Устройство для очистки отработавших газов

Изобретение относится к устройствам для очистки отработавших газов предпочтительно выхлопных газов дизельных двигателей, установленных на судах, локомотивах и т.п.

Предложено устройство для очистки отработавших газов, содержащее трубопровод для подвода очищаемых газов, реакционную камеру с распылительными головками для распыления воды в объеме реакционной камеры, канал для вывода очищенных газов и канал для вывода воды с поглощенными примесями, в котором согласно изобретению имеется два ряда направляющих лопастей, установленных в реакционной камере и обеспечивающих закручивание потока очищаемого газа и струй воды в объеме реакционной камеры. Это обеспечивает увеличение времени и площади контакта очищаемого газа и струй воды и, соответственно, повышение эффективности очистки.

Изобретение относится к устройствам для очистки отработавших газов предпочтительно выхлопных газов дизельных двигателей, установленных на судах, локомотивах и т.п.

Известно, что дизельные двигатели судов являются основными загрязнителями окружающего воздуха. В соответствии с исследованиями, проведенными в США 14% выделений окислов азота в мире и 16% окислов серы в выхлопных газах связано с судоходством. Наибольшая часть окислов азота из дизельных двигателей выделяется, когда двигатели работают при пониженной мощности, как это имеет место при нахождении судна в порту.

Известно устройство для очистки отработавших газов дизельных двигателей внутреннего сгорания, содержащее трубопровод для подвода сжигаемого газа и камеру для жидкостного охлаждения и очистки отработавших газов с установленными в ней головками для распыления воды под давлением (см. патент RU 2124456 С1, В 63 G 8/12, В 63 Н 21/32, F 28 D 3/00, 1999 г.). недостатком устройства является большие его габариты и относительно большое сопротивление потоку очищаемого газа.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для очистки отработавших газов, содержащее трубопровод для подвода очищаемого газа, реакционную камеру, установленную соосно внутри трубопровода для подвода очищаемого газа, канал для вывода очищенного газа, установленный соосно внутри реакционной камеры, направляющие лопасти, закрепленные на внешней поверхности канала для вывода очищенного газа, обращенной к внутреннему объему реакционной камеры, поперечную кольцевую перегородку, перекрывающую трубопровод для подвода очищаемого газа со стороны, противоположной его входу и герметично соединенной со стенками трубопровода для подвода очищаемого газа и стенками канала для вывода очищенного газа, распылительные головки для распыления воды в объеме реакционной камеры, установленные на входе реакционной камеры, соединенном с внутренним объемом трубопровода для подвода очищаемого газа, трубопровод для отвода воды, поглотившей токсичные примеси и твердые частицы, содержащиеся в отработавших газах, соединенный с выходом реакционной камеры со стороны противоположной направлению

отвода очищенного газа и размещенный соосно каналу для отвода очищенного газа (см. патент РФ №2270051, В 01 D 53/92, 2006 г.).

Известное устройство, принятое за прототип, имеет небольшие габариты и практически не создает аэродинамического сопротивления потоку очищаемого газа. Напротив, благодаря эжектирующему действию распылительных головок, осуществляющих распыление воды на входе в реакционную камеру, в реакционной камере создается разряжение, которое подсасывает очищаемый поток отработанных газов в реакционную камеру.

Недостатком прототипа является то, что поток очищаемого газа, протекающий вдоль внутренней стенки реакционной камеры, подвергается более кратковременному воздействию струй воды в сравнении с потоком газа, протекающим вдоль поверхности канала для вывода очищенного газа и испытывающим отклонение под действием направляющих лопастей. Как следствие эффективность очистки отработавших газов снижается, в особенности, в отношении мелких (аэрозольных) частиц сажи, содержащихся в потоке газа, протекающего вдоль гладкой поверхности внутренней стенки реакционной камеры.

Задача полезной модели состояла в увеличении времени и поверхности контакта всего потока очищаемого газа со струями воды в объеме реакционной камеры.

Указанная задача решается тем, что предложено устройство для очистки отработавших газов, содержащее трубопровод для подвода очищаемого газа, реакционную камеру, установленную соосно внутри трубопровода для подвода очищаемого газа, канал для вывода очищенного газа, установленный соосно внутри реакционной камеры, направляющие лопасти, закрепленные на внешней поверхности канала для вывода очищенного газа, обращенной к внутреннему объему реакционной камеры, поперечную кольцевую перегородку, перекрывающую трубопровод для подвода очищаемого газа со стороны противоположной его входу и герметично соединенную со стенками трубопровода для подвода очищаемого газа и стенками канала для вывода очищенного газа, распылительные головки для распыления воды в объеме реакционной камеры, установленные на входе реакционной камеры, соединенном с внутренним объемом трубопровода для подвода очищаемого газа, трубопровод для отвода воды, поглотившей токсичные примеси и твердые частицы, содержащиеся в отработавших газах, соединенный с выходом реакционной камеры со стороны противоположной направлению отвода очищенного газа и размещенный соосно каналу для отвода очищенного газа, которое согласно изобретению снабжено второй системой направляющих

лопастей, закрепленных на внутренней поверхности реакционной камеры, обращенной к каналу для вывода очищенных газов, причем направляющие лопасти, закрепленные на внутренней поверхности реакционной камеры, смещены в кольцевом пространстве реакционной камеры относительно направляющих лопастей, закрепленных на внешней поверхности канала для вывода очищенного газа.

Благодаря наличию второго ряда направляющих лопастей, закрепленных на внешней поверхности реакционной камеры, поток очищаемого газа закручивается в кольцевом пространстве реакционной камеры и возрастает время и поверхность его контакта со струями воды, распыляемыми с помощью распылительных головок. Как следствие повышается эффективность очистки, отработавших газов.

В предпочтительном варианте выполнения направляющие лопасти имеют форму поверхности шнека.

Другим отличием предлагаемого устройства является то, что оно снабжено источниками ультразвуковых колебаний, установленными в пространстве перехода потока очищаемого газа из трубопровода для подвода очищаемого газа в реакционную камеру и закрепленными на поперечной кольцевой перегородке, перекрывающей трубопровод для подвода очищаемого газа. Под действием ультразвука осуществляется конгломерация мелких частиц сажи в более крупные образования, что облегчает их улавливание струями воды.

Таким образом, технический результат полезной модели состоит в увеличении времени и поверхности контакта токсичных примесей и частиц твердых веществ отработавшего газа со струями воды. Это обеспечивает повышение эффективности очистки.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен продольный разрез предлагаемого устройства.

На фиг.2 представлен вид устройства в разрезе по А-А фиг.1.

На фиг.3 изображено устройство с частичным вырезом. Устройство для очистки отработавших газов содержит трубопровод 1 для подвода очищаемого газа, реакционную камеру 2, установленную соосно внутри трубопровода 1 для подвода очищаемого газа, канал 3 для вывода очищенного газа, установленный соосно внутри реакционной камеры 2, и поперечную кольцевую перегородку 4, перекрывающую трубопровод 1 для подвода очищаемого газа со стороны противоположной его входу и герметично соединенный со стенками трубопровода 1 для подвода очищаемого газа. На внешней поверхности канала 3 для вывода

очищенного газа, обращенной к внутреннему объему реакционной камеры 2, закреплены направляющие лопасти 5. Аналогичные по форме направляющие лопасти 6 закреплены на внутренней поверхности реакционной камеры 2, обращенной к каналу 3 для вывода очищенного газа. При этом направляющие лопасти 6 в пространстве кольцевого канала реакционной камеры 2 смещены относительно направляющих лопастей 5 в направлении закручивания потока газа (показано стрелками на фиг.2). В предпочтительном варианте выполнения внешняя поверхность направляющих лопастей 5 и 6 имеет форму поверхности шнека (см. фиг.3). Устройство снабжено распылительными головками 7 для распыления воды в объеме реакционной камеры 2, установленными на входе в реакционную камеру 2 и закрепленными на кольцевой поперечной перегородке 4. Выход реакционной камеры 2 снабжен трубопроводом для вывода воды, поглотившей токсичные примеси и твердые частицы (частицы сажи), содержащиеся в отработавших газах. Трубопровод 8 размещен соосно каналу 3 для вывода очищенного газа. Устройство снабжено также источниками 9 ультразвуковых колебаний, установленными в пространстве перехода очищаемого газа из трубопровода 1 для подвода очищаемого газа в реакционную камеру 2 и закрепленными на кольцевой поперечной перегородке 4. Распылительные головки 7 соединены с системой для подачи воды под давлением (на фиг. не показана) и равномерно распределены по всему кольцевому объему на входе реакционной камеры 2.

Устройство работает следующим образом.

Очищаемые отработанные газы поступают в устройство по трубопроводу 1, который непосредственно соединен с источником отработавших газов, например, с выходом дизельного двигателя внутреннего сгорания. Очищаемые газы отклоняются кольцевой поперечной перегородкой 4 и поступают на вход реакционной камеры 2 где подвергаются воздействию струй воды, распыляемых с помощью распылительных головок 7. Эжектирующее действие распылительных головок 7 приводит к тому, что очищаемые отработавшие газы всасываются в объем реакционной камеры 2, где содержащиеся в них примеси СО, NO_X, SO₂ и частицы сажи взаимодействуют с мельчайшими каплями (200 мкн и менее) воды. Это взаимодействие приводит к поглощению указанных примесей водой. Поток газа вместе со струями воды в кольцевом объеме реакционной камеры 2 закручивается с помощью направляющих лопастей 5 и 6. Это приводит к увеличению поверхности контакта и времени контакта очищаемого потока газа с мельчайшими каплями воды, что повышает эффективность очистки. Эффективность

очистки в предлагаемом устройстве повышается также за счет того, что под действием ультразвуковых колебаний, создаваемых источниками 9 ультразвуковых колебаний, происходит конгломерация мельчайших частиц сажи на входе в реакционную камеру 2 в более крупные образования, которые эффективно улавливаются каплями воды. На выходе реакционной камеры 2 вода, поглотившая токсичные примеси и частицы сажи, по трубопроводу 8 сливается из реакционной камеры и поступает в систему регенерации (на фиг. не показана), а очищенный от примесей газ выводится по каналу 3 в атмосферу.

1. Устройство для очистки отработавших газов, содержащее трубопровод для подвода очищаемого газа, реакционную камеру, установленную соосно внутри трубопровода для подвода очищаемого газа, канал для вывода очищенного газа, установленный соосно внутри реакционной камеры, направляющие лопасти, закрепленные на внешней поверхности канала для вывода очищенного газа, обращенной к внутреннему объему реакционной камеры, поперечную кольцевую перегородку, перекрывающую трубопровод для подвода очищаемого газа со стороны противоположной его входу и герметично соединенной со стенками трубопровода для подвода очищаемого газа и стенками канала для вывода очищенного газа, распылительные головки для распыления воды в объеме реакционной камеры, установленные на входе реакционной камеры, соединенном с внутренним объемом трубопровода для подвода очищаемого газа, трубопровод для отвода воды, поглотившей токсичные примеси и твердые частицы, содержащиеся в отработавших газах, соединенный с выходом реакционной камеры со стороны противоположной направлению отвода очищенного газа, отличающееся тем, что оно снабжено второй системой направляющих лопастей, закрепленных на внутренней поверхности реакционной камеры, обращенной к каналу для вывода очищенного газа, причем направляющие лопасти, закрепленные на внутренней поверхности реакционной камеры смещены в кольцевом пространстве реакционной камеры относительно направляющих лопастей, закрепленных на внешней поверхности канала для вывода очищенного газа.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что направляющие лопасти имеют форму поверхности шнека.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно снабжено источниками ультразвуковых колебаний, установленными в пространстве перехода потока очищаемого газа из трубопровода для подвода очищаемого газа в реакционную камеру и закрепленными на поперечной кольцевой перегородке, перекрывающей трубопровод для подвода очищаемого газа.