Способ очистки выходящих из печи газов и устройство для его реализации — SU 1762991 (original) (raw)

(51)5 В 0 51 08 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ов от пыли, , Сущность выходящих учивание гаумя акустиолебаний,ческими которых удер(т 1 + 2) Гц ивают В информируют волн связыием 1а вают с длиной печи соотношех(2 т+1), гвнутренн ройстве д Изобретени от пыли и мож улавливании тв щих из цементнИзвестен г держит цилинд ской коагуляци расположен зв чистке газо ьзовано пр зов, выходя е относится к о ет быть испол ердой фазы га ой печи, азоочиститель, рическую каме и, на одном ко укогенератор 2 и выходзмещена о прилеолнен с и и уста- рефлекимеется оны раскоторый сору акустиченце которой ). На другом(71) Ленинградский механический институт(56) Авторское свидетельство СССРМ 957941, кл. В 01 О 51/08, 1982,Авторское свидетельство СССРМ 1130383, кл, В 01 О 51/08, 1984.(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВЫХОДЯЩИХ ИЗ ПЕЧИ ГАЗОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ(57) Использование: очистка газвыходящих из цементной печиизобретения: в способе очисткииз печи газов, включающем озвзового потока одновременно двческими источниками козвучивание производят акустилебаниями, разность частот коживают равной Л 1=(0,025 - 0,1)Значения частот 11 и 12 устанавлтервале 8.50 Гц. Внутри печистоячие волны. Частоту стоячих а - скорость звука,- длина полости печи, и) = 0.1,2 В усточистки выходящих из печи газов, содержащем камеру акустической коагуляции, соединенную с печью патрубком, и акустический генератор, в патрубке выполнен поперечный разрез, охваченный снаружи двумя взаимно отличными по объему резонаторами. Часть патрубка, связанная с печью, в области разреза выполнена в виде плоского щелевого сопла. Противоположная по разрезу часть патрубка выполнена в виде плоского щелевого диффузора, Поперечное сечение входного среза диффузора равно поперечному сечению выходного среза плоского щелевого сопла. В продольной плоскости симметрии, общей для плоского щелевого сопла и плоского щелевого диффузора, параллельно широким кромкам разреза во всю их ширину установлена общая разделительная пластина, образующая два взаимно герметично изолированных плоских щелевых канала, Каждый канал через разрез в патрубке сообщен с внутренней полостью соответствующего резонатора.Торцевые кромки плоского щелевого сопла и плоского щелевого диффузора выполнены) авей заостренными. Расстояния д 1 и д 2 между кромками разреза патрубка пропорциональны корню квадратному из объема соот-,О" ветствующего резонатора. Донные стенки ЬЭ резонаторов установлены с возможностью Ч,) перемещения вдоль боковых стенок резона-торов, 2 ил., 2 табл.а конце камеры размещен рефлектор ной патрубок. По оси камеры ра труба. Один конец трубГы герметичн гает к торцу камеры, а другой вып отверстием на боковой поверхност новлен с зазором по отношению к тору. В боковой стенке камеры окно, над которым с наружной сторположен звуковой генератор. Звуковой генератор выполнен в виде двух установленных одна напротив другой прямоугольных камер. Одна из камер соединена с тангенциальным входным патрубком, Прямоугольные камеры выполнены с общей верхней стенкой.Верхняя стенка снабжена пластинами, установленными между камерами, и окном. На боковой поверхности камеры акустической коагуляции между окном и рефлектором выполнены по всему периметру кольцевые изделия отсоса взвешенных частиц.Недостатком известного гаэоочистителя является невысокое качество очистки выходящих газов из-за того, что не удается генерировать достаточно интенсивные акустические волны внутри печи, тем более стоячие волны, При высокой запыленности поступающего газа значительно возрастают знергозатраты на отсос пыли из камеры акустической коагуляции. Для повышения эффективности осаждения пыли путем снижения частоты стоячих волн требуется значительно увеличивать размеры коагуляционной камеры.Целью изобретения является повышение качества очистки выходящих иэ печи газов путем интенсификации коагуляции частиц.Поставленная цель достигается тем, что в способе очистки газов путем озвучивания одновременно двумя акустическими источниками колебаний, озвучивание производят акустическими колебаниями, разность частот которых удерживают равной Л 1=(0,025 - 0,1) (Т 1 + т 2) Гц, а значения частот т 1 и 12 устанавливают в интервале 8,50 Гц,Внутри печи формируют стоячие волны с частотой, соответствующей= - (2 п 1+1),4где а - скорость звука;- длина внутренней полости печи; щ = 0,1,2 - номер гармоники стоячих волн.В устройстве для очистки выходящих из печи газов, содержащем камеру акустической коагуляции, соединенную с печью патрубком, и акустический генератор, в патрубке выполнен поперечный разрез, охваченный снаружи двумя разными по объему резонаторами. Часть патрубка, соединенная с печью, в области разреза выполнена в виде плоского щелевого сопла, Противоположная по разрезу часть патрубка выполнена в виде плоского щелевого диффузора, Площадь поперечного сечения входного среза диффузора равна площади02. =ор50 где Ори Ор- постоянная и переменная составляющие скорости движения частиц, гр- угол сдвига фазы движения частицы и 55 среды ( ср = агстц в л ),Наличие сдвига фазы объясняется влиянием окрестности частицы, в силу которой она вовлекается в движение среды с тем ил иным запаздыванием, Для мелких частиц характеризующихся невысокой инерцион. поперечного сечения выходного среза плоского щелевого сопла. В продольной плоскости симметрии, общей для плоского щелевого сопла и плоского щелевого диффу зора, параллельно широким кромкам разреза во всю их ширину установлена общая разделительная плоская пластина. Разделительная пластина образует два взаимно герметично изолированных плоских щелевых 10 канала, Каждый щелевой канал через разрез в патрубке сообщен с внутренней полостью соответствующего резонатора, Торцевые кромки плоского щелевого сопла и плоского щелевого диффузора выполнены 15 заостренными, Расстояния д 1 и д 2 междукромками разреза патрубка пропорциональны корню квадратному из объема соответствующего резонатора.Донные стенки резонаторов могут быть 20 установлены с возможностью перемещениявдоль боковых стенок резонаторов.Акустическое поле, создаваемое в пространстве печи и потоке газа, возбуждает в и ростра нстве периодические пульса ции 25 статического давления и скорости. На взвешенные частицы, движущиеся в газовом потоке, действует сила, которую можно разбить на постоянную и переменную составляющие, При изменении силы сопро тивления среды по линейному законуСтокса (Рсопр = 3 л 7/ бОдр, где у - динамическая вязкость среды, б - диаметр частицы, Одр - относительная скорость движения газа), движение частицы описывается уравне ниемО,+ рО, р (О+О пю ),где Ор - скорость движения частицы,ф = - , г = -щб, рр - плотность час 7 Ят40 тицы, и - частота пульсаций скоростногонапора потока на частицу, О - постоянная скорость газового потока, О - пульсационная скорость газового потока, Решение этого уравнения при начальных условиях 1 = О, 45 Ор = Ор, имеет видностью ( мт (1), скорость определяется соотношением О = 0 + ррах эп (в т - р ),1 где,ир сов р - степень увлечения частицы пульсирующей средой; при известных щ и т получаемк 11 1 Р = 3 Гс 9, ф 4 р9 ц1+к Гб Из этих уравнений следует, что частицы, взвешенные в потоке, тем точнее следуют за пульсациями скорости газа, чем меньше их радиус и плотность, чем больше вязкость газа и ниже частота пульсаций,Для более крупных частиц линейная связь сопротивления среды нарушается, Однако физический механизм процесса коагуляции частиц в акустическом поле сохраняется,Частицы полидисперсного состава по разному реагируют на воздействие пульсирующего потока газа. Так, частицы малого радиуса за один период пульсаций успевают пройти значительное расстояние вместе с движущимся газом, а крупные частицы почти не изменяют своей скорости.Если бы удалось достичь большой амплитуды пульсаций потока, то для эффективной работы устройства частота акустического генератора могла бы быть достаточно большой. Поскольку предполагаемые для пылеосаждения генераторы работают на отходящих газах, движущихся с малыми скоростями, мощность пульсаций потока газа ограничена, и для коагуляции частиц пыли размером 50 - 500 мкм необходимы частота акустических генераторов 1 = 2 - 50 Гц, Использование эффекта биений, вызванных пульсациями одинаковой амплитуды с близкими частотами, позволяет достичь дополнительного эффекта за счет периодического удвоения амплитуды пульсаций скорости в потоке, несмотря на то, что суммаоная энергия пульсаций остается неизменной. Несущая частота результирующей пульсации равна средней от обеих частот, Эта частота подбирается равной 1 =а= - (2 п+1), гп = 0,1,2, В этом случае в печи4возникает стоячая волна, переносящая энергию излучения генератора с максимальным КПД.В то же время, несмотря на значительную эффективность газоочистки при инфразвуковых частотах 1=27 Гц, работа в диапазоне частот ниже 1 = 8 Гц не целесообразна по соображениям техники безопасно 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сти. Технические трудногсти создания генераторов частотой 1 = 2 - 7 Гц на отходящих газах разрешимы. Однако эти частоты оказывают разрушительное воздействие на здания и окружающие объекты и, что особенно недопустимо, оказывают угнетающее действие на людей. Поэтому в предлагаемом способе очистки выходящих газов ниж. ней частотой акустических волн принята 1= 8 Гц.Заявителю неизвестны другие технические решения, которые содержали бы признаки, сходные с отличительными признаками заявляемого изобретения. Отличительные признаки являются существенными, т.к. в совокупности с известными признаками они проявляют новые свойства: значительно повышается качество очисткиот пыли газов, выходящих иэ цементной печи.Заявляемое изобретение поясняется чертежом, где на фиг,1 показан продольный разрез устройства, реализующего заявляемый способ очистки газов от пыли; на фиг,2 - схема поперечного разреза патрубка устройства; на фиг,3 - устройство перемещения днища резонаторов.Устройство содержит патрубок, охватывающий выпускное отверстие вращающейся печи 1 для обжига цемента. В патрубке выполнен поперечный разрез. Часть патрубка, связанная с печью 1, в области разреза выполнена в виде плоского щелевого сопла 2, Противоположная по разрезу часть патрубка выполнена в виде плоского щелевого диффузора 3. Поперечное сечение входного среза диффузора 3 в области разреза равно поперечному сечению выходного среза щелевого сопла 2, В продольной плоскости симметри, общей для плоского щелевого сопла 2 и плоского щелевого диффузора 3, параллельно широким кромкам разреза во всю их ширину установлена общая разделительная пластина 4, Разделительная пластина 4 образует в плоском щелевом сопле 2 и плсоком щелевом диффуэоре 3 два взаимно герметично изолированных плоских щелевых канала а и Ь. При этом поперечный разрез распадается на две не связанных между собой щели с и б. Каждая щель с и б охвачена снаружи не равными по объему резонаторами 5 и б, Внутренние полости резонаторов 5 и б через щели с и б сообщаются соответственно с плоскими щелевыми каналами а и Ь. Торцевые кромки е плоского щелевого сопла 2 и плоского щелевогодиффузора 3 выполнены заостренными под углом 1015 к образующей внутренней поверхности, Расстояния д 1 и д 2 между1762991 зром Ь щелевого сопла тся, С выходного сопла 2 истекают ных газовых потоствуют с острыми искрет- ескими ыхокромками разреза патрубка - ширина соответственно щелей с и б - пропорциональны корню квадратному из объема соответствующих резонаторов 5 и 6, Донные стенки 7 и 8 резонаторов 5 и 6 могут быть установлены с возможностью перемещения вдоль боковых стенок резонаторов 5 и 6. В боковых стенках выполнены фиксирующие пазы 9, Донные стенки 7 и 8 выполнены в виде двух крышек - верхней 10 и нижней 11. К нижней крышке 11 прикреплен стягивающий винт 12, соединенный с верхней крышкой 10 с помощью резьбового соединения. Между верхней 10 и нижней 11 крышками размещена кольцевая прокладка 13. На верхней крышке 10 размещены стопорные болты 14. На стягивающем винте 12 установлена контргайка 15.Очистку от пыли газов, выходящих из печи, в соответствии с заявляемым способом осуществляют путем озвучивания газового потока одновременно двумя акустическими источниками. При этом акустические колебания распространяют вниз по потоку и через диффузор 3 в отводящую систему и вверх по потоку в объем печи 1, Значения частот колебаний акустических генераторов 11 и 12 выбирают такими, что в объеме печи 1 устанавливают стоячие волны. Кроме того, соотношения частот 1 и 1 подбирают таким, чтобы разность частот Л 1 составляла Ь 1=(0,025 - 0,1)(11+1 г).Тем самым осуществляют озвучивание газового потока в объемепечи 1 и за срезом выходного отверстия печи 1, Частицы пыли коагулируют и оседают на стенки печи 1 и днища 7 и 8 резонаторов 5 и 6. Возбуждаемые в объеме печи 1 и в газовом потоке биения акустических колебаний способствуют.интенсификации процесса коагуляции, в том числе мелких частиц пыли,Устройство для очистки выходящих из печи газов работает следующим образом. Заполненный частицами пыли поток газа из печи 1 по патрубку направляется в два плоских щелевых канала а и 2, в которых газ ускоря среза плоского щелевого два взаимно изолирован ка. Эти потоки взаимоде торцевыми кромками входного среза плоского щелевого диффузора 3. Часть газовогопотока направляется в плоские щелевые каналы а и Ь плоского щелевого диффузора 3,5 а часть - через щели с и б в резонаторы 5 и6, образующие акустические генераторы типа "свистка Гавро", Частоты акустическихгенераторов 11 и 12 определяются объемомрезонаторов 5 и 6, скоростью звука и пло 10 щадью сечения щелей с и б:уг г ЯНлl лЧ;где а - скорость звука, д, - расстояние между кромками разреза патрубка, Н - ширинашироких кромок разреза, Ч - объем резонаторов 5 и 6,Регулировка частоты колебаний т 1 и 12осуществляется изменением объема резонаторов 5 и 6 путем перемещения донныхстенок 7 и 8 вдоль боковых стенок резонаторов 5 и 6,Подстройка объема резонатора производится вручную. Отпускается дискретноконтргайка 15 и стопорные болты 14. Выкручивается стягивающий винт 12, верхняя 10и нижняя 11 крышки расходятся. Прокладка13 возвращается в недеформированное состоя ние. Верхняя кры ш ка 10 перемещаетсядо следующих фиксирующих пазов 9. Стопорные болты 14 фиксируют положение верхней крышки 10 в новом положении.Стягивающий винт 12 сжимает прокладку13, поджимая нижнюю крышку 11 к верхнейкрышке 10, Положение стягивающего винта12 фиксируется контргайкой 15,Экспериментальным путем на модельной установке было проведено исследование осаждения пыли акустическим полем вдиапазоне 10-60 Гц.Установка представляла собой цилиндрический канал диаметром 0,5 м и длиной 7м, по которому вентилятором ЦУ-25)прогонялся запыленный воздух с начальным распределением цементной пыли пофракциям; и с начальным содержанием 50 мг/ В канале акустическим генерат давалось акустическое поле с одной ной частотой, а также двумя акусти енераторами на близких частотах, Н1762991 10 35 Таблица 1 Общее количество пыли на выхо- де Пульса- ционнаяскорость газового потока, м/с,О Частота пульсации, Гц,1 Процентное содержание пыли на выходе из канала по фракциям,Д15.0 19,6 20,0 17,0 15,0 10 20 35 50 60 56,049,84331,416,2 33 34 36 40 27,5 10,4 15 15 2333,2 0,6 1,2 6,0 6,6 16,5 30 30 34 54 68 15 15 17 271 5,80,8 Примечание. Частоты ниже 1 = 10 Гц не исследовались по соображениям техникибезопасности,40 де из канала проводился отбор проб на запыленность. Усредненная скорость газового потока была Чр = 25 м/с. Результаты анализа представлены в табл.1 - 3,Таким образом, применение заявляемого способа очистки выходящих из печи газов и устройства для его позволяет в 2-3 раза снизить содержание пыли в отходящих газах, при этом используется энергия отходящих газов,Формула изобретения 1, Способ очистки выходящих из печи газов путем озвучивания одновременно двумя акустическими источниками колебаний, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества очистки путем интенсификации коагуляции частиц, озвучивание производят акустическими колебаниями с разностью частот, равной Л 1 = (0,025 - 0,1)х х(т 1+1 г) Гц, где 1 - частота колебаний первого источника; 12 - частота колебаний второго источника, причем значения частот 1 и 12 устанавливают в интервале 8 - 50 Гц.2. Способ по п,1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что внутри печи формируют стоячие волны с частотой, соответствующей 1 = - (2 гп+1), где а - скорость звука;- длина а4внутренней полости печи; гп = 0,1,2 - номер гармоники стоячих волн,3. Устройство для очистки выходящих из печи газов, содержащее камеру акустической коагуляции, соединенную с печью патрубком,и акустический генератор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества очистки путем интенсификации коагуляции частиц, в патрубке выполнен поперечный разрез, охва 5 ченный снаружи двумя разными по объему резонаторами, при этом часть патрубка, соединенная с печью, в области разреза выполнена в виде плоского щелевого сопла, а противоположная по разрезу часть патрубка10 выполнена в виде плоского щелевого диффузора, площадь поперечного сечения входного среза диффузора равна площади поперечного сечения выходного среза плоского щелевого сопла, в продольной плоскости симметрии, об 15 щей для плоского щелевого сопла и плоского щелевого диффузора, параллельно широким кромкам разреза во всю их ширину установлена общая разделительная пластина, образующая два взаимно герметично20 изолированных плоских щелевых канала, сообщенных через разрез в патрубке с внутренней полостью соответствующего резонатора, торцевые кромки плоского щелевого сопла и плоского щелевого диффу 25 зара выполнены заостренными, при этом расстояния между кромками разреза патрубка пропорциональны корню квадратному из объема соответствующего резонатора,30 4, Устройство по п,З, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что донные стенки резонаторов установлены с возможностью перемещения вдоль боковых стенок резонаторов.=г - мл лЦ 1 СЧ М ; л 1 1 1 1 1 м л м л СО сО Вс 1 1 1 1 лхмц х 0 г сч я ммм 1 1 1 1 1 с г.-лл 0 СОСОО- 1 1 1 1 1 11 1 1 МС МО СЧ с м .с 0 1 1 1 1 1 1 1 1 11762991 14 11 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 м1 1 (О 11 1 1 К 11 1 1 о о ф 1- о ( т Е с о х ( ф Ю ЮЮ ЮЮЦл лЮ - ( СЧ г г л л мю мс; н с 4 (ц сц м1762991 ии ежовыйаз г 2 Корректор В,П дакт аз 3405 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по изобретения113035, Москва, Ж, Раушская на и ГКНТ СССР твенно-издательский комбинат "Патент", г. Уж Пр л, Гагарина Составитель Л.ЮлдашеваТехред М,Моргентал Подписноем и откры

Смотреть

Способ очистки выходящих из печи газов и устройство для его реализации