ЗОЛОУЛОВИТЕЛЬ-ТЕПЛОУТИЛИЗАТОР КОЧЕТОВА
KOCHETOV'S ASH-TRAP-HEAT RECOVERY DEVICE

Изобретение относится к теплоэнергетике и может применяться в качестве аппарата золоуловителя-теплоутилизатора для обработки отходящих дымовых газов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является аппарат для обработки газа по патенту РФ №2314145, содержащий корпус, тангенциальный патрубок для подачи загрязненного воздуха и вертикальную цилиндрическую контактно-выхлопную трубу, установленную соосно с корпусом, нижний конец которой помещен внутри корпуса и снабжен лопаточным закручивателем, связанным с нижней частью корпуса (прототип).
Недостатком прототипа является отсутствие теплоутилизации отходящего тепла.
Технический результат - повышение эффективности и теплоутилизация отходящего тепла.
Это достигается тем, что в золоуловителе-теплоутилизаторе для обработки газа, содержащем корпус, тангенциальный патрубок для подачи загрязненного воздуха и вертикальную цилиндрическую контактно-выхлопную трубу, установленную соосно с корпусом, нижний конец которой помещен внутри корпуса и снабжен лопаточным закручивателем, связанным с нижней частью корпуса, лопаточный закручиватель выполнен с, по меньшей мере, тремя лопатками, расположенными в нижней части корпуса, причем лопатки закручивателя выполнены в форме трапеции, большее основание которой закреплено по образующей цилиндрической поверхности корпуса, и равномерно расположены по поперечному сечению последнего так, что разделяют на равные части кольцевое пространство между корпусом и контактно-выхлопной трубой, при этом плоскость каждой лопатки выполнена с изогнутой по спирали Архимеда концевой частью, выступающей за окружность сечения контактно-выхлопной трубы, причем смежные лопатки расположены так, что образуют русла, сужающиеся к центру аппарата, а в верхней части контактно-выхлопной трубы расположен корпус влагоотделителя с тарельчатым сепаратором, имеющим, по меньшей мере, две тарелки, каждая из которых закреплена на корпусе влагоотделителя посредством, по меньшей мере, трех упругих пластин, а на корпусе влагоотделителя, соосно контактно-выхлопной трубе, закреплен патрубок для выхода очищенного воздуха, причем в нижней части аппарата, заполненной жидкостью, установлены регулятор уровня рабочей жидкости и водомерная трубка с контрольными рисками, он дополнительно содержит систему утилизации теплоты отходящих дымовых газов в виде тепломассообменного аппарата, размещенного в конической части корпуса аппарата и имеющего форму, эквидистантную поверхности конической части корпуса аппарата, при этом подвод холодной воды и выход нагретой жидкости осуществляется по трубопроводам.
На фиг.1 изображен общий вид золоуловителя-теплоутилизатора, на фиг.2 - сечение нижней части корпуса аппарата.
Золоуловитель-теплоутилизатор для обработки отходящих дымовых газов состоит из корпуса 1 (фиг.1), тангенциального патрубка 3 для подачи загрязненного воздуха, штуцеров 6, 5 и 13 соответственно для ввода и вывода рабочей жидкости, вертикальной цилиндрической контактно-выхлопной трубы 10, установленной соосно с корпусом 1. Нижний конец контактно-выхлопной трубы 10 помещен внутри корпуса аппарата и снабжен лопаточным закручивателем с, по меньшей мере, тремя лопатками 4, расположенными в нижней части корпуса 1, заканчивающегося конической частью 11, заполненной жидкостью.
Лопатки 4 закручивателя выполнены в форме трапеции, большое основание которой закреплено по образующей цилиндрической поверхности корпуса 1, и равномерно расположены по поперечному сечению последнего так, что разделяют на равные части кольцевое пространство между корпусом 1 и контактно-выхлопной трубой 10.
При этом плоскость каждой лопатки 4 выполнена с изогнутой по спирали Архимеда концевой частью, выступающей за окружность сечения контактно-выхлопной трубы 10. Смежные лопатки 4 расположены так, что образуют русла, сужающиеся к центру аппарата. В верхней части контактно-выхлопной трубы 10 расположен корпус влагоотделителя 2 с тарельчатым сепаратором 8, имеющим, но меньшей мере, две тарелки, каждая из которых закреплена на корпусе влагоотделителя 2 посредством, по меньшей мере, трех упругих пластин 12, которые способствуют за счет небольших колебаний тарелок более интенсивному сливу с них жидкости, тем самым повышая эффективность влагоотделения. На корпусе влагоотделителя 2, соосно контактно-выхлопной трубе 10, закреплен патрубком 7 для выхода очищенного воздуха.
В аппарате используется регулятор уровня рабочей жидкости поплавкового типа, состоящий из цилиндрического корпуса с крышкой и патрубками для подключения к корпусу аппарата 1 и штуцером 6 для ввода рабочей жидкости, соединенным с краном.
Для контроля уровня рабочей жидкости в нижней части корпуса 1 аппарата устанавливается водомерная трубка 9 с контрольными рисками, указывающими допустимые максимальный и минимальный уровни жидкости, а также уровень наиболее эффективной работы аппарата.
Для выполнения функции утилизации теплоты аппарат дополнительно содержит систему утилизации теплоты отходящих газов в виде тепломассообменного аппарата 14, размешенного в конической части 11 корпуса аппарата и имеющего форму, эквидистантную поверхности конической части корпуса аппарата. Подвод холодной воды осуществляется по трубопроводу 15, а нагретая жидкость отводится по трубопроводу 16. При этом тепломассообменный аппарат 14 может иметь форму, вписывающуюся в окружность, расположенную в сечении корпуса аппарата, где контакт дымовых газов с жидкостью, расположенной в зоне бомбардирования дымовых газов, наиболее максимален, т.е. несколько ниже поверхности образования вихревых потоков, на 5…10 мм (на чертеже не показано).
Золоуловитель-теплоутилизатор для обработки отходящих дымовых газов работает следующим образом.
Подлежащий очистке воздух поступает через входной тангенциальный патрубок 3 в корпус 1, нижняя часть которого заполнена жидкостью. В кольцевом пространстве, образованном стенкой корпуса 1 и нижней частью трубы 10, воздушный поток получает начальный вращательный импульс. Опускаясь по спирали к поверхности и достигая лопаток 4, воздух отклоняется ими от внутренней поверхности корпуса. Последовательно перетекая через лопатки вследствие центронаправленного уменьшения их высоты, поток воздуха смещается к контактно-выхлопной трубе 10 и одновременно разделяется лопатками 4 на равновеликие объемы. Отделяемые объемы воздуха, проходя но руслам 15 между лопатками 4 закручивателя, частично погруженного в рабочую жидкость, дополнительно ускоряются и, приобретая интенсивное вращательное движение, в виде нескольких взаимодействующих потоков поступают в контактно-выхлопную трубу 10. При этом направление входа воздушных потоков благодаря принятому расположению и частичному заглублению лопаток 4 внутрь торца трубы пересекает траектории вращательного движения газожидкостного слоя внутри трубы. В результате происходит завихрение и отрыв его пристенного слоя от внутренней поверхности трубы. Это интенсифицирует перемешивание воздуха и жидкости, а также препятствует переходу к раздельному с воздухом кольцевому движению жидкости внутри трубы, при котором резко сокращается площадь поверхности контакта и снижается эффективность процесса очистки.
Под воздействием закрученных масс воздуха, перемешивающихся над поверхностью жидкости, последняя также приобретает вращательное движение и лопатками закручивателя направляется к центру аппарата, где восполняет объем воздуха, отводимый под действие центробежных сил и сил Кориолиса. При таком перемешивании исключается воронкообразование и тем самым достигается выравнивание уровня жидкости в корпусе аппарата и возрастает турбулентность ее поверхности, что облегчает условия отрыва и инжекции жидкости потоками обрабатываемого воздуха, и повышается энергетическая эффективность аппарата. Прошедший обработку воздух движется вверх по контактно-выхлопной трубе 10 и поступает во влагоотделитель 2, где освобождается от капельной влаги, выносимой воздухом из зоны контакта. По мере работы аппарата в корпус его подается рабочая жидкость через штуцер 6 регулятора уровня и удаляется отработанная через штуцер 5.
В аппарате используется регулятор уровня рабочей жидкости поплавкового типа, а для контроля уровня рабочей жидкости в нижней части корпуса аппарата устанавливается водомерная трубка 9 с контрольными рисками, указывающими допустимые максимальный и минимальный уровни жидкости, а также уровень наиболее эффективной работы аппарата.
3
3
1
1
1
1
1
1
1
Эффективность улавливания, например, дизельной сажи аппаратом достигает порядка 98%. Оптимальный режим работы инжекционно-пенного аппарата производительностью от 2500 м/ч до 9000 м/ч осуществляется при следующих соотношениях параметров: отношение диаметра D влагоотделителя к его высоте Н лежит в оптимальном интервале величин: D/H=1,28…1,34; отношение диаметра d контактно-выхлопной трубы к ее высоте h лежит в оптимальном интервале величин: d/h=0,32…0,44; отношение диаметра d корпуса аппарата к высоте h завихрителя лежит в оптимальном интервале величин: d/h=3,0…3,1; отношение высоты h контактно-выхлопной трубы к высоте h завихрителя лежит в оптимальном интервале величин: h/h=4,5…6,2.
Утилизация теплоты отходящих дымовых газов осуществляется посредством тепломассообменного аппарата 14, размещенного в конической части 11 корпуса аппарата и имеющего форму, эквидистантную поверхности конической части корпуса аппарата, при этом подвод холодной воды осуществляется по трубопроводу 15, а нагретая жидкость отводится по трубопроводу 16.