УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТВОДА ДЫМОВЫХ ИЛИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ГАЗОВ В АТМОСФЕРУ

Полезная модель относится к теплотехнике, а именно, к устройствам для увеличения высоты выброса дымовых или промышленных газов в атмосферу.
Отвод промышленных газов в атмосферу осуществляется чаще всего посредством дымовых труб. При выходе в атмосферу вредные вещества в газовом выбросе должны иметь как можно меньшую концентрацию, иначе при определенных погодных условиях, например, при отсутствии ветра, они будут плохо рассеиваться в атмосфере. Существует целый ряд нормативных документов, образующих систему расчетов рассеивания и нормирования предельно-допустимой концентрации (ПДК) выбросов в приземном слое атмосферы. Для того чтобы рассеивание было эффективнее, дымовые и/или промышленные газы необходимо выводить на большую высоту. Поэтому традиционно указанная задача решается постройкой высоких дымовых труб, которые выводят промышленные газы на большую высоту. В то же время следует учитывать, что среднегодовой коэффициент загрузки, например, котельных составляет всего 0,4. Зимой, в холодный период года он составляет 0,9-1,0, а летом, в теплый период не более 0,1. Отсюда следует, что высота трубы при фиксированных значениях ПДК газов в приземном слое и переменной мощности выброса в идеале также должна быть переменной (условно, как телескопическая система). Поскольку конструктивно телескопность дымовой трубы труднодостижима, их делают высотой из расчета на 100% выброса дымовых газов.
В то же время высокие трубы требуют прочного фундамента, сложны при ремонте, портят архитектурный ландшафт города и т.д. Это техническое противоречие решается в известном уровне техники за счет различных решений.
Например, известны изобретения, в которых решается задача выведения в атмосферу дымовых или промышленных газов с помощью эжекторов. К таким конструкциям, например, относится решение по патенту США №4512264. В этой конструкции горячий воздух подается в ствол трубы, а воздух из окружающей среды - через эжектор.
Известны решения, например, по полезной модели РФ №55454, в которой создают избыточное давление газа в вертикальном стволе трубы, для чего нижняя часть газоотводящего канала снабжена газоходом, выполненным с возможностью регулирования подачи газа, а внутренняя поверхность газоотводящего канала выполнена гофрированной или волнистой формы.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является устройство по патенту РФ №2203453. Согласно этому патенту устройство для отвода дымовых и/или промышленных газов в атмосферу содержит нагнетатель воздуха, выход которого подсоединен к нижней части вертикальной трубы. В стволе трубы установлено, по меньшей мере, два эжектора, разнесенных по ее высоте, при этом всасывающий вход, по меньшей мере, одного эжектора через газопроводы сообщен с устройствами забора отводимых газов. В качестве нагнетателя воздуха может использоваться какое-либо высоконапорное устройство, например центробежный вентилятор, который гонит холодный, по сравнению с дымовыми или промышленными газами, воздух из окружающей атмосферы в ствол трубы. Этот воздух создает в стволе трубы поток, который увлекает подводимые во всасывающие входы эжекторов газы далее.
Однако это решение достаточно сложное, реализация которого возможна только при строительстве или капитальном ремонте дымовой трубы. Кроме того, поток воздуха, создаваемый нагнетателем в стволе трубы, будет встречать большое аэродинамическое сопротивление за счет противодавления дымовых газов.
Задачей предлагаемой полезной модели является создания простого и недорого, но эффективного устройства, увеличивающего высоту выброса дымовых или промышленных газов в атмосферу без высоких затрат энергии, и которое можно использовать без реконструкции существующих сооружений.
Техническим результатом, обеспечиваемым полезной моделью, за счет которого решается указанная задача, является как увеличение скорости дымовых или промышленных газов при выходе из трубы, так и понижение концентрации вредных веществ на выходе в атмосферу, а кроме того даст возможность делать ствол дымовой трубы меньшей высоты.
Указанный технический результат достигается в результате использования предлагаемого устройства для отвода дымовых или промышленных газов в атмосферу, состоящее из дымовой трубы, установленной на фундаментном основании, и нагнетателя воздуха, выполненного в виде, по крайней мере, одного вентилятора, причем поток воздуха из нагнетателя направлен вверх вдоль внешней образующей трубы.
В качестве нагнетателя воздуха может использоваться какое-либо высоконапорное устройство, например, центробежный вентилятор с узконаправленным соплом, который гонит воздух вдоль внешней образующей трубы, создавая вдоль трубы восходящий поток воздуха, движущийся с большой скоростью и увлекающий за собой на выходе из трубы выходящие газы как среду более низкого давления. Управление вентилятором, то есть его расходом воздуха, осуществляется в зависимости от мощности выброса газов. При этом за счет увеличения высоты выброса в процессе вывода промышленных и/или дымовых газов факел выброса будет рассеиваться, а значит, будет достигаться пониженная концентрация вредных веществ на выходе в атмосферу.
В зависимости от высоты трубы и погодных условий (скорости ветра, давления), таких вентиляторов может быть установлено (задействовано) несколько на разных уровнях по высоте и по разные стороны от трубы. При этом эмпирически установлено, что установка одновременно даже двух вентиляторов за счет создания кольцевой струи вокруг поверхности трубы дает сверхсуммарный (синергетический) эффект, который не сводится просто к сумме эффектов от каждого вентилятора в отдельности.
Сущность полезной модели поясняется на рисунке (фиг.), на котором изображена дымовая труба с устройством для отвода дымовых или промышленных газов в атмосферу, выполненным в виде двух установленных по бокам трубы вентиляторов. На рисунке изображены энергоцентр 1, где осуществляется управление устройством, дымовая труба 2, установленная на фундаментном основании 3 и вентиляторы 4, поток воздуха от которых направлен вдоль внешней образующей трубы. В холодные периоды года, когда выброс дымовых газов велик (100%), вентиляторы должны работать постоянно на высоких оборотах и активно перемещать дымовые газы в верхние слои атмосферы. В тепловое время года вентиляторы могут работать или на малых оборотах, или вообще могут быть отключены.