Устройство для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания

 

Изобретение позволяет повысить эффективность очистки от бенз(а)пирена, сажи и окислов азота в отработавших газах при стационарных условиях работы газотурбинных двигателей, для чего нейтрализующая жидкость впрыскивается равномерно по сечению в высокотурбулизированный горячий П № поток отработавших газов. При этом происходит интенсивная коагуляция частиц сажи с последующим осаждением их на каплях и пленке нейтрализующей жидкости, конденсация газообразного бенз(а)пирена и абсорбция окислов азота водой, которые нейтрализуются растворенной гидроокисью кальция с образованием нетоксичных продуктов. Блок прямоточных вихревых сепараторов 6 с тангенциальными щелями а, установленный в ресивере 4, позволяет уменьшить гидравлические потери в тракте, габаритные размеры и все установки, а тангенциальные щели, плиты 9 и отражатели 10 повы.шают эффективность сепарации. Сливная магистраль, ресивер 4,успокоитель 13, бак 12 и магистраль подвода к форсункам 2 составляют оборотную систему снабжения нейтрализующей жидкостью, чем достигается снижение расхода жидкости в 2.5-3 раза. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. I Вьио9 (Л С xj О Ю СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„5LJ„„1701951 А1 (я)з F 01 N 3/04

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 а поток отработавших газов, При этом происходит интенсивная коагуляция частиц сажи с последующим осаждением их на каплях и пленке нейтрализующей жидкости, конденсация газообразного бенз(а)пирена и абсорбция окислов азота водой, которые нейтрализуются растворенной гидроокисью кальция с образованием нетоксичных продуктов. Блок прямоточных вихревых сепараторов 6 с тангенциальными щелями а, установленный в ресивере 4, позволяет уменьшить гидравлические потери в тракте, габаритные размеры и все установки, а тангенциальные щели, плиты 9 и отражатели 10 повышают эффективность сепарации. Сливная магистраль, ресивер 4, успокоитель 13, бак 12 и магистраль подвода к форсункам 2 составляют оборотную систему снабжения нейтралиэующей жидкостью, чем достигается снижение расхода жидкости в 2.5 — 3 раза. 1 з,п. ф-лы, 3 ил.

) ЛиаР (21) 4772309/06 (22) 19.12.89 (46) 30.12.91. Бюл. ¹ 48 (71) Самарский авиационный институт им. акад. С.П.Королева (72) Ю,А.Кныш, А.В.Ивлиев, В.Е,Коргальцев, В.Л, Мозговой и M. Н, Е пишев (53) 621.43.068.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

No 754751, кл, F 01 N 3/04, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение позволяет повысить эффективность очистки от бенз(а)пирена, сажи и окислов азота в отработавших газах при ста цио на рн ых условиях работы газотурби нных двигателей, для чего нейтрализующая жидкость впрыскивается равномерно по сечению в высокотурбулизированный горячий

5 II ; (,, I

OllVICAHVIE ИЗОБ. ETEHVISI — .= ) 1 701951

Изобретение относится к устройстьам для снижения содержания токсичных комг1онентов в отработавших газах авиацианIblx воздушно-реактивных, двигателях и газотурбинных установок при стационарных условиях работы, а та.(: (е мажет быт;-., испольэсВанс для Очистки отработавших га1зов ДВС, Для Очистки газов от ахи и аэрсзальных частиц широко используется их осаждение на каплях при распыл,лвании жидкости в газовом потоке, где наибольшее применение нашли центробежные скрубберь ..

Недостатками известных устаолств яв" пяются низкая эффективность очистки GTpàботавших газов от окислов азота, большой расход нейтрализующей жидкости и большие габаритные размеры, Известно устройство для обезвре кивания отработавшлх газов ДВС, содержащее установленные последовательно корпус с нейтралиэатором и жидкостный скруббер

Вент> ри, выполненный за одно целое с кор пусом нейтрализатора и размещенный канцентрично в трубе, а также содержит магистраль подвода нейтрализующей жидкости из бака к скрубберу и ресивер для сбора отработанной нейтрализующей жидкости.

Недостатками известного устройства явля отся высокое гаэодинамическае сопротивление и сильное увеличение габаритных размеров с ростом массового расхода отработавших газов, Цель изобретения — повышение зффекгивности обезвреж1лвани "I отработавших газов, снижение газоди,-1ам1л«ескога сопротивления при больших массовыx р3(. . кодах отходящих газов в единицу времени.

Г1 оста Влен н а я цель дасти га ется тем, «To в устройстве для обезвреживания отработавших газов стационарных гаэогурбинных двигателей, содержащем бак с нелтралиэующей жидкостью, камеру нейтралиэаци л, имеющую по меньшей мере сдну (борсунку, подключенную к баку, и связанную через диффуэор с ресиверам для сбора отрабс,TBHHoI1 жидкости, pccMBf p выполнен В Виде батареи прямота«ных вихревых сепараторов, на Входе в которые установлены завихрители, а на выходе выполнены тангенциальные каналы, кроме тога, рес:. Вер сообщен при помощи трубопровода с баком, а форсунка подключена к последнему черед фильтр тон кол очистки и жидкост11ый наса „; а на одном конце трубопровода, расположенного в баке, размещен успокоитель.

HB фиг. 1 показа ;<о устройства, продольный раэаез; на фиг. 2 — сечение А-А н» фиг. 1; на фиг. 3 - се ген ",е Б-Ь нл фиг, 1, 10

Р

a о

30 о

d3

40 5

Предлагаемое устройство для обезвреживания отработавших азов стационарных газотурбинных двигателей состоит из камеры нейтрализации 1, представляющей собой трубу гаэоатводящего тракта длиной

6--8 калибров с поворотом патака на 90О в верти1(альное положение, В камере нейтрализации установлены форсунки 2 для Впрыска и равномерного распределения

4 нертрализующей жидкости пс сечению кам ры, со средним размером капель 100 мкм.

Камера нейтрализации плавно через диффуэор 3 переходит в сепаратор, который представляет собой ресивер 4, ограниченный снизу плитой 5, на которой жестко за .реплены трубы батарейно(а прямоточного вихревого сепара — îðà 6 длиной 6 — 8 калибров, на одном конце которых установлены завихрители 7 с углом закрутки 45О, на друи м выполнены тангенциальные щели с зазором а=2 — 3 мм, фиг. 2. На плите 5 также расположены трубки коллектора 8 сливной магистрали нейтрализующей жидкости.

Сверху ресивер ограничен плитой 9, в отверстии которой с зазором входят трубки сепаратора 6. С наружной стороны на трубках сепаратора перед плитой 9 установлены отражатели 10. Ресивер 4.плавно через конфузор 11 переходит s газоотводящий тракт.

Сливной коллектор 8, так 12 и успакоитель

13 образуют сливную магистраль отрабогавшел нейтрализующей жидкости из ресивера.

Падающая магистраль нейтрализующей жидкости иэ бака В тазовый поток состоит из последовательно расположенных фильтра тонкой очистки 14, водяного насоса

".5, крана подачи нейтрализую цей жидкости 16, индикатора давлений 17 и форсунок 2, Указатель уровня жидкости 18, дыхательный;<лапан-крышка 19, поплавковый, (лап .í 20, кран подвода воды 21 образуют ,=1стему подпитки и автоматического поддержания заданного уровня жидкости в ба(е. Обе магистрали обеспечивают замкнутый цикл нейтрализации жидкостью

= автоматическОЙ подпиткой унесенной. л испарившейся воды. Козырек 22 и бачок 23 служат для сбора и отвода стекающей нейтрализующей жидкостл, Ус ройство работает следующим сбразам.

Перед началом работы через дыхательныи кран-крышку 19 в бак заливается 5% ат ааьема бака раствор гидроокиси кальция, затем открывается кран 21, и Вада из общей водопроводной системы заполняет бак 12 да заданного уровня. Контроль заполнения

И уравЕНЬ жиДКОСтИ В баКЕ ОСущЕСтВЛяЕтея ного перемещения частицы сажи осаждаются

30 по указателю уровня 18. Поддержание постоянного уровня жидкости в баке осуществляется поплавковым клапаном 20, Непосредственно перед запуском двигателя необходимо открыть кран 16, включить водяной насос 15 и краном 16 по индикатору давлений 17 выставить заданное давление перед форсунками 2, обеспечивающее расход жидкости через форсунки 8 — 10% от расхода отработавших газов, При работающем двигателе высокотурбулизированный поток отработавших газов поступает в камеру нейтрализации 1. В поток через форсунки 2 равномерно по сечению впрыскивается нейтрализующая жидкость. В камере нейтрализации поддействием высокой температуры и скорости потока газов происходит интенсивное испарение капель воды, пар конденсируется на частицах сажи и способствует их коагуляции. За счет интенсивного относительна каплях жидкости. Происходит эффективное улавливание частиц сажи с размерами от 0,7 до 0,1 мкм, одновременно на капельках воды абсорбируются окислы азота с образованием азотной кислоты, которая нейтрализуется раствором гидроокиси кальция. Продукты нейтрализации легко отфильтровываются из жидкости и безвредны с экологической точки зрения.

Далее аэрозольный газовый глоток поступает в диффузор 3 с углом раскрытия 14", где поток тормозится и увеличивается его статическое давление, Угол раскрытия диффузора 14 обеспечивает безотрывное течение потока и тем самым снижается местное гидравлическое сопротивление. Далее поток разделяется и движется по трубкам сепаратора 6, где он получает вращательное движение на завихрителях 7 с углом закрутки потока 45 . В закрученном потоке под действием центробежных сил капельки жидкости отбрасываются к стенкам трубок вихревых сепараторов и, перемещаясь по длине трубок через тангенциальные щели, пленка нейтрализующей жидкости поступает в межтрубный

1 (., 20

45 ресивер, происходит сепарация жидкости из газового потока, Использование батарейного прямоточного вихревого сепаратора с диаметром трубок 70 — 100 мм позволяет существенно повысить эффективность сепарации жидкости из газового потока с одновременным уменьшением длины трубок.

В результате впрыска равномерно распределенной по сечению нейтрализующей жидкости в высоко турбулизированный поток отработавших газов с плавным переходом газожидкостной аэрозоли в батарейный . прямоточный вихревой сепаратор и исполь1 зование замкнутого цикла очистки газов нейтрализующей жидкостью достигнуто существенное повышение эффективности очистки отработавших газов, снижены газодинамические потери в тракте и расход нейтрализующей жидкости, а также уменьшены габариты и вес конструкции при больших расходах отработавших газов. Испытание модельной установки с одним прямоточным вихревым сепаратором показало эффективность снижения сажи, бенз(а)пирена и окислов азота (e расчете на ИОг) на

70 — 80 .

Формула изобретения

1, Устройство для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, содержащее бак с нейтоализующей жидкостью, камеру нейтрализации, имеющую по меньшей мере одну форсунку, подключенную к баку и связанную через диффузор с ресивером для сбора отработанной жидкости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью йовышения эффективности, ресивер выполнен в виде батареи прямоточных вихревых сепараторов, на входе в которые установлены завихрители, а на выходе выполнены тангенциальные каналы.

2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что ресивер сообщен при помощи трубопровода с баком, а форсунка подключена к последнему через фильтр тонкой очистки и жидкостной насос, а на одном конце трубопровода, расположенного в баке, размещен успокоитель.

CI Lie 3

Составитель Ю,Кныш

Техред M.Mîðãåíòàë

Корректор M.Êó÷åðÿâàë

Редактор M,ÒoâòèH

Производственно-издательский ко: бинат ". атент", r, Ужгород, ул;Гагарина, 101

Заказ 4523 Тираж Подписное

БНИИПИ Государственного комитет= по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, . .>К-35, Раушская наб., 4/5