Золоуловитель
Изобретение может быть использовано в котельных и технологических установках для очистки газовых потоков от твердых взвесей. Золоуловитель содержит вертикальный корпус, верхняя часть которого выполнена цилиндрической, а нижняя часть выполнена конфузорной и сообщена с полостью золосборника. Верхний торец корпуса перекрыт заглушкой, через которую пропущена газоотводная труба, стенкой которой и внутренней поверхностью верхней части вертикального корпуса образован кольцевой канал. Газоход связан с патрубком ввода дымовых газов, выполненным тангенциальным и открытым в верхнюю часть кольцевого канала. Патрубок ввода дымовых газов разделен на каналы одинакового поперечного сечения, по меньшей мере два, приемные отверстия которых сопряжены с прямолинейным участком подводящего газохода, а выпускные размещены на одинаковых расстояниях друг от друга по периметру кольцевого канала. На поверхности заглушки, обращенной в кольцевой канал, выполнен, по меньшей мере один, кольцевой буртик. Кромка газоотводной трубы выполнена обтекаемой и отогнута к вертикальному корпусу. Перед выпускным отверстием конфузорной части корпуса размещен лопастной успокоитель газового потока. Внутренняя поверхность корпуса облицована абразивно-стойким материалом. Технический результат: повышение качества очистки газовых или воздушных потоков от твердых взвесей и снижение аэродинамического сопротивления золоуловителя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в энергетических и утилизационных котельных установках.
Известен золоуловитель, содержащий систему форсунок, снабженных регуляторами расхода, размещенных в дымоходе выполненном в виде трубы Вентури, систему дистанционно управляемых заслонок воздушных каналов и золонакопитель (пат. РФ № 2022624, МПК B01D 47/10, 1994).
Известный золоуловитель конструктивно сложен и недостаточно эффективен в эксплуатации.
Известен золоуловитель, содержащий горизонтальный корпус внутренняя полость которого выполнена с винтообразной перегородкой, в верхней части которого выполнены продольные каналы для подвода охлаждающей среды, а нижняя выполнена как система золоприемных бункеров (см. пат. РФ № 1451935, МПК В04С 5/20, В04С 5/14, 1995).
Известный золоуловитель конструктивно сложен и недостаточно эффективен в эксплуатации. Кроме того, устройство плохо адаптируется к изменению режима работы котельной установки.
Известен также золоуловитель, содержащий вертикальный корпус, верхняя часть которого выполнена цилиндрической, а нижняя часть выполнена конфузорной и сообщена с полостью золосборника, при этом верхний торец корпуса перекрыт заглушкой, через которую пропущена газоотводная труба, стенкой которой и внутренней поверхностью верхней части вертикального корпуса образован кольцевой канал, при этом патрубок ввода дымовых газов сообщен с верхней частью кольцевого канала (см. Каталог ООО «Вентоборудовение-Трерь», с.42-43, рис.2-2,а).
Недостаток этого устройства - высокое аэродинамическое сопротивление золоуловителя приводящее к повышению энергоемкости в процессе золоулавливания и снижающее качество очистки от твердых частиц, особенно тонкодисперсных.
Решаемая техническая задача - снижение аэродинамического сопротивления золоуловителя.
Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении стабильно высокого качества очистки дымовых газов на всех возможных режимах работы котельной установки.
Для решения поставленной задачи золоуловитель содержит вертикальный корпус, верхняя часть которого выполнена цилиндрической, а нижняя часть выполнена конфузорной и сообщена с полостью золосборника, при этом верхний торец корпуса перекрыт заглушкой, через которую пропущена газоотводная труба, стенкой которой и внутренней поверхностью верхней части вертикального корпуса образован кольцевой канал, при этом подводящий газоход связан с патрубком ввода дымовых газов, выполненным тангенциальным и открытым в верхнюю часть кольцевого канала. Патрубок ввода дымовых газов разделен на каналы одинакового поперечного сечения, по меньшей мере два, приемные отверстия которых сопряжены с прямолинейным участком подводящего газохода, а выпускные отверстия размещены на одинаковых расстояниях друг от друга по периметру кольцевого канала, при этом на поверхности заглушки, обращенной в кольцевой канал, выполнен, по меньшей мере, один кольцевой буртик, причем кромка газоотводной трубы выполнена обтекаемой и отогнута к вертикальному корпусу, кроме того перед выпускным отверстием конфузорной части вертикального корпуса размещен лопастной успокоитель газового потока. Кроме того, внутренняя поверхность вертикального корпуса облицована абразивностойким материалом.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".
Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение комплекса функциональных задач:
Признаки «... патрубок ввода дымовых газов разделен на каналы одинакового поперечного сечения, по меньшей мере два, приемные отверстия которых сопряжены с прямолинейным участком подводящего газохода, а выпускные отверстия размещены на одинаковых расстояниях друг от друга по периметру кольцевого канала...» исключают турбулизацию газового потока до его ввода в кольцевой канал и, кроме того, обеспечивают выравнивание скоростных характеристик газового потока по периметру сечения кольцевого канала пропорционально числу каналов на которые разделен патрубок ввода дымовых газов.
Признаки «...при этом на поверхности заглушки, обращенной в кольцевой канал, выполнен, по меньшей мере один, кольцевой буртик...» обеспечивают срыв газового потока с названной поверхности, тем самым предотвращают неразрывное стекание прилегающего слоя по этой поверхности с переходом на внешнюю поверхность газоотводной трубы и тем самым исключают подсос не очищенного от твердых частиц слоя дымовых газов в объем очищенных дымовых газов, сбрасываемый в газоотводную трубу.
Признаки «...кромка газоотводной трубы выполнена обтекаемой и отогнута к вертикальному корпусу» исключают турбулизацию газового потока на входе в газоотводную трубу (и тем самым снижают аэродинамическое сопротивление золоуловителя), а также обеспечивают отбрасывание газопылевого слоя перемещающегося по внешней стенке газоотводной трубы к стенке вертикального корпуса, что обеспечивает полноту его очистки.
Признаки «...перед выпускным отверстием конфузорной части вертикального корпуса, размещен лопастной успокоитель газового потока» обеспечивают ламиниризацию газового потока (его обратное закручивание) и, тем самым, снижение аэродинамического сопротивления устройства и локализацию тонких зольных частиц в золосборнике.
Признаки второго пункта формулы увеличивают безремонтный срок работы устройства и стабильность аэродинамических характеристик кольцевого канала.
На фиг.1 схематически представлен продольный разрез пылеуловителя, а на фиг.2 - вид А-А.
На чертежах показаны вертикальный корпус, верхняя часть 1 которого выполнена цилиндрической, а нижняя часть 2 выполнена конфузорной и сообщена с полостью золосборника 3, при этом верхний торец корпуса перекрыт заглушкой 4, через которую пропущена газоотводная труба 5, стенкой которой и внутренней поверхностью верхней части вертикального корпуса образован кольцевой канал 6, при этом патрубок ввода дымовых газов 7 ориентирован тангенциально относительно этого канала и сообщен с его верхней частью. Патрубок ввода дымовых газов 7 разделен на каналы одинакового поперечного сечения, по меньшей мере два, приемные отверстия 8 которых сопряжены с торцом прямолинейного воздуховода 9, а выпускные отверстия 10 размещены на одинаковых расстояниях друг от друга по периметру кольцевого канала 6. Кроме того, на поверхности заглушки 4, обращенной в кольцевой канал 6, выполнен, по меньшей мере один, кольцевой буртик 11. Количество буртиков 11 зависит от ширины кольцевого канала 6 и/или скоростных характеристик потока дымовых газов на входе в кольцевой канал 6. Оно определяется экспериментально из условия обеспечения срыва газового потока с поверхности заглушки 4 на промежутке от кромки буртика 6 до поверхности газоотводной трубы 5.
В сечении конфузорной части вертикального корпуса, перед его выпускным отверстием 12, расположенным в полости золосборника 3, размещен лопастной успокоитель газового потока в виде радиально ориентированных лопаток 13, концы которых скреплены с внутренней поверхностью конфузорной части 2 вертикального корпуса. Кроме того, кромка 14 газоотводной трубы 5 выполнена обтекаемой и отогнута к вертикальному корпусу (т.е. в кольцевой канал 6). Кроме того, внутренняя поверхность вертикального корпуса облицована слоем 15, выполненным из абразивностойкого материала.
Золоуловитель работает следующим образом.
Поток дымовых газов поступает в кольцевой канал 6 тангенциально, благодаря чему он приобретает вращательно-поступательное движение, при этом в каждый из каналов, на которые разделен патрубок ввода дымовых газов 7, потоки дымовых газов вводятся и перемещаются ламинарно, что исключает турбулизацию газового потока до его ввода в кольцевой канал, при этом распределение выпускных отверстий 10 каналов на одинаковых расстояниях друг от друга по периметру кольцевого канала 6 с учетом равенства сечений этих каналов обеспечивают выравнивание скоростных характеристик газового потока по периметру сечения кольцевого канала пропорционально числу каналов, на которые разделен патрубок ввода дымовых газов.
За счет закручивания потока в кольцевом канале 6 возникают центробежные силы, под действием которых происходит концентрация зольных частиц в слое, движущемся вдоль внутренней поверхности верхней части 1 вертикального корпуса. Одновременно слой потока дымовых газов, движущийся по поверхности заглушки 4, «натыкаясь» на буртики 11, отрывается от этой поверхности и увлекается в объем газового потока, спирально движущийся в полости кольцевого канала 6.
Слой газового потока, перемещающийся по внешней стенке газоотводной трубы 5, проходя по кромке 15 отбрасывается к стенке верхней части 1 вертикального корпуса, что обеспечивает дополнительное «поджатие» к ней газопылевого слоя с повышенной концентрацией зольных частиц и снижает их «засасывание» в газоотводную трубу 5.
Поток исходящих газов, проходя в конфузорную часть вертикального корпуса, ускоряется, в нем повышается давление, и его слой, расположенный ближе к продольной, оси и свободный от зольных частиц сбрасывается в газоотводную трубу 5.
При этом спирально движущийся слой исходящих газов, содержащий частицы золы, движется дальше вниз, «поджимаясь» к стенке до тех пор, пока не попадает в полость, золосборника 3, площадь поперечного сечения которого больше нижней части 2 вертикального корпуса, выполненной конфузорной. Здесь он быстро теряет скорость, что обеспечивает локализацию в золосборнике даже тонких зольных частиц. Дополнительно этому способствует обратное закручивание потока лопатками 14 лопастного успокоителя газового потока и его ламиниризация. Далее все повторяется.
1. Золоуловитель, содержащий вертикальный корпус, верхняя часть которого выполнена цилиндрической, а нижняя часть выполнена конфузорной и сообщена с полостью золосборника, при этом верхний торец корпуса перекрыт заглушкой, через которую пропущена газоотводная труба, стенкой которой и внутренней поверхностью верхней части вертикального корпуса образован кольцевой канал, при этом подводящий газоход связан с патрубком ввода дымовых газов, выполненным тангенциальным и открытым в верхнюю часть кольцевого канала, отличающийся тем, что патрубок ввода дымовых газов разделен на каналы одинакового поперечного сечения, по меньшей мере - два, приемные отверстия которых сопряжены с прямолинейным участком подводящего газохода, а выпускные отверстия размещены на одинаковых расстояниях друг от друга по периметру кольцевого канала, при этом на поверхности заглушки, обращенной в кольцевой канал, выполнен, по меньшей мере, один кольцевой буртик, причем кромка газоотводной трубы выполнена обтекаемой и отогнута к вертикальному корпусу, кроме того, перед выпускным отверстием конфузорной части корпуса размещен лопастной успокоитель газового потока.
2. Золоуловитель по п.1, отличающийся тем, что внутренняя поверхность вертикального корпуса облицована абразивно-стойким материалом.
