УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ И УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДЯЩИХ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ
DEVICE FOR PURIFICATION AND UTILISATION OF WASTE FLUE GASES

Изобретение относится к золоуловителям и может быть использовано на тепловых электрических станциях.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является золоуловитель по а.с. СССР №435442, C02B 1/10 от 04.07.72., содержащий входной патрубок, корпус, выходной патрубок, бункер, оросительные и распылительные сопла (прототип).
Недостатком золоуловителя является сравнительно невысокая степень ресурсосбережения и очистки дымовых газов.
Технический результат - повышение эффективности ресурсосбережения и очистки дымовых газов путем увеличения поверхности распыла за счет применения вихревой форсунки.
Это достигается тем, что в устройстве для очистки и утилизации отходящих дымовых газов, содержащем входной патрубок, корпус, выходной патрубок, осадительную камеру, коллектор с форсунками, причем каждая из форсунок содержит полый корпус с соплом и центральным сердечником, а корпус выполнен с каналом для подвода жидкости и содержит соосную жестко связанную с ним втулку с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки, верхняя цилиндрическая ступень которой соединена посредством резьбового соединения с центральным сердечником, состоящим из цилиндрической части, и соосным с ней коническим раструбом, установленным с кольцевым зазором относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки, а кольцевой зазор соединен, по крайней мере, с тремя радиальными каналами, выполненными в двухступенчатой втулке, соединяющими его с кольцевой полостью, образованной внутренней поверхностью втулки и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени, причем кольцевая полость связана с каналом корпуса для подвода жидкости, при этом к коническому раструбу, в его нижней части, жестко прикреплена розетка в виде торцевой круглой пластины с, по крайней мере семью радиальными лепестками, которые отогнуты в сторону кольцевого зазора между соплом и раструбом, а на боковой поверхности раструба выполнено, по крайней мере, два ряда цилиндрических дроссельных отверстий с осями, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси раструба, а в каждом ряду выполнено, по крайней мере, три отверстия, причем в торцевой круглой пластине выполнено, по крайней мере, три конических дроссельных отверстия с углом при вершине конуса, лежащим в диапазоне от 45° до 90°, а на внутренних поверхностях цилиндрических дроссельных отверстий, выполненных на боковой поверхности раструба, имеются винтовые канавки.
На фиг.1 изображена схема устройства для очистки и утилизации отходящих дымовых газов, на фиг.2 - фронтальный разрез форсунки для распыливания жидкости.
Устройство для очистки и утилизации отходящих дымовых газов содержит осадительную камеру 1 (фиг.1), заполненную водой до уровня разделительной перегородки 2, погруженной в камеру 1. Нижняя часть разделительной перегородки 2, погруженная в камеру 1, имеет продольные пазы с постоянным шагом. Входной газоход 3 устройства снабжен оросителем воды в виде коллектора 12 с центробежными форсунками 13, вода в который под давлением поступает через трубопровод 11 от винтового насоса 10, соединенного с баком 9 для сбора воды, поступающей от переливного окна с регулируемым шибером (на чертеже не показано) через сливной патрубок 8. В нижней части камеры 1 размещен теплообменный аппарат в виде трубчатого змеевика 5, имеющего вход 7 для холодной воды и выход 6 для горячей воды. Дымосос 20 служит для откачки из патрубка 4 очищенного газа через воздуховод 19 и подачи его через воздуховод 14 во влагоотделитель 15 с тангенциальным вводом 17, а затем через воздуховод 18 в дымовую трубу 16, которая выполнена из пластмассы, так как температура отходящих дымовых газов составляет порядка 80÷90°C.
Для повышения эффективности улавливания мельчайших частиц золы в осадительной камере 1, заполненной водой, в систему циркуляции воды добавляют пеноактивные вещества, которые способствуют образованию пены и более интенсивному улавливанию частиц золы. Теплоту отходящих дымовых газов поглощает теплообменный аппарат 5. Коллектор 12 выполнен с вихревыми форсунками (фиг.2), которые служат для увеличения поверхности распыла.
Форсунка содержит цилиндрический полый корпус 21 с каналом 23 для подвода жидкости и соосную жестко связанную с корпусом втулку 22 с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки 24, верхняя цилиндрическая ступень 26 которой соединена посредством резьбового соединения с центральным сердечником, состоящим из цилиндрической части 27 и соосным с ней коническим раструбом 28, установленным с кольцевым зазором 29 относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки 4. Кольцевой зазор 29 соединен, по крайней мере, с тремя радиальными каналами 5, выполненными в двухступенчатой втулке 24, соединяющими его с кольцевой полостью 14, образованной внутренней поверхностью втулки 22 и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени 6, причем кольцевая полость 34 связана с каналом 23 корпуса 21 для подвода жидкости.
К коническому раструбу 28, в его нижней части, жестко прикреплена розетка в виде торцевой круглой пластины 31 с, по крайней мере семью, радиальными лепестками 32, которые отогнуты в сторону кольцевого зазора 29 между соплом и раструбом. На боковой поверхности раструба выполнено, по крайней мере, два ряда цилиндрических дроссельных отверстий 30 с осями, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси раструба 28, а в каждом ряду выполнено, по крайней мере, три отверстия 30. В торцевой круглой пластине 31 выполнено, по крайней мере, три конических дроссельных отверстия 33 с углом при вершине конуса, лежащим в диапазоне от 45° до 90°. На внутренних поверхностях цилиндрических дроссельных отверстий 30, выполненных на боковой поверхности раструба 28, имеются винтовые канавки, что позволит повысить мелкодисперсность потока жидкости из-за образования турбулентных вихрей.
Устройство для очистки и утилизации отходящих дымовых газов работает следующим образом.
Горячие загрязненные частицами золы газы поступают в камеру 1 через входной газоход 3, который снабжен оросителем воды в виде коллектора 12 с центробежными форсунками 13, вода в который под давлением поступает через трубопровод 11 от винтового насоса 10, соединенного с баком 9 для сбора воды, поступающей от переливного окна с регулируемым шибером (на чертеже не показано) через сливной патрубок 8. Дымосос 20 служит для откачки из патрубка 4 очищенного газа через воздуховод 19 и подачи его через воздуховод 14 во влагоотделитель 15 с тангенциальным вводом 17, а затем через воздуховод 18 в дымовую трубу 16.
Вихревая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.
Жидкость под давлением подается в полость корпуса форсунки 21 и затем поступает по двум направлениям: первое в кольцевую полость 34 через радиальные каналы 25 в кольцевой зазор 29 между соплом и центральным сердечником. При давлениях на входе более 0,2 МПа жидкость разгоняется на внешней конусной поверхности раструба 28 с образованием пленки жидкости, которая не отрывается от внешней поверхности раструба 28. Разгон жидкости на конической поверхности сопровождается понижением в ней статического давления и в результате этого парообразованием и выделением растворимых газов. Это явление дополнительно подготавливает жидкость к дроблению на мелкие капли. При достижении жидкостного потока встречных потоков, истекающих из цилиндрических дроссельных отверстий 30, происходит многократное дробление пленки с образованием мелкодисперсной фазы.
Второе направление, по которому поступает жидкость через канал 23 для подвода жидкости в полость центрального сердечника, а затем в конический раструб 28, из которого часть жидкости истекает через радиальные отверстия 30, а часть через конические дроссельные отверстия 33. При этом происходит многократное дробление капельных потоков жидкости, истекающих из дроссельных отверстий.
Наличие газовых включений в жидкости дополнительно возмущает ее поверхность, что приводит к волнообразованию и объемному дроблению жидкостной пленки. Потери механической энергии при внешнем разгоне (по внешней конической поверхности) уменьшаются по сравнению с таким же разгоном в закрытом канале.
Форсунка может использоваться в различных отраслях техники, где требуется создать распыленные потоки жидкости как в замкнутом, так и в открытом пространстве. Жидкостная форсунка может применяться, например, в стационарных системах пожаротушения спринклерного типа, а также в двигательном машиностроении - для распыления топлива. Кроме того, форсунка может использоваться в различных технологических процессах, в которых требуется обеспечить высокую эффективность тепломассообменных процессов при распылении жидкостей.