专利名称：一种防风、防雨、环保烟囱帽的制作方法
技术领域：
一种防风、防雨、环保烟囱帽属于烟囱的配件技术领域，特别涉及到锅炉及其相似的工业炉窑的防风、防雨、环保烟囱帽的开发。
背景技术：
目前中小型锅炉及工业炉窑的烟囱顶部安装的烟囱帽多为伞型，伞型烟囱帽阻止了烟气向高空排放，使烟气向斜下方流动。根据GB16297-1996标准，随着烟囱高度增加有害物允许排放量增加得很多，如SO2，40m烟囱在二级地区允许排放量为25Kg/h，而60m的烟囱在同级地区的允许排放量就加大到55Kg/h，增加了1.2倍。因此有一定烟气量的、要排放有害物质的烟囱必须有相应高度的烟囱将其送至更高的天空，现有技术没有一个很好的解决方案。另外伞型烟帽的防雨效果差，下雨时雨水灌入烟囱造成烟囱和设备的腐蚀。冬季时烟气在烟囱出口处形成热气，在烟囱周围形成霜冻。
发明内容
针对上述问题本专利提出了一种新型结构的排烟囱帽，可在不消耗动力情况下提高排出烟气的刚性。在一般风力级别如三、四、五级风下仍能保持排烟刚性，向高空排放，同时不受下雨的影响。
如附图1、2所示防风、防雨、环保烟囱帽由以下部件组成球形外壳1，联接的烟囱2，导流锥体3，导流锥体支架4，外壳下面的冷空气入口管5组成。导流锥体设置在球形外壳1中间排烟囱2中轴线上，导流锥体3由下部锥体和上部准球面7组成。导流锥体3下部锥体的上沿与上部准球面7的下沿相焊接，而且下部锥体的上沿外径大于上部准球面7的下沿外径，形成了一个环型的集水槽12。集水槽12集累下来的雨水由泄水管9排出，流入锅炉房排水系统。导流锥体下部锥体的锥角α为50°～90°，下部锥体外表面根据联结烟囱直径大小焊接上12、24、36、48、60组导流板10。导流板10为空间曲面，两组导流板10之间形成气流的流道，导流板10与导流锥体下部锥体的上沿外圆的切线夹角β为40°～90°；导流板10流道流体走向线与烟囱轴线夹角γ为20°～60°，使进入烟气与外壳下面冷空气入口管5吸入的冷空气混合旋转，使排出的烟气形成螺旋形上升后从外壳排烟口管6排出。排烟囱帽的球形外壳1的下沿与冷空气入口管5处也有一个圆环形的冷凝水集水槽8，并且在冷凝水槽8下部设有一个泄水管11，可将聚集的冷凝水导流到锅炉房排水系统。
本专利设备主要部件结构的关联数据为D为联接的烟囱2的直径D1为冷空气入口管5的直径为1.4～1.8DD2为球形外壳1排烟口管6的直径为1～1.5DD3为球形外壳1的直径为2.5～3DH1为球形外壳1的高度为1.8～2.2DH2为冷空气入口管5的高度为0.5～0.8DH3为球形外壳1排烟口管6的长度为0.5～0.8DR为导流锥体上板准球面7的半径为0.5～0.8DR1为导流锥体上板准球面7下沿的圆角半径为0.25Dh导流锥体3下部锥体锥角顶点与联接排烟囱口2距离为-0.1～0.3D，负值为锥角顶插入烟囱口内的距离本专利为普通碳素结构钢如Q235，厚度2～6mm压型并焊接而成，在钢板的内外面作防腐处理，涂刷耐温防腐漆，可涂刷在含有SO2气体，200℃下长期使用的耐蚀漆。
本专利排烟工作过程及效果如下烟气由联接烟囱2进入烟囱帽后，由于导流锥体3的作用向上流动，同时在空气入口管5处形成负压，外部空气由空气入口管5进入烟囱帽与烟气混合，吸入的空气为烟气量的0.3～1.0倍。如吸入1倍空气，吸入空气温度从25℃升至排烟温度100℃体积膨胀了1.25倍。吸入1倍冷空气，排出的烟气就为烟囱排烟气体积的2.13倍，如烟囱出口的气速为15m/s，则吸入了1倍空气后，排出的烟气的速度就达到了31.9m/s。降低了烟气中二氧化碳的浓度，可稀释到原二氧化碳浓度的41％，使稀释后的烟气更容易排向高空。冬季使用时空气入口管5进入的冷空气与烟气混合后，降低烟气温度，减少和避免烟帽出口处形成的热气。冷却的烟气在烟囱帽球形外壳1内壁产生的冷凝水进入冷凝水槽8通过泄水管11导入锅炉房排水系统。如遇下雨，雨水从排烟口进入烟囱帽，经过导流锥体3上部准球面7，流至其下沿的环型集水槽12，再由泄水管9导入锅炉房排水系统，达到了防雨作用。
烟气由联接的烟囱2进入烟囱帽后，由于导流锥体3和导流板10的作用，烟气在烟囱帽内形螺旋状上升，并经烟气出口6矗直向上排出，在强制排气系统的烟囱上应用，可以使烟气螺旋上升，而且烟气的刚性增加，烟气出口速度可达31.9m/s，4级最大风速为7.9m/s，5级最大风速为10.3m/s，不会影响烟气的刚性。烟气可上升冲向烟囱帽出口30米以上的高空。
如烟囱帽出口高度为20m，烟气中SO2排放量为10Kg/h，烟尘的排放量经本专利烟囱帽作用，烟气排至40～60m的高空，SO2排放量远低于烟囱40～60米高度国家标准允许值25Kg/h，烟尘排放量也远低于烟囱40～60米高度国家标准允许值39Kg/h～85Kg/h，起到了环保作用。
由于烟帽的特殊结构，球形外壳1挡住了来自任何方向的风，可有效防止空气倒灌。烟气的排放不受外界气候变化的影响，起到了防风作用。
图1防风、防雨、环保烟囱帽的结构图图2防风、防雨、环保烟囱帽导流锥体的导流板结构正视图图3防风、防雨、环保烟囱帽导流锥体的导流板结构A向视图具体实施方式
以10t/h蒸汽锅炉为例，燃料为发热值24158KJ/Kg的煤碳，烟囱的排烟温度为150℃，每小时耗煤1852Kg/h，产生的烟气量为12886m3/h，设计了一个直径D＝600mm的钢质烟囱并安装了本专利的防风、防雨、环保烟囱帽，其结构尺寸为D1为冷空气入口管直径720mm为1.2DD2为排烟口直径600mm为1DD3为球形外壳直径1500mm为2.5DH1为球形外壳的高度1200mm为2DH2为冷空气入口管5的高度300mm为0.5DH3为球形外壳排烟管的长度300mm为0.5DR为导流锥体上板准球面的半径300mm为0.5DR1为导流锥体上板准球面下沿的圆角半径150mm为0.25Dα为导流锥体下部锥体的锥角90°β为导流板与导流锥体下部锥体的上沿外圆的切线夹角63°γ为导流板流道流体走向线与烟囱轴线夹角40°h导流锥体以下部锥体锥角顶点与排烟囱口距离60mm为0.1D导流板数为24组。
烟囱的高度为30m，烟囱排出的烟气在4～5级风下可冲高至50～70m，不受下雨和刮风的影响，排出的SO2量为1.28Kg/h＜25Kg/h(烟囱高度40m时二级地区允许排放量)，烟尘1.03Kg/h＜39Kg/h(烟囱高度40m时二级地区允许排放量)。
权利要求1.一种防风、防雨、环保烟囱帽，其特征在于由球形外壳、其内部设置的导流锥体，两个主要部分与排烟烟囱联接而成；导流锥体由下部锥体和上部准球面组成，导流锥体的下部锥体锥角α为50°～90°；根据联接烟囱的直径的大小，在下部锥体外表面上焊接了12至60组导流板，导流板与导流锥体下部锥体上沿外圆的切线夹角β为40°～90°；导流板流道流体走向线与烟囱轴线夹角γ为20°～60°；这样结构从外壳下口的冷空气入口管吸入空气与烟气混合旋转，使排出的烟气形成螺旋型，且具有刚性。
2.根据权利要求1所说的一种防风、防雨、环保烟囱帽由球形外壳、其内部设置导流锥体两个主要部分与排烟烟囱联接而成，其特征在于以联接烟囱口直径D为基础数据，组成烟囱帽的主要部件的相关联数据球形外壳下沿冷空气入口管的直径D1为1.4～1.8D，球形外壳上部排烟管的直径D2为1～1.5D，球形外壳的直径D3为2.5～3D，球形外壳的高度H1为1.8～2.2D，冷空气入口管的高度H2为0.5～0.8D，球形外壳上部排烟管的长度H3为0.5～0.8D，导流锥体上部准球面的半径R为0.5～0.8D，导流锥体下部锥体锥角顶点与排烟囱口距离h为-0.1～0.3D，负值为锥角顶插入烟囱口内的距离。
3.根据权利要求1所说的一种防风、防雨、环保烟囱帽由球面型外壳，其内部设置的导流锥体两个主要部分与排烟烟囱联接而成，其特征在于导流锥体的下部锥体的上沿外径大于上部准球面下沿外径，形成了一个环型集水槽，并且在集木槽下部设有一个泄水管可将聚集的雨水导流到锅炉房排水系统；而在球面体外壳的下沿，冷空气入口管上沿也有一圈冷凝水槽，并且在冷凝水槽下部设有一个泄水管，可将聚集的冷凝水导流到锅炉房排水系统。
专利摘要一种防风、防雨、环保烟囱帽，属于烟囱配件技术领域，由球形外壳、其内部设置的导流锥体两个主要部分与排烟烟囱联接而成；导流锥体由下部锥体和上部准球面组成，导流锥体的下部锥体锥角α为50°～90°；根据联接烟囱直径大小，在下部锥体外表面焊接了12至60组导流板，导流板与导流锥体下部锥体上沿外圆切线夹角β为40°～90°；导流板流道走向线与烟囱轴线夹角γ为20°～60°；这样结构从烟帽下部的冷空气入口管吸入空气与烟气混合旋转，使排出的烟气形成螺旋型，且具有刚性，可将烟气排入更高的天空；在导流锥体中部设有环型集水槽，并有泄水管可把聚集的雨水导出；烟帽外壳下沿与冷空气入口管上沿处也设有冷凝水积水槽和泄水管，可以排出冷凝水。
文档编号F23J13/06GK2694123SQ20042003069
公开日2005年4月20日 申请日期2004年3月10日 优先权日2004年3月10日
发明者张大伟 申请人:沈阳戴维国际机电设备有限公司