RU215395U1

RU215395U1 - DEVICE FOR CLEANING FLUE GASES OF SMALL BOILER HOUSES

Info

Publication number: RU215395U1
Application number: RU2022111947U
Authority: RU
Inventors: Анна Александровна Коновалова; Виктор Иванович Коновалов
Original assignee: Анна Александровна Коновалова
Filing date: 2022-05-03
Publication date: 2022-12-12

Abstract

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована для очистки дымовых газов малых котельных, отапливающих частные домостроения, от вредных примесей в виде мелкодисперсных частиц аэрозоля в виде сажи, и может быть использована для сухой очистки газодисперсных потоков. Для повышения эффективности очистки газов от мелкодисперсных частиц классов РМ₁₀, РМ_2,5 с минимальными энергетическими и материальными затратами создано комплексное устройство в виде последовательно соединенных циклонного фильтра, предварительной ступени, расположенной перед циклонным фильтром, позволяющей вводить в горячий поток дымовых газов холодный воздух из окружающей атмосферы, имеющий большую плотность и инерцию, увеличивающий тангенциальную составляющую на твердые частицы аэрозоля. Усиление эффекта центробежного разделения твердых аэрозольных частиц сажи и дымовых газов осуществляется за счет увеличения плотности газовоздушного потока и изменения его температурных параметров, повышая степень очистки на 50% для частиц размерами 2,5-10 мкм. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

The utility model relates to thermal power engineering and can be used to clean flue gases from small boiler houses that heat private housing construction from harmful impurities in the form of fine aerosol particles in the form of soot, and can be used for dry cleaning of gas-dispersed flows. To improve the efficiency of gas purification from fine particles of classes PM ₁₀ , PM _2.5 with minimal energy and material costs, a complex device was created in the form of a series-connected cyclone filter, a preliminary stage located in front of the cyclone filter, which makes it possible to introduce cold air from the surrounding atmosphere, having a high density and inertia, increasing the tangential component of the solid aerosol particles. Strengthening the effect of centrifugal separation of solid aerosol particles of soot and flue gases is carried out by increasing the density of the gas-air flow and changing its temperature parameters, increasing the degree of purification by 50% for particles with a size of 2.5-10 microns. 1 w.p. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована для очистки дымовых газов малых котельных, отапливающих частные домостроения, от вредных примесей в виде мелкодисперсных частиц аэрозоля в виде сажи, и может быть использована для сухой очистки газодисперсных потоков.The utility model relates to thermal power engineering and can be used to clean flue gases from small boiler houses that heat private housing construction from harmful impurities in the form of fine aerosol particles in the form of soot, and can be used for dry cleaning of gas-dispersed flows.

Из существующих устройств изготавливаемых промышленностью известен циклон СК-ЦН-34М производства ООО «КРОВтех», содержащий классическую компоновку в виде корпуса с коническим днищем, входным и пылеотводящим патрубками и крышку с выхлопной трубой. Принцип действия циклона СК-ЦН-34М классический для подобных конструкций: поток газа с мелкодисперсными аэрозольными частицами вводится в циклон через входной патрубок тангенциально в верхней части. В аппарате формируется вращающийся поток газа, направленный вниз, к конической части аппарата. Вследствие силы инерции частицы пыли выносятся из потока и оседают на стенках аппарата, затем захватываются вторичным потоком и попадают в нижнюю часть через выпускное отверстие в бункер или отводящий трубопровод для сбора коагулировавшихся твердых примесей. Очищенный от пыли газовый поток двигается снизу вверх и выводится из циклона через соосную выхлопную трубу. Недостатком указанного циклона является низкая эффективность очистки, обусловленная интенсивным уносом из аппарата газовым потоком через выхлопную трубу мелкодисперсных взвесей и отсутствие возможности его установки на системах удаления дыма котлоагрегатов с тепловой мощностью менее 100 кВт и производительностью по расходу дымовых газов более 300 м³/ч.Of the existing devices manufactured by the industry, the SK-TSN-34M cyclone manufactured by KROVtech LLC is known, containing a classic layout in the form of a body with a conical bottom, inlet and dust outlet pipes and a cover with an exhaust pipe. The principle of operation of the cyclone SK-TsN-34M is classic for such structures: a gas flow with fine aerosol particles is introduced into the cyclone through the inlet pipe tangentially in the upper part. A rotating gas flow is formed in the apparatus, directed downwards to the conical part of the apparatus. Due to the force of inertia, dust particles are carried out of the flow and settle on the walls of the apparatus, then are captured by the secondary flow and enter the lower part through the outlet into the hopper or discharge pipeline to collect coagulated solid impurities. The dust-free gas flow moves from bottom to top and is discharged from the cyclone through a coaxial exhaust pipe. The disadvantage of this cyclone is the low cleaning efficiency due to the intensive entrainment of fine suspensions from the apparatus by the gas flow through the exhaust pipe and the inability to install it on the smoke removal systems of boiler units with a thermal power of less than 100 kW and a flue gas flow rate of more than 300 m ³ /h.

Известно устройство для очистки дымовых газов циклонного типа для мокрой очистки газов (см. патент РФ №2173209 МПК B01D 47/10, дата приоритета 20.09.1999, опубл. 10.09.2001 Бюл.№25), представляющее собой скруббер Вентури с горизонтальной трубой-коагулятором прямоугольного сечения. Перед горловиной установлен оросительный коллектор с горизонтальными рядами форсунок. Отношение числа форсунок, установленных в соседних горизонтальных рядах, пропорционально отношению скоростей запыленного газа в соответствующих сечениях горловины. При этом коэффициент пропорциональности между отношениями числа форсунок, установленных в соседних горизонтальных рядах оросительного коллектора, и значениями скоростей газа в данных сечениях горловины лежит в интервале от 0,8 до 1,2.A device for cleaning flue gases of a cyclone type for wet gas cleaning is known (see RF patent No. 2173209 MPK B01D 47/10, priority date 20.09.1999, publ. 10.09.2001 Bull. No. 25), which is a Venturi scrubber with a horizontal pipe - rectangular coagulator. An irrigation collector with horizontal rows of nozzles is installed in front of the neck. The ratio of the number of nozzles installed in adjacent horizontal rows is proportional to the ratio of dusty gas velocities in the corresponding sections of the neck. In this case, the coefficient of proportionality between the ratios of the number of nozzles installed in adjacent horizontal rows of the irrigation collector and the values of gas velocities in these sections of the neck lies in the range from 0.8 to 1.2.

Однако известная конструкция не предоставляет возможности устанавливаться вне отапливаемых помещений котельных, а использование воды в качестве коагулятора частиц аэрозоля увеличивает габариты и представляет неудобство при размещении очистной системы на вершине ствола дымовых труб.However, the known design does not allow installation outside the heated rooms of boiler rooms, and the use of water as an aerosol particle coagulator increases the dimensions and is inconvenient when placing the treatment system at the top of the chimney shaft.

Известно устройство для отвода и очистки дымовых газов малых котельных (см. патент РФ №2066242, МПК В04С 3/00, дата приоритета 24.06.1992, опубл. 10.09.1996 Бюл. №1), содержащее вытяжную трубу, установленный в ее полости закручиватель потока дымовых газов, над которым расположена сепарационная камера, сообщающаяся расположенными по окружности вертикальными щелевыми отверстиями с охватывающей ее кольцевой камерой отсоса отделенных частиц, имеющей отвод этих частиц, отличающееся тем, что кольцевая камера расположена снаружи вытяжной трубы и снабжена дополнительной охватывающей ее и сообщающейся с ней в верхней части камерой отсоса отделенных частиц с выпускным трактом, где отвод отделенных частиц основной кольцевой камеры выполнен в виде отверстий, сообщающих ее нижнюю часть с дополнительной кольцевой камерой.A device is known for removing and cleaning flue gases from small boiler houses (see RF patent No. 2066242, IPC V04C 3/00, priority date 06/24/1992, publ. 09/10/1996 Bull. No. 1), containing an exhaust pipe installed in its cavity swirler flue gas flow, above which a separation chamber is located, connected by vertical slotted holes located around the circumference with an annular chamber for suction of separated particles enclosing it, having a removal of these particles, characterized in that the annular chamber is located outside the exhaust pipe and is equipped with an additional enclosing it and communicating with it in the upper part with a suction chamber of separated particles with an exhaust path, where the removal of separated particles of the main annular chamber is made in the form of holes communicating its lower part with an additional annular chamber.

Недостатками указанного устройства являются высокое аэродинамическое сопротивление при установке на дымовые трубы высотой до 10 м, где уровень тяги менее 5 м/с.The disadvantages of this device are high aerodynamic resistance when installed on chimneys up to 10 m high, where the thrust level is less than 5 m/s.

Технической задачей является создание устройства для очистки дымовых газов от мелкодисперсных частиц классов РМ₁₀, РМ_2,5 с минимальными энергетическими и материальными затратами.The technical task is to create a device for cleaning flue gases from fine particles of classes PM ₁₀ , PM _2.5 with minimal energy and material costs.

Технический результат предлагаемой полезной модели является повышение эффективности очистки газов от мелкодисперсных частицThe technical result of the proposed utility model is to increase the efficiency of gas purification from fine particles

Технический результат полезной модели достигается тем, что в устройство для очистки дымовых газов малых котельных, содержащем предварительную ступень в виде тройника, установленного на выходе из предварительной ступени радиального вентилятора, к которому последовательно присоединены циклонный фильтр, согласно полезной модели, в предварительной ступени между радиальным вентилятором и концом ствола дымовой трубы установлена заслонка с возможностью поступления холодного атмосферного воздуха извне, а для регулирования потока холодного атмосферного воздуха расположена автоматическая заслонка, установленная на выходе предварительной ступениThe technical result of the utility model is achieved by the fact that in a device for cleaning flue gases of small boiler houses, containing a preliminary stage in the form of a tee installed at the outlet of the preliminary stage of the radial fan, to which a cyclone filter is connected in series, according to the utility model, in the preliminary stage between the radial fan and a damper is installed at the end of the chimney shaft with the possibility of cold atmospheric air entering from the outside, and to regulate the flow of cold atmospheric air there is an automatic damper installed at the outlet of the preliminary stage

Технический результат достигается также тем, что устройство для очистки дымовых газов малых котельных установлено на конец ствола дымовой трубы.The technical result is also achieved by the fact that the flue gas cleaning device for small boiler houses is installed at the end of the chimney shaft.

Принципиальным отличием полезной модели является повышение эффективности очистки дымовых газов от мелкодисперсных взвесей в виде сажи, что решается разработкой комплексного устройства в виде циклонного фильтра, предварительной ступени, расположенной последовательно перед циклонным фильтром, позволяющей вводить в горячий поток дымовых газов холодный воздух из окружающей атмосферы, имеющий большую плотность и инерцию. Предлагаемое устройство обеспечивает высокую энергетическую и экологическую эффективность очистки дымовых газов от аэрозолей, содержащих частицы классов РМ₁₀ и РМ_2,5, при умеренных энергозатратах и сниженном температурном износе деталей.The fundamental difference of the utility model is the increase in the efficiency of flue gas cleaning from fine suspensions in the form of soot, which is solved by the development of a complex device in the form of a cyclone filter, a preliminary stage located in series in front of the cyclone filter, which allows introducing cold air from the surrounding atmosphere into the hot flue gas stream, having high density and inertia. The proposed device provides high energy and environmental efficiency of cleaning flue gases from aerosols containing particles of classes PM ₁₀ and PM _2.5 with moderate energy consumption and reduced thermal wear of parts.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства, на фиг.2 изображен вид А фиг. 1.The essence of the claimed utility model is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows a schematic diagram of the device, figure 2 shows view A of fig. one.

Устройство для очистки дымовых газов малых котельных содержит: 1 - конец ствола дымовой трубы, 2 - зону смешивания, 3 -предварительную ступень, 4 - ограничительную заслонку, 5 - воздухозаборную заслонку, 6 - корпус улитки, 7 - радиальный вентилятор, 8 - корпус циклонного фильтра, 9 - бункер, 10 - бункерную заслонку, 11 - ось ограничительной заслонки, 12 - отводящую трубу, 13 - шарнирные опоры, 14 - втягивающий шток, 15 - сервоприводы, 16 - опорные пластины.The flue gas cleaning device for small boiler houses contains: 1 - end of the chimney shaft, 2 - mixing zone, 3 - preliminary stage, 4 - restrictive damper, 5 - air intake damper, 6 - volute housing, 7 - radial fan, 8 - cyclone housing filter, 9 - hopper, 10 - hopper damper, 11 - restrictive damper axis, 12 - outlet pipe, 13 - hinged supports, 14 - retracting rod, 15 - servo drives, 16 - support plates.

Предлагаемое устройство устанавливается на верхний конец ствола 1 дымовой трубы малой котельной. Дымовые газы, имея высокую температуру, поступают в предварительную ступень 3, которая оснащена открывающейся воздухозаборной заслонкой 5. В результате разряжения создаваемого радиальным вентилятором 7 открывается ограничительная заслонка 4, размещенная на оси 11 и дымовые газы поступают в зону смешивания 2. При полностью открытой заслонке 5 в зону смешивания вместе с горячими дымовыми газами поступает холодный атмосферный воздух. В зоне 2 Полученная газовая смесь имеет более низкую температуру, чем на входе и большую плотность. Далее радиальный вентилятор засасывает газовую смесь через корпус улитки 6 и, придав ей дополнительную скорость, через соединительный участок подает в корпус 8 циклонного фильтра. В корпусе 8 циклонного фильтра смесь разделяется по температуре и плотности, где твердые частицы аэрозоля в виде сажи коагулируются, а холодная часть потока усиливает тангенциальную составляющую, улучшая разделение газовой смеси и повышая эффективность очистки дымовых газов. Очищенный от сажи поток дымовых газов выходит через отводящую трубу 12, а коагулировавшиеся частицы сажи скапливаются в бункере 9, который периодически очищается путем открытия бункерной заслонки 10, также размещенной на подвижной оси.The proposed device is installed on the upper end of the trunk 1 of the chimney of a small boiler house. The flue gases, having a high temperature, enter the preliminary stage 3, which is equipped with an opening air intake damper 5. As a result of the discharge created by the radial fan 7, the restrictive damper 4, located on the axis 11, opens and the flue gases enter the mixing zone 2. When the damper 5 is fully open cold atmospheric air enters the mixing zone along with hot flue gases. In zone 2 The resulting gas mixture has a lower temperature than at the inlet and a higher density. Next, the radial fan sucks in the gas mixture through the snail body 6 and, giving it an additional speed, through the connecting section it delivers it to the cyclone filter body 8. In the housing 8 of the cyclone filter, the mixture is separated by temperature and density, where the solid particles of the aerosol in the form of soot are coagulated, and the cold part of the flow enhances the tangential component, improving the separation of the gas mixture and increasing the efficiency of flue gas cleaning. The flue gas stream cleared of soot exits through the exhaust pipe 12, and the coagulated soot particles accumulate in the hopper 9, which is periodically cleaned by opening the hopper damper 10, also placed on the movable axle.

Заслонки 5 и 11 открываются автоматически, посредством сервоприводов 15, втягивающим шток 14, который вращает ось 11, размещенную на шарнирных опорах 13. Сервоприводы 15 монтируются на опорные пластины 16, прикрепляемые к бункеру 9 или предварительной ступени 3.Gates 5 and 11 open automatically by means of servomotors 15, retracting rod 14, which rotates axle 11, placed on hinged supports 13. Servo drives 15 are mounted on support plates 16 attached to bin 9 or preliminary stage 3.

Предлагаемое устройство работает в нескольких режимах, выбираемых в зависимости от работы котлоагрегата:The proposed device operates in several modes, selected depending on the operation of the boiler:

в режиме дымососа: применяется при розжиге котлоагрегата, когда заслонка 5 полностью закрыта, заслонка 10 закрыта;in the smoke exhauster mode: it is used when the boiler unit is ignited, when the damper 5 is completely closed, the damper 10 is closed;

в режиме фильтра: заслонка 5 открыта, заслонка 10 закрыта;in filter mode: damper 5 open, damper 10 closed;

в режиме очистки ствола трубы 1 и бункера 9, когда в котлоагрегате не происходит горение топлива: заслонка 5 закрыта, заслонка 10 открыта;in the mode of cleaning the pipe shaft 1 and hopper 9, when no fuel is burned in the boiler: damper 5 is closed, damper 10 is open;

выход котлоагрегата на рабочий режим: радиальный вентилятор 7 выключен, заслонка 4 закрыта, заслонка 5 открыта, дымовые газы содержат только продукты сгорания топлива в виде моно и диоксида углерода, оксидов азота и серы, аэрозольные примеси отсутствуют.the boiler unit enters the operating mode: the radial fan 7 is turned off, the damper 4 is closed, the damper 5 is open, flue gases contain only fuel combustion products in the form of mono and carbon dioxide, nitrogen oxides and sulfur, aerosol impurities are absent.

Согласно расчетам в соответствии с заявляемой полезной моделью применение предлагаемой схемы устройства позволяет использовать циклон СК-ЦН-34М и увеличить степень очистки дымовых газов от частиц размерами 2,5-10 мкм на 50% (М.И. Биргер, А.Ю. Вальдберг, Б.И. Мягков и др. Справочник по пыле- и золоулавливанию / Под общ. ред. А.А. Русанова. - 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Энергоатомиздат, 1983, - табл. 2.8, с. 64). При этом практически устраняется проблема нагрева деталей вентилятора и циклонного фильтра от горячих дымовых газов. Улучшение качества очистки не требует дополнительных затрат энергии, что является одним из преимуществ перед аналогами (В.В. Белоусов. Теоретические основы процессов газоочистки. - М.: Металлургия, 1988, - с. 228).According to calculations in accordance with the claimed utility model, the use of the proposed scheme of the device makes it possible to use the SK-TSN-34M cyclone and increase the degree of flue gas purification from particles with a size of 2.5-10 microns by 50% (M.I. Birger, A.Yu. Waldberg , B. I. Myagkov and others Handbook on dust and ash collection / Under the general editorship of A. A. Rusanov. - 2nd ed., revised and additional - M.: Energoatomizdat, 1983, - tab. 2.8, p. 64). At the same time, the problem of heating parts of the fan and the cyclone filter from hot flue gases is practically eliminated. Improving the quality of cleaning does not require additional energy, which is one of the advantages over analogues (VV Belousov. Theoretical foundations of gas cleaning processes. - M.: Metallurgy, 1988, - p. 228).

Claims

1. A device for cleaning flue gases of small boilers, containing a preliminary stage in the form of a tee, a radial fan installed at the outlet of the preliminary stage, to which a cyclone filter is connected in series, characterized in that a damper is installed in the preliminary stage between the radial fan and the end of the chimney shaft with the possibility of cold atmospheric air entering from the outside, and an automatic damper is installed at the outlet of the preliminary stage to regulate the flow of cold atmospheric air.

2. A device for cleaning flue gases from small boiler houses according to claim 1, characterized in that the device is installed at the end of the chimney shaft.