RU2464072C2

RU2464072C2 - Chimney bed

Info

Publication number: RU2464072C2
Application number: RU2010148989/05A
Authority: RU
Inventors: Владимир Сергеевич Ежов (RU); Владимир Сергеевич Ежов; Николай Сергеевич Соколенко (RU); Николай Сергеевич Соколенко
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2012-10-20
Also published as: RU2010148989A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to heat engineering and may be used for cleaning flue gas of residential heat supply systems from harmful impurities. Proposed bed comprises case consisting of sections, top and bottom joint assemblies, detachable top and bottom gratings arranged on section top and bottom edges. Detachable vertical zigzag-shaped perforated channels are arranged between said gratings to make vertical zigzag gas ducts. Note here that section inner surface is coated by perforated jacket to make inner space between section inner surface and said jacket. Vertical zigzag-shaped perforated containers and said inner space are filled with pumice pellets prepared from metallurgical slag with lime factor M>1 and pellet diameter of 5-10 mm. Vertical zigzag-shaped perforated containers and flat perforated casing are made from rustproof material while top and bottom joint assemblies are connected with deflector and chimney, respectively.

EFFECT: higher efficiency.

4 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для очистки дымовых газов от вредных примесей теплогенераторов автономного и квартирного теплоснабжения.The invention relates to a power system and can be used to clean flue gases from harmful impurities of heat generators of autonomous and residential heat supply.

Известно устройство для комплексной очистки и утилизации дымовых газов, содержащее короб с размещенной в нем по ходу движения дымовых газов теплообменной секцией, абсорбционно-теплообменной секцией, в котором размещены снизу вверх блоки горизонтальных и вертикальных перфорированных кассет, выполненных из шероховатого коррозионно-стойкого материала, покрытого слоем гашеной извести (Ca(OH)₂), смесительную камеру [Патент РФ №2254161, М.кл⁴, B01D 53/14, 2005].A device is known for complex cleaning and utilization of flue gases, comprising a box with a heat exchange section located in it along the flue gas movement, an absorption and heat exchange section, in which blocks of horizontal and vertical perforated cassettes made of rough corrosion-resistant material coated from bottom to top are placed a layer of slaked lime (Ca (OH) ₂ ), a mixing chamber [RF Patent No. 224161, M. Cl ⁴ , B01D 53/14, 2005].

К недостаткам известного устройства относятся необходимость охлаждения дымовых газов до температуры ниже точки росы, сложность и громоздкость конструкции и высокое аэродинамическое сопротивление, которые снижают его эффективность.The disadvantages of the known device include the need for cooling flue gases to a temperature below the dew point, the complexity and bulkiness of the structure and high aerodynamic drag, which reduce its effectiveness.

Более близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является насадка для очистки дымовых газов, содержащая короб (корпус) со стыковочными узлами, с размещенными в нем пластинчатым теплообменником и по ходу движения дымовых газов - вертикальными перфорированными кассетами (контейнерами), выполненными из коррозионно-стойкого материала, полость которых заполнена дробленой гашеной известью (Ca(OH)₂) в первой ступени и частичками активированного угля во второй ступени очистки, причем кассеты обеих ступеней расположены внутри газовых каналов, отделенных вертикальными перегородками от воздушных каналов, соединенных своей нижней частью с заборными щелями, образуя пластинчатый теплообменник, под которым устроены наклонные лотки, сообщающиеся со сборным карманом, соединенным с дренажным трубопроводом через гидрозатвор [Патент РФ №2321445, М.кл⁴, B01D 53/60, 2008].Closer in technical essence to the present invention is a nozzle for cleaning flue gases, comprising a duct (housing) with docking units, with a plate heat exchanger placed in it and along the movement of the flue gases - vertical perforated cartridges (containers) made of corrosion-resistant material The cavity which is filled with crushed slaked lime (Ca (OH) ₂₎ in the first stage and the activated carbon particles in the second purification stage, wherein both stages cassette located inside r zovyh channels separated by vertical partitions air channels connected to its lower part with tapping slits, forming a plate heat exchanger, which are arranged under the inclined chutes communicating with the collecting pocket which is connected with the drain conduit through the water trap [RF patent №2321445, M.kl ⁴ B01D 53/60, 2008].

Основным недостатком известной насадки являются сложность и и громоздкость конструкции, необходимость охлаждения дымовых газов до температуры ниже точки росы, обусловленные этим падение тяги в газоходе и появление конденсата, который приходится сбрасывать в канализацию, низкая механическая прочность и невозможность регенерации активированного угля и (Ca(OH)₂, непосредственно по месту размещения насадки, что уменьшает срок эксплуатации и снижает надежность и эффективность ее работы.The main disadvantage of the known nozzle is the complexity and bulkiness of the design, the need to cool flue gases to a temperature below the dew point, the result of this is a drop in draft in the duct and the appearance of condensate that must be discharged into the sewer, low mechanical strength and the inability to regenerate activated carbon and (Ca (OH ) ₂ , directly at the place of placement of the nozzle, which reduces the service life and reduces the reliability and efficiency of its work.

Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности и надежности насадки для дымовой трубы.The technical result, the solution of which the invention is directed, is to increase the efficiency and reliability of the nozzle for a chimney.

Технический результат достигается тем, что предлагаемая насадка для дымовой трубы включает корпус, состоящий из технологической секции, верхнего и нижнего стыковочных узлов, с размещенными внутри его на верхней и нижней границах технологической секции верхней и нижней съемными решетками, между которыми установлены съемные вертикальные зигзагообразные перфорированные контейнеры, образующие между собой вертикальные зигзагообразные газовые каналы, причем внутренняя поверхность технологической секции покрыта изнутри перфорированным кожухом с образованием между ним и внутренней поверхностью технологической секции полости, при этом вертикальные зигзагообразные перфорированные контейнеры и полость заполнены гранулами пемзы, изготовленной из металлургических шлаков с модулем основности М>1 и диаметром гранул от 5 до 10 мм, вертикальные зигзагообразные перфорированные контейнеры и плоский перфорированный кожух выполнены из коррозионно-стойкого материала, а верхний и нижний стыковочные узлы соединены с дефлектором и дымовой трубой, соответственно.The technical result is achieved by the fact that the proposed nozzle for a chimney includes a housing consisting of a technological section, upper and lower docking units, with upper and lower removable gratings placed inside it on the upper and lower boundaries of the technological section, between which removable vertical zigzag perforated containers are installed forming vertical zigzag gas channels between themselves, and the inner surface of the technological section is covered with perforated inside a casing with the formation between it and the inner surface of the technological section of the cavity, while the vertical zigzag perforated containers and the cavity are filled with pumice granules made of metallurgical slag with a basicity module M> 1 and a granule diameter of 5 to 10 mm, vertical zigzag perforated containers and flat perforated the casing is made of corrosion-resistant material, and the upper and lower docking nodes are connected to the deflector and the chimney, respectively.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид насадки для дымовой трубы (НДТ), на фиг.2 - поперечный разрез, на фиг.3 - узел А (компоновка НДТ и устройство кассет), на фиг.4 - разрез Б-Б узла А.The invention is illustrated by the drawing, in which Fig. 1 shows a general view of a nozzle for a chimney (BAT), in Fig. 2 is a transverse section, in Fig. 3 is a node A (arrangement of BAT, and a cassette device), in Fig. 4 is a section B -B node A.

НДТ содержит вертикальный корпус 1, состоящий из технологической секции 2 и верхнего и нижнего стыковочных узлов 3 и 4, с размещенными внутри него на верхней и нижней границах технологической секции 2 верхней и нижней съемными решетками 5 и 6, между которыми установлены съемные вертикальные зигзагообразные перфорированные контейнеры 7, образующие между собой вертикальные зигзагообразные газовые каналы 8, причем внутренняя поверхность технологической секции 2 корпуса 1 покрыта изнутри перфорированным кожухом 9 с образованием между ним и внутренней поверхностью технологической секции 2 полости 10, при этом вертикальные зигзагообразные перфорированные контейнеры 7 и полость 10 заполнены гранулами пемзы 11, изготовленной из металлургических шлаков с модулем основности М>1 и диаметром гранул от 5 до 10 мм, вертикальные зигзагообразные перфорированные контейнеры 7 и плоский перфорированный кожух 9 выполнены из коррозионно-стойкого материала, а верхний и нижний стыковочные узлы 3 и 4 соединены с дефлектором 12 и дымовой трубой 13, соответственно.BAT contains a vertical casing 1, consisting of a technological section 2 and upper and lower docking nodes 3 and 4, with upper and lower removable gratings 5 and 6 placed inside it on the upper and lower boundaries of the technological section 2, between which removable vertical zigzag perforated containers are installed 7, forming vertical zigzag gas channels 8 between themselves, and the inner surface of the technological section 2 of the housing 1 is covered from the inside with a perforated casing 9 with the formation between it and the inside the upper surface of the technological section 2 of the cavity 10, while the vertical zigzag perforated containers 7 and the cavity 10 are filled with pumice granules 11 made of metallurgical slag with a basic module M> 1 and a granule diameter of 5 to 10 mm, vertical zigzag perforated containers 7 and flat perforated the casing 9 is made of a corrosion-resistant material, and the upper and lower docking nodes 3 and 4 are connected to the deflector 12 and the chimney 13, respectively.

Предлагаемая НТД работает следующим образом. Дымовые газы теплогенератора из дымовой трубы 13 поступают в технологическую секцию 2 корпуса 1, где они равномерно распределяются по зигзагообразным газовым каналам 8, двигаясь также зигзагообразно, что значительно турбулизует их потоки и позволяет проникать через отверстия в стенках вертикальных перфорированных зигзагообразных контейнеров 7, заполненных гранулами 11 шлаковой пемзы диаметром от 5 до 10 мм, изготовленной из основных металлургических шлаков (диаметр гранул 11 назначен из условий максимального заполнения зигзагообразных контейнеров 7 и полости 10 и стандартной номенклатуры размеров гранул шлаковой пемзы). Шлаковая пемза, изготовленная из основных металлургических шлаков, представляет собой материал с высокопористой механически прочной структурой, состоящий из оксида кальция, оксида кремния, оксида алюминия и частично из оксида магния (CaO, SiO₂, Al₂O₃, MnO) с 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 11 основные свойства, позволяя сорбировать на их поверхности вещества, обладающие кислыми свойствами, к которым относятся и вредные примеси, присутствующие в дымовых газах (NO_x, SO_x, CO), а высокая пористость их структуры создает высокую удельную поверхность, что, в конечном итоге, позволяет использовать гранулы 11 шлаковой пемзы в качестве эффективного адсорбента для вредных примесей дымовых газов при температуре выше точки росы. Кроме того, исходя из своего состава, гранулы 11 шлаковой пемзы устойчивы к коррозионному воздействию кислых компонентов дымовых газов, широко доступны и относительно дешевы. Поток отработавших газов, проходя зигзагообразные газовые каналы 8 и многократно попадая на поверхность гранул 11 и вовнутрь их, очищается от вредных примесей (NO_x, SO_x, CO), которые сорбируются на поверхности и внутри гранул 11. Адсорбированные из дымовых газов оксиды азота и серы в порах гранул 11 обладают повышенной реакционной способностью, обусловленной их взаимодействием с поверхностью адсорбента-гранул 11 шлаковой пемзы [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 легко растворимых в воде NO₂ и SO₃. Полученные оксиды азота и серы, в свою очередь, взаимодействуют с частицами воды образующейся в порах гранул 11 в результате капиллярной конденсации паров воды, находящихся в дымовых газах, с образованием соответствующих кислот НNO₃ и H₂SO₄. Кроме того, на поверхности и в порах гранул 11 оседают мелкодисперсные частицы (сажа и пр.), после чего очищенные дымовые газы из газовых каналов 8 поступают в дефлектор 12, откуда выбрасываются в атмосферу. При этом дополнительная тяга, которую создает дефлектор [В.Н.Богословский и др. Отопление и вентиляция. Ч. II. - М.: Стройиздат, 1978, с.309], используется на преодоление сопротивления технологической секции 2, не уменьшая тяги в дымовой трубе, а высокопористая структура гранул 11, которые покрывают изнутри стенки корпуса 1 обеспечивают надежную теплоизоляцию НТД в зимнее время.The proposed NTD works as follows. The flue gases of the heat generator from the chimney 13 enter the technological section 2 of the housing 1, where they are evenly distributed along the zigzag gas channels 8, also moving in a zigzag fashion, which significantly turbulizes their flows and allows them to penetrate through the holes in the walls of the vertical perforated zigzag containers 7 filled with granules 11 pumice slag with a diameter of 5 to 10 mm, made from basic metallurgical slag (the diameter of the granules 11 is assigned from the conditions of maximum filling of zigzag co tainer 7 and the cavity 10 and the standard nomenclature slag pumice granules size). Slag pumice made from basic metallurgical slag is a material with a highly porous mechanically strong structure consisting of calcium oxide, silicon oxide, aluminum oxide and partially magnesium oxide (CaO, SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , MnO) with a basicity module 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 basicity modulus gives the granules 11 basic properties, allowing sorbing substances with acidic properties on their surface, which include harmful impurities present in flue gases (NO _x , SO _x , CO), and the high porosity of their structure creates a high specific surface, which ultimately allows the use of slag pumice granules 11 as an effective adsorbent for harmful flue gas impurities at temperatures above the dew point. In addition, based on its composition, granules 11 of slag pumice are resistant to the corrosive effects of acidic components of flue gases, are widely available and relatively cheap. The exhaust gas stream, passing through the zigzag gas channels 8 and repeatedly reaching the surface of the granules 11 and inside them, is cleaned of harmful impurities (NO _x , SO _x , CO) that are sorbed on the surface and inside the granules 11. Nitrogen oxides adsorbed from flue gases and sulfur in the pores of granules 11 have increased reactivity due to their interaction with the surface of the adsorbent granules 11 of slag pumice [Nenitsesku K. General chemistry. - M .: Mir, 1968, p. 298], therefore, they are oxidized by oxygen (oxygen is present in flue gases as a result of excess air supplied to burn fuel) at a rate greater than in the gas phase with the formation of NO ₂ and SO readily soluble in water ₃ . The resulting oxides of nitrogen and sulfur, in turn, interact with the particles of water formed in the pores of the granules 11 as a result of capillary condensation of water vapor in the flue gas, with the formation of the corresponding acids NNO ₃ and H ₂ SO ₄ . In addition, finely dispersed particles (soot, etc.) settle on the surface and in the pores of the granules 11, after which the cleaned flue gases from the gas channels 8 enter the deflector 12, from where they are released into the atmosphere. Moreover, the additional draft created by the deflector [VN Bogoslovsky et al. Heating and ventilation. Part II. - M .: Stroyizdat, 1978, p.309], is used to overcome the resistance of the technological section 2 without reducing the draft in the chimney, and the highly porous structure of the granules 11, which cover the walls of the housing 1 from the inside, provide reliable thermal insulation of NTD in winter.

При падении активности гранул 11 их подвергают регенерации. Процесс регенерации заключается в очистке поверхности и пор гранул 11 от мелкодисперсных частиц и адсорбированных молекул вредных примесей и осуществляется путем промывки гранул 11 теплой водой. Размеры НТД, а также суммарный объем гранул 11, число перфорированных зигзагообразных контейнеров 11, их длина, высота и ширина, ширина полости 10 и газовых каналов 8 определяются в зависимости от мощности теплогенератора, расхода и вида топлива, а также требуемой степени очистки дымовых газов.When the activity of granules 11 decreases, they are subjected to regeneration. The regeneration process consists in cleaning the surface and pores of the granules 11 from fine particles and adsorbed molecules of harmful impurities and is carried out by washing the granules 11 with warm water. The dimensions of the NTD, as well as the total volume of granules 11, the number of perforated zigzag containers 11, their length, height and width, the width of the cavity 10 and gas channels 8 are determined depending on the power of the heat generator, flow rate and type of fuel, as well as the required degree of purification of flue gases.

Таким образом, предлагаемая конструкция насадки для дымовой трубы позволяет без применения дорогих и опасных химических реагентов очищать дымовые газы от вредных примесей, используя в качестве адсорбента гранулы шлаковой пемзы, изготовленной из основных металлургических шлаков с модулем основности М>1, с высокой надежностью и эффективностью.Thus, the proposed design of the nozzle for the chimney allows without the use of expensive and hazardous chemicals to clean the flue gases of harmful impurities using slag pumice granules made from basic metallurgical slags with a basicity module M> 1 as adsorbent with high reliability and efficiency.

Claims

A nozzle for a chimney, including a housing with upper and lower docking assemblies, in which vertical perforated containers are made of corrosion-resistant material, gas channels, characterized in that the upper and lower removable grilles are placed on the upper and lower boundaries of its technological section, between which removable vertical zigzag perforated containers are installed, forming vertical zigzag gas channels between themselves, and the inner surface of the technological the sections are covered from the inside with a perforated casing with the formation of a cavity between it and the inner surface of the technological section of the cavity, vertical zigzag perforated containers and the cavity are filled with pumice granules made of metallurgical slag with a basicity module M> 1 and a granule diameter of 5 to 10 mm, a flat perforated casing is made of corrosion-resistant material, and the upper and lower docking nodes are connected to the deflector and chimney, respectively.