属于环境保护-大气污染防治技术领域。 现代烟囱的主要功能是实现有害物高空排放,减少地面污染。为实现上述目的,目前烟囱的发展趋势是增加烟囱高度,提高烟气排出速度,采用组合烟囱集中排放。由于混凝土高烟囱通常采用滑模顶升浇灌法施工,烟囱出口直径不宜小于2.0~2.5米,当排烟量小于20〔万米3/时〕时,就无法达到合理的出口烟速,此时若环境风速增大或大气逆温增强时,有害物的扩散条件将更加恶化,常造成烟源下游地面有害物浓度超标。为了提高烟囱出口流速,英国和西德曾在钢烟囱上加装圆锥形喷嘴(见〔苏〕U·A西什科夫:《动力设备的烟囱》P.138,水利电力出版社,1978年),这是一种简单的缩流装置,气流阻力较大,烟云抗环境风力的作用较小。其详细技术资料未见报道,也未查到有关专利(见国际联机检索证明)。对于在混凝土烟囱上安装喷嘴的合理结构、材质以及安装方法等都未见过报道。
为了提高烟云抬升高度,增强烟云扩散对气象条件的抗变能力,特别是对烟量小于20〔万米3/时〕、出口烟气过剩温度低于35〔K〕的情况,为改善其扩散条件,减少地面污染,提出了本发明。
本发明主要包括在混凝土或砖砌烟囱出口安装导流器〔附图中(1)〕,烟囱内壁嵌砌筋片(2)、烟囱最佳坡度设计、烟道与烟囱特殊的连接方式。
烟囱出口处的导流器(1)由两段组合而成,下段呈单叶双曲面截头锥形体,上段呈圆柱形。其设计方程为:
-H1≤ Z < 0X2R22+Y2R22-Z2C2=1 ……(1)]]>
O≤Z≤H2X2+Y2=R22……(2)
式中C为形状参数,根据具体条件选定;R2为导流器出口半径;H1为单叶双曲面截头锥形体高度,H2为圆筒高度;X,Y为平面座标,Z为垂直座标。
导流器出口半径R2按烟量与出口烟速确定,出口烟速应大于当地气象统计平均风速(烟囱出口水平)的两倍。
导流器用耐热、耐腐蚀的材质(不锈钢或钛材)制作。导流器内壁涂有防腐耐磨的保护层,并焊有相同金属材质的导流筋片。筋片沿烟囱中心轴方向与轴线呈25°至30°的偏斜角。导流器由预先按方程(1)、(2)设计形状加工成的弧形片5~8块,在烟囱腔体底部拼焊成整体,加涂保护层后吊装至顶部,用定位栓定位,放置定位栓地孔洞应在烟囱筒体施工时预留。
烟囱内壁嵌砌导流筋片(2),筋片呈螺旋形布置,筋片间距为烟囱底部内半径的0.4~0.5倍,筋片高度为内半径的0.005~0.01倍。
烟气进入烟囱的烟道以30°至60°的仰角、呈切线方向与烟囱底部连通。
烟囱坡度随高度而变化:底部为0.08~0.06;中部为0.04~0.03;顶部为0.02~0.00。
本发明适用于一切含有害物气体的高空排放。
与现有技术相比,本发明具有如下优点:
(1)当烟气热释放率QH<2100〔KW〕、且烟气过剩温度(即烟气出口温度与大气温度的差值)低于35〔K〕时,利用本发明可提高烟云抬升高度;
(2)采用本发明可提高烟云扩散对气象条件的抗变能力,即当环境风速增大,大气逆温增强的情况下,仍可达到较低的有害物落地浓度;
(3)通过更换本发明的导流器,可使同一座烟囱适用于不同排烟量的工作条件,并获得良好的排放有害物的效果;
(4)本发明的耐腐蚀导流器,可保护烟囱出口部分的筒壁,从而延长烟囱的使用寿命,即使导流器被腐蚀,也容易迅速更换。
(5)可以进一步降低排入大气的粉尘量,同时又不过多增大烟气阻力。
实施例一:采用本发明对一座原设计为180〔米〕高的烟囱进行改造设计后,实际施工高度降低为120〔米〕,SO2落地浓度日平均为0.052〔毫克/米3〕(优于通用标准,接近于一级标准),烟囱本身的收尘率为43%。
实施例二:应用本发明对一座在用的80〔米〕高的烟囱进行改造后,烟囱高度不变,烟云抬升高度增加,使SO2落地浓度由原来的0.29〔毫克/米3〕,降低为0.147〔毫克/米3〕(优于通用标准)。