сечения упругого кольца 14; Р - расстояние между соседними витками оболочки, характеризующее плотность ее укладки; tf- толщина оболочки 5Г 3,14, дают, например, при не очень тонкой оболочке (сЛ 1 мм), не очень плотной укладке ее (Р 1 мм), для реальных конструктивных размеров г ., 50 мм и г 500-750 мм значения L. 400800 м. При дальнейшем повьпиении ветра до штормового или при сильном уменьшении интенсивности отходящего потока газов оболочка 5 полностью свертывается в корпусе 4 устройства и отвод газов происходит обычным образом через трубу 1 и центральное отверстие тороидального корпуса 4. Использование изобретения позволяет увеличить высоту отвода отходящих газов и за счет этого снизить концентрацию вредных зеществ, причем особенно эффективно в опасных условиях смога, при которых отсутствует, ветер. Экономический эффект при этом достигается за счет распределения вредных газообразных отходов на такую площадь поверхности Земли, которая бы обеспечивала уничтожение

этих загрязнений природными поглотителями без их гибели или зайетиого качественного изменения, уменьшить энергозатраты, необходимые для работы дутьевых вентиляторов дымовых труб, вплоть до полного их отключения при достаточно высоко выдвинутой оболочке и при достаточно высокой скорости ее вращения Энергозатраты, необходимые для работы приводов устройства, описанного в данном изобретении, предполагаются существенно меньшими по сравнению с энергозатратами для мощных дутьевых вентиляторов, являющихся в настоящее время основным средством повышения высоты выброса газов за счет повышения их скорости выброса. Однако с увеличением мощности вентиляторов растут потери энергии на турбулентное движение отходящих газов в газоотводящем стволе. В предлагаемом изобретении энергозатраты уменьшаются за счет большей разности давлений отходящего газа на уровне Земли и на высоте его выхода из газоотводящей оболочки и за счет организации вращательного восходящего движения газа при котором уменьшаются потери на турбулентность.

С помощью предлагаемого устройств возможно увеличить высоту выброса

L

а

газов из многочисленных ныне действующих дымовых труб, являющихся основным источником загрязнения воздуха 5 в городах, при этом не требуется их доработка и остановка техйологического процесса, связанного с необходимостью отвода газа, установка устройства на дымовую трубу проста и

1C может быть выполнена, например, с помощью вертолета, уменьшить стоимость строительства новых дымовых труб за счет снижения их высоты, так как для высот CBbmie 50 м стоимость

13 дымовой трубына каждыйметр увеличивается в 4 раза и снижение высоты на 50-200 позволяет .сэкономить 40- 160 тыс .рубч

Кроме того, использование изобретения позволяет получить следующие

20 дополнительные преимущества: возможность сепарации и удаления твердых част тиц (шлама) из потока отходящих газов за счет организации их вращательного движения, причем как при выдвинутой,

25 так и при сложенной гибкой газоотво дящей оболочке, и возможность наблюдения и контроля загрязнения атмосферы в масштабах города за счет наблюдения и анализа информации от

О датчиков состояния газового потока и датчиков направления и скорости ветра, которые в нем используются.

- -4

Фиг. 4