колонка для комплексной очистки дымовых газов

Формула изобретения

Колонка для комплексной очистки дымовых газов, включающая корпус, представляющий собой короб, в котором по ходу движения дымовых газов размещены первая и вторая ступени очистки, состоящие из вертикальных перфорированных кассет, выполненных из коррозионностойкого материала, причем кассеты первой ступени очистки заполнены частицами дробленой гашеной извести (Са(ОН)₂), а кассеты второй ступени очистки заполнены частицами активированного угля; между кассетами расположены газовые каналы и воздушные каналы, разделенные стенкой, при этом воздушные каналы соединены в своей нижней части с заборными щелями, а в верхней части - с выходными щелями, образуя пластинчатый теплообменник, отличающаяся тем, что корпус выполнен в виде прямоугольного короба со съемными фронтальной стенкой, на верхней части которой размещены выходные воздушные щели, и тыльной стенкой, на нижней части которой размещены заборные воздушные щели, и закрыт снизу плоскопирамидальным днищем со съемным стаканом, а сверху призматической крышкой, внутри которой расположен шибер, снабженной входным и выходным патрубками, соединенными с газоходом теплогенератора, при этом корпус разделен вертикальной перегородкой, образующей у днища окно и делящей корпус на первую секцию, в которой по ходу движения дымовых газов размещена первая ступень очистки, и вторую секцию, в которой по ходу движения дымовых газов размещены вторая и третья ступени очистки, причем третья ступень очистки состоит из перфорированных кассет, аналогичных по конструкции кассетам первой и второй ступеней очистки, но заполненных металлической сеткой, покрытой слоем парафина.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для очистки дымовых газов от вредных примесей источников теплоснабжения систем квартирного отопления.

Известно устройство для комплексной очистки и утилизации дымовых газов, содержащее короб с размещенной в нем по ходу движения дымовых газов теплообменной секцией, которая включает в себя пластинчатый теплообменник, и сообщается через окно с абсорбционно-теплообменной секцией, поддоном, в котором размещены снизу вверх блок горизонтальных перфорированных кассет, выполненных из шероховатого коррозионно-стойкого материала, покрытого слоем гашеной извести (Са(ОН)₂ ), полую смесительную камеру, блок вертикальных перфорированных кассет, аналогичных по конструкции горизонтальным кассетам, сепарирующие пластины [Патент РФ № 2254161, М.кл⁴ В01D 53/14, 2005].

К основным недостаткам известного устройства относятся невозможность очистки дымовых газов от угарного газа (СО), а также сложность и громоздкость конструкции, которые снижают эффективность очистки и не позволяют использовать его в системах квартирного теплоснабжения.

Более близким к предлагаемому изобретению является насадка для очистки дымовых газов, которая содержит короб, в котором по ходу движения дымовых газов размещены первая ступень очистки, состоящая из вертикальных перфорированных кассет, каждая из которых состоит из отбортованной вертикальной перфорированной стенки с днищем и, вставленной в нее, вертикальной перфорированной съемной боковой крышки, выполненных из коррозионно-стойкого материала и заполненных частицами дробленой гашеной извести (Са(ОН) ₂), и вторая ступень очистки, в которой размещены перфорированные кассеты, аналогичные по конструкции кассетам первой ступени очистки, но заполненные частицами активированного угля, причем кассеты первой и второй ступеней очистки расположены внутри газовых каналов, отделенных вертикальными перегородками от воздушных каналов, соединенных в своей нижней части с заборными щелями, образуя пластинчатый теплообменник, и под которыми устроены наклонные лотки, сообщающиеся со сборным карманом, днище которого, в свою очередь, соединено с дренажным трубопроводом через гидрозатвор [Патент РФ № 2321445, М.кл⁴ В01D 53/60, 2008].

К основным недостаткам известной насадки для очистки дымовых газов относятся невозможность очистки дымовых газов от органических соединений, в частности от канцерогенных веществ (бенз(а)пирена и др.) и твердых частиц (сажи и пр.), а также сложность узла сбора конденсата, неудобство при замене кассет, заключающееся в необходимости демонтажа насадки и прекращения при этом работы теплогенератора, что снижает экологическую и экономическую эффективность устройства.

Технической задачей, решаемой изобретением, является обеспечение комплексной очистки дымовых газов, включающей очистку от оксидов азота (NO_x), угарного газа (СО), частично диоксида углерода (СO₂), органических примесей (например, бенз(а)пирена) и твердых взвесей (сажи, извести, активированного угля и пр.), а также упрощение конструкции устройства, что увеличивает экологическую и экономическую эффективность очистки дымовых газов от вредных примесей работы колонки для комплексной очистки дымовых газов в системе квартирного отопления.

Технический результат достигается тем, что предлагаемая колонка для комплексной очистки дымовых газов содержит корпус, представляющий собой прямоугольный короб со съемными фронтальной и тыльной стенками с размещенными на их верхней и нижней частях выходными и заборными воздушными щелями, соответственно, закрытый снизу плоскопирамидальным днищем со съемным стаканом, а сверху - призматической крышкой, внутри которой устроен шибер, снабженной входным и выходным патрубками, соответственно, при этом согласно изобретению корпус разделен вертикальной перегородкой, образующей у днища окно, на первую секцию, в которой по ходу движения дымовых газов размещена первая ступень очистки, состоящая из вертикальных открытых сверху кассет с перфорированными бортами, заполненных частицами дробленой гашеной извести (Са(ОН)₂), и вторую секцию, в которой по ходу движения дымовых газов размещены вторая и третья ступени очистки, состоящие из аналогичных перфорированных кассет, заполненных частицами активированного угля и металлической сеткой, покрытой слоем парафина, соответственно, причем между кассетами первой, второй и третьей ступеней очистки расположены газовые каналы и воздушные каналы, соединенные в своей нижней части с заборными щелями, в верхней - с выходными щелями, образуя пластинчатый теплообменник, а входной и выходной патрубки соединены с газоходом теплогенератора.

Предлагаемая колонка для комплексной очистки дымовых газов представлена на фиг.1-7 (фиг.1 - общий вид колонки, фиг.2, 3 - поперечные разрезы; 4, 5 - фронтальный и тыльный виды; фиг.6, 7 - узлы стыковки кассет с корпусом колонки).

Колонка для комплексной очистки дымовых газов состоит из корпуса 1, представляющего собой прямоугольный короб 2 со съемными фронтальной стенкой 3 с размещенными на ее верхней части выходными воздушными щелями 4 и тыльной стенкой 5 с размещенными на ее нижней части заборными воздушными щелями 6, закрытый снизу плоскопирамидальным днищем 7 со съемным стаканом 8, а сверху - призматической крышкой 9, внутри которой устроен шибер 10, снабженной входным и выходным патрубками 11 и 12, соответственно, который разделен вертикальной перегородкой 13, образующей у днища 7 окно 14, и который делит корпус 1 на секцию I, в которой по ходу движения дымовых газов размещена первая ступень очистки, состоящая из вертикальных открытых сверху кассет 15 с перфорированными бортами, заполненных частицами дробленой гашеной извести (Са(ОН) ₂) 16, и секцию II, в которой по ходу движения дымовых газов размещены вторая и третья ступени очистки, состоящие из перфорированных кассет 17 и 18, аналогичных по конструкции кассетам 15 и заполненных частицами активированного угля 19 и металлической сеткой 20, покрытой слоем парафина 21, причем между кассетами 15, 17 и 18 расположены газовые каналы 22 и воздушные каналы 23, соединенные в своей нижней части с заборными щелями 6, в верхней - с выходными щелями 4, образуя пластинчатый теплообменник, а входной и выходной патрубки 11 и 12 соединены с газоходом 24 теплогенератора (не показан).

Колонка для комплексной очистки дымовых газов работает следующим образом. Предварительно, колонка соединяется через входной и выходной патрубки 11 и 12 с газоходом 24 водогрейного котла (не показан). Далее закрывают шибер 10, разделяющий при этом участок газохода в призматической крышке 9 на правый и левый секторы. Дымовые газы из газохода 1 через патрубок 11 поступают в левый сектор призматической крышки 9, откуда направляются в секцию I по газовым каналам 22, двигаются сверху - вниз, охлаждаясь до температуры, близкой к точке росы, за счет теплообмена через стенку с наружным воздухом, двигающимся по воздушным каналам 23, поступающим из секции II, и одновременно проникают через отверстия бортовых перфорированных стенок кассет первой ступени очистки 15 внутрь их и контактируют с частицами гашеной извести (Са(ОН)₂) 16, с которой протекают реакции смеси NO и NO₂ с Са(ОН)₂ с образованием нитрита кальция (Ca(NO₂)₂) и нитрата кальция (Ca(NO₃)₂) [Неницеску К. Общая химия. - М.: Мир, 1968, с.483], двуокиси углерода (СO₂), находящейся в значительном количестве (до 10%) в дымовых газах с Са(ОН) ₂ с образованием углекислого кальция (Са(СО)₃ ) [Абрамов Н.Н. и др. Водоснабжение. - М.: Госстройиздат, 1960, с.406], который, в свою очередь, взаимодействует с уносимыми каплями конденсата, содержащего следы азотной кислоты, образующейся за счет поглощения двуокиси азота (NO₂) с образованием нитрата кальция (Са(NО₃)₂) [Позин М.Е. Технология минеральных удобрений. - Л.: Химия, 1983, с.275, Кутепов A.M. и др. Общая химическая технология. -М.: Высшая школа, 1985, с.348], после чего очищенные от большей части вредных примесей (NO_x, SO_x) дымовые газы через окно 14 поступают в секцию II. В секции II дымовые газы двигаются снизу - вверх по газовым каналам 22, охлаждаясь до температуры ниже температуры точки росы с образованием конденсата водяных паров, за счет теплообмена через стенку с наружным воздухом, двигающимся по воздушным каналам 23 и поступающим из заборных щелей 12. При этом дымовые газы поступают вначале в отверстия перфорированных бортов кассет второй ступени очистки 17, заполненных частицами активированного угля 19, где они очищаются от угарного газа (СО) и двуокиси углерода (СO₂), которые адсорбируются активированным углем [Болдырев А.И. Физическая и коллоидная химия. -М.: Высшая школа, 1983, с.289], после чего поступают в третью ступень очистки. В третьей ступени очистки дымовые газы также охлаждаются с образованием конденсата водяных паров за счет теплообмена через стенки с воздухом, движущимся по каналам 23, поступают в отверстия перфорированных бортов кассет 3-й ступени очистки 18, заполненных металлической сеткой 20, покрытой слоем парафина 21, где они очищаются от органических примесей, которые адсорбируются органическими компонентами парафина 21 [Справочник химика, т.II. - М.: Химия, 1965, с.530, 781, 229] и уносимых твердых частиц (сажи, извести, активированного угля и пр.), которые прилипают к его поверхности, после чего окончательно очищенные дымовые газы поступают в правый сектор крышки 9 и через патрубок 12 и газоход 24 выбрасываются в атмосферу. Конденсат, насыщенный кислотными компонентами, в виде пленки по стенкам газовых каналов 22 второй и третьей ступеней очистки и стенкам днища 7 стекает в съемный стакан 8, который периодически опорожняют.

По завершении активного цикла кассет 15, 17 и 18, который можно определить по увеличению проскока вредных примесей в атмосферу, их заменяют на кассеты, заполненные свежей загрузкой частиц гашеной извести, активированного угля и сетки, покрытой слоем парафина. Для этого снимают съемные стенки 3, 5 и извлекают из короба 1 кассеты 15, 17 и 18, освобождают их от отработанной загрузки: частиц 16, состоящих из смеси углекислого кальция (СаСО ₃), нитрита кальция (Ca(NO₂)₂), нитрата кальция (Ca(NO₃)₂); частиц 19, состоящих из активированного угля, насыщенного угарным газом (СО) и двуокисью углерода (СO₂), сетки 20, покрытой слоем парафина 21, насыщенным органическими примесями и твердыми взвесями. После этой операции кассеты 15, 17 и 18 снова заполняют свежей дробленой гашеной известью (Са(ОН)₂) 16, частицами свежего активированного угля 19 и сетки 20, покрытой свежим слоем парафина 21, после чего их можно повторно использовать для проведения очистки.

Таким образом, предлагаемая колонка позволяет проводить комплексную очистку дымовых газов в системе квартирного отопления, а именно: от оксидов азота и серы (NO_x и SO_x ), углекислого газа (СO₂) и угарного газа (СО), органических примесей и твердых взвесей, что увеличивает экологическую эффективность процесса очистки.