Дымовая труба Советский патент 1992 года по МПК F23J15/00 

Фиг. 4

.

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

Известны дымовые трубы, в которых снижение вредных веществ в приземных слоях атмосферы осуществляется путем рассеивания газообразных продуктов неполного и полного сгорания (диоксиды серы, азота, углерода, углеводородов) на большой высоте с помощью высоких дымовых труб (до 350 м).

Однако, когда технологические выбросы попадают в атмосферу через высокие дымовые трубы, молекулы диоксидов серы и азота захватываются воздушным потоком и под воздействием квантов солнечного света вступают в реакцию с водяными парами, в результате чего образуются растворы серной и азотной кислот, выпадающие в виде кислотных дождей.

Недостатком всех известных дымовых труб является их незначительная экологическая эффективность, так как они не снижают общего количества вредных веществ (диоксидов серы и азота), поступающих в атмосферу и образующих кислотные дожди, губительно действующие на флору, фауну и объекты народного хозяйства.

Известна дымовая труба, в которой осуществляется подача навстречу дымовым газам распыленных частиц воды, улавливающих и поглощающих вредные примеси (диоксиды серы, азота и т.д.) в самой трубе, образуя слабые растворы серной и азотной кислот. Дымовая труба содержит газоотводящий ствол, размещенный внутри него полый усеченный конус, золоуловитель (сборник конденсата) со сливом и окно выгрузки в газоотводящем стволе. В вершине газоотводящего ствола соосно ему закреплена система форсунок для распыления воды.

Недостатком известной дымовой трубы является то, что при взаимодействии горячих дымовых газов с каплями воды реакция связывания диоксидов серы и азота с водяными парами недостаточно эффективна из- за отсутствия в дымовых газах, например, активных гидроксидионов ОН, в связи с чем часть вредных примесей все же попадает в атмосферу.

Целью изобретения является повышение степени очистки дымовых газов за счет интенсификации реакции связывания диоксидов серы и азота.

Поставленная цель достигается тем, что в дымовой трубе, содержащей газоотводящий ствол, водяной коллектор с системой

форсунок, золоуловитель со сливом, коллектор выполнен тороидальным с возможностью поворота на 180° и реверсированием, а между форсунками размещены световоды,

5 соединенные с установленным снаружи дымовой трубы лазером, на концах которых установлены длиннофокусные собирающие линзы. Водяной коллектор охвачен воздушным коллектором с щелевыми соплами, рас0 положенными тангенциально поверхности собирающих линз, а в верхней части дымовой трубы размещен дополнительный водяной коллектор.

На фиг.1 представлена дымовая труба

5 со схемой управляющей и контрольно-измерительной аппаратуры, продольный разрез; на фиг.2 - узел I на фиг.1 и вид А; на фиг.З - вид Б на фиг.1; на фиг.4-сечение В-В и Г-Г на фиг.З.

0 Дымовая труба (фиг.1) состоит из газоотводящего ствола 1, внутри которого размещен сборник 2 конденсата, выполненный в виде криволинейного конфузора, состоящего из двух половин 3 и 4, установленных

5 на стенке трубы с помощью упорных штифтов 5 (фиг.2). В стенке газоотводящего ствола 1 на уровне сборника 2 конденсата предусмотрен слив б с краном 7. В средней части газоотводящего ствола 1 установлен

0 тороидальный коллектор 8 (фиг.З) с возможностью поворота на 180° и реверсированием на валу 9 посредством спиц 10.

На коллекторе 8 между центробежными форсунками 11 установлены световоды 12.

5 Тороидальный коллектор 8 представляет собой систему двух коллекторов (фиг.4) - внут- реннего 13 для подвода воды к центробежным форсункам 11 и обхватывающего его наружного 14 для подачи сжатого

0 воздуха в щелевые сопла 15, ориентированные тангенциально фокусирующим линзам 26. Световоды 12 установлены внутри водяного коллектора 13 и охлаждаются проходящей через коллектор водой. Внутренний

5 (водяной) коллектор 13 связан с насосом 16 посредством трубопроводов 17, а внешний коллектор 14 (воздушный) - с источником сжатого воздуха.

Устройство оснащено блоками 18 и 19

0 контрольно-измерительной аппаратуры и блоком 20 управления. В выходном сечении, газоотводящего ствола 1 установлены термогигрометры и датчики 21 анализа дымовых газов, соединенные магистралью 22 с

5 блоком 19 приборов измерения температуры, влажности и состава газа, Внутри сборника 2 конденсата установлены датчики 23 рН метра 18.

Часть щелочной води подаемся по трубопроводу 17 к подающему коллектору 24,

расположенному, в верхней части трубы и создающему водяную завесу для конденс- ции паров.

Поворот тороидального коллектора на 180° осуществляется с помощью электродвигателя и редуктора 25, включающего кривошипно-кулисный механизм, зубчатую рейку и шестерню.

На конце световодов 12 установлены длиннофокусные собирающие линзы 26 с фокусным расстоянием 400-500 мм, к которым подходит энергия от лазера 27 с плавной перестройкой частоты.

Дымовая труба работает следующим образом.

Дымовые газы из топки проходят фильтры, где улавливаются твердые частицы - зола (не показано), а затем поступают в га- зоотводящий ствол 1. По трубопроводу 17 в коллектор 13 поступает щелочная вода, которая распыливается центробежными .форсунками 11 по высоте трубы. Тороидальный коллектор 8 поворачивается на 180° с реверсированием посредством электродвигателя с редуктором 25. Поворот коллектора с реверсированием приводит к увеличению поверхности соприкосновения частиц воды, имеющих более низкую температуру, с частицами дымовых газов, имеющих высокую температуру, что увеличивает интенсив- .ность перемешивания и конденсирования дымовых газов. Дымовые газы вступают в химическую реакцию с водой, образуя серную и азотную кислоты, которые соединяются со щелочами, образуя нейтральную воду и соли. Образующиеся продукты химических реакций стекают по стенке трубы и попадают в сборник конденсата. Частично испарившаяся нейтральная вода поднимается в верхнюю часть трубы, где попадает в поле действия водяной завесы, создаваемой подающим коллектором 24, конденсируется и также попадает в сборник 2 конденсата, откуда по мере необходимости сливается через слив 6 и кран 7.

Лазер 27, на органических красителях, имеющий плавную перестройку частоты, излучает энергию по световодам 12 с последующей фокусировкой излучения с помощью длиннофокусных собирающих линз 26. Плотность потока мощности каждого излучающего световода не менее 200 Вт/см . Собирающие линзы 26 имеют фокусное расстояние 400-500 мм и размеры лазерного излучения в перетяжке 0,1-0,2 мм, что позволяет концентрировать энергию излучения лазера в зоне смешения газов с мелкораспыленной водой и стимулировать химические реакции образования кислот с последующим превращением их в нейтральную воду и соли. Возбуждение молекул газов лазерным излучением ускоряет химические реакции с участием окислов серы и азота в 4-5 раз. Наличие нескольких излучающих световодов (8-12), а также их перемещение в пространстве путем поворота и реверсирования тороидального коллектора позволяет охватить практически всю зону движения дымовых газов в трубе 1 и обеслечить высокую эффективность очистки. Пары нейтральной воды и небольшое количество непрореагировавших дымовых газов по мере перемещения к верхней части трубы попадают в зону действия водяной

завесы от подающего коллектора 24, конденсируются и частично вступают в реакцию со щелочной водой, после чего попадают в сборник 2 конденсата.

Таким образом наличие водяной струйной завесы повышает эффективность очистки и уменьшает потери воды от испарения. Для защиты световодов 12 и собирающих линз 26 от дымовых газов во внешний (воздушный) коллектор 14 подается сжатый

воздух, а выдувается через тангенциальные щелевые сопла 15.

Блоки 18 и 19 контрольно-измерительной зппаратурь1 и лазер 27 связан с блоком 20 управления, который меняет по мере нербходимости режим подачи воды и скорость перемещения тороидального коллектора, обеспечивая необходимую эффективность очистки.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет повысить эффективность очистки дымовых газов от вредных примесей (диоксидов серы, азота) за счет воздействия на дымовые газы сканирующего луча лазера, который

интенсифицирует реакцию связывания диоксидов серы и азота с водяными парами путем образования при высокой влажности гидроксидионов ОН, образования кислот и последующего образования внутри трубы

нейтральной воды и солей, которые сливаются в специальные сборники для их последующей утилизации.

Формула изобретения 1. Дымовая труба, содержащая газоот- водящий ствол, водяной коллектор с системой форсунок, золоуловитель со сливом, о т- личающаяся тем, что, с целью повышения степени очистки за счет интен- сификации реакции связывания диоксидов серы и азота, коллектор выполнен тороидальным с возможностью поворота на 180° и реверсирования, а между форсунками размещены световоды, соединенные с установленным снаружи дымовой трубы лазером,

на концах которых установлены длиннофокусные собирающие линзы.

2, Труба по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что она снабжена обхватывающим водяной коллектор воздушным коллектором с щелевыми соплами, расположенными

тангенциально поверхности собирающих линз.

3. Труба по п.1,отличающаяся тем, что она снабжена размещенным в верхней части дымовой трубы дополнительным водяным коллектором.

Использование: для очистки дымовых газов путем интенсификации реакции связывания диоксидов серы и азота водяными парами и их нейтрализации щелочной водой. Сущность изобретения: в средней части газоотводящего ствола установлен тороидальный коллектор с возможностью поворота на 180° и реверсированием. На коллекторе между центробежными форсунками 11 установлены световоды 12. Тороидальный коллектор представляет собой систему двух коллекторов - внутреннего 13 для подвода воды к центробежным форсункам 11 и обхватывающего его наружного 14 для подачи сжатого воздуха в щелевые сопла 15, ориентированные тангенциально фокусирующим линзам 26, к которым подходит энергия через световоды 12 от лазера с плавной перестройкой частоты. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

11

Фиг.З