насадка для дымовой трубы

Формула изобретения

Насадка для дымовой трубы, включающая корпус с верхним и нижним стыковочными узлами, в котором помещены вертикальные перфорированные контейнеры, выполненные из коррозионно-стойкого материала, газовые каналы, отличающаяся тем, что на верхней и нижней границах его технологической секции помещены верхняя и нижняя съемные решетки, между которыми установлены съемные вертикальные зигзагообразные перфорированные контейнеры, образующие между собой вертикальные зигзагообразные газовые каналы, причем внутренняя поверхность технологической секции покрыта изнутри перфорированным кожухом с образованием между ним и внутренней поверхностью технологической секции полости, вертикальные зигзагообразные перфорированные контейнеры и полость заполнены гранулами пемзы, изготовленной из металлургических шлаков с модулем основности М>1 и диаметром гранул от 5 до 10 мм, плоский перфорированный кожух выполнен из коррозионно-стойкого материала, а верхний и нижний стыковочные узлы соединены с дефлектором и дымовой трубой соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для очистки дымовых газов от вредных примесей теплогенераторов автономного и квартирного теплоснабжения.

Известно устройство для комплексной очистки и утилизации дымовых газов, содержащее короб с размещенной в нем по ходу движения дымовых газов теплообменной секцией, абсорбционно-теплообменной секцией, в котором размещены снизу вверх блоки горизонтальных и вертикальных перфорированных кассет, выполненных из шероховатого коррозионно-стойкого материала, покрытого слоем гашеной извести (Ca(OH)₂ ), смесительную камеру [Патент РФ № 2254161, М.кл⁴, B01D 53/14, 2005].

К недостаткам известного устройства относятся необходимость охлаждения дымовых газов до температуры ниже точки росы, сложность и громоздкость конструкции и высокое аэродинамическое сопротивление, которые снижают его эффективность.

Более близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является насадка для очистки дымовых газов, содержащая короб (корпус) со стыковочными узлами, с размещенными в нем пластинчатым теплообменником и по ходу движения дымовых газов - вертикальными перфорированными кассетами (контейнерами), выполненными из коррозионно-стойкого материала, полость которых заполнена дробленой гашеной известью (Ca(OH)₂) в первой ступени и частичками активированного угля во второй ступени очистки, причем кассеты обеих ступеней расположены внутри газовых каналов, отделенных вертикальными перегородками от воздушных каналов, соединенных своей нижней частью с заборными щелями, образуя пластинчатый теплообменник, под которым устроены наклонные лотки, сообщающиеся со сборным карманом, соединенным с дренажным трубопроводом через гидрозатвор [Патент РФ № 2321445, М.кл⁴, B01D 53/60, 2008].

Основным недостатком известной насадки являются сложность и и громоздкость конструкции, необходимость охлаждения дымовых газов до температуры ниже точки росы, обусловленные этим падение тяги в газоходе и появление конденсата, который приходится сбрасывать в канализацию, низкая механическая прочность и невозможность регенерации активированного угля и (Ca(OH)₂, непосредственно по месту размещения насадки, что уменьшает срок эксплуатации и снижает надежность и эффективность ее работы.

Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности и надежности насадки для дымовой трубы.

Технический результат достигается тем, что предлагаемая насадка для дымовой трубы включает корпус, состоящий из технологической секции, верхнего и нижнего стыковочных узлов, с размещенными внутри его на верхней и нижней границах технологической секции верхней и нижней съемными решетками, между которыми установлены съемные вертикальные зигзагообразные перфорированные контейнеры, образующие между собой вертикальные зигзагообразные газовые каналы, причем внутренняя поверхность технологической секции покрыта изнутри перфорированным кожухом с образованием между ним и внутренней поверхностью технологической секции полости, при этом вертикальные зигзагообразные перфорированные контейнеры и полость заполнены гранулами пемзы, изготовленной из металлургических шлаков с модулем основности М>1 и диаметром гранул от 5 до 10 мм, вертикальные зигзагообразные перфорированные контейнеры и плоский перфорированный кожух выполнены из коррозионно-стойкого материала, а верхний и нижний стыковочные узлы соединены с дефлектором и дымовой трубой, соответственно.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид насадки для дымовой трубы (НДТ), на фиг.2 - поперечный разрез, на фиг.3 - узел А (компоновка НДТ и устройство кассет), на фиг.4 - разрез Б-Б узла А.

НДТ содержит вертикальный корпус 1, состоящий из технологической секции 2 и верхнего и нижнего стыковочных узлов 3 и 4, с размещенными внутри него на верхней и нижней границах технологической секции 2 верхней и нижней съемными решетками 5 и 6, между которыми установлены съемные вертикальные зигзагообразные перфорированные контейнеры 7, образующие между собой вертикальные зигзагообразные газовые каналы 8, причем внутренняя поверхность технологической секции 2 корпуса 1 покрыта изнутри перфорированным кожухом 9 с образованием между ним и внутренней поверхностью технологической секции 2 полости 10, при этом вертикальные зигзагообразные перфорированные контейнеры 7 и полость 10 заполнены гранулами пемзы 11, изготовленной из металлургических шлаков с модулем основности М>1 и диаметром гранул от 5 до 10 мм, вертикальные зигзагообразные перфорированные контейнеры 7 и плоский перфорированный кожух 9 выполнены из коррозионно-стойкого материала, а верхний и нижний стыковочные узлы 3 и 4 соединены с дефлектором 12 и дымовой трубой 13, соответственно.

Предлагаемая НТД работает следующим образом. Дымовые газы теплогенератора из дымовой трубы 13 поступают в технологическую секцию 2 корпуса 1, где они равномерно распределяются по зигзагообразным газовым каналам 8, двигаясь также зигзагообразно, что значительно турбулизует их потоки и позволяет проникать через отверстия в стенках вертикальных перфорированных зигзагообразных контейнеров 7, заполненных гранулами 11 шлаковой пемзы диаметром от 5 до 10 мм, изготовленной из основных металлургических шлаков (диаметр гранул 11 назначен из условий максимального заполнения зигзагообразных контейнеров 7 и полости 10 и стандартной номенклатуры размеров гранул шлаковой пемзы). Шлаковая пемза, изготовленная из основных металлургических шлаков, представляет собой материал с высокопористой механически прочной структурой, состоящий из оксида кальция, оксида кремния, оксида алюминия и частично из оксида магния (CaO, SiO₂, Al ₂O₃, MnO) с модулем основности М>1 [Строительные материалы. Справочник. Под ред. Болдырева А.С. и др. - М.: Стройизд.,1989, с.423; Домокеев А. К. Строительные материалы. - М.: Высш. школа, 1989, с.163]. Высокое значение модуля основности придает гранулам 11 основные свойства, позволяя сорбировать на их поверхности вещества, обладающие кислыми свойствами, к которым относятся и вредные примеси, присутствующие в дымовых газах (NO_x , SO_x, CO), а высокая пористость их структуры создает высокую удельную поверхность, что, в конечном итоге, позволяет использовать гранулы 11 шлаковой пемзы в качестве эффективного адсорбента для вредных примесей дымовых газов при температуре выше точки росы. Кроме того, исходя из своего состава, гранулы 11 шлаковой пемзы устойчивы к коррозионному воздействию кислых компонентов дымовых газов, широко доступны и относительно дешевы. Поток отработавших газов, проходя зигзагообразные газовые каналы 8 и многократно попадая на поверхность гранул 11 и вовнутрь их, очищается от вредных примесей (NO_x, SO_x , CO), которые сорбируются на поверхности и внутри гранул 11. Адсорбированные из дымовых газов оксиды азота и серы в порах гранул 11 обладают повышенной реакционной способностью, обусловленной их взаимодействием с поверхностью адсорбента-гранул 11 шлаковой пемзы [Неницеску К. Общая химия. - М.: Мир, 1968, с.298], поэтому окисляются кислородом (кислород присутствует в дымовых газах в результате избытка воздуха, подаваемого на сжигание топлива) со скоростью большей, чем в газовой фазе с образованием легко растворимых в воде NO₂ и SO₃. Полученные оксиды азота и серы, в свою очередь, взаимодействуют с частицами воды образующейся в порах гранул 11 в результате капиллярной конденсации паров воды, находящихся в дымовых газах, с образованием соответствующих кислот НNO₃ и H₂SO ₄. Кроме того, на поверхности и в порах гранул 11 оседают мелкодисперсные частицы (сажа и пр.), после чего очищенные дымовые газы из газовых каналов 8 поступают в дефлектор 12, откуда выбрасываются в атмосферу. При этом дополнительная тяга, которую создает дефлектор [В.Н.Богословский и др. Отопление и вентиляция. Ч. II. - М.: Стройиздат, 1978, с.309], используется на преодоление сопротивления технологической секции 2, не уменьшая тяги в дымовой трубе, а высокопористая структура гранул 11, которые покрывают изнутри стенки корпуса 1 обеспечивают надежную теплоизоляцию НТД в зимнее время.

При падении активности гранул 11 их подвергают регенерации. Процесс регенерации заключается в очистке поверхности и пор гранул 11 от мелкодисперсных частиц и адсорбированных молекул вредных примесей и осуществляется путем промывки гранул 11 теплой водой. Размеры НТД, а также суммарный объем гранул 11, число перфорированных зигзагообразных контейнеров 11, их длина, высота и ширина, ширина полости 10 и газовых каналов 8 определяются в зависимости от мощности теплогенератора, расхода и вида топлива, а также требуемой степени очистки дымовых газов.

Таким образом, предлагаемая конструкция насадки для дымовой трубы позволяет без применения дорогих и опасных химических реагентов очищать дымовые газы от вредных примесей, используя в качестве адсорбента гранулы шлаковой пемзы, изготовленной из основных металлургических шлаков с модулем основности М>1, с высокой надежностью и эффективностью.