Способ увеличения высоты отвода дымовых газов и устройство для его осуществления

 

1. Способ увеличения высоты отвода дымовых газов путем их подъема в верхние слои атмосферы в гибкой, суживающейся кверху, газоотводящей оболочке, отличающийся тем, что, с целью снижения концентрации вредных веществ, уменьшения энергои капзатрат, оболочку приводят во вращение вокруг продольной оси. (Л О) 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ИМИ ЛИ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (5I)4 F 23 J 11/00

ГОСУДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3706670/29-33 (22) 02,03, 84 (46) 30. 08. 85. Бюл. В 32 (72) А.В.Кичигин. (53) 697.98(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1044896, кл. F 23 J 11/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 652411, кл, F 23 J 11/00, 1979. (54) СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ ВЫСОТЫ ОТВОДА

ДЫМОВЫХ ГАЗОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ увеличения высоты отвода дымовых газов путем их подъема в верхние слои атмосферы в гибкой, суживающейся кверху. газоотводящей оболочке, отличающийся тем, что, с целью снижения концентрации вредных веществ, уменьшения энерго- и капзатрат, оболочку приводят во вращение вокруг продольной оси.

11761

2 ° Устройство для увеличения высоты отвода дымовых газов, содержащее дымовую трубу, гибкую суживающуюся . кверху газоотводящую оболочку, тросы и бандаж .крепления, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью снижения концентрации вредных веществ, уменьшения энерго- и качзатрат, оно снаб» жено торообраэным корпусом, состоящим

44 из двух частей, соединенных посредст вом лабиринтного уплотнения и радиально-упорного подшипника, ось вращения которого совпадает с продольной осью дымовой трубы, причем нижняя часть корпуса смонтирована неподвижно на дымовой трубе, а верхняя — с воэможностью совместного вращения с оболочкой.

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано во всех отраслях промышленности, где происходит загрязнение атмосферы отходящими газами. 5.

Цель изобретения — снижение концентрации вредных веществ, уменьшение энерго- и капзатрат.

На фиг. 1 приведено устройство, реализующее способ, общий вид; на фиг. 2 — разрез устройства вертикальной плоскостью, проходящей через продольную ось дымовой трубы (узел 1 на фиг. 1), пунктиром показана оболочка в сложенном положении; на фиг. 3 †15 сечение А-А на фиг. 2 по верхнему поясу прижимных роликов; на фиг. 4общая схема работы системы управления.

Устройство состоит из дымовой трубы 1, бандажа 2, тросов 3 крепле- .20 ния тороидального корпуса 4, содержащего гибкую суженную кверху газоотводящую оболочку 5. Корпус 4 состоит из нижней 6 и верхней 7 частей, соединенных друг с другом через ла- 25 биринтное уплотнение 8 с помощью радиально-упорного подшипника 9, ось вращения которого совпадает с продольной осью трубы 1. Центральное отверстие тороидального корпуса 30 такое, что сквозь него беспрепятственно проходят отходящие газы.

Нижняя часть 6 имеет цоколь 10, с помощью которого все устройство одевается сверху через кольцевое уплотнение 11 на дымовую трубу 1, наружный диаметр цоколя 10 соответствует внутреннему диаметру трубы 1.

Верхняя часть 7, приводимая во . вращение с помощью привода 12, имеет тороидальную полость 13, куда укла2 дывается оболочка 5. Укладка производится с помощью упругого кольца 14,, к которому крепится, нижняя часть оболочки 5,. и привода, состоящего из верхнего и нижнего поясов приводных роликов 15 и 16, прижимающих. оболочку 5 к направляющим поверхностям 17 и подающих ее в тороидаль. ную полость 13. Диаметр упругого кольца 14 подобран так, что под действием упругих сил он стремится уменьшиться, когда оболочка 5 полностью выдвинута из корпуса 4.

Кроме .того,. в нижней неподвижной части 6 корпуса 4 устройства расположен блок управления 18, датчики 19 скорости ветра (пневмометрические трубки), расположенные радиально по окружности корпуса, и датчики 20 и 21 температуры и скорости газового потока в стволе трубы 1.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении команды на выдвижение оболочки 5 от внешних источников, контролирующих газовый состав атмосферы, в блоке управления 18, алгоритм рабс ты которого определяется заранее теоретическими и экспериментальными методами, анализируется информация датчиков 19 скорости ветра и датчиков 20 и 21 состояния газового потока в стволе трубы 1.

По этой информации определяется высота выдвижения оболочки, и скорость ее вращения. После этого вклю- . чаются приводные ролики 15 и 16 и привод 12 вращения. Выдвижение гибкой, суженной кверху газоотводящей оболочки 5 происходит под действием газодинамических и аэростатических сил. з ; 1t76

При достижении заданной высоты, которая может. быть определена, например, по угловому перемещению приводных роликов 15 и 16, привод, выдвигающий оболочку, выключается, 5 при этом приводные-ролики 15 и 16 прижимают оболочку 5 к направляющим поверхностям 17 и фиксируют ее.

Отвод газов продолжается через вращающуюся, гибкую, суживающуюся 10 кверху газоотводящую оболочку 5, которая .под действием аэростатических и газодинамических сил находится в устойчивом вертикальном положении.

При этом за счет увеличения высоты 15 отвода газов снижается концентрация вредных веществ на местности.

При смещении вращающейся оболочки под действием ветра внутренние упругие силы ободочки, находящейся в сложном деформированном состоянии типа

"изгиб + кручение", стремятся вернуть ее в вертикальное положение, так как это положение соответствует минимуму работы упругих сил.

Кроме того, при отклонении вращающейся оболочки от вертикального поло. жения под действием ветра в плоскости, перпендикулярной направлению этого отклонения, на нее действуют

30 гироскопические и аэродинамические силы, которые однако всегда .взаимно противоположны и поэтому компенсируют друг друга, При небольшом ветре или при отсут-З5 ствии его скорость вращения оболочки может быть уменьшена или даже сведена к нулю.

С другой стороны, при соответствующих метеорологических условиях, нап-4О ример при слабом ветре или при полном безветрии в условиях смога: высота выдвижения оболочки и скорость ее вращения могут быть достаточно большими для того,.чтобы уменьшить энер- 4> гозатраты, необходимые для работы дутьевых вентиляторов дымовой трубы 1, вплоть до полного их отключения. Это возможно вследствие большего, по сравнению с известными способами отвода газов, разности давлений на поверхности Земли, на входе в дымовую трубу 1 и на высоте, на выходе иэ оболочки 5. Кроме того, вращение оболочки организует такой поток газа, при котором уменьшаются потери на их турбулентное движение в газоотводящем стволе. Аналогичный — длина оболочки 5; — радиус торообразной полости 13;

r. — радиус сечения упругого .к кольца 14;

P — расстояние между соседними витками оболочки, характеризующее плотность ее укладки;

Ф"- толщина оболочки ф = 3,14, дают, например, при не очень тонкой оболочке (d"= 1 мм), не очень плотной укладке ее (P = 1 мм), для реальных конструктивных размеров r = 50 мм к и r = 500- 750 мм значения L = 400800 м.

При дальнейшем повышении ветра до штормового или при сильном уменьшении интенсивности отходящего потока газов оболочка 5 полностью свертывается в корпусе 4 устройства и отвод газов происходит обычным образом через трубу и центральное отверстие тороидального корпуса 4, Использование изобретения позволяет увеличить высоту отвода отходящих газов и за счет этого снизить концентрацию вредных эеществ, причем особенно эффективно в опасных условиях смога, при которых отсутствует ветер. Экономический эффект при этом достигается за счет распределения вредных газообразных отходов на такую площадь поверхности Земли, которая бы обеспечивала уничтожение где L

144 4 эффект возникает в природе в устойчивом атмосферном вихре-торнадо.

При повышении скорости ветра или (и) при уменьшении интенсивности потока отходящих газов из блока управления 18 подается команда на уменьшение высоты выдвижения оболочки, при этом включаются приводные ролики 15 и 16 и оболочка 5 начинает складываться, поступая в тороидальную полость 13 верхней вращающейся части корпуса 7 ° При этом упругое кольцо 14, с которым- соединена нижняя часть оболочки 5, а также упругие силы самой оболочки заставляют сворачиваться ее в спиральную торообразную поверхность.

Длина уложенной таким образом оболочки может быть достаточно большой. Оценки, проведенные по формуле

2.

9l (r -гк) ю

P + .м "

1176144 этих загрязнений. природными поглотителями без их гибели или заметного качественного изменения, уменьшить энергозатраты, необходимые для работы дутьевых вентиляторов дымовых труб, вплоть до полного их отключе- ния при достаточно высоко выдвинутой оболочке и при достаточно высокой скорости ее вращения. Энергозатраты, необходимые для работы приводов устройства, описанного в данном изобретении, предполагаются существенно меньшими по сравнению с энергозатратами для мощных дутьевых вентиляторов, являющихся в настоящее время основным средством повышения высоты выброса газов за счет повышения их скорости выброса. Однако с увеличением мощности вентиляторов растут потери энергии на турбулентное движение отходящих газов в газоотводящем стволе. В предлагаемом изобретении энергозатраты уменьшаются за счет большей разности давлений отходящего газа на уровне Земли и на высоте его выхода из газоотводящей оболочки и за счет организации вращательного восходящего движения газа, при котором уменьшаются потери на турбулентность.

С помощью предлагаемого устройства возможно увеличить высоту выброса газов из многочисленных ныне действующих дымовых труб, являющихся основным источником загрязнения воздуха в городах, при этом не требуется их доработка и остановка техйологического процесса, связанного с необходимостью отвода газа, установка устройства на дымовую трубу проста и

1(может быть выполнена, например, с помощью вертолета, уменьшить стоимость строительства новых дымовых труб за счет снижения их высоты, так как для высот свыше 50 м стоимость

15 дымовой трубына каждыйметр увеличивается в 4 раза и снижение высоты на 50-200м позволяет .сэкономить 40- 160 тыс . руб.

Кроме того, использование изобретения позволяет получить следующие

20 дополнительные преимущества: возможность сепарации и удаления твердых час; тиц (шлама) из потока отходящих газов за счет организации их вращательного движения, причем как при выдвинутой, 5 так и при сложенной гибкой гаэоотво . дящей оболочке, и возможность наб- людения и контроля загрязнения атмосферы в масштабах города за счет наблюдения и анализа информации от

N датчиков состояния газового потока и датчиков направлений и скорости ветра, которые в нем используются.. 1.176144

4-А

Фиг. 3

Составитель О. Смирнова

Редактор В. Ковтун Техред С.йовкий Корректор В. Синицкая.

Заказ 5329/39 Тираж 526 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал IIIIII "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4