колонка для очистки дымовых газов

Формула изобретения

Колонка для очистки дымовых газов, включающая короб со стыковочными узлами, с днищем, соединенным с дренажным трубопроводом через гидрозатвор, в котором размещены по ходу движения дымовых газов первая и вторая ступень очистки, состоящие из вертикальных перфорированных кассет, выполненных в виде отбортованной вертикальной перфорированной стенки с днищем и вставленной в нее вертикальной перфорированной съемной боковой крышки из коррозионно-стойкого материала, заполненных частицами дробленой гашеной извести (Са(ОН)₂) и крошкой активированного угля и размещенных внутри газовых каналов, отделенных вертикальными перегородками от воздушных каналов, соединенных в своей нижней части с заборными щелями, образуя пластинчатый теплообменник, отличающаяся тем, что отверстия стенок вертикальных перфорированных кассет первой и второй ступеней очистки выполнены прямоугольными и располагаются по вертикальным рядам, в каждом из которых поочередно отверстия снабжены направляющими и эжектирующими пластинками, расположенными под углом 45° и прикрепленными к верхним и нижним кромкам отверстий стенок соответственно.

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 D01D 53/14, 2005].

К 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 по технической сущности является устройство для обработки дутьевого воздуха и очистки дымовых газов, включающее короб с поддоном (днищем), газовыми и воздушными патрубками (стыковочные узлы), в котором помещены первая и вторая ступени очистки, состоящие из вертикальных перфорированных контейнеров (кассет), установленных таким образом, что между ними образуются воздушные каналы, выполненных с перфорированными стенками, прямоугольные отверстия которых отбортованы со стороны, противоположной направлению движения потока воздуха направляющими буртиками (пластинками) под углом 45°, заполненные частицами гашеной извести (Са(ОН)₂ ) в первой ступени, а во второй - частицами активированного угля [Патент РФ № 2331462, М. кл⁴ B01D 53/60, 2008].

Основным недостатком известного устройства является низкая эффективность очистки дымовых газов от вредных примесей, обусловленная тем, что внутрь перфорированных кассет первой и второй ступени очистки в зону контакта проникает только часть очищаемых газов, тогда как остальные проходят по газовым каналам, не попадая вовнутрь кассет, и не контактируют с частицами гашеной извести и активированного угля, находящимися внутри кассет, и, таким образом, вообще не проходят процесс очистки.

Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности очистки дымовых газов от вредных примесей путем усовершенствования конструкции перфорированных кассет предлагаемой колонки для очистки дымовых газов.

Технический результат достигается тем, что колонка для очистки дымовых газов содержит короб со стыковочными узлами, в котором по ходу движения дымовых газов размещены первая ступень очистки, состоящая из вертикальных перфорированных кассет, выполненных из коррозионностойкого материала и заполненных частицами дробленой гашеной извести (Са(ОН) ₂), каждая из которых состоит из отбортованной вертикальной перфорированной стенки с днищем и вставленной в нее вертикальной перфорированной съемной боковой крышки с отверстиями перфорации, каждый вертикальный ряд которых имеет поочередно эжектирующие и направляющие поток дымовых газов пластинки, расположенные под углом 45°, прикрепленные к верхней и нижней кромкам отверстий перфорации, соответственно, и размещенные в шахматном порядке относительно каждого ряда отверстий перфорации в противоположной вертикальной стенке кассеты, 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 ступени очистки расположены внутри газовых каналов, отделенных вертикальными перегородками от воздушных каналов, соединенных в своей нижней части заборными щелями, образуя пластинчатый теплообменник, под которым устроены наклонные лотки, сообщающиеся со сборным карманом, днище которого, в свою очередь, соединено с дренажным трубопроводом через гидрозатвор.

Колонка для очистки дымовых газов, представленная на фиг.1-8, состоит из корпуса 1 со стыковочными узлами 2, в котором по ходу движения дымовых газов размещены: первая ступень очистки, состоящая из вертикальных перфорированных кассет 3, выполненных из коррозионно-стойкого материала, каждая из которых состоит из отбортованной вертикальной перфорированной стенки с днищем 4 и вставленной в нее съемной вертикальной перфорированной боковой крышки 5 с прямоугольными отверстиями перфорации 6, каждый вертикальный ряд которых имеет поочередно направляющие 17 и эжектирующие 18 поток дымовых газов пластинки, расположенные под углом 45°, прикрепленные к верхней и нижней кромкам отверстий перфорации 6 соответственно и размещенные в шахматном порядке относительно отверстий 6 противоположной вертикальной стенки каждой кассеты 3 и заполненные частицами дробленой гашеной извести (Са(ОН) ₂) 7; вторая ступень очистки, в которой размещены перфорированные кассеты 8, аналогичные по конструкции кассетам 3 и заполненные частицами активированного угля 9, причем между кассетами 3 и 8 расположены газовые и воздушные каналы 10 и 11, соединенные в своей нижней части с заборными щелями 12, образуя пластинчатый теплообменник, под которым устроены наклонные лотки 13, соединенные со сборным карманом 14, днище которого в свою очередь соединено с дренажным трубопроводом 15 с гидрозатвором 16.

Колонка для очистки дымовых газов работает следующим образом. Предварительно колонка соединяется через стыковочные узлы 2 с выходным сечением газохода водогрейного агрегата и при необходимости с дымоходом или наружной атмосферой. Дымовые газы по газовым каналам 10 двигаются снизу вверх, охлаждаясь до температуры ниже температуры конденсации за счет теплообмена через стенку с наружным воздухом, двигающимся по воздушным каналам 11 и поступающим из заборных щелей 12, и одновременно, с большей интенсивностью, поступают и удаляются через отверстия перфорации 6, имеющие направляющие 17 и эжектирующие 18 пластинки, в вертикальных перфорированных кассетах первой ступени очистки 3, контактируют с частицами гашеной извести (Са(ОН)₂) 7, с которой протекают реакции смеси NO и NO₂ с (Са(ОН)₂) с образование нитрита кальция (Ca(NO₂)₂) и нитрата кальция (Са(NO ₃)₂), двуокиси углерода (СО₂), находящийся в значительном количестве (до 10%) в дымовых газах с Са(ОН) ₂ с образованием углекислого кальция (СаСО₃), который, в свою очередь, взаимодействует с уносимыми каплями конденсата, содержащего следы азотной кислоты, образующейся за счет поглощения двуокиси азота (NO₂) с образованием нитрата кальция, после чего очищенные от большей части вредных примесей (NO_x, SO_x) дымовые газы попадают в перфорированные кассеты второй ступени очистки 8, аналогичные по конструкции кассетам 3, заполненным частицами активированного угля 9, где дымовые газы очищаются от угарного газа (СО) и двуокиси углерода (CO₂), которые адсорбируются активированным углем, после чего дымовые газы, окончательно очищенные, удаляются из колонки. Конденсат, насыщенный кислотными компонентами, стекающий в виде пленки по стенкам газовых каналов первой ступени очистки, далее по лоткам 13 стекает в сборный карман 14, откуда через дренажный трубопровод 15 с гидрозатвором 16 сливается в канализацию.

При этом направляющие пластинки 17, размещенные на верхних кромках отверстий перфорации 6, обеспечивают подачу дымовых газов вовнутрь кассет 3 и 8, эжектирующие пластинки 18, размещенные на нижних кромках отверстий перфорации 6 при прохождении потока газа снизу вверх, создают разрежения на выходе из отверстий перфорации 6 (в соответствии с законами аэродинамики давление набегающего потока дымовых газов на лобовую сторону эжектирующей пластинки 18 значительно превышает давление на ее тыльной стороне [А.Д.Алшьтшуль, П.Д.Кисилев Гидравлика и аэродинамика. - М.: Стройиздат, 1975, C.235]), увеличивая скорость выхода дымовых газов из кассет 3 и 8, что создает условия для значительного увеличения количества дымовых газов, поступающих в кассеты 3 и 8 и подвергающихся очистке, повышая таким образом эффективность очистки. Кроме того, размещение в шахматном порядке направляющих пластинок 17 и эжектирующих пластинок 18 в отверстиях перфорации 6 на противоположных боковых стенках и крышках кассет 3 и 8 обеспечивает распределение дымовых газов по всему объему кассет 3 и 8 первой и второй ступеней очистки, что создает максимальную площадь контакта дымовых газов с частицами (Са(ОН)₂) 7 и активированного угля 9, увеличивая скорость массообменных и химических процессов, происходящих на их поверхности, и, соответственно, повышает эффективность очистки дымовых газов в предлагаемой колонке по сравнению с известным устройством.

По завершении активного цикла перфорированных кассет 3 и 8 их извлекают из короба 1, освобождают от частиц, состоящих из смеси углекислого кальция (СаСО₃), нитрита кальция (Ca(NO₃)₂), нитрата кальция (Са(NO ₃)₂), и от частиц, состоящих из активированного угля, насыщенного угарным газом (СО) и двуокисью углерода (СО ₂), и снова заполняют дробленой гашеной известью (Са(ОН) ₂) и частицами свежего активированного угля, после чего повторно используют для очистки дымовых газов в предлагаемом устройстве.

Таким образом, предлагаемая колонка, содержащая перфорированные кассеты с отверстиями перфорации, имеющими направляющие и эжектирующие пластинки, расположенные в шахматном порядке, позволяет проводить более эффективную очистку дымовых газов от окислов азота и серы (NO_x, SO _x), двуокиси углерода (СО₂) и угарного газа (СО), что повышает экологические характеристики теплогенераторов квартирных систем теплоснабжения.