Пристрій для відбору та видалення частинок із топкового газу, що утворився в топці

1. Устройство для отбора и удаления частиц из топочного газа, образовавшегося в топке, содержащее множество сепараторов, имеющих длину, ширину и глубину, размещенных по ходу движения газа в топке, расположенных, по меньшей мере, двумя рядами на пути топочного газа с зазорами между сепараторами, позволяющими некоторому количеству частиц в топочном газе избежать улавливания, причем сепараторы в каждом последующем ряду расположены между сепараторами в каждом предыдущем ряду, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что сепараторы расположены в или после топки и, по крайней мере, один последующий ряд сепараторов расположен от предыдущего на расстоянии, равном глубине сепаратора. 2. Устройство по п. ^ о т л и ч а ю щ е е с я тем, что сепараторы представляют собой вогнутые отражающие элементы, действующие на принципе соударения. W-образную или какую-либо другую подобную вогнутую конструкцию. 4. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что вогнутые отражающие элементы, действующие на принципе соударения, представляют собой U-образные балки, имеющие полки, идущие от стенки, образующие зону сбора частиц. 5. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что топка является частью котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем. 6. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что часть из множества сепараторов, расположенных в или после топки по ходу движения топочного газа, образуют первую группу, содержащую, по крайней мере, один ряд, часть образуют вторую группу, содержащую, по крайней мере, один ряд, следующий за первым рядом сепараторов, и, по крайней мере, один ряд сепараторов во второй группе расположен от предыдущего ряда сепараторов в первой группе на расстоянии, по крайней мере, равном глубине сепаратора. 7. Устройство по п. ^ о т л и ч а ю щ е е с я тем, что часть из множества сепараторов, расположенных в или после топки по ходу движения топочного газа, образуют первую группу, содержащую, по крайней мере, один ряд, часть образуют вторую группу, содержащую, по крайней мере, один ряд, следующий за первым рядом сепараторов, и, по крайней мере, один ряд сепараторов в первой группе расположен от предыдущего ряда сепараторов на расстоянии, по крайней мере, равном глубине сепаратора. 8. Устройство по п. ^ о т л и ч а ю щ е е с я тем, что часть из множества сепараторов, расположенных в или после топки по ходу движения топочного газа, 3. Устройство по п. 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что вогнутые отражающие элементы имеют U-образную, Е-образную, О 26821 образуют первую группу, содержащую, по крайней мере, один ряд, часть образуют вторую группу, содержащую, по крайней мере, один ряд, следующий за первым рядом сепараторов, и, по крайней мере, один ряд сепараторов во второй группе расположен от предыдущего ряда сепараторов на расстоянии, по крайней мере, равном глубине сепаратора 9. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я» тем, что часть из множества сепараторов, расположенных в или после топки по ходу движения топочного газа, образуют первую группу, содержащую, по крайней мере, один ряд, часть образуют вторую группу, содержащую, по крайней мере, один ряд, следующий за первым рядом сепараторов, причем каждая группа сепараторов содержит одинаковое количество рядов. 10. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что часть из множества сепараторов, расположенных в или после топки по ходу движения топочного газа, образуют первую группу сепараторов, содержащую, по крайней мере, один ряд, часть образуют вторую группу, содержащую, по крайней мере, один ряд, следующий за первым рядом сепараторов, а первая группа сепараторов содержит большее количество рядов, чем вторая группа. 11. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что часть из множества сепараторов, расположенных в или после толки по ходу движения топочного газа, образуют первую групп", содержащую, по крайней мере,, один ряд, часть образуют вторую группу, содержащую, по крайней мере, рдин ряд, следующий за первым рядом сепараторов, и вторая группа сепаратороз содержит большее количество рядов, чем первая группа. 12. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что часть из множества сепараторов, расположенных в или после топки по ходу движения топочного газа, образуют первую группу, содержащую, по крайней мере, один ряд, часть образуют вторую группу, содержащую, по крайней мере, один ряд, следующий за первым рядом сепараторов, и каждый последующий ряд сепараторов расположен от предыдущего ряда сепараторов на расстоянии, по крайней мере, равном глубине сепаратора. 13. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ є є с я тем, что часть из множества сепараторов, расположенных в или после топки по ходу движения топочного газа, образуют первую группу, содержащую, по крайней мере, один ряд, часть образуют вторую группу, содержащую, по крайней мере, один ряд, следующий за первым рядом сепараторов, и вторая группа расположена от первой группы, на расстоянии, по крайней мере, равном глубине сепаратора. 14. Устройство по п. ^ о т л и ч а ю щ е е с я тем, что часть из множества сепараторов, расположенных в или после топки по ходу движения топочного газа, образуют первую группу, содержащую, по крайней мере, один ряд, часть образуют вторую группу, содержащую, по крайней мере, один ряд, следующий за первым рядом сепараторов, и вторая группа расположена от первой группы на расстоянии большем, чем глубина сепаратора. мер, в патентах US 4891052, кл. В 01 D Изобретение относится, главным об45/00, 1990 г. и US 5343830, кл. В 01 D разом, к сепарации частиц, а более конкретно - к устройству для сепарации час45/00, 1995 г. тиц, находящихся в топочном газе, обраОбычно в каждой печи используют блок зующемся в топочных печах. 5 U-образных балок для сепарирования частиц из топочного газа. Топочные газы проВ топочных печах, циркуляционных жаходят через печь и блок U-образных балок ротрубных котлах и/или реакторах используют сепараторы частиц, действующие на и, по мере увеличения скорости газо-пыпринципе внутреннего соударения, котолевой смеси, эффективность выделения рые могут быть также определены как tC частиц U-образными балками снижается. вогнутые отражающие элементы, или UБлижайшим аналогом изобретения явобразные балки, для отбора и удаления ляется устройство для отбора и удаления частиц, находящихся в топочных газах. частиц из топочного газа, образовавшегоСепараторы такого типа описаны, наприся в TonKet содержащее множество U 268? 1 часть из множества сепараторов обобразных сепараторов (U-образных балок), разуют первую группу, содержащую, по имеющих длину, ширину и глубину, разкрайней мере, один ряд, часть образуют мещенных по ходу движения топочного вторую группу, содержащую, по крайней газа в топке по патенту US 4992085, кл. В 01 D 45/00, 1992 г. Сепараторы распо- 5 мере, один ряд, следующий за первым рядом сепараторов, и, по крайней мере, ложены, по меньшей мере, двумя рядами, один ряд сепараторов во второй группе с зазорами между ними, позволяющими расположен от предыдущего ряда сепанекоторому количеству частиц в топочном раторов в первой группе на расстоянии, газе избежать улавливания. Сепараторы в каждом последующем ряду размещены 10 по крайней мере, равном глубине сепамежду сепараторами в каждом предыдуратора; щем ряду. Однако расстояние или зазор часть из множества сепараторов об(А) между соседними U-образными балразуют первую группу, содержащую, по ками в ряду перекрывается одной U-обкрайней мере, один ряд, часть образуют разной балкой в соседнем ряду на 5-15% 15 вторую группу, содержащую, по крайней величины А Расстояние (С) между соседмере, один ряд, следующий за первым ними рядами составляет 50-75% величирядом сепараторов, и, по крайней мере, ны А. один ряд сепараторов в первой группе расположен от предыдущего ряда сепаЗадачей изобретения является создание устройства для отбора и удаления 20 раторов на расстоянии, по крайней мере, частиц из топочного газа, характеризуюравном глубине сепаратора; щегося большей эффективностью и меньчасть из множества сепараторов обшей себестоимостью, чем другие известразуют первую группу, содержащую, по ные системы и устройства. крайней мере, один ряд, часть образуют Сформулированная задача решается 25 вторую группу, содержащую, по крайней за счет того, что в известном устройстве мере, один ряд, следующий за первым для отбора и удаления частиц из топочрядом сепараторов, и, по крайней мере, ного газа, образовавшегося в топке, соодин ряд сепараторов во второй группе держащем множество сепараторов, имеюрасположен от предыдущего ряда селащих длину, ширину и глубину, размещен- 30 раторов на расстоянии, по крайней мере, ных по ходу движения газа в топке, расравном глубине сепаратора; положенных, по меньшей мере, двумя рячасть из множества сепараторов обдами на пути топочного газа с зазорами разуют первую группу, содержащую, по между сепараторами, позволяющими некрайней мере, один ряд, часть образуют которому количеству частиц в топочном 35 вторую группу, содержащую, по крайней газе избежать улавливания, причем сепамере, один ряд, следующий за первым раторы в каждом последующем ряду расрядом сепараторов, причем каждая групположены между сепараторами в каждом па сепараторов содержит одинаковое копредыдущем' ряду, сепараторы распололичество рядов; жены в или после топки, и по крайней 40 часть из множества сепараторов обмере, один последующий ряд сепараторазуют первую группу, содержащую, по ров расположен от предыдущего на расскрайней мере, один ряд, часть образуют тоянии равном глубине сепаратора. вторую группу, содержащую, по крайней Сепараторы представляют собой вогмере, один ряд, следующий за первым нутые отражающие элементы, действую- 45 рядом сепараторов, а первая группа сещие на принципе соударения, и могут параторов содержит большее количество иметь U-образную, Е-образную, W-образрядов, чем вторая группа; ную или какую либо иную подобную вогчасть из множества сепараторов обнутую конструкцию. разуют первую группу, содержащую, по В частности, вогнутые отражающие 50 крайней мере, один ряд, часть образуют элементы, действующие на принципе соувторую группу, содержащую, по крайней дарения, представляют собой U-образные мере, один ряд, следующий за первым балки, имеющие полки, идущие от стенрядом сепараторов, и вторая группа секи, образующие зону сбора частиц. параторов содержит большее количество В частном случае выполнения топка 55 рядов, чем первая группа; является частью котла с циркулирующим часть из множества сепараторов обпсевдоожиженным слоем. разуют первую группу, содержащую, по Расположение множества сепараторов крайней мере, один ряд, часть образуют п или после топки по ходу движения товторую группу, содержащую, по крайней почного газа может быть следующим: мере, один ряд, следующий за первым 26821 рядом сепараторов, и каждый последующий ряд сепараторов расположен от предыдущего ряда на расстоянии, по крайней мере, равном глубине сепаратора; часть из множества сепараторов образуют первую группу, содержащую, по крайней мере, один ряд, часть образуют вторую группу, содержащую, по крайней мере, один ряд сепараторов, следующий за первым рядом сепараторов, и вторая группа расположена от первой группы на расстоянии, по крайней мере, равном глубине сепаратора; часть из множества сепараторов образуют первую группу, содержащую, по крайней мере, один ряд, часть образуют вторую группу, содержащую, по крайней мере, один ряд сепараторов, следующий за первым рядом сепараторов, и вторая группа расположена от первой группы на расстоянии большем, чем глубина сепаратора. Новое увеличенное расстояние между, по крайней мере, некоторыми рядами сепараторов позволяет повысить эффективность улавливания частиц из топочного газа благодаря увеличению интервала вре-t мени и расстояния для прохождения топочного газа, с целью уменьшения скорости перед "столкновением" с последующим рядом сепараторов. На фиг. 1 показан вид в перспективе двух вогнутых отражающих элементов (Uобразных балок); на фиг. 2а - вид сбоку в разрезе сепаратора частиц, действующего на принципе соударения; на фиг. 2Ь - вид сверху в разрезе устройства на фиг. 2а; на фиг. За - вид сбоку в разрезе варианта сепаратора частиц, действующего на принципе соударения; на фиг ЗЬ - вид сверху в разрезе устройства на фиг. За; на фиг, 4 - вид сверху в разрезе сепаратора частиц, на котором представлены позиции и обозначения, определяющие конструкцию; на фиг. 5 - вид сверху сепаратора частиц на фиг. 4; на фиг. 6 вид сверху в разрезе одного варианта выполнения изобретения с увеличенными зазорами между, по крайней мере, двумя следующими один за другим рядами сепараторов; на фиг. 7 - вид сверху в разрезе второго варианта выполнения изобретения; на фиг. 8 - вид сверху в разрезе третьего варианта выполнения изобретения; на фиг. 9 - вид сверху в разрезе четвертого варианта выполнения изобретения; на фиг. 10 - вид сверху в разрезе пятого варианта выполнения изобретения. На фиг. 1-10 одинаковыми позициями обозначены одинаковые или выполняющие сходные функции элементы. 8 Термин "U-образная балка" используется в изобретении для удобства. Под этим термином понимается в широком смысле любой тип вогнутых отражающих 5 элементов-сепараторов, действующих на принципе соударения. Могут быть использованы элементы различной формы. На фиг. 1 изображен блок, состоящий из двух U-образных балок 10, используе10 мых для отбора и удаления частиц, содержащихся в топочном газе 8, образующемся в процессе горения в топке. Множество таких U-образных балок 10 располагают по ширине и глубине топки по 15 направлению движения топочных газов. Каждый вогнутый отражающий элемент или U-образная балка 10 имеют полки 2, сопрягающиеся со стенкой 4, и они образуют вогнутую поверхность 6 для отбора и уда20 ления частиц из топочного газа 8. На фиг. 2а и 2Ь показаны установки, содержащие множество U-образных балок, расположенных, по крайней мере, в один ряд, а предпочтительно - в два или 25 более рядов 12, размещенных в верхней части топки или реактора 14 и/или по направлению движения топочных газов 8. Ряды U-образных балок 12 могут образо• вывать одноступенчатый сепаратор, вслед 30 за которым располагается дымоход или ' обогреваемая поверхность (не показана). Ряды 12 U-образных балок 10 образуют группу (16), вслед за которой по направлению течения топочных газов раз35 мещены ряды 12 U-образных балок 10 другой группы 20, как показано на фиг. За и ЗЬ. На фиг. 4 показаны конкретные зазоры между U-образными балками. А - расс40 тояние или зазор между соседними Uобразными балками 10 в данном ряду 12. В - перекрытие одной U-образной балкой 10 в первом ряду 12 расстояния А в соседнем ряду 12. С -- расстояние между 45 соседними рядами 12. Е - глубина отдельной U-образной балки 10. Топочный газ 8 обтекает каждый ряд 12 U-образных балок, проходя через зазор А, для отбора и удаления частиц из потока топочного 50 газа 8. На фиг. 6 показан вариант выполнения настоящего изобретения, в котором U-образные балки расположены по-новому в соответствии с принципами настоя55 щего изобретения. Как изображено и пояснено на фиг. 6, множество рядов 12 расположены со смещением в шахматном порядке U-образных балок 10. Зазоры А между Uобразными балками в предыдущем ряду 26821 12 обычно совпадают с сепараторами 10 в последующем ряду 12, создан больший зазор С между, по крайней мере, двумя следующими друг за другом рядами 12, чем был в ранее использовавшихся устройствах. Было установлено, что эти большие зазоры С между соседними рядами 12 обеспечивают более эффективное выделение, сбор и удаление частиц из топочного газа 8. В устройстве, изображенном на фиг. 6, все четыре ряда U-образных балок 10 размещены с увеличенным зазором С между рядами. Более конкретно, каждый ряд 12 отстоит от соседних рядов на расстояние С , которое как минимум равно глубине вогнутости Е, или высоте данной U-образной балки, т.е. грубо говоря, шире полок 2 U-образной балки 10. Зазор С1 между рядами обеспечивает наиболее эффективное выделение частиц для данного топочного устройства. Скорость топочного газа 8, подходящего к рядам 12 U-образных балок 10 и покидающего их, остается постоянной по всей ширине топки. Расположение U-образных балок, выполненное в соответствии с настоящим изобретением, обеспечивает значительное снижение скорости топочного газа 8, набегающего на U-образные балки в каждом последующем ряду 12, расположенном вслед за первым рядом 12, так как ускоренным потокам газо-пылевой смеси топочного газа 8 предоставлено больше времени и пространства для замедления движения перед столкновением со следующим рядом 12 по направлению потока. Снижение скорости газо-пылевой смеси топочного газа 8 при набегании на каждый последующий ряд 12 U-образных балок 10 создает ряд преимуществ. Uобразные балки испытывают меньшее воздействие от скорости газа, благодаря чему снижается тенденция к выдуванию частиц из внутреннего пространства U-образной балки 10 в любом ряду 12, расположенном вслед за первым рядом 12. Снижение эффективной скорости газо-пылевой смеси топочного газа 8 ведет к снижению ударных сил, воспринимаемых U-образными балками 10. Кроме того, снижение эффективной скорости газо-пылевой смеси топочного газа 8 способствует уменьшению потенциальной эрозии U-образных балок 10. Устройство, выполненное в соответствии с настоящим изобретением, позволяет создавать более равномерное распределение газового потока по ширине рядов, что способствует повышению эффективности сбора частиц или. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 10 по крайней мере, предотвращает снижение эффективности сбора частиц благодаря уменьшению извилистости траектории движения газовых потоков. Снижение эффективной скорости топочного газа 8, входящего в ряды 12 Uобразных балок 10, следующие за первым рядом 2, ведет к повышению эффективности сбора частиц при данной нормальной скорости газа. Настоящее изобретение позволяет эксплуатировать U-образные балки 10 при более высоких номинальных скоростях газа, чем достигаемые на существующих в настоящее время топочных устройствах, что, в свою очередь, позволяет использовать более компактные U-образные балки 10 в топких большей глубины без необходимости увеличения длины U-образных балок 10. Сепаратор из U-образных балок, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, обладает такой же или незначительно меньшей эффективностью сбора частиц, что и известные сепараторные устройства, но при более высоких номинальных скоростях газа. При одинаковых скоростях топочного газа 8 настоящее изобретение позволяет достигать более высокой эффективности сбора частиц, чем известные устройства. Фиг. 7-10 показывают, что существенные признаки настоящего изобретения могут быть использованы в различных устройствах, причем в некоторых из них могут сочетаться зазоры, использовавшиеся в ранее известных устройствах, которые могут быть использованы или приспособлены при необходимости для конкретных назначений. Для примера, но не для ограничения объема изобретения. Фиг. 7 иллюстрирует устройство, в котором ряды 12 U-образных балок 10 могут быть сгруппированы в несколько групп 28, где ряды 12 в каждой группе 28 размещены на расстоянии С друг от друга (С - зазор, использовавшийся в ранее известных устройствах), а каждая группа 28 находится на расстоянии С от последующей группы 28. Хотя на фиг. 7 изображено три таких группы 28, каждая из которых содержит два ряда 12, следует иметь ввиду, что каждая группа 28 может содержать меньше или больше рядов 12 м что в. каждой группе 28 не обязательно должно быть одинаковое с другими число рядов, но между одной группой 28 и следующей группой 28 установлен интервал С' большей величины. На фиг. 8 показано устройство, содержащее дае группы 28, каждая из которых содержит четыре ряда U 11 26821 12 рые возвращают собранные ими частицы обратно в нижнюю часть кожуха реактора различными путями. Если необходимо, то даже большее расстояние F может потре5 боваться между первой по ходу движения газа группой 30 и последующей группой 32 для размещения других структур, таких Другие устройства, содержащие U-обкак колонны, поддерживающие кожух топразные балки, показаны на фиг. 9 и 10, ки, или обогреваемая поверхность (не покоторые иллюстрируют то, что каждая группа U-образных балок 10 может содержать 10 казана), которые должны быть располоразличное количество рядов 12 и между жены между этими группами 30 и 32. рядами может быть различное сочетание Таким образом, очевидно, что конкретрасстояний С и С . Эти устройства осоные варианты использования изобретения бенно подходят для реакторов с циркулипоказаны и детально описаны, для того, рующим псевдоожиженным слоем, бой- 15 чтобы проиллюстрировать возможности леров или топок такого типа, где группы применения принципов изобретения, сле28 могут быть определены как первые по дует иметь в виду, что изобретение может движению газового потока и последуюбыть выполнено в других вариантах без щие группы 30, 32, соответственно, котоотступления от этих принципов. образных балок 10. Зазоры между элементами, 'помимо других факторов, определяют точные формы такого устройства, что необходимо для практического применения изобретения. Фиг. 1 Фиг. Фиг. 2 'JL-ППППППППППППППП [ППППППППППППППП ппппппппппппппп Т\П ппппппппппппппп j € — 't I F r • 1 J >'••' ^ г тг •• : с/" 1 X« Л з -—Ф ; 8 миф 01 _ппп п п п п п п п п п п п/пп п ппп п п п п п п п п п п п л п п п :ппп 1 П П П П П П П П П П П1 П П П ппп ппппппппппппппп пппппппппппппП 1ПППППППППППП пП П П П П П П П П П П ПпП ппппппппппп 1 01 &— f о/. о 1ПППППППППППП пппппппппппп іпппппппппгі~п г/гіГп п п п п п п п п п п п п пГп/п п п 1ППППППППППП пппппппппппп 4 і— ~3 9'іИф _пппппппппппппппппп ппппппппппппппппппп :пппппппппппппппппп ппппппппппппппппппп / J Zf 101 uAa 't/odo-іжл "w 'днахеи,, oaiOHdeaoi a u0J ' oexowotrta анінаіви еноиіЛЛц 'ІЛ1 _пппппппп ППППППППП ІПППППППП ППППППППП 1ПППППППП П П ПППГ1П/П ППППППППППППП -ПППППППППППП ППППППППППППП . 01 ППППППППППППП \- — j ——|р > 12892