Устройство для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания Советский патент 1991 года по МПК F01N3/04 

Изобретет.е ожосится к устройствам для снежниц содержания то- си-шы/ ком- п отработавших газах авиационных воздушно-реактивных двигателях и газотурбинных установок при стационарных условия работы, а так се может бчть использовано для очистки отработав мил газов две

Для очигтки газов от сажи и аэрозоле ных частиц широко используется их осажде ние на каплях при распыливании жидкости в газовом потоке, где наибольшее применение нашли центробежные скрубберь.

Недостатками известных устоойств являются низкая эффективность очистки отработавших газов от окислов азота, больчюй расход нейтрализующей жидкости и большие габаритные размеры.

Известно устройство для обезвреживания отработавших газов ДВС, содержащее установленные последовательно корпус с нейтрализатором и жидкостный скруббер Вент, ри, выполненный за одно целое с кор пусом нейтрализатора и размещенный кон центрично в трубе, а также содержит магистраль подвода нейтрализующей жидкости из бака к скрубберу и ресивер для сбора отработанной нейтрализующей жидкости

Недостатками известного устройства являются высокоегазодинамическоесопротивление и сильное увеличение габчритных размеров с опытом массового расхода отра ботавших ггзов

Цепь изобретения повышение эффек- тивнос и обезвре /тания отработавших га- зов снижение газодинамического сопротивления при больших массовых рас ходах стодящ г тзов в единицу времени

Посд оленняя цель достигается им чго в устройстве для обезвреживания огрчбо- тавших газов стационарных газотурбинных двигателей, содержащем бак с нейтрализ/- ющей жидкостью, камеру нейтрализацмг имеющую по меньшей мере одну Форо /чку подключенную к баку, и связанную чере дифф/зорс ресивером для сбора отрабо таннои жидкости о°сирер выполнен в виде блтэреи прямоточных вихревых сепараторов на входе в которые установлены запих- ритети а на вьиоде выполнены тангенциальные каналы, кроме того, рее шер coot щен при помощи трубопровода с баком а форсунка подключена к последнему через филы р тонной оч и с тки и ид кости ы и На i а на одном конц трубопровода располо генного о г Яке р змсщеч успокоитель

На фиг 1 показ ыо устройство пр,. дольный рчзрез н i . 14 2 течение A A HO фит на |тг Ч с н.-171 Е о н i фи 1

Предлагаемое устройство для обезвреживания отработавших газов стационарных газотурбинных двигателей СОСТРИТ из камеры нейтрализации 1, представляющей собой трубу газоотводящою тракта длиной 6 8 калибров с поворотом потока на 90° в вертикальное положение. В камере нейтра- тизации установлены форсунки 2 для впрыска и равномерного распределения

нейтрализующей жидкости по сечению камеры, со средним размером капель 100 мкм. Камера нейтрализации плавно через диффузор 3 переходит в сепаратор, который предс авляет собой ресивер 4, ограниченный снизу плитой 5, на которой жестко за- реплены трубы батарейного прямоточного гшхревого сепаратора б длиной 6-8 калибров, на одном конце которых установлены завихрители 7 с углом закрутки 45°, на друюм выполнены тангенциальные щели с зазором а-2-3 мм. фиг. 2 На плите 5 также расположены трубки коллектора 8 сливной магистрали нейтрализующей жидкости. Сверху ресивер ограничен плитой 9, в

отверстии которой с зазором входят трубки сепаратора 6. С наружной стороны на трубках сепаратора перед плитой 9 установлены отражатели 10. Ресивер 4 плавно через кон- фузор 11 переходит в газоотводящий тракт.

Сливной коллектор 8, так 12 и успокоитель 13 образуют сливную магистраль отрабо- тавшей нейтрализующей жидкости из ресивера

Подающая магистраль нейтрализую3

цей жидкости из бака в газовый поток состоит из последовательно расположенных рчльтра тонкой очистки 14, водяного насоса { крана подачи нейтрализующей жидкости 16, индикатора давлений 17 и форсу0 нок 2

Указатель уровня жидкости 18, дыхательный клапан-крышка 19, поплавковый клапан 20, кран подвода воды 21 образуют чстему подпитки и автоматического поддержания заданного уровня жидкости в ба- v/e Обе магистрали обеспечивают замкнутый цикл нейтрализации жидкостью автоматической подпиткой унесенной л испарившейся воды. Козырек 22 и бачок 23

0 служат для спора и отвода стекающей нейтрализующей жидкости

Устройство работает следующим образом

Перед началом работы через дыхатепьS ныи кран-крышку 19 в Ьак заливается 5% от бака раствор гидроокиси кальция, -.тем гт рыБается кран 21, и РОДЭ из общей нидопрочодной системы заполняет бак 12 ,го 31,пннсго уровня Контроль заполнения и уро м нь м идкости в баке осуществляется

по указателю уровня 18. Поддержан1 постоянного уровня жидкости в баке осуществляется поплавковим клапанам 20. Непосредственно перед запуском двиглте пя необходимо открыть кран 16, гключии. водяной насос 15 и краном 16 по индикатору давлений 17 выставить заданное давление перед форсунками 2, обеспечивающее расход жидкости через форсунки 8-10% от расхода отработавших газов.

При работающем двигатепе высокотур булизированный поток отработавших газов поступает в камеру нейтрализации 1. В поток через форсунки 2 равномерно по сече нию впрыскивается нейтрализующая жидкость. В камере нейтрализации поддей- ствием высокой температуры и скорости по- тока газов происходит интенсивное испарение капель воды, пар конденсируется на частицах сажи и способствует их коа- гуляции. За счет интенсивного относительного перемещения час™ цы сажи осаждают на каплях жидкости. Происходит эффективное улавливание частиц сажи с размерами от 0,7 до 0,1 мкм, одновременно на капель- ках воды абсорбируются окислы азота с образованием азотной кислоты, которая нейтрализуется раствором гидроокиси кальция. Продукты нейтрализации легко отфильтровываются из жидкости и безвредны с экологической точки зрения.

Далее аэрозольный газовый Поток поступает в диффузор 3 с углом раскрытия 14°, где поток тормозится и увеличивается его статическое давление. Угол раскрытия диффу- зора 14° обеспечивает безотрывное течение потока и тем самым снижается местное гидравлическое сопротивление. Далее поток разделяется и движется по трубкам сепаратора 6, где он получав вра- щательное движение на завихрителях 7 с углом закрутки потока 45°. В закрученном потоке под действием центробежных сил капельки жидкости отбрасываются к стенкам трубок вихревых сепараторов и, пере- мещаясь по длине трубок через тангенциальные щели, пленка нейтрализующей жидкости поступает в межтрубный

ресивер, происходит сепарация жидкости из газового поток). Использование бэта- рей-toro прямоточного чихревого сепаратора с диаметром тру(юк 70-100 мм позволяет суш ственно повысить эффективность се- пар ции жидкости из газового потока с одновременным уменьшением длины трубок. В результате впрыска равномерно распределенной по сечению нейтрализующей жидкости в пысоко турбулизированный поток отработавших газов с плавным переходом газожицкостной аэрозоли в батарейный прямоточный вихревой сепаратор и использование замкнутого цикла очистки газа.1 нейтрализующей жидкостью достигнуто существенное повышение эффективности очистки отработавших газов, снижены газодинамические потери в тракте и расход ней- трализующей жидкости, а также уменьшены габариты и вес конструкции при больших расходах отработавших газов. Испытание модельной установки с одним прямоточным вихревым сепаратором показало эффективность снижения сажи, бенз(а)пи- рена и окислов азота (в расчете на N0) на 70-80%.

Формула изобретения

1.Устройство для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, содержащее бак с нейтрализующей жидкостью, камеру нейтрализации, имеющую по меньшей мере одну фоосунку, подключенную к баку и связанную через диффузоре ресивером для сбора отработанной жидкости, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности, реги- вер выполнен в виде батареи прямоточных вихревых сепараторов, на входе в которые установлены завихрители, а на выходе выполнены тангенциальные каналы.

2.Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что ресивер сообщен при помощи трубопровода с баком, а форсунка подключена к последнему через фильтр тонкой очистки и жидкостной насос, а на одном конце трубопровода, расположенного в баке, раз- мещен успокоитель.

Фие 3

Изобретение позволяет повысить эффективность очистки от бенз(а)пирена, сажи и окислов азота в отработавших газах при стационарных условиях работы газотурбинных двигателей, для чего нейтрализующая жидкость впрыскивается равномерно по сечению в высокотурбулизированный горячий П № поток отработавших газов. При этом происходит интенсивная коагуляция частиц сажи с последующим осаждением их на каплях и пленке нейтрализующей жидкости, конденсация газообразного бенз(а)пирена и абсорбция окислов азота водой, которые нейтрализуются растворенной гидроокисью кальция с образованием нетоксичных продуктов. Блок прямоточных вихревых сепараторов 6 с тангенциальными щелями а, установленный в ресивере 4, позволяет уменьшить гидравлические потери в тракте, габаритные размеры и все установки, а тангенциальные щели, плиты 9 и отражатели 10 повы.шают эффективность сепарации. Сливная магистраль, ресивер 4,успокоитель 13, бак 12 и магистраль подвода к форсункам 2 составляют оборотную систему снабжения нейтрализующей жидкостью, чем достигается снижение расхода жидкости в 2.5-3 раза. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. I Вьио9 (Л С xj О Ю СЛ