專利名稱：坑道柴油發(fā)電機(jī)的廢氣降溫、消煙、除霧裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及工業(yè)上使用的環(huán)保設(shè)備，特別是一種坑道柴油發(fā)電機(jī)的廢氣降溫、消煙、除霧裝置。
背景技術(shù)：
柴油發(fā)電機(jī)作為坑道備用電站應(yīng)用較多，其排出的廢氣有200多種有害氣體及固體排放物，且廢氣量大，一般800kw機(jī)組廢氣排放量約1.1萬m3/h，3000kw機(jī)組約5萬m3/h，廢氣溫度一般高達(dá)500℃左右。廢氣如不處理直接排放在坑道內(nèi)，不僅影響人的生命安全，長期工作下廢氣釋放的熱能嚴(yán)重威脅著坑道結(jié)構(gòu)安全性，出現(xiàn)塌坑現(xiàn)象，降低坑道使用壽命。一般坑道建設(shè)單位均為國家重要部門，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，軍事偵察與監(jiān)視技術(shù)和能力得到了極大提高，廢氣中排放的煙塵和高溫氣體，可通過攝像或遠(yuǎn)紅外偵察技術(shù)被發(fā)現(xiàn)，具有明顯暴露目標(biāo)的特征，如發(fā)生戰(zhàn)爭有可能使工程遭受破壞性打擊，危及國家安全利益。目前坑道柴油發(fā)電機(jī)組消煙降溫工藝主要有以下幾種第一種水浴沖擊除塵降溫法，其特征是大流量高溫?zé)煔飧咚龠M(jìn)入密集排列的小直徑煙管內(nèi)，與管下方水槽中的水進(jìn)行沖擊反應(yīng)，煙塵被水膜捕捉，水被汽化吸收大量的熱量，除塵降溫后煙氣經(jīng)管道排出。此工藝壓力損失大，易使發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生背壓，影響柴油機(jī)正常工作，需不斷補(bǔ)充被汽化帶走的水份，排出的廢氣溫度仍較高，煙口仍有明顯煙流，目標(biāo)易暴露；第二種是噴淋降溫散熱法，其特征是循環(huán)利用大量是的冷卻水對高溫?zé)煔鈬娏芙禍刂梁线m的溫度，已吸收廢氣熱量的熱水被送至置于坑道通風(fēng)口的巨型散熱器冷卻后回用，廢氣經(jīng)管道排出，通過熱量置換，大量的熱能被釋放到坑道中，隨坑道氣流帶走，坑道氣流溫度被升高，該工藝占地面積較大，相當(dāng)于增加坑道工程費(fèi)用，功率消耗也較大，在夏天符合特殊戰(zhàn)備的排放要求。但在冬天無法實(shí)現(xiàn)除霧達(dá)到防偽裝要求。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是克服上述不足，提供一種坑道柴油發(fā)電機(jī)的廢氣降溫、消煙、除霧裝置，除煙塵效率高，而且排出的廢氣溫度可以與外界相差無幾，達(dá)到環(huán)保及防偽裝反偵察的指標(biāo)。
本實(shí)用新型的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的坑道柴油發(fā)電機(jī)的廢氣降溫、消煙、除霧裝置，其特征是將柴油發(fā)電機(jī)排出的高溫廢氣引入噴淋汽化室，噴淋汽化室內(nèi)設(shè)有與水泵及循環(huán)水箱相連的噴淋頭和折流板，噴水方向與廢氣折轉(zhuǎn)后來流方向相對，經(jīng)降溫的汽化廢氣由噴淋汽化室出口連接至風(fēng)管混合降溫室進(jìn)口，風(fēng)管混合降溫室還設(shè)有坑道廢氣及坑外風(fēng)進(jìn)口，風(fēng)管混合降溫室出口連接至冷風(fēng)降溫室進(jìn)口，冷風(fēng)降溫室亦設(shè)有坑外風(fēng)進(jìn)口和折流板，折流板后設(shè)有絲網(wǎng)，冷風(fēng)降溫室排氣口設(shè)置于絲網(wǎng)后，噴淋汽化室、風(fēng)管混合降溫室和冷風(fēng)降溫室均設(shè)有排水口與循環(huán)水箱連通。所說折流板是在氣流后方設(shè)置的多塊留有交錯(cuò)氣流空擋的擋風(fēng)板或多列間隔布置的尖劈形槽板，兩種折流板結(jié)構(gòu)單獨(dú)或組合布置。風(fēng)管混合降溫室進(jìn)口最好設(shè)置于底部，出口設(shè)置于頂部，坑道廢氣及坑外風(fēng)進(jìn)口最好為水平、擴(kuò)張口進(jìn)氣。循環(huán)水箱內(nèi)可設(shè)有高、低水位液位控制器，分別與循環(huán)水箱的電控排水、給水閥連通。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及效果1、三級除塵降溫，不僅使煙塵排放符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)，而且使排出的廢氣溫度與自然界非常接近，除霧效果好，防偽裝性能高。2、節(jié)水針對戰(zhàn)備水資源嚴(yán)重短缺，循環(huán)利用少量水資源噴淋汽化吸熱；節(jié)能、節(jié)成本利用坑道常規(guī)廢風(fēng)量并引入一定量的坑外風(fēng)在風(fēng)管網(wǎng)上進(jìn)行二次混合降溫，占地面積小，冷凝廢水回用，節(jié)約水資源。3、除霧效果好利用坑外風(fēng)對廢氣進(jìn)行三次混合降溫，可根據(jù)戰(zhàn)備要求，改變引入坑外風(fēng)量，使廢氣排出溫度與坑外溫度非常接近，是最大新穎點(diǎn)。4、除塵效率高≥85％，除霧裝置壓降低，不影響柴油發(fā)電機(jī)正常工作。5、可廣泛應(yīng)用于國家糧食儲(chǔ)備庫，地下油庫與機(jī)場、人防工程、軍火業(yè)、國防安全設(shè)施或地下礦坑等場所，這對提高坑道工程整體生存能力，保障后勤供應(yīng)與指揮作戰(zhàn)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、快速反擊能力，具有十分重要的國家利益意義。


圖1是本實(shí)用新型的設(shè)備流程布置圖；圖2是本實(shí)用新型的噴淋汽化室和循環(huán)水箱結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2的左視圖；圖4是本實(shí)用新型的風(fēng)管混合降溫室結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型的冷風(fēng)降溫室結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5的左視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明參看圖1、2、3，柴油發(fā)電機(jī)排出的500℃高溫廢氣2接至噴淋汽化室5進(jìn)氣口，經(jīng)除塵降溫后煙氣成100°廢氣和汽水，廢氣中煙塵被水膜捕捉并受熱凝并成較大顆粒隨液體流入水箱。廢氣和汽由汽化廢氣出口16進(jìn)入風(fēng)管混合降溫室9與坑道廢氣10及坑外風(fēng)11進(jìn)行混合降至合理溫度后，再次進(jìn)入冷風(fēng)降溫室12與二次坑外風(fēng)13混合至符合戰(zhàn)備要求的廢氣后排出14至大氣。在風(fēng)管混合降溫室冷凝的廢水經(jīng)風(fēng)道、冷風(fēng)降溫室冷凝的廢水經(jīng)廢水出口、噴淋汽化室通過排水口與循環(huán)水箱連通，全部回流至循環(huán)水箱4中。水泵1、高、低液位器6各1件、2個(gè)過濾器3均裝在循環(huán)水箱4的上方，靠近水泵一側(cè)安裝低液位器，高位、低位液位器之間有過濾器3隔開，循環(huán)水箱一側(cè)安裝電磁給水閥7，另一側(cè)上下各安裝一截止閥8，下部常閉，上部常開并高于高位液位器2-50mm，其作用是長期工作下，循環(huán)水箱中冷凝水會(huì)越來越多，多余的水可以把懸浮煙塵排走，減輕過濾器阻塞。由3-5塊上下交錯(cuò)設(shè)置氣流空擋的擋風(fēng)折流板15將高溫廢氣流動(dòng)形成折彎通道并與噴水方向相對。擋風(fēng)折流板15可焊接在噴淋汽化室5內(nèi)，僅在上下板的上方或下方留有一段為250-500毫米的間隙通道，水泵不斷將較高溫的熱水經(jīng)管道噴入噴淋汽化室5，霧化后的熱水在由擋風(fēng)折流板組成的折彎通道中與廢氣相對逆向接觸充分汽化，經(jīng)出口16進(jìn)入風(fēng)管混合降溫室9進(jìn)一步混合冷卻。
在圖4所示的實(shí)施例中，各風(fēng)道進(jìn)入風(fēng)管混合降溫室9時(shí)，采用漸擴(kuò)管形式連接，保證冷凝廢水能沿風(fēng)管壁回流到循環(huán)水箱4中，在風(fēng)管混合降溫室9頂部也可安裝一組絲網(wǎng)來冷凝水，防止廢水隨氣流進(jìn)入冷風(fēng)降溫室12。
在圖5所示的實(shí)施例中，冷風(fēng)降溫室12的外殼18二側(cè)一側(cè)為除霧廢氣出口14與大氣相通，另一側(cè)有2個(gè)進(jìn)氣口分別是低溫廢氣進(jìn)口17，二次坑外風(fēng)進(jìn)口13，并有一個(gè)廢水出口20；殼內(nèi)裝有折流板組件，如擋風(fēng)折流板19、尖劈形折流槽板21(左右焊接在噴淋汽化室5內(nèi)，僅在上下方留有間隙通道，圖中設(shè)置一列，也可設(shè)置多列)、絲網(wǎng)組件22，以上三種可以有其中之一或二或三種形式組合而成，絲網(wǎng)22可以有1-n幅不同絲網(wǎng)，各絲網(wǎng)片孔在24-100目/英寸之間，用絲網(wǎng)組件不僅混風(fēng)效果好，而且可以截留廢氣中的飽和水蒸汽，使排出廢氣溫度與自然界溫度接近。
除霧工作過程如下接電源，電磁給水閥7放水至高液位，液位器動(dòng)作停止給水閥供水，進(jìn)入工作準(zhǔn)備狀態(tài)。接到指令，水泵、各風(fēng)機(jī)得電工作，水泵將水噴入各噴淋汽化室，高溫廢氣迅速冷卻至100°氣和汽，依次進(jìn)入風(fēng)管混合降溫室及冷風(fēng)降溫室，使廢氣排放達(dá)到戰(zhàn)備要求溫度排出坑外。剛開始噴淋時(shí)，由于水泵流量較大，為防止水箱水量不足，至低液位時(shí)，電磁放水閥打開補(bǔ)充新水，隨著冷凝水回用，保證水箱水位維持在高液位狀態(tài)，其后多余的廢水將懸浮煙塵從高位常開截止閥隨下水管道排出。若高、低位器同時(shí)發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，則報(bào)警器報(bào)警，提醒工作人員抽出第一道過濾器進(jìn)行除污清洗，保證長時(shí)間穩(wěn)定可靠工作。
現(xiàn)以坑道常用規(guī)格800kw發(fā)電機(jī)組為實(shí)例說明本實(shí)用新型是如何實(shí)現(xiàn)除霧過程的一、已知基本參數(shù)及條件(a)廢氣流量10720m3/h(質(zhì)量流量4570kg/h)(b)廢氣溫度500℃(c)廢氣壓力常壓(d)廢氣中水份含量194.4kg/h(e)廢氣中干氣質(zhì)量流量4570-194.4＝4375.6kg/h(f)設(shè)定坑道日常排風(fēng)量15500m3/h以20℃計(jì)算(g)設(shè)定其它可用排風(fēng)量27400m3/h，溫度以外界溫度計(jì)算(h)設(shè)計(jì)時(shí)考慮坑外溫度夏季30℃，冬季-4℃(i)設(shè)定排煙口長度100m，坑道土壤巖石溫度一般14.4℃計(jì)二、噴淋汽化室段熱平衡運(yùn)算設(shè)定循環(huán)水箱溫度為90℃廢氣由500°→100°氣熱水由90°→100°水→100℃汽廢氣及廢氣中的水蒸汽從500℃降到100℃釋放的熱量為Q煙·Cp煙·(t煙進(jìn)-t煙出)+G汽·Cp汽·(t煙進(jìn)-t煙出)＝4375.6×1.122×(500-100)+194.4×6.6503×(500-100)＝2480896.608kJ/h＝689kJ/s＝689kw若在該段加水量為W1kg/h，并全部汽化與煙氣混合吸收的熱量為2480896.608kJ/h，則2480896.608＝W1×4.124×(100-90)+2257W1W1＝1079.48kg/h設(shè)計(jì)噴水量可選擇(2-12)W1，一般可選擇(5-7)W1。設(shè)計(jì)噴水量7079.48 kg/h，則余水6000 kg/h，可使W2kg/h的汽水轉(zhuǎn)化成100℃熱水，則有6000×4.124×(100-90)＝2257W2W2＝109.63 kg/h，實(shí)際按80％計(jì)算，則W2＝0.8×109.63＝87.7 kg/h，因此進(jìn)入第二道風(fēng)管混合降溫室的100℃水蒸汽量為1079.48+194.4-87.7＝1186.18kg/h，余下的熱水進(jìn)入循環(huán)箱為6000+87.7＝6087.7kg/h。
三、風(fēng)管混合降溫室熱平衡計(jì)算一般熱損失為10％左右，如再考慮排煙口長度100米，土壤巖石溫度為14.4℃，量的熱損失不會(huì)對坑道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危害。以夏季30℃計(jì)算，設(shè)計(jì)引入坑外風(fēng)流量為W3kg/h，經(jīng)過風(fēng)管混合降溫后，廢氣降到53℃計(jì)算熱平衡坑道日常排風(fēng)量15500m3/h，其質(zhì)量流量為15500×29×[273(273+20)/22.4]=18697]]>kg/h其它可用排風(fēng)量27400m3/h，其質(zhì)量流量為27400×29×[273(273+30)/22.4]=31961]]>kg/h廢氣和汽從100°降到53℃釋放的熱量為0.85×4375.6×1.122×(100-53)+0.85×1186.18×2257+0.85×1186.18×4.124×(100-53)＝2667186.14kJ/h熱平衡式有2667186.14＝18697×1.122×(53-20)+31961×1.122×(53-30)+W3×1.122×(53-30)W3＝44568.14kg/h設(shè)坑外風(fēng)流量為Q1m3/h則有Q1×[273(273+30)/22.4]×29=44568.14]]>Q1＝38208m3/h按1.15Q1選取第一次補(bǔ)風(fēng)量為44000m3/h核算冬季-4℃，混合后廢氣和管道氣排出的溫度為tx℃，則有坑道日常排風(fēng)質(zhì)量18967kg/h其它可用排風(fēng)量27400m3/h，質(zhì)量流量為27400×29×[273(273-4)/22.4]=36000.7kg/h]]>一次坑外風(fēng)量44000m3/h，質(zhì)量流量為44000×29×[273(273-4)/22.4]=57811.34kg/h]]>熱平衡式為0.85×4375.6×1.122×(100-tx)+0.85×1186.18×2257+0.85×1186.18×4.124×(100-tx)＝18697×1.122×(tx-20)+36000.7×1.122×[tx-(-4)]+57811.34×1.122×[tx-(-4)]tx＝23.09℃以夏季對循環(huán)水箱水溫進(jìn)行校核設(shè)冷凝水回用可以循環(huán)水和平衡在tg℃，則有6087.71×4.126×(100-tg)＝1186.18×4.126×(tg-53)tg＝92.33℃在冬季-4℃循環(huán)水箱溫度為tg’6087.71×4.126×(100-tg’)＝1186.18×4.126×(tg’-23.09)tg’＝87.46℃符合循環(huán)水箱以90℃計(jì)算的設(shè)計(jì)思路。
四、冷風(fēng)降溫室熱平衡計(jì)算夏季室外溫度較高，防偽裝較容易實(shí)現(xiàn)，僅以冬季-4℃為例考慮二次坑外風(fēng)補(bǔ)充問題。
若要求排出廢氣溫度與坑外溫度相差20℃計(jì)，則排出廢氣為-4℃+20℃＝16℃，設(shè)補(bǔ)風(fēng)二次坑外風(fēng)量為W4kg/h4375.6×1.122×(23.09-16)+18697×1.122×(23.09-16)+36000.7×1.122×(23.09-16)+57811.34×1.122×(23.09-16)＝W4×1.122×[16-(-4)]則W4＝41435.6 kg/h，設(shè)補(bǔ)風(fēng)量為Q2m3/h則有Q2×[273(273-4)/22.4]×29=41435.6]]>Q2＝31533.9m3/h可選擇31600m3/h，風(fēng)機(jī)壓頭500Pa即滿足要求。依次可計(jì)算出允許排出混合廢氣與外界相差10℃、5℃所需要的二次補(bǔ)風(fēng)量來滿足戰(zhàn)備除霧防偽裝要求，另外在排煙口做一個(gè)傘型風(fēng)帽可強(qiáng)化防偽裝效果。
權(quán)利要求1.坑道柴油發(fā)電機(jī)的廢氣降溫、消煙、除霧裝置，其特征是將柴油發(fā)電機(jī)排出的高溫廢氣引入噴淋汽化室，噴淋汽化室內(nèi)設(shè)有與水泵及循環(huán)水箱相連的噴淋頭和折流板，噴水方向與廢氣折轉(zhuǎn)后來流方向相對，經(jīng)降溫的汽化廢氣由噴淋汽化室出口連接至風(fēng)管混合降溫室進(jìn)口，風(fēng)管混合降溫室還設(shè)有坑道廢氣及坑外風(fēng)進(jìn)口，風(fēng)管混合降溫室出口連接至冷風(fēng)降溫室進(jìn)口，冷風(fēng)降溫室亦設(shè)有坑外風(fēng)進(jìn)口和折流板，折流板后設(shè)有絲網(wǎng)，冷風(fēng)降溫室排氣口設(shè)置于絲網(wǎng)后，噴淋汽化室、風(fēng)管混合降溫室和冷風(fēng)降溫室均設(shè)有排水口與循環(huán)水箱連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坑道柴油發(fā)電機(jī)的廢氣降溫、消煙、除霧裝置，其特征是所說折流板是在氣流后方設(shè)置的多塊留有交錯(cuò)氣流空擋的擋風(fēng)板或多列間隔布置的尖劈形槽板，兩種折流板結(jié)構(gòu)單獨(dú)或組合布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的坑道柴油發(fā)電機(jī)的廢氣降溫、消煙、除霧裝置，其特征是風(fēng)管混合降溫室進(jìn)口設(shè)置于底部，出口設(shè)置于頂部，坑道廢氣及坑外風(fēng)進(jìn)口為水平、擴(kuò)張口進(jìn)氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的坑道柴油發(fā)電機(jī)的廢氣降溫、消煙、除霧裝置，其特征是循環(huán)水箱內(nèi)設(shè)有高、低水位液位控制器，分別與循環(huán)水箱的電控排水、給水閥連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的坑道柴油發(fā)電機(jī)的廢氣降溫、消煙、除霧裝置，其特征是循環(huán)水箱內(nèi)設(shè)有高、低水位液位控制器，分別與循環(huán)水箱的電控排水、給水閥連通。
專利摘要坑道柴油發(fā)電機(jī)的廢氣降溫、消煙、除霧裝置，其特征是將柴油發(fā)電機(jī)排出的高溫廢氣引入噴淋汽化室，噴淋汽化室內(nèi)設(shè)有與水泵及循環(huán)水箱相連的噴淋頭和折流板，噴水方向與廢氣折轉(zhuǎn)后來流方向相對，經(jīng)降溫的汽化廢氣由噴淋汽化室出口連接至風(fēng)管混合降溫室進(jìn)口，風(fēng)管混合降溫室還設(shè)有坑道廢氣及坑外風(fēng)進(jìn)口，風(fēng)管混合降溫室出口連接至冷風(fēng)降溫室進(jìn)口，冷風(fēng)降溫室亦設(shè)有坑外風(fēng)進(jìn)口和折流板，折流板后設(shè)有絲網(wǎng)，冷風(fēng)降溫室排氣口設(shè)置于絲網(wǎng)后，噴淋汽化室、風(fēng)管混合降溫室和冷風(fēng)降溫室均設(shè)有排水口與循環(huán)水箱連通。
文檔編號(hào)F01N3/02GK2895751SQ200620071000
公開日2007年5月2日 申請日期2006年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月6日
發(fā)明者宋士元, 吳獻(xiàn)宏, 戰(zhàn)福軍 申請人:南京聯(lián)眾機(jī)電制造有限公司