ОСАДИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА (ВАРИАНТЫ)
SETTLING CHAMBER (VERSIONS)

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на котлах-утилизаторах тепла запыленных газов промышленных установок.
Известен пылеуловитель, содержащий циклонный золоконцентратор с патрубковой системой тангенциального ввода пылегазовых потоков, окнами прямоточного выпуска очищенных газов и подовыми окнами для вывода твердых частиц (Аэродинамический расчет котельных установок. Нормативный метод. Издание третье, под ред. С.И.Мочана. Энергия, Л., 1977, гл.III-Д. Золоуловители, с.89). Недостаток пылеуловителя - низкая эффективность вывода пыли из потоков запыленных газов перед дымовыми трубами.
Известен пылеуловитель скрубберного типа, содержащий циклонную камеру с патрубком тангенциального ввода пылегазовых потоков, оснащенную системой водоорошения, окнами прямоточного выпуска очищенных газов и подовым окном вывода водо-пылевой смеси (патент RU №2306485; МПК F23J 3/04 от 05.06.2006 г., БИ №26 от 2007 г.). Недостаток пылеуловителя - низкая эффективность вывода пыли из запыленных газовых потоков перед дымовыми трубами, а также потребность в большом расходе воды на орошение, необходимость в очистке стоков.
Известен пылеуловитель матерчатого типа, содержащий многорукавный газоход с фильтрующими элементами (Котельные установки. Том 2. Котельные агрегаты. Вспомогательные устройства и эксплуатация котельных установок. К.Ф.Роддатис, Э.И.Ромм, Н.А.Семененко и др. Госэнергоиздат, М.-Л., 1946, с.464-465, рис.). Недостаток пылеуловителя - невысокая надежность и сложность эксплуатации матерчатых элементов при очистке продуктов сгорания с крупными частицами золы после котлов.
Известен вихревой пылеконцентратор с осесимметричным кольцевым каналом, встроенным в него лопаточным завихрителем, патрубковой системой прямоточного ввода пылегазового потока, окном прямоточного выпуска газового потока с примесью мелкодисперсной пыли низкой концентрации, а также окном бокового выпуска пыле- и золонасыщенного потока, подключенным соединительным патрубком к системе пылегазовыпуска ("Проектирование топок с твердым шлакоудалением". Дополнение к нормативному методу теплового расчета котельных агрегатов. Под редакцией В.В.Митора и Ю.Л.Маршака. Руководящие указания. Вып.42. Л.: 1981, с.82-87). Недостаток устройства - невысокая эффективность пылеулавливания из запыленных потоков газа перед дымовыми трубами котлов.
Известен также пылеуловитель осадительного типа, содержащий, по крайней мере, один вихревой пылеконцентратор с осесимметричным кольцевым каналом, встроенным в него лопаточным завихрителем, патрубком прямоточного ввода пылегазового потока, окном прямоточного выпуска очищенного газового потока, окном бокового выпуска пыленасыщенного потока, вертикальную призматическую четырехгранную осадительную камеру, имеющую лобовую стену с, по крайней мере, одним окном ввода пыленасыщенного потока, заднюю стену с окном выпуска очищенного газа, боковые стены, потолочное перекрытие, под с пылевыводящим окном, внутреннюю полость со встроенным узлом из вертикальных пылеосадительных пластин, а также плоский вертикально-щелевой патрубок пыленасыщенного потока, соединяющий окно бокового выпуска пылеконцентратора и окно ввода пыленасыщенного потока лобовой стены пылеосадительной камеры (Аэродинамический расчет котельных установок. Нормативный метод. Издание третье, под ред. С.И.Мочана. Энергия, Л., 1977, гл.III-Д. Золоуловители, с.73-78). Недостаток устройства - невысокая эффективность пылеулавливания из потоков запыленного газа перед дымовыми трубами котлов, а также необходимость в эксплуатационных энергозатратах для создания в установке электрического поля.
Известно также наиболее близкое техническое решение по выводу твердых частиц пыли из пылегазового потока - вертикальная призматическая четырехгранная осадительная камера, содержащая симметричные относительно вертикальной плоскости симметрии камеры вертикальный четырехгранный корпус, потолочное перекрытие, лобовую стену с примыкающим к потолочному перекрытию подводящим горизонтальным патрубком, заднюю стену с также примыкающим к потолочному перекрытию газовыводящим патрубком, боковые стены, под с горизонтальным пылевыводящим окном, встроенную в осадительную камеру и примыкающую к потолочному перекрытию вертикальную призматическую четырехгранную пылеловушку с рабочей полостью, задней и боковыми стенами, лобовой стеной, имеющей окно для ввода пылененасыщенного газа и продольно-вертикальное окно для вывода очищенного газа и подовое горизонтальное пылевыводящее окно, совмещенное с подовым окном осадительной камеры, а также вертикальные швеллерковые пылеуловители (патент RU №2373460; МПК F23J 3/04 от 19.05.2008 г., БИ №32 от 2009 г.). Недостаток ближайшего аналогового устройства - снижение степени очистки газа при подаче в устройство пыли из разнородного материала и большие потери давления в осадительной камере.
Задача изобретения - снижение потерь давления в осадительной камере и повышение степени очистки вводимого пылегазового потока от твердых частиц.
Для решения поставленной задачи предлагаются два варианта выполнения осадительной камеры.
По первому варианту в осадительной камере, содержащей симметричные относительно вертикальной плоскости симметрии вертикальный призматический четырехгранный корпус, потолочное перекрытие, лобовую стену с примыкающим к потолочному перекрытию подводящим горизонтальным патрубком, заднюю стену с также примыкающим к потолочному перекрытию газовыводящим патрубком, боковые стены, под с горизонтальным пылевыводящим окном, встроенную в осадительную камеру и примыкающую к потолочному перекрытию вертикальную призматическую четырехгранную пылеловушку с рабочей полостью, задней и боковыми стенами, лобовой стеной, имеющей окно для ввода пылененасыщенного газа и продольно-вертикальное окно для вывода очищенного газа и подовое горизонтальное пылевыводящее окно, совмещенное с подовым окном осадительной камеры, а также вертикальные швеллерковые пылеуловители, согласно изобретению окно для ввода пылененасыщенного газа пылеловушки примыкает к потолочному перекрытию осадительной камеры, подводящий горизонтальный патрубок установлен с заглублением в рабочую полость пылеловушки, окно вывода очищенного газа на лобовой стене пылеловушки смещено вниз и отделено от окна ввода пылененасыщенного газа вертикальной перегородкой, в рабочей полости пылеловушки перпендикулярно ее лобовой стене вдоль вертикальных стен окна для вывода очищенного газа между подовым пылевыводящим окном и окном для ввода пыленасыщенного газа установлены обтекаемые вертикальные отбойные пластины, а между ними размещены вертикальные швеллерковые пылеуловители.
По второму варианту в осадительной камере, содержащей симметричные относительно вертикальной плоскости симметрии вертикальный цилиндрический корпус, потолочное перекрытие, лобовую стену с примыкающим к потолочному перекрытию подводящим горизонтальным патрубком, заднюю стену с также примыкающим к потолочному перекрытию газовыводящим патрубком, боковые стены, под с горизонтальным пылевыводящим окном, встроенную в осадительную камеру и примыкающую к потолочному перекрытию вертикальную осесимметричную цилиндрическую пылеловушку с рабочей полостью, задней и боковыми стенами, лобовой стеной, имеющей окно для ввода пылененасыщенного газа и продольно-вертикальное окно для вывода очищенного газа и подовое горизонтальное пылевыводящее окно, совмещенное с подовым окном осадительной камеры, а также вертикальные швеллерковые пылеуловители, согласно изобретению окно для ввода пылененасыщенного газа пылеловушки примыкает к потолочному перекрытию осадительной камеры, подводящий горизонтальный патрубок установлен с заглублением в рабочую полость пылеловушки, окно вывода очищенного газа на лобовой стене пылеловушки смещено вниз и отделено от окна ввода пылененасыщенного газа вертикальной перегородкой, в рабочей полости пылеловушки перпендикулярно ее лобовой стене вдоль вертикальных стен окна для вывода очищенного газа между подовым пылевыводящим окном и окном для ввода пыленасыщенного газа установлены обтекаемые вертикальные отбойные пластины, а между ними размещены вертикальные швеллерковые пылеуловители.
Высотным разделением окон ввода и вывода газа на лобовой стене пылеловушки с заглублением подводящего горизонтального патрубка в ее рабочую полость, а также установкой отбойных вертикальных пластин и вертикальных швеллерковых пылеуловителей во входном окне пылеловушки достигается изменение траектории движения пылегазового потока с увеличением времени пребывания частиц в камере, поверхности и периода их контакта с осадительными поверхностями пылеловушки и кольцевого канала, что обуславливает высокую степень очистки вводимого пылегазового потока с частицами различного фракционного и материального составов. Относительно плавное обтекание поверхности пылеловушки и кольцевого канала во время пребывания потока в осадительной камере минимизирует газодинамическое сопротивление и потери давления очистительного агрегата. В сравнении с ближайшим аналогом (патент RU №2373460; МПК F23J 3/04 от 19.05.2008 г., БИ №32 от 2009 г.) повышается степень очистки газа от пыли разнородного материала и снижаются потери давления в осадительном устройстве, чем решается задача изобретения.
Сущность изобретения с повариантным выполнением осадительной камеры представлена схематически на чертежах.
На фиг.1 представлена схема предлагаемой осадительной камеры по первому варианту с вертикальным призматическим четырехгранным корпусом и вертикальной четырехгранной призматической пылеловушкой, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, вид в плане; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1, вид в плане; на фиг.4 - вид Д на фиг.1. На фиг.5 представлена схема предлагаемой осадительной камеры по второму варианту с вертикальным цилиндрическим корпусом и вертикальной осесимметричной цилиндрической ловушкой, продольный разрез; на фиг.6 - разрез В-В на фиг.5, вид в плане; на фиг.7 - разрез Г-Г на фиг.5, вид в плане; на фиг.8 - вид Е на фиг.5.
Осадительная камера по варианту 1, представленная на фиг.1, 2, 3, 4, содержит симметричные относительно вертикальной плоскости симметрии 1 (нанесена на фиг.2, 3, 4) вертикальный четырехгранный призматический корпус 2, потолочное перекрытие 3, лобовую стену 4 с примыкающим к потолочному перекрытию 3 подводящим горизонтальным патрубком 5, заднюю стену 6 с также примыкающим к потолочному перекрытию 3 газовыводящим патрубком 7, боковые стены 8, 9, под 10 с горизонтальным пылевыводящим окном 11, имеющим горизонтальное выходное сечение 12, встроенную в осадительную камеру и примыкающую к потолочному перекрытию 3 с образованием кольцевого канала 13 вертикальную призматическую четырехгранную пылеловушку 14 с рабочей полостью 15, задней 16, боковыми 17, 18 стенами, лобовой стеной 19, имеющей окно 20 для ввода пыленасыщенного газа и продольно-вертикальное окно 21 с вертикальными стенами 22, 23 для вывода очищенного газа и подовое пылевыводящее окно 24, имеющее горизонтальное выходное сечение 25, совмещенное с горизонтальным выходным сечением 12 подового окна 11 осадительной камеры. Особенностью конструкции осадительной камеры с вертикальным призматическим четырехгранным корпусом 2 является примыкание окна 20 для ввода пыленасыщенного газа лобовой стены 19 пылеловушки 14 к потолочному перекрытию 3 осадительной камеры, установка подводящего горизонтального патрубка 5 с заглублением в рабочую полость 15 пылеловушки 14, смещение окна 21 вывода очищенного газа на лобовой стене 19 пылеловушки 14 вниз и отделение от окна 20 для ввода пыленасыщенного газа перегородкой 26, а также установка в рабочей полости 15 пылеловушки 14 перпендикулярно ее лобовой стене 19 вдоль вертикальных стен 22, 23 окна 21 для вывода очищенного газа между подовым пылевыводщим окном 24 и окном 20 для ввода пыленасыщенного газа обтекаемых вертикальных отбойных пластин 27, 28, а также размещение между ними вертикальных швеллерковых пылеуловителей 29.
Работа осадительной камеры с призматическим четырехгранным вертикальным корпусом 1 на фиг.1, 2, 3, 4 осуществляется путем подачи через подводящий патрубок 5 пыленасыщенного потока 30, поступающего в рабочую полость 15 пылеловушки 14; в рабочей полости 15 газовый поток 30 расширяется и теряет свой скоростной напор. Взаимодействуя с поверхностями стен 16, 17, 18, 19, пластин 27, 28 и швеллерковых пылеуловителей 29, твердые частицы 31 пылегазового потока 30 сепарируют в направлении пода 10 осадительной камеры и выводятся через окно 24 в герметично подключенный бункер-накопитель (на фиг.1, 2, 3, 4 не показан) осадительной камеры. Очищенный газ 32 по кольцевому каналу 13 отводится к патрубку 7. В кольцевом канале 13 происходит доочистка газового потока с выводом твердых частиц через окно 11 в поду 10 в бункер-накопитель. Очищенный газ 32 далее отводится через дымосос и дымовую трубу (на фиг.1, 2, 3, 4 не показаны) в атмосферу.
Предлагаемое устройство по очистке газов от твердых частиц может быть оснащено подводящим патрубком как прямоугольного (фиг.1, 2, 3, 4), так и круглого сечения. В последнем случае окно 20 примет также круглую форму. Патрубок 7 вывода очищенного газа также может быть прямоугольным и круглым.
Осадительная камера по варианту 2, представленная на фиг.5, 6, 7, 8, содержит те же технологические элементы и обозначения, что и осадительная камера по варианту 1 на фиг.1, 2, 3, 4. Отличие связано только с геометрической формой корпуса 2, выполненного в виде вертикального цилиндра, и встроенной пылеловушки 14, выполненной в виде осесимметричного вертикального цилиндра.
Работа осадительной камеры по варианту 2 на фиг.5, 6, 7, 8 аналогична работе осадительной камеры по варианту 1 на фиг.1, 2, 3, 4.
Высотным разделением окон ввода 20 и вывода 21 газа на лобовой стене 19 пылеловушки 14 с заглублением подводящего горизонтального патрубка 5 в ее рабочую полость 15, а также установкой отбойных вертикальных пластин 27, 28 и вертикальных швеллерковых пылеуловителей 29 во входном окне 20 пылеловушки 14 достигается изменение траектории движения пылегазового потока с увеличением времени пребывания частиц в камере, поверхности и периода их контакта с осадительными поверхностями пылеловушки 14 и кольцевого канала 13, что обуславливает высокую степень очистки вводимого пылегазового потока 30 с частицами различного фракционного и материального составов. Относительно плавное обтекание поверхности пылеловушки 14 и кольцевого канала 13 во время пребывания потока в осадительной камере минимизирует газодинамическое сопротивление и потери давления очистительного агрегата. В сравнении с ближайшим аналогом (патент RU №2373460; МПК F23J 3/04 от 19.05.2008 г., БИ №32 от 2009 г.) повышается степень очистки газа от пыли разнородного материала и снижаются потери давления в осадительном устройстве, чем решается задача изобретения.
Практическое использование предлагаемой осадительной камеры связано с котлами-утилизаторами, имеющими значительный вынос крупнофракционных твердых частиц. Установкой предлагаемого устройства за котлами-утилизаторами достигается повышение степени очистки пылегазового потока с частицами различного фракционного и физического составов, а также уменьшение потерь давления в осадительной камере. В частности, по сравнению с аналоговой установкой (патент RU №2373460; МПК F23J 3/04 от 19.05.2008 г., БИ №32 от 2009 г.) объем собираемой в подбункере пыли увеличиваетя в 1,4-1,5 раз за одинаковый период времени. Кроме того, в 1,5 раза снижаются сопротивление газового тракта и потери давления в осадительной камере. Дальнейшее повышение эффективности устройства зависит от большого числа факторов, как режимного, так и конструктивного характера, в частности, геометрических размеров, их определение связано с наладочными испытаниями установки и последующими конструктивными проработками и оптимизацией узлов и деталей. Данные факторы вынесены за границы предложения, в заявке не рассматриваются.