RU2762927C1

RU2762927C1 - Complex mine air heater

Info

Publication number: RU2762927C1
Application number: RU2021103655A
Authority: RU
Inventors: Владимир Сергеевич Ежов; Наталья Евгеньевна Семичева; Алексей Петрович Бурцев; Наталья Юрьевна Бредихина
Priority date: 2021-02-15
Filing date: 2021-02-15
Publication date: 2021-12-23

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: invention relates to heat power engineering, namely to the tail equipment of boiler plants, and can be used in the processes of cleaning flue gases from harmful impurities and utilizing their heat. The effect is achieved by the fact that the proposed complex mine air heater includes a rectangular body, in which are located from top to bottom: an air heater-thermoelectric generator, equipped with a top cover with a flue gas inlet pipe and side covers equipped with air inlet and outlet pipes, removable side covers, in which are installed longitudinal vertical corrugated partitions with vertical ribs facing in pairs to each other, into the grooves of the corrugations of which thermoelectric sections are inserted, forming gas and air channels, respectively; located in the casing at the bottom of the air heater-thermoelectric generator and connected to it through the gas channels, an adsorber equipped on the side with a removable cover, a droplet separator, a flue gas outlet and a pyramidal bottom with a condensate pipe, and inside the adsorber casing on the support corners that act as anode buses, dielectrically isolated from the case and interconnected by anode strips, horizontal perforated baskets are staggered, filled with pumice granules made of metallurgical slags with a basicity modulus of M>1 and a granule diameter of 5 to 10 mm, above each basket there are flushing pipes perforated from below, connected to a flushing manifold, at the same time, thermoelectric sections of the air heater-thermoelectric generator are composed of thermoelectric elements, which are paired wire sections made of different metals M1 and M2, flattened and soldered at the ends to each other, connected in rows, arranged in such a way that the front and rear junctions of several parallel rows of each thermoelectric element are connected in parallel by sectional collectors, which are plates made of metal with high electrical conductivity, coated on the outside with a layer of dielectric material, into the holes of which the front and rear junctions of thermoelectric elements are inserted, forming the aforementioned thermoelectric sections, the rear and front sectional collectors of which are bridged with single-pole collectors of electric charges, forming a thermoelectric block, while the sectional collectors of each pair of thermoelectric sections, facing the gas channel, are located in the grooves of the corrugations of the vertical ribs in the vertical partitions, parallel to their lateral surface and tightly pressed against them, the opposite parts of the above sectional collectors of the thermoelectric sections are located in the air channels of the cavity of the air heater-thermoelectric generator , and all thermoelectric blocks, in turn, are connected to the support corners and the housing through the converter.

EFFECT: increasing the efficiency of a complex mine air heater.

1 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно, к хвостовому оборудованию котельных установок и может быть использовано в процессах очистки дымовых газов от вредных примесей и утилизации их тепла.The invention relates to heat power engineering, namely, to the tail equipment of boiler plants and can be used in the processes of cleaning flue gases from harmful impurities and utilizing their heat.

Известен полифункциональный воздухоподогреватель, включающий корпус, снабженный газовыми и воздушными патрубками, внутри которого помещен пакет из плоских сплошных и перфорированных пластин, размещенных поочередно, образующих между собой газовые и воздушные каналы, через отверстия в перфорированных пластинах пропущены попарно проволочные отрезки, выполненные из разных металлов М1 и М2 и спаянные на концах между собой, образуя многорядные зигзагообразные сетки (термоэмиссионных элементов), расположенные в газовом и воздушном каналах, соединенные своими концами с коллекторами электрических зарядов и клеммами [Патент РФ №2422728, МПК F 23 Д 15/04, 2011].Known polyfunctional air heater, including a housing equipped with gas and air pipes, inside which is placed a package of flat solid and perforated plates, placed alternately, forming gas and air channels between themselves, through the holes in the perforated plates passed in pairs wire sections made of different metals M1 and M2 and soldered at the ends to each other, forming multi-row zigzag grids (thermionic elements) located in the gas and air channels, connected at their ends with collectors of electric charges and terminals [RF Patent No. 2422728, IPC F 23 D 15/04, 2011] ...

Основными недостатками известного полифункционального воздухоподогревателя являются сложность конструкции, быстрый коррозионный износ теплообменных поверхностей при охлаждении газов, содержащих агрессивные компоненты, при температурах ниже точки росы, невозможность использования полученного термоэлектричества непосредственно в воздухоподогревателе и очистки дымовых газов от вредных компонентов, что снижает его надежность и эффективность.The main disadvantages of the known polyfunctional air heater are design complexity, rapid corrosive wear of heat exchange surfaces when cooling gases containing aggressive components at temperatures below the dew point, the impossibility of using the obtained thermoelectricity directly in the air heater and cleaning flue gases from harmful components, which reduces its reliability and efficiency.

Более близким к предлагаемому изобретению является комплексный воздухоподогреватель, содержащий прямоугольный корпус, снабженный верхними и торцевыми крышками с патрубками для входа и выхода воздуха и дымовых газов, пирамидальным днищем с конденсатным штуцером, к нижним торцевым кромкам которого горизонтально прикреплены швеллеры с перфорированными основаниями, на которые установлены перфорированные кассеты, перфорация боковых сторон которых выполнена таким образом, что ее отверстия размещены в шахматном порядке и снабжены наклонными козырьками, прикрепленными к отверстия так, чтобы направление угла наклона козырька было противоположно вектору скорости движения газа, кассеты установлены так, чтобы перфорированные стенки каждой пары кассет были обращены друг к другу, образуя газовые каналы, причем кассеты заполнены гранулами пемзы, изготовленной из металлургических шлаков с модулем основности М>1 и диаметром гранул от 5 до 10 мм [Патент РФ №2595289, МПК F 23 L 15/04, 2016].Closer to the proposed invention is a complex air heater containing a rectangular housing equipped with top and end covers with pipes for inlet and outlet of air and flue gases, a pyramidal bottom with a condensate connection, to the lower end edges of which channels with perforated bases are horizontally attached, on which are installed perforated cassettes, the perforation of the sides of which is made in such a way that its holes are staggered and equipped with inclined peaks attached to the holes so that the direction of the angle of inclination of the visor is opposite to the gas velocity vector, the cassettes are installed so that the perforated walls of each pair of cassettes were facing each other, forming gas channels, and the cassettes are filled with pumice granules made from metallurgical slags with a basicity modulus of M> 1 and a granule diameter of 5 to 10 mm [RF Patent No. 2595289, IPC F 23 L 15/04, 2016] ...

Основными недостатками известного комплексного воздухоподогревателя является необходимость постороннего источника электроэнергии для получения озона и высокая коррозионная активность дымовых газов при температуре ниже точки росы, что повышает стоимость процесса очистки, скорость коррозии хвостового оборудования и, таким образом, уменьшает его эффективность.The main disadvantages of the known complex air heater are the need for an external source of electricity to generate ozone and the high corrosiveness of flue gases at temperatures below the dew point, which increases the cost of the cleaning process, the corrosion rate of tailing equipment and, thus, reduces its efficiency.

Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является увеличение эффективности комплексного шахтного воздухоподогревателя.The technical result, the solution of which is directed by the present invention, is to increase the efficiency of a complex shaft air heater.

Технический результат достигается тем, что предлагаемый комплексный шахтный воздухоподогреватель включает прямоугольный корпус, в котором сверху–вниз расположены: воздухоподогреватель–термоэлектрогенератор, снабженный верхней крышкой с патрубком входа дымовых газов и боковыми крышками, снабженными патрубками входа и выхода воздуха, съемными боковыми крышками, в котором установлены продольные вертикальные гофрированные перегородки с вертикальными ребрами, обращенными попарно друг к другу, в пазы гофр которых вставлены термоэлектрические секции, образуя газовые и воздушные каналы, соответственно; расположенный в корпусе снизу воздухоподогревателя–термоэлектрогенератора и соединенный с ним через газовые каналы, адсорбер, снабженный сбоку съемной крышкой, каплеотбойником, патрубком выхода дымовых газов и пирамидальным днищем с конденсатным патрубком, причем внутри корпуса адсорбера на опорных уголках, выполняющих функцию анодных шин, диэлектрически изолированных от корпуса и соединенных между собой анодными планками, в шахматном порядке уложены горизонтальные перфорированные корзины, заполненные гранулами пемзы, изготовленной из металлургических шлаков с модулем основности М>1 и диаметром гранул от 5 до 10 мм, над каждой корзиной размещены, перфорированные снизу, промывочные патрубки, соединенные с промывочным коллектором, при этом, термоэлектрические секции воздухоподогревателя–термоэлектрогенератора составлены из термоэлектрических элементов, представляющих собой парные проволочные отрезки, выполненные из разных металлов М1 и М2, сплющенные и спаянные на концах между собой, соединенные в ряды, устроенные таким образом, что передние и задние спаи нескольких параллельных рядов каждого термоэлектрического элемента соединены между собой параллельно секционными коллекторами, представляющими собой пластины, выполненные из металла с высокой электропроводностью, покрытыми снаружи слоем материала–диэлектрика, в отверстия которых вставлены передние и задние спаи термоэлектрических элементов, образуя вышеупомянутые термоэлектрические секции, задние и передние секционные коллекторы которых соединены перемычками с однополюсными коллекторами электрических зарядов, образуя термоэлектрический блок, при этом, секционные коллекторы каждой пары термоэлектрических секций, обращенные в сторону газового канала располагаются в пазах гофр вертикальных ребер в вертикальных перегородках, параллельно их боковой поверхности и плотно прижаты к ним, противоположные части вышеупомянутых секционных коллекторов термоэлектрических секций расположены в воздушных каналах полости воздухоподогревателя–термоэлектрогенератора, а все термоэлектрические блоки, в свою очередь, через преобразователь соединены с опорными уголками и корпусом.The technical result is achieved by the fact that the proposed complex mine air heater includes a rectangular housing in which from top to bottom are located: air heater-thermoelectric generator, equipped with a top cover with a flue gas inlet and side covers equipped with air inlet and outlet pipes, removable side covers, in which installed longitudinal vertical corrugated partitions with vertical ribs facing in pairs to each other, into the grooves of the corrugations of which thermoelectric sections are inserted, forming gas and air channels, respectively; located in the casing at the bottom of the air heater-thermoelectric generator and connected to it through gas channels, an adsorber equipped on the side with a removable cover, a droplet separator, a flue gas outlet pipe and a pyramidal bottom with a condensate pipe, and inside the adsorber casing on the support corners that act as anode buses, dielectrically insulated horizontal perforated baskets filled with pumice granules made from metallurgical slags with a basicity modulus of M> 1 and a granule diameter of 5 to 10 mm are placed in a checkerboard pattern from the body and interconnected by anode strips; flushing pipes are placed above each basket, perforated from below connected to the flushing manifold, while the thermoelectric sections of the air heater-thermoelectric generator are composed of thermoelectric elements, which are paired wire sections made of different metals M1 and M2, flattened and soldered at the ends to each other, with united in rows, arranged in such a way that the front and rear junctions of several parallel rows of each thermoelectric element are connected to each other in parallel by sectional collectors, which are plates made of metal with high electrical conductivity, coated on the outside with a layer of dielectric material, into the holes of which the front and rear junctions of thermoelectric elements, forming the aforementioned thermoelectric sections, the rear and front sectional collectors of which are connected by jumpers to single-pole collectors of electric charges, forming a thermoelectric block, while sectional collectors of each pair of thermoelectric sections facing the gas channel are located in the grooves of the ribs of the corrugations of the vertical vertical partitions, parallel to their lateral surface and tightly pressed against them, the opposite parts of the above-mentioned sectional collectors of thermoelectric sections are located in the air channels of the air heating cavity the thermoelectric generator, and all thermoelectric units, in turn, are connected through the converter to the support corners and the body.

Предлагаемый комплексный шахтный воздухоподогреватель (КШВП) изображен на фиг. 1–11 (фиг. 1–3 – общий вид КШВП и его разрезы, фиг. 4,5– узлы адсорбера, фиг. 6–11 – узлы воздухоподогревателя–электрогенератора).The proposed complex mine air heater (KSHVP) is shown in Fig. 1–11 (Fig. 1–3 - general view of the KShVP and its sections, Fig. 4, 5 - adsorber units, Fig. 6–11 - air heater – electric generator units).

КШВП состоит из прямоугольного корпуса 1, в котором сверху–вниз расположены: воздухоподогреватель–термоэлектрогенератор (ВП–ЭГ) 2, снабженный верхней крышкой 3 с патрубком входа дымовых газов 4 и боковыми крышками 5 и 6 с патрубками входа и выхода воздуха 7 и 8, съемными боковыми крышками 9 и10, в котором установлены продольные вертикальные гофрированные перегородки 11 с вертикальными ребрами 12, обращенными попарно друг к другу, в пазы которых вставлены термоэлектрические секции (ТЭС) 13, образуя газовые и воздушные каналы 14 и 15, соответственно; расположенный в корпусе 1 снизу ВП–ЭГ 2 и соединенный с ним через газовые каналы 14, адсорбер 16, снабженный сбоку съемной крышкой 17, каплеотбойником 18, патрубком выхода дымовых газов 19 и пирамидальным днищем 20 с конденсатным патрубком 21.Внутри корпуса 1 адсорбера 16 на опорных уголках 22, выполняющих функцию анодных шин, диэлектрически изолированных от корпуса 1 (на фиг. 1–11 узлы изоляции не показаны) и соединенных между собой анодными планками 23, в шахматном порядке уложены горизонтальные перфорированные корзины 24, заполненные гранулами пемзы 25, изготовленной из металлургических шлаков с модулем основности М>1 и диаметром гранул от 5 до 10 мм. Над каждой корзиной 24 размещены, перфорированные снизу, промывочные патрубки 26, соединенные с промывочным коллектором 27. ТЭС 13 ВП–ЭГ 2 составлены из термоэлектрических элементов (ТЭЭ) 28, представляющих собой парные проволочные отрезки 29 и 30, выполненные из разных металлов М1 и М2, сплющенные и спаянные на концах между собой, соединенные в ряды 31, устроенные таким образом, что передние и задние спаи нескольких параллельных рядов 31 каждого ТЭЭ 28 соединены между собой параллельно секционными коллекторами 32, представляющими собой пластины, выполненные из металла с высокой электропроводностью, покрытыми снаружи слоем материала–диэлектрика (на фиг.1-11 не показан), в отверстия 33 которых вставлены передние и задние спаи ТЭЭ 28, образуя вышеупомянутые ТЭС 13. Задние и передние секционные коллекторы всех ТЭС 13 соединены перемычками 34 и 35 с однополюсными коллекторами электрических зарядов 36 и 37 (размещение коллекторов 36, 37 на фиг. 1–11 показано условно), образуя термоэлектрический блок (ТЭБ) 38, при этом, секционные коллекторы 32 каждой пары термоэлектрических секций 13, обращенные в сторону газового канала 14 располагаются в пазах гофр вертикальных ребер 12 в вертикальных перегородках 11, параллельно их боковой поверхности и плотно и прижаты к ним, противоположные части вышеупомянутых секционных коллекторов 32 ТЭС 13 расположены в воздушных каналах 15 полости ВП–ЭГ 2, а все ТЭБ 38, в свою очередь, через преобразователь (на фиг. 1–11 не показан) соединены с опорными уголками 21 (анодными шинами) и корпусом 1.KShVP consists of a rectangular body 1, in which from top to bottom are located: air heater-thermoelectric generator (VP-EG) 2, equipped with a top cover 3 with a flue gas inlet pipe 4 and side covers 5 and 6 with air inlet and outlet pipes 7 and 8, removable side covers 9 and 10, in which are installed longitudinal vertical corrugated partitions 11 with vertical ribs 12 facing in pairs to each other, into the grooves of which thermoelectric sections (TPP) 13 are inserted, forming gas and air channels 14 and 15, respectively; located in the casing 1 from the bottom of the VP-EG 2 and connected to it through the gas channels 14, the adsorber 16, equipped on the side with a removable cover 17, a droplet separator 18, a flue gas outlet 19 and a pyramidal bottom 20 with a condensate nozzle 21. Inside the casing 1 of the adsorber 16 on support corners 22, performing the function of anode buses, dielectrically isolated from the housing 1 (in Figs. 1-11, the insulation units are not shown) and interconnected by anode strips 23, horizontal perforated baskets 24 filled with granules of pumice 25 made of metallurgical slags with a basicity modulus of M> 1 and a granule diameter from 5 to 10 mm. Above each basket 24 there are, perforated from below, flushing pipes 26 connected to the flushing manifold 27. TPP 13 VP-EG 2 are composed of thermoelectric elements (TEE) 28, which are paired wire sections 29 and 30 made of different metals M1 and M2 , flattened and soldered at the ends to each other, connected in rows 31, arranged in such a way that the front and rear junctions of several parallel rows 31 of each TEE 28 are connected in parallel by sectional collectors 32, which are plates made of metal with high electrical conductivity, covered with outside with a layer of dielectric material (not shown in Figs. 1-11), into the holes 33 of which the front and rear junctions of TEE 28 are inserted, forming the aforementioned TPP 13. Rear and front sectional collectors of all TPPs 13 are connected by jumpers 34 and 35 with single-pole electric collectors charges 36 and 37 (the arrangement of the collectors 36, 37 in Figs. 1-11 is shown conditionally), forming a thermoelectric block (TEB) 38, while the sectional collectors 32 of each pair of thermoelectric sections 13 facing the gas channel 14 are located in the grooves of the corrugations of the vertical ribs 12 in the vertical partitions 11, parallel to their lateral surface and tightly and pressed against them, opposite parts of the above-mentioned sectional collectors 32 of TPP 13 are located in the air channels 15 of the VP-EG 2 cavity, and all thermopile 38, in turn, through the converter (in Fig. 1-11 not shown) are connected to the support corners 21 (anode buses) and the housing 1.

В основе работы предлагаемого КШВП положено следующее. Так как термоэмиссионные элементы 28 изготовлены из парных проволочных отрезков 29 и 30, выполненных из разных металлов М1 и М2, спаянных на концах между собой, то при нагреве (охлаждении) спаев термоэмиссионных элементов 28 с одной стороны и охлаждении (нагреве) противоположных им спаев, на них устанавливаются разные температуры и в зоне контакта (спае) металлов М1 и М2 происходит термическая эмиссия электронов, в результате чего в рядах 31 ТЭС 13 появляется термоэлектричество [С.Г. Калашников. Электричество. – М: «Наука», 1970, с. 502–506], которое используется для катодной защиты корпуса КШВП от электрохимической коррозии и повышения отрицательного потенциала адсорбционной насадки–гранул пемзы 25, которая используется в качестве адсорбента для вредных компонентов выхлопных газов. Шлаковая пемза, изготовленная из основных металлургических шлаков, представляет собой материал с высокопористой механически прочной структурой (прочность на сдавливание до 2,7 МПа), состоящий из оксида кальция, оксида кремния, оксида алюминия и частично из оксида магния (CaO, SiO₂, Al₂O₃, MnO) c модулем основности М>1 [Строительные материалы. Справочник. Под ред. Болдырева А. С. и др. –М.: Стройизд.,1989, с. 423; Домокеев А. К. Строительные материалы. – М.: Высш. школа, 1989, с. 163]. Высокое значение модуля основности придает гранулам шлаковой пемзы основные свойства, позволяющие сорбировать на их поверхности вещества, обладающие кислыми свойствами, к которым относятся и вредные примеси, которые присутствуют в отработавших газах (NO_x, SO_x, СО), а высокая пористость их структуры обеспечивает высокую удельную поверхность. Кроме того, исходя из своего состава, гранулы шлаковой пемзы устойчивы к коррозионному воздействию кислых компонентов дымовых газов, широко доступны и дешевы. The work of the proposed KShVP is based on the following. Since the thermionic elements 28 are made of paired wire segments 29 and 30, made of different metals M1 and M2, soldered at the ends to each other, then when heating (cooling) the junctions of thermionic elements 28 on one side and cooling (heating) the opposite junctions, different temperatures are set on them and in the contact zone (junction) of the metals M1 and M2 thermal emission of electrons occurs, as a result of which thermoelectricity appears in the rows of 31 TPP 13 [S.G. Kalashnikov. Electricity. - M: "Science", 1970, p. 502-506], which is used for the cathodic protection of the KShVP body from electrochemical corrosion and increasing the negative potential of the adsorption nozzle - pumice granules 25, which is used as an adsorbent for harmful components of exhaust gases. Slag pumice made from basic metallurgical slags is a material with a highly porous mechanically strong structure (compressive strength up to 2.7 MPa), consisting of calcium oxide, silicon oxide, aluminum oxide and partially magnesium oxide (CaO, SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , MnO) with a basicity modulus M> 1 [Building materials. Directory. Ed. Boldyreva A.S. et al. –M .: Stroyizd., 1989, p. 423; Domokeev A.K. Building materials. - M .: Higher. school, 1989, p. 163]. The high value of the modulus of basicity gives the granules of slag pumice the basic properties that allow the adsorption of substances with acidic properties on their surface, which include harmful impurities that are present in the exhaust gases (NO _x , SO _x , CO), and the high porosity of their structure provides high specific surface area. In addition, based on their composition, slag pumice granules are resistant to the corrosive effects of acidic components of flue gases, are widely available and cheap.

Предлагаемый КШВП работает следующим образом. Через патрубок 4 и верхнюю крышку 3 в воздушные каналы 14 ВП–ЭГ 2 вентилятором (на фиг. 1–11 не показан) подается холодный наружный воздух, который при прохождении через воздушные каналы 15, в результате теплообмена через гофрированные перегородки 11 с горячими дымовыми газами, проходящими через газовые каналы 14 , нагревается до требуемой температуры и через нижнюю крышку 6 и патрубок 8 выводится из КШВП. Одновременно при соприкосновении секционных коллекторов 32 и спаев ТЭЭ 28, расположенных а воздушных каналах 15. с холодной средой и гофр 12 с помещенными в них противоположными коллекторами 32 со спаями с горячей средой (гофрированная перегородка 11 и коллекторы 32 выполнены из материала с высокой теплопроводностью), секционные коллекторы 32 со спаями проволочных отрезков 29 и 30 ТЭЭ 28 с одной стороны охлаждаются, а с противоположной стороны перегородки 11 нагреваются, в результате чего на них устанавливаются разные температуры. Одновременно с процессом теплопередачи, в результате разности температур охлажденных и нагретых спаев проволочных отрезков 29 и 30, выполненных из металлов М1 и М2 ТЭЭ 28, в рядах 31, ТЭС 13 и ТЭБ 38 появляется термоэлектричество, которое через перемычки 34 и 35 ТЭС 13 и однополюсные коллекторы электрических зарядов 36 и 37 каждого ТЭБ 38 поступает в преобразователь (на фиг. 1–11 не показан), откуда подается на анодные шины 22 (отрицательный заряд) и корпус 1(положительный заряд), а в случае его избытка выработанного термоэлектричества, также другому потребителю. При этом, схема получение термоэлектричества и подачи его отрицательного заряда на анод – гранулированный шлак 25, а положительного заряда на катод–корпус 1, служит катодной защитой корпуса 1 и другого оборудования, связанного с ним. The proposed KShVP works as follows. Through the branch pipe 4 and the top cover 3 into the air channels 14 VP-EG 2 by a fan (not shown in Figs. 1-11), cold outside air is supplied, which, when passing through the air channels 15, as a result of heat exchange through corrugated partitions 11 with hot flue gases passing through the gas channels 14 is heated to the required temperature and through the bottom cover 6 and the branch pipe 8 is removed from the KSHVP. At the same time, when the sectional collectors 32 and the TEE 28 junctions, located in the air channels 15. with a cold medium and corrugations 12 with opposing collectors 32 with junctions with a hot medium placed in them, come into contact (corrugated partition 11 and collectors 32 are made of material with high thermal conductivity), sectional collectors 32 with welds of wire sections 29 and 30 of TEE 28 are cooled on one side, and on the opposite side of the baffle 11 are heated, as a result of which different temperatures are set on them. Simultaneously with the heat transfer process, as a result of the temperature difference between the cooled and heated junctions of wire segments 29 and 30, made of metals M1 and M2 TEE 28, in rows 31, TPP 13 and TEB 38 thermoelectricity appears, which through jumpers 34 and 35 of TPP 13 and unipolar collectors of electric charges 36 and 37 of each thermopile 38 enters the converter (not shown in Figs. 1-11), from where it is fed to the anode buses 22 (negative charge) and case 1 (positive charge), and in the case of its excess generated thermoelectricity, also to another consumer. At the same time, the scheme for obtaining thermoelectricity and supplying its negative charge to the anode - granular slag 25, and the positive charge to the cathode - housing 1, serves as a cathodic protection of housing 1 and other equipment associated with it.

Из ВП–ЭГ 2 охлажденные дымовые газы, двигаясь сверху–вниз, поступают в полость адсорбера 16, в котором, проникают в массу гранулированного шлака 25 в корзинах 24, где одновременно происходят процессы конденсации из–за предварительного охлаждения дымовых газов в ВП–ЭГ 2, взаимодействие оксидов азота и серы с каплями конденсата с образованием азотной и серной кислот (НNO₂ и Н₂SO₄) [Ежов В. С. Разработка комплексного способа очистки вредных газообразных выбросов, автореф. докт. дисс., М., 2009], образуя кислый конденсат, стекающий через перфорированные днища корзин 24 в пирамидальное днище 20. В тоже время дымовые газы, контактируя с гранулами пемзы 25, адсорбируются на поверхности их пор, причем NO₂, SO₃, СО₂ адсорбируются значительно быстрее, чем NO, SO₂, СО ввиду более высоких кислых свойств. При этом, в результате возрастания отрицательного заряда гранул шлака (шлак 25 служит анодом для катодной защиты корпуса 1) за счет подачи отрицательного потенциала на опорные уголки (анодные шины) 22, от которых происходит его подзарядка, скорость окисления вышеперечисленных компонентов значительно возрастает и, соответственно, возрастает степень очистки дымовых газов. Поток дымовых газов, проходя все корзины 24 и многократно попадая на поверхность гранул 25 и вовнутрь их очищается от вредных примесей (NO_x, SO_x, СО_х), которые сорбируются на поверхности и внутри гранул 25. Адсорбированные из дымовых газов оксиды азота, оксиды серы, оксиды углерода в порах гранул 25 обладают повышенной реакционной способностью, обусловленной их взаимодействием с поверхностью адсорбента–гранул шлаковой пемзы 25 [Неницеску К. Общая химия – М.: Мир, 1968, с. 298], поэтому окисляются кислородом (кислород присутствует в дымовых газах в результате избытка воздуха, подаваемого на сжигание топлива) со скоростью большей, чем в газовой фазе с образованием легкорастворимых в воде NO₂ и SО₃. Адсорбированные NO₂, SO₃, СО₂, в свою очередь, взаимодействуют с частицами воды образующейся в порах гранул 25 в результате капиллярной конденсации паров воды, находящихся в дымовых газах, с образованием соответствующих кислот HNO₃, H₂SO₄ и H₂СO₃. Кроме того, на поверхности и в порах гранул 25 оседают мелкодисперсные частицы (сажа и пр.), после чего очищенные дымовые газы через каплеотбойник 18, где задерживается уносимый конденсат и выходной патрубок 19, поступают в газоход и далее через дымовую трубу (на фиг. 1–11 не показаны), откуда выбрасываются в атмосферу, а кислый конденсат с уловленными механическими примесями собирается в пирамидальном днище 20, откуда через конденсатный штуцер 21 подается на утилизацию или сбрасывается в дренаж. From VP-EG 2, the cooled flue gases, moving from top to bottom, enter the cavity of the adsorber 16, in which they penetrate into the mass of granular slag 25 in baskets 24, where condensation processes occur simultaneously due to the preliminary cooling of flue gases in VP-EG 2 , interaction of nitrogen and sulfur oxides with condensate droplets with the formation of nitric and sulfuric acids (HNO ₂ and H ₂ SO ₄ ) [Ezhov VS Development of an integrated method for purifying harmful gaseous emissions, author. doct. diss., M., 2009], forming acidic condensate flowing down through the perforated bottoms of baskets 24 into the pyramidal bottom 20. At the same time, flue gases, in contact with pumice granules 25, are adsorbed on the surface of their pores, and NO ₂ , SO ₃ , CO _{2 are} adsorbed much faster than NO, SO ₂ , CO due to their higher acidic properties. At the same time, as a result of an increase in the negative charge of the slag granules (slag 25 serves as an anode for the cathodic protection of the housing 1) due to the supply of a negative potential to the support corners (anode tires) 22, from which it is recharged, the oxidation rate of the above components increases significantly and, accordingly , the degree of cleaning of flue gases increases. The flue gas flow, passing through all baskets 24 and repeatedly falling on the surface of the granules 25 and inside them is cleaned of harmful impurities (NO _x , SO _x , CO _x ), which are sorbed on the surface and inside the granules 25. Nitrogen oxides, oxides adsorbed from flue gases sulfur, carbon oxides in the pores of granules 25 have increased reactivity due to their interaction with the surface of the adsorbent-granules of slag pumice 25 [Nenitssku K. General chemistry - M .: Mir, 1968, p. 298]; therefore, they are oxidized by oxygen (oxygen is present in the flue gases as a result of excess air supplied for fuel combustion) at a rate higher than in the gas phase with the formation of NO ₂ and SO ₃ readily soluble in water. The adsorbed NO ₂ , SO ₃ , CO ₂ , in turn, interact with water particles formed in the pores of granules 25 as a result of capillary condensation of water vapor in the flue gases, with the formation of the corresponding acids HNO ₃ , H ₂ SO ₄ and H ₂ CO ₃ . In addition, fine particles (soot, etc.) are deposited on the surface and in the pores of the granules 25, after which the cleaned flue gases through the droplet separator 18, where the entrained condensate and outlet 19 are retained, enter the gas duct and then through the chimney (in Fig. 1-11 are not shown), from where they are discharged into the atmosphere, and the acidic condensate with trapped mechanical impurities is collected in the pyramidal bottom 20, from where it is fed through the condensate fitting 21 for disposal or discharged into the drain.

При падении активности гранул пемзы 25 их подвергают регенерации. Процесс регенерации заключается в очистке поверхности и пор гранул шлаковой пемзы 25 от мелкодисперсных частиц и абсорбированных молекул вредных примесей и осуществляется путем их промывки водой из промывочного коллектора 27, промывочных патрубков 26 и удалении грязной воды из поддона 20 через штуцер 21. При этом конструкция КШВП позволяет проводить процесс регенерации без остановки процесса очистки.When the activity of pumice granules 25 drops, they are subjected to regeneration. The regeneration process consists in cleaning the surface and pores of the granules of slag pumice 25 from fine particles and absorbed molecules of harmful impurities and is carried out by flushing them with water from the flushing manifold 27, flushing pipes 26 and removing dirty water from the pan 20 through the fitting 21. At the same time, the design of the KShVP allows carry out the regeneration process without stopping the cleaning process.

Размеры КШВП, число перфорировнных корзин 24, их размеры, суммарный объем гранул шлаковой пемзы 27 в адсорбере 16, размеры газовых и воздушных каналов 14 и15 в ВП–ЭГ 2, расход промывочной воды определяются в зависимости от мощности котельной установки, расхода и типа топлива и требуемой степени очистки.The dimensions of the KSHVP, the number of perforated baskets 24, their dimensions, the total volume of slag pumice granules 27 in the adsorber 16, the dimensions of the gas and air channels 14 and 15 in the VP-EG 2, the flushing water consumption is determined depending on the power of the boiler plant, the consumption and type of fuel and the required degree of purification.

Таким образом, предлагаемый комплексный шахтный воздухоподогреватель позволяет без применения дорогих и опасных химических реагентов очистить дымовые газы от вредных примесей при использовании в качестве адсорбента гранул шлаковой пемзы, изготовленной из основных металлургических шлаков, увеличить степень очистки за счет подачи отрицательного потенциала в адсорбент и снизить скорость коррозии оборудования за счет термоэлектричества, вырабатываемого при утилизации их тепла с одновременным повышением температуры дутьевого воздуха.Thus, the proposed complex mine air heater allows, without the use of expensive and hazardous chemical reagents, to clean the flue gases from harmful impurities when using slag pumice granules made from basic metallurgical slags as an adsorbent, to increase the degree of purification by supplying a negative potential to the adsorbent and to reduce the corrosion rate equipment due to thermoelectricity generated during the utilization of their heat with a simultaneous increase in the temperature of the blast air.

Claims

A complex mine air heater, including a rectangular body equipped with covers and a pyramidal bottom, with inlet and outlet pipes for air, flue gases and a condensate nozzle, in which rows of thermoelectric elements are located, made of pairs of different metals M1 and M2, flattened and welded at the ends to each other connected to each other in rows with current leads, placed on vertical partitions forming gas and air channels, mounted on the basket supports, filled with pumice granules made from metallurgical slags with a basicity modulus of M> 1 and a granule diameter from 5 to 10 mm, differing in that , which are located in the housing from top to bottom: an air heater-electric generator, equipped with a top cover with a flue gas inlet and side covers with air inlet and outlet pipes, removable side covers, in which longitudinal vertical corrugated partitions are installed with vertical ribs facing in pairs to each other , thermoelectric sections are inserted into the grooves of the corrugations, forming gas and air channels, respectively; located in the casing at the bottom of the air heater-thermoelectric generator and connected to it through the gas channels, an adsorber equipped on the side with a removable cover, a droplet separator, a flue gas outlet and a pyramidal bottom with a condensate pipe, and inside the adsorber casing on the support corners that act as anode buses, dielectrically isolated from of the case and interconnected by anode strips, horizontal perforated baskets are staggered, filled with pumice granules made of metallurgical slags with a basicity modulus of M> 1 and a granule diameter from 5 to 10 mm; a flushing manifold, while the thermoelectric sections of the air heater-thermoelectric generator are composed of thermoelectric elements arranged in such a way that the front and rear junctions of several parallel rows of each thermoelectric element are interconnected parallel to sectional collectors, which are plates made of metal with high electrical conductivity, coated on the outside with a layer of dielectric material, into the holes of which the front and rear junctions of thermoelectric elements are inserted, forming the aforementioned thermoelectric sections, the rear and front sectional collectors of which are connected by jumpers to single-pole electric collectors charges, forming a thermoelectric block, sectional collectors of each pair of thermoelectric sections, facing the gas channel, are located in the grooves of the corrugations of vertical ribs in vertical partitions, parallel to their lateral surface and tightly pressed against them, opposite parts of the above sectional collectors of thermoelectric sections are located in the air channels cavities of the air heater-thermoelectric generator, and all thermoelectric units, in turn, are connected through the converter to the support corners and the body.