CN100460759C - 一种防风、防雨烟囱帽 - Google Patents

Abstract

一种防风、防雨烟囱帽，由球形外壳、导流锥体、导流锥体支架、外壳下面的冷空气入口管组成，导流锥体设置在球形外壳内，位于球形外壳的中轴线上，球形外壳的下部及设于其内的导流锥体下部与排烟囱连接，导流锥体由下部锥体和上部准球面组成，下部锥体的上沿与上部准球面的下沿相连接；导流锥体下部锥体的锥角α为50°～90°，下部锥体外表面根据联结烟囱直径大小焊接了导流板，导流板之间形成气流的流道，导流板流道流体走向线与烟囱轴线夹角γ为20°～60°。采用该烟囱帽可有效防止空气倒灌，烟气的排放不受外界气候变化的影响，起到了防风作用。

Description

一种防风、防雨烟囱帽

技术领域

一种防风、防雨烟囱帽属于烟囱的配件技术领域，特别涉及到锅炉及其相似的工业炉窑的防风、防雨烟囱帽的开发。

背景技术

目前中小型锅炉及工业炉窑的烟囱顶部安装的烟囱帽多为伞型，伞型烟囱帽阻止了烟气向高空排放，使烟气向斜下方流动。根据GB16297-1996标准，随着烟囱高度增加有害物允许排放量增加得很多，如SO₂，40m烟囱在二级地区允许排放量为25Kg/h，而60m的烟囱在同级地区的允许排放量就加大到55Kg/h，增加了1.2倍。因此有一定烟气量的、要排放有害物质的烟囱必须有相应高度的烟囱将其送至更高的天空，现有技术没有一个很好的解决方案。另外伞型烟帽的防雨效果差，下雨时雨水灌入烟囱造成烟囱和设备的腐蚀。冬季时烟气在烟囱出口处形成热气，在烟囱周围形成霜冻。

发明内容

针对上述问题本发明提出了一种新型结构的排烟囱帽，可在不消耗动力情况下在一般风力级别如三、四、五级风下仍能保持排烟向高空排放，同时不受下雨的影响。

如附图1、2所示防风、防雨烟囱帽由以下部件组成：

球形外壳，联接的烟囱，导流锥体，导流锥体支架，外壳下面的冷空气入口管组成。导流锥体设置在球形外壳中间排烟囱中轴线上，导流锥体由下部锥体和上部准球面组成。导流锥体下部锥体的上沿与上部准球面的下沿相焊接，而且下部锥体的上沿外径大于上部准球面的下沿外径，形成了一个环型的集水槽。集水槽集累下来的雨水由泄水管排出，流入锅炉房排水系统。导流锥体下部锥体的锥角α为50°～90°，下部锥体外表面根据联结烟囱直径大小焊接上12、24、36、48、60组导流板。导流板为空间曲面，两组导流板之间形成气流的流道，导流板与导流锥体下部锥体的上沿外圆的切线夹角β为40°～90°；导流板流道流体走向线与烟囱轴线夹角γ为20°～60°，使进入烟气与外壳下面冷空气入口管吸入的冷空气混合旋转，使排出的烟气形成螺旋形上升后从外壳排烟口管排出。排烟囱帽的球形外壳的下沿与冷空气入口管之间也有一个圆环形的冷凝水集水槽，并且在冷凝水槽下部设有一个泄水管，可将聚集的冷凝水导流到锅炉房排水系统。

本发明设备主要部件结构的关联数据为：

D为联接的烟囱2的直径

D₁为冷空气入口管5的直径为1.4～1.8D

D₂为球形外壳1排烟口管6的直径为1～1.5D

D₃为球形外壳1的直径为2.5～3D

H₁为球形外壳1的高度为1.8～2.2D

H₂为冷空气入口管5的高度为0.5～0.8D

H₃为球形外壳1排烟口管6的长度为0.5～0.8D

R为导流锥体上板准球面7的半径为0.5～0.8D

R₁为导流锥体上板准球面7下沿的圆角半径为0.25D

h：导流锥体3下部锥体锥角顶点与联接排烟囱口2距离为-0.1～0.3D，负值为锥角顶插入烟囱口内的距离

本发明为普通碳素结构钢如Q235，厚度2～6mm压型并焊接而成，在钢板的内外面作防腐处理，涂刷耐温防腐漆，可涂刷在含有SO₂气体，200℃下长期使用的耐蚀漆。

本发明排烟工作过程及效果如下：

烟气由联接烟囱2进入烟囱帽后，由于导流锥体3的作用向上流动，同时在空气入口管5处形成负压，外部空气由空气入口管5进入烟囱帽与烟气混合，吸入的空气为烟气量的0.3～1.0倍。如吸入1倍空气，吸入空气温度从25℃升至排烟温度100℃体积膨胀了1.25倍。吸入1倍冷空气，排出的烟气就为烟囱排烟气体积的2.13倍，如烟囱出口的气速为15m/s，则吸入了1倍空气后，排出的烟气的速度就达到了31.9m/s。降低了烟气中二氧化碳的浓度，可稀释到原二氧化碳浓度的41％，使稀释后的烟气更容易排向高空。冬季使用时空气入口管5进入的冷空气与烟气混合后，降低烟气温度，减少和避免烟帽出口处形成的热气。冷却的烟气在烟囱帽球形外壳1内壁产生的冷凝水进入冷凝水槽8通过泄水管11导入锅炉房排水系统。如遇下雨，雨水从排烟口进入烟囱帽，经过导流锥体3上部准球面7，流至其下沿的环型集水槽12，再由泄水管9导入锅炉房排水系统，达到了防雨作用。

烟气由联接的烟囱2进入烟囱帽后，由于导流锥体3和导流板10的作用，烟气在烟囱帽内形螺旋状上升，并经烟气出口6矗直向上排出，在强制排气系统的烟囱上应用，可以使烟气螺旋上升，烟气出口速度可达31.9m/s，4级最大风速为7.9m/s，5级最大风速为10.3m/s，烟气可上升冲向烟囱帽出口30米以上的高空。

如烟囱帽出口高度为20m，烟气中SO₂排放量为10Kg/h，烟尘的排放量经本发明烟囱帽作用，烟气排至40～60m的高空，SO₂排放量远低于烟囱40～60米高度国家标准允许值25Kg/h，烟尘排放量也远低于烟囱40～60米高度国家标准允许值39Kg/h～85Kg/h。

由于烟帽的特殊结构，球形外壳1挡住了来自任何方向的风，可有效防止空气倒灌。烟气的排放不受外界气候变化的影响，起到了防风作用。

附图说明

图1：防风、防雨烟囱帽的结构图

图2：防风、防雨烟囱帽导流锥体的导流板结构正视图

图3：防风、防雨烟囱帽导流锥体的导流板结构A向视图

具体实施方式

以10t/h蒸汽锅炉为例，燃料为发热值24158KJ/Kg的煤碳，烟囱的排烟温度为150℃，每小时耗煤：1852Kg/h，产生的烟气量为12886m³/h，设计了一个直径D＝600mm的钢质烟囱并安装了本发明的防风、防雨烟囱帽，其结构尺寸为：

D₁为冷空气入口管直径：720mm为1.2D

D₂为排烟口直径：600mm为1D

D₃为球形外壳直径：1500mm为2.5D

H₁为球形外壳的高度：1200mm为2D

H₂为冷空气入口管5的高度：300mm为0.5D

H₃为球形外壳排烟管的长度：300mm为0.5D

R为导流锥体上板准球面的半径：300mm为0.5D

R₁为导流锥体上板准球面下沿的圆角半径：150mm为0.25D

α为导流锥体下部锥体的锥角：90°

β为导流板与导流锥体下部锥体的上沿外圆的切线夹角：63°

γ为导流板流道流体走向线与烟囱轴线夹角：40°

h导流锥体以下部锥体锥角顶点与排烟囱口距离：60mm为0.1D

导流板数为24个。

烟囱的高度为30m，烟囱排出的烟气在4～5级风下可冲高至50～70m，不受下雨和刮风的影响，排出的SO₂量为1.28Kg/h<25Kg/h(烟囱高度40m时二级地区允许排放量)，烟尘1.03Kg/h<39Kg/h(烟囱高度40m时二级地区允许排放量)。

Claims (3)

1.一种防风、防雨烟囱帽，其特征在于由球形外壳、导流锥体、导流锥体支架、外壳下面的冷空气入口管组成，所述球形外壳上部具有排烟管，导流锥体设置在球形外壳内，位于球形外壳的中轴线上，球形外壳的下部及设于其内的导流锥体下部与排烟囱连接，导流锥体由下部锥体和上部准球面组成，下部锥体的上沿与上部准球面的下沿相连接；导流锥体下部锥体的锥角α为50～90°，下部锥体外表面根据联结烟囱直径大小焊接了导流板，导流板之间形成气流的流道，导流板流道流体走向线与烟囱轴线夹角γ为20～60°。

2.根据权利要求1所述的一种防风、防雨烟囱帽，其特征在于以联接烟囱口直径D为基础数据，组成烟囱帽的主要部件的相关联数据：

球形外壳下沿冷空气入口管的直径：D₁为1.4～1.8D，

球形外壳上部排烟管的直径：D₂为1～1.5D，

球形外壳的直径：D₃为2.5～3D，

球形外壳的高度：H₁为1.8～2.2D，

冷空气入口管的高度：H₂为0.5～0.8D，

球形外壳上部排烟管的长度：H₃为0.5～0.8D，

导流锥体上部准球面的半径：R为0.5～0.8D，

导流锥体下部锥体锥角顶点与排烟囱口距离：h为-0.1～0.3D，负值为锥角顶插入烟囱口内的距离。

3.根据权利要求1所述的一种防风、防雨烟囱帽，其特征在于导流锥体的下部锥体的上沿外径大于上部准球面下沿外径，形成了一个环型集水槽，并且在集水槽下部设有一个泄水管；在球面体外壳的下沿和冷空气入口管上沿之间设有一个冷凝水集水槽，并且在冷凝水集水槽下部设有一个泄水管。

Images