установка для безмазутной растопки энергетического котла и подсветки пылеугольного факела

Формула изобретения

Установка для безмазутной растопки энергетического котла и подсветки пылеугольного факела, включающая муфелизированную камеру термоподготовки топлива с расположенным на ее поверхности плазмотроном, отличающаяся тем, что установка дополнительно содержит расположенное перед муфелизированной камерой устройство для завихрения в разные стороны потока аэросмеси, состоящее из наружной и внутренней вихревых камер, которые снабжены направляющими лопатками.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях для безмазутной растопки котлоагрегата из холодного состояния до рабочего режима и подсветки пылеугольного факела.

Известна установка, представляющая собой трехступенчатую схему сжигания топлива, в которой первой ступенью является камера термоподготовки, второй - камера смешения основного потока аэросмеси с высокотемпературным потоком, третьей - топочное пространство, где происходит взаимодействие вторичного воздуха с нагретой до температуры воспламенения пылеугольной смесью (см. Е. И. Карпенко, В.Е. Мессерле. Введение в плазменно-энергетические технологии использования твердых топлив. - Новосибирск: Наука, СО РАН, 1997, с. 96).

Однако такая схема увеличивает габариты всей плазменной горелки (длина до 6 м), усложняет управление процессом и снижает технико-экономические показатели. Кроме этого, такую громоздкую конструкцию в большинстве случаев невозможно состыковать с котлоагрегатами, находящимися в эксплуатации.

Известна установка для растопки котлоагрегата, включающая муфель с установленным на ее поверхности плазмотроном. При работе установки плазменную струю направляют встречно потоку аэросмеси, что способствует интенсивной газификации, воспламенению аэросмеси и розжигу факела (см. RU N 2054599, МПК F 23 C 5/24, опубл. 20.02.96, БИ N 5).

Однако испытания показали, что в данной установке снижается эффективность термоподготовки углей с низким выходом летучих (менее 10%). Кроме того, при встречном направлении плазменной струи и потока аэросмеси не исключается возможность быстрого забивания угольной пылью плазмотрона в случае отказа системы воздухоснабжения.

Наиболее близкой к заявленному изобретению по совокупности признаков является установка для безмазутной растопки пылеугольного котла, включающая растопочную горелку прямоточного типа, которая представляет собой муфелизированную камеру термоподготовки с расположенным на ее боковой поверхности патрубком для ввода плазмы в эту камеру, и размещенным в этом патрубке плазмотроном. Поступающий вдоль оси камеры прямой незакрученный поток аэросмеси взаимодействует с вводимой через патрубок перпендикулярно оси камеры плазмой. Часть аэросмеси, контактирующая с плазмой, нагревается и воспламеняется, нагревая остальную аэросмесь в объеме муфелизированной камеры. Нагретая до температуры самовоспламенения топливная смесь вытекает в топочное пространство, где горение ее продолжается при смешении с вторичным воздухом. В этом случае время пребывания частиц угольной пыли в камере термоподготовки минимально. Такая установка хорошо зарекомендовала себя при использовании высокореакционных углей (см. Жуков М.Ф. и др. Низкотемпературная плазма Т 16, Плазменная безмазутная растопка котлов и стабилизация горения пылеугольного факела. - Новосибирск: Наука, 1995, с. 83-86, рис. 3.5 б).

Недостатком данной установки является невозможность увеличения времени пребывания угольных частиц в камере термоподготовки, что необходимо в случае применения низкореакционных углей, так как малое время пребывания угольных частиц в камере термоподготовки снижает эффективность термоподготовки их к сжиганию, увеличивает мехнедожог и уровень вредных пылегазовых выбросов.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении эффективности топливоиспользования низкореакционных углей без изменения габаритных размеров горелки.

Технический результат изобретения - увеличение времени пребывания угольных частиц в камере термоподготовки. Это позволит улучшить воспламенение и выгорание топлива, снизить мехнедожог.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке для безмазутной растопки пылеугольного котла и подсветки факела для низкореакционных углей, включающей муфелизированную камеру термоподготовки топлива с расположенным на ее боковой поверхности плазмотроном, согласно изобретению установка дополнительно содержит расположенное перед муфелизированной камерой устройство для завихрения в разные стороны потока аэросмеси, состоящее из наружной и внутренней вихревых камер, которые снабжены направляющими лопатками.

Отличительным существенным признаком заявляемого изобретения является наличие нового конструктивного элемента, а именно устройства для завихрения в разные стороны потока аэросмеси, состоящего из наружной и внутренней вихревых камер, которые снабжены направляющими лопатками. Благодаря наличию указанных признаков происходит закрутка аэросмеси в разных направлениях. Оба закрученных в разные стороны потока аэросмеси после выхода из устройства завихрения встречаются, образуя завихренный поток, в котором продольная скорость частиц намного меньше, чем тангециальная скорость частиц по отношению направления основного потока аэросмеси. В результате увеличивается время пребывания угольных частиц в камере термоподготовки. Кроме того, наружный закрученный поток предохраняет камеру термоподготовки от перегрева, препятствуя сепарации пыли в ней, способствуя равномерному распределению пыли по всему сечению камеры термоподготовки.

Таким образом, именно предлагаемая совокупность конструктивных признаков обеспечивает согласно изобретению достижение технического результата, заключающегося в увеличении времени пребывания угольных частиц в камере термоподготовки.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условиям "новизна" и "изобретательский уровень".

Сущность заявленного изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена предлагаемая установка, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А (устройство для завихрения в разные стороны потока аэросмеси).

Предлагаемая установка содержит муфелизированную камеру 1 термоподготовки топлива с расположенным на ее боковой поверхности плазмотроном 2. Перед камерой 1 расположено устройство 3 для завихрения в разные стороны потока аэросмеси. Устройство 3 состоит из наружной 4 и внутренней 5 вихревых камер, снабженных направляющими лопатками 6 (см. фиг. 2).

Предлагаемая установка работает следующим образом.

Поток аэросмеси поступает на устройство 3 для завихрения, где, проходя через наружную 4 и внутреннюю 5 камеры, закручивается в разные стороны. Расход аэросмеси можно регулировать путем изменения площадей поперечного сечения обеих камер. Вращательный импульс потоку аэросмеси сообщается направляющими лопатками 6. Причем степень закрутки, расходы аэросмеси через каждую камеру зависят от конфигурации и количества направляющих лопаток 6, а также от конусности цилиндра, разделяющего поток аэросмеси в обе камеры. Это в свою очередь зависит от характеристик используемого угля, конструкции и размеров пылепроводов и должно определяться индивидуально для каждого котлоагрегата.

Оба закрученных потока сразу после выхода из устройства 3 в начале камеры 1 образуют завихренный поток аэросмеси, который, контактируя с электродуговой плазмой, генерируемой плазмотрном 2, нагревается. Часть аэросмеси (из-за недостатка воздуха) воспламеняется и нагревает весь поток. В камере 1 происходит перемешивание всего завихренного потока, который при выходе из нее, соединяясь со вторичным воздухом, полностью воспламеняется.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет увеличить время пребывания угольных частиц в камере термоподготовки без увеличения ее габаритов, повысить эффективность и экономичность термоподготовки низкореакционных углей к сжиганию.