ЦИКЛОННАЯ КАМЕРА ДЛЯ ДОЖИГАНИЯ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ
CYCLONE CHAMBER FOR AFTERBURNING OF SMOKE GASES

Изобретение относится к установкам для сжигания органических отходов и предназначено для дожигания и очистки от пыли дымовых газов.
Известна установка для высокотемпературного уничтожения отходов, включающая в себя устройство загрузки, камеру сжигания отходов, камеру дожигания дымовых газов, циклон для очистки дымовых газов от пыли, дымовую трубу и систему автоматизированного управления (Патент РФ №2352861, Бюл. №11 от 20.04.2009). Однако камера дожигания дымовых газов и циклон для очистки дымовых газов от пыли выполнены раздельно как самостоятельные аппараты, что приводит к увеличению массогабаритных характеристик установки и ее стоимости.
Известно устройство циклона для очистки газов от пыли, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с отверстием для удаления пыли, патрубок для подачи запыленного газового потока, расположенный тангенциально к корпусу и выхлопную трубу для удаления очищенного газа (Патент РФ на полезную модель №63712, Бюл. №16 от 10.06.2007). Однако данное устройство не позволяет осуществлять глубокую очистку газа от вредных компонентов за счет их дожигания при высокой температуре.
Известна установка для очистки промышленных газовых выбросов от пыли, содержащая циклон, к выходу которого присоединено эжектирующее средство в виде пылевого вентилятора (Заявка на изобретение РФ №2007109489, Бюл. №26 от 20.09.2007). Недостатком данного технического решения является то, что использование пылевого вентилятора в качестве эжектора приводит к необходимости дополнительных затрат электроэнергии на привод вентилятора, увеличивает габаритные характеристики и стоимость всей установки.
Известно устройство аппарата для сжигания промышленных отходов, содержащее цилиндрическую футерованную камеру сгорания с горелочным устройством и тангенциально присоединенный патрубок для подачи отходов, патрубком для подачи воздуха и отверстием для удаления продуктов сгорания (А.с. №1605092, Бюл. №41 от 7.11.90). Однако данная установка не позволяет осуществить очистку дымовых газов от несгоревших мелкодисперсных фракций топлива.
Известна циклонная топка для сжигания недожога топливно-воздушной смеси, содержащая цилиндрическую камеру сгорания с тангенциальными соплами подачи топлива и воздуха и аксиальным выходным окном для дымовых газов (А.с. №1241020, Бюл. №24 от 30.06.86). Однако данная установка не имеет системы очистки дымовых газов от пыли и системы охлаждения камеры сгорания, что приводит к значительному утяжелению конструкции установки из-за большой массы футеровки.
Известна циклонная топка для сжигания мелкодисперсных сред, включающая в себя горизонтальную цилиндрическую футерованную камеру сгорания с воздушной рубашкой, воздух в которую подается через тангенциально присоединенный патрубок, внутреннюю цилиндрическую вставку с выходным окном, образующую с боковой поверхностью камеры сгорания кольцевой канал, и горелочное устройство (А.с. №1218245, Бюл. №10 от 15.03.86). Однако данная циклонная топка предназначена для сжигания мелкодисперсных топлив и не может быть использована для дожигания парогазовых выбросов и дымовых газов.
Известна установка для дожигания парогазовых выбросов, содержащая вертикальный цилиндрический футерованный корпус с расположенной в нем камерой сгорания, тангенциально присоединенными к нему горелочным устройством, патрубком для подачи загрязненных газов, патрубком подачи воздуха и выходное отверстие для дымовых газов, расположенное в центральной верхней части корпуса (А.с. №1778447, Бюл. №44 от 30.11.92). Однако данная установка не имеет системы очистки дымовых газов от пыли и системы охлаждения камеры сгорания, что приводит к необходимости наличия более толстого слоя футеровки и значительно утяжеляет установку из-за большой массы футеровки.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности очистки дымовых газов от вредных компонентов за счет их дожигания при высоких температурах в турбулентном режиме горения и одновременной очистке дымовых газов от пыли за счет центробежных скоростей вращения газов в циклоне, а также в увеличении надежности и долговременности безаварийной работы установки.
Для достижения данного технического результата циклонная камера для дожигания дымовых газов, содержащая вертикальный цилиндрический футерованный корпус с расположенной в нем камерой сгорания, тангенциально присоединенными к нему горелочным устройством, патрубком для подачи загрязненных газов, патрубком подачи воздуха и выходное отверстие для дымовых газов, расположенное в центральной верхней части корпуса, снабжена люком для удаления твердых частиц и пыли в нижней части корпуса, воздушной рубашкой, расположенной снаружи корпуса, выходной трубой, тангенциально присоединенными в верхней части корпуса патрубком для подачи дымовых газов и горелочным устройством, тангенциально присоединенным в нижней части воздушной рубашки патрубком для подачи воздуха, цилиндрической футерованной вставкой с центральным каналом, соединяющим нижнюю часть камеры сгорания с выходной трубой, и имеющей кольцевую внутреннюю воздушную полость, внизу связанную с нижней частью воздушной рубашки через металлические каналы, а наверху с выходной трубой для удаления дымовых газов, наконечник в виде усеченного конуса, расположенный в верхней части цилиндрической вставки, эжекторным устройством, образованным внутренней поверхностью выходной трубы и внешней поверхностью наконечника, при этом горелочное устройство расположено в патрубке для подачи дымовых газов выбросов, а между наружной стенкой цилиндрической вставки и внутренней боковой поверхностью корпуса образован кольцевой канал для тангенциального вращения сжигаемых дымовых газов.
Введение в состав циклонной камеры для дожигания дымовых газов горелочного устройства, расположенного в патрубке для подачи дымовых газов, люка в нижней части корпуса, цилиндрической футерованной вставки, соединенной с выходной трубой и образующей с внутренней боковой поверхностью корпуса кольцевой канал, а также воздушной рубашки, расположенной снаружи корпуса и воздушной кольцевой полости в футерованной вставке, внизу связанной с нижней частью воздушной рубашки через металлические каналы, а наверху с выходной трубой для удаления дымовых газов, эжекторного устройства, обеспечивающего вытяжку дымовых газов из нижней части камеры сгорания, позволяет получить новое свойство, заключающееся в повышении эффективности обезвреживания дымовых газов за счет высокой температуры горения и исключении уноса мелкодисперсных фракций недожога с дымовыми газами за счет первоначального тангенциального вращения сжигаемых дымовых газов сверху вниз в канале между внутренней поверхностью корпуса и футерованной вставкой, а затем движения дымовых газов в противоположном направлении в центральном канале вставки с выпадением твердых частиц и пыли в нижней части камеры сгорания и удаления их через люк в корпусе, а также в увеличении надежности и долговременности безаварийной работы установки за счет воздушного охлаждения корпуса циклонной камеры в целом и внутренней футерованной вставки.
На чертеже изображено устройство циклонной камеры для дожигания дымовых газов.
Циклонная камера для дожигания дымовых газов состоит из вертикального цилиндрического футерованного корпуса 1, камеры сгорания 2, расположенной внутри корпуса 1, воздушной рубашки 3, расположенной снаружи корпуса 1, выходной трубы 4, тангенциально присоединенных в верхней части корпуса 1 патрубка для подачи дымовых газов 5 и горелочного устройства 6, тангенциально присоединенного в нижней части воздушной рубашки 3 патрубка для подачи воздуха 7.
Внутри камеры сгорания 2 размещена цилиндрическая футерованная вставка 8, связанная с верхней частью корпуса 1, имеющая в своей верхней части наконечник 9 в виде усеченного конуса и кольцевую воздушную полость 10, которая снизу связана с воздушной рубашкой 3 через металлические каналы 11, а сверху с выходной трубой 4 для удаления дымовых газов. Между наконечником 9 в виде усеченного конуса и стенками выходной трубы 4 образовано эжекторное устройство 12.
В нижней части корпуса 1 размещен люк 13 для удаления твердых частиц и пыли из нижней части камеры сгорания 2.
Между наружной стенкой цилиндрической вставки 8 и внутренней боковой поверхностью корпуса 1 образован кольцевой канал 14 для тангенциального вращения сжигаемых дымовых газов, внутри цилиндрической вставки 8 расположен центральный канал 15, соединяющий нижнюю часть камеры сгорания 2 с выходной трубой 4 через наконечник 9.
Циклонная камера для дожигания дымовых газов работает следующим образом.
Загрязненные дымовые газы после сжигания различных видов отходов подаются внутрь корпуса 1 циклонной камеры через патрубок 5. На входе в корпус 1 в патрубке 5 установлено горелочное устройство 6. Загрязненные дымовые газы попадают в факел горелочного устройства 6, в результате чего при высокой температуре (свыше 1000°С) начинается процесс интенсивного горения органических частиц в дымовых газах. Поскольку патрубок подачи дымовых газов 5 присоединен тангенциально, а в центре камеры сгорания 2 размещена цилиндрическая вставка 8, то продукты горения сжигаемых дымовых газов первоначально начинают тангенциальное (центробежное) вращение сверху вниз в канале 14 между внутренней поверхностью корпуса 1 и внешней поверхностью футерованной вставки 8. Дымовые газы, пройдя канал 14 сверху вниз, меняют свое направление на противоположное и двигаются снизу вверх по центральному каналу 15 цилиндрической вставки 8, проходят через наконечник 9 в виде усеченного конуса и далее удаляются через выходную трубу 4. За счет первоначального центробежного движения, а затем изменения направления движения из сжигаемых дымовых газов отделяются твердые частицы и осаждаются в нижней части камеры сгорания 2, а затем удаляются из камеры сгорания 2 через люк 13.
Для охлаждения корпуса 1 предусмотрена воздушная рубашка 3, расположенная снаружи корпуса 1. Воздух в воздушную рубашку 3 подается через тангенциально присоединенный патрубок 7.
Воздух, подаваемый через патрубок 7, тангенциально вращаясь, частично поступает в нижнюю часть воздушной рубашки 3 и охлаждает нижнюю часть корпуса 1, затем по металлическим каналам 11 поступает в кольцевую воздушную полость 10 цилиндрической футерованной вставки 8, охлаждая ее стенки от перегрева. Одновременно воздух, подаваемый через патрубок 7, частично поднимается по воздушной рубашке 3 вверх, охлаждая корпус 1, и соединяется в верхней части воздушной рубашки 3 с воздухом, выходящим из кольцевой воздушной полости 10 цилиндрической футерованной вставки 8. Соединенные воздушные массы проходят в выходную трубу 4 через эжекторное устройство 12, образованное внутренней поверхностью трубы 4 и наконечником 9. В результате этого на выходе из наконечника 9 образуется эффект разряжения. Эжекционный эффект обеспечивает хорошую вытяжку дымовых газов из нижней части камеры сгорания 2, а также интенсивное смешение дымовых газов и воздуха из воздушной рубашки 3 в выходной трубе 4, что обеспечивает охлаждение дымовых газов.
Источники информации
1. Патент РФ №2352861, Бюл. №11 от 20.04.2009 г.
2. Патент РФ на полезную модель №63712, Бюл. №16 от 10.06.2007 г.
3. Заявка на изобретение РФ №2007109489, Бюл. №26 от 20.09.2007 г.
4. А.с. №1605092, Бюл. №41 от 7.11.1990 г.
5. А.с. №1241020, Бюл. №24 от 30.06.1986 г.
6. А.с. №1218245, Бюл. №10 от 15.03.1986 г.
7. А.с. №1778447, Бюл. №44 от 30.11.1992 г. - прототип.