топка

Формула изобретения

Топка, содержащая центральную и периферийные камеры сгорания, разделенные экраном и сообщающиеся перепускным окном, горелочное устройство, выходной участок которого заведен в объем периферийной камеры сгорания и окружен циркуляционной трубой, перед входным торцом которой размещены сопла подачи инжектирующего агента и воздуха, а на выходном торце установлен горелочный насадок, причем циркуляционная труба размещена внутри горелочного насадка с образованием кольцевого зазора между ними, и источники пыли, соединенные с горелочным устройством основным и байпасным пылепроводами с шиберами, при этом байпасный пылепровод соединен с циркуляционной трубой, заведенной вовнутрь основного пылепровода, подключенного к горелочному насадку, причем горелочный насадок и циркуляционная труба выполнены в виде конфузоров, а байпасный пылепровод подсоединен к источнику тонкодисперсной пыли, отличающаяся тем, что внутри циркуляционной трубы и горелочного насадка установлены конфузорные обечайки с образованием кольцевых зазоров с циркуляционной трубой и горелочным насадком и с зазорами относительно входных и выходных торцов последних, причем входные и выходные торцы циркуляционной трубы и горелочного насадка выполнены в виде полуторов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в топках котлов, работающих на бурых углях.

Известна топка, содержащая центральную и периферийные камеры сгорания, разделенные экраном и сообщающиеся перепускными окнами, и горелочные устройства, выходные участки которых заведены в объем периферийных камер сгорания и окружены циркуляционными трубами, перед входными торцами которых размещены сопла подачи инжектирующего агента, а на выходных торцах установлены горелочные насадки с образованием кольцевого зазора между ними, причем каждая циркуляционная труба размещена внутри горелочного насадка, и источники пыли, соединенные с тарелочными устройствами основным и байпасным пылепроводами с шиберами (патент РФ №2095684, МПК F 23 C 5/08, 1997).

Недостатком известной топки является недостаточное время пребывания пыли внутри растопочных горелочных устройств, что препятствует воспламенению.

Известна топка (патент РФ №2206824, МПК F 23 C 5/08, 6/04, 2003), содержащая центральную и периферийные камеры сгорания, разделенные экраном и сообщающиеся перепускным окном, горелочное устройство, выходной участок которого заведен в объем периферийной камеры сгорания и окружен циркуляционной трубой, перед входным торцом которой размещены сопла подачи инжектирующего агента, а на выходном торце установлен горелочный насадок, причем циркуляционная труба размещена внутри горелочного насадка с образованием кольцевого зазора между ними, и источник пыли, соединенный с горелочным устройством основным и байпасным пылепроводами с шибером, при этом байпасный пылеопровод соединен с циркуляционной трубой, заведенной вовнутрь основного пылепровода, подключенного к горелочному насадку. Недостатком известной топки является малое время пребывания пыли внутри горелочного устройства, что снижает эффективность воспламенения.

Известна топка (патент РФ №2248501, МПК F 23 C 5/08, 6/04, 2005), содержащая центральную и периферийные камеры сгорания, разделенные экраном и сообщающиеся перепускным окном, горелочное устройство, выходной участок которого заведен в объем периферийной камеры сгорания и окружен циркуляционной трубой, перед входным торцом которой размещены сопла инжектирующего агента и воздуха, а на выходном торце установлен горелочный насадок, причем циркуляционная труба размещена внутри горелочного насадка с образованием кольцевого зазора между ними, и источники пыли, соединенные с горелочным устройством основным и байпасным пылепроводами с шиберами, при этом байпасный пылепровод соединен с циркуляционной трубой, заведенной вовнутрь основного пылепровода, подключенного к горелочному насадку, причем горелочный насадок и циркуляционная труба выполнены в виде конфузоров, а байпасный пылепровод подсоединен к источнику тонкодисперсной пыли.

Недостатком известной топки является недостаточное время пребывания пыли в зоне высоких температур в горелочном устройстве, что снижает эффективность воспламенения.

В основу изобретения положена задача создания топки, позволяющей увеличить время пребывания пыли в зоне высоких температур.

Поставленная задача решается тем, что в топке, содержащей центральную и периферийные камеры сгорания, разделенные экраном и сообщающиеся перепускным окном, горелочное устройство, выходной участок которого заведен в объем периферийной камеры сгорания и окружен циркуляционной трубой, перед входным торцом которой размещены сопла подачи инжектирующего агента и воздуха, а на выходном торце установлен горелочный насадок, причем циркуляционная труба размещена внутри горелочного насадка с образованием кольцевого зазора между ними, и источники пыли, соединенные с горелочным устройством основным и байпасным пылепроводами с шиберами, при этом байпасный пылепровод соединен с циркуляционной трубой, заведенной вовнутрь основного пылепровода, подключенного к горелочному насадку, причем горелочный насадок и циркуляционная труба выполнены в виде конфузоров, а байпасный пылепровод подсоединен к источнику тонкодисперсной пыли, согласно изобретению внутри циркуляционной трубы и горелочного насадка установлены конфузорные обечайки с образованием кольцевых зазоров с циркуляционной трубой и горелочным насадком, входные и выходные торцы которых выполнены в виде полуторов.

Установка внутри циркуляционной трубы и горелочного насадка конфузорных обечаек с образованием кольцевых зазоров с циркуляционной трубой и горелочным насадком, входные и выходные торцы которых выполнены в виде полуторов, позволяет увеличить время пребывания пыли в зоне высоких температур за счет рециркуляции пыли внутри циркуляционной трубы и горелочного насадка вокруг конфузорных обечаек, так как при подаче пыли часть ее будет срезаться торцами полуторов на выходных торцах циркуляционной трубы и горелочного насадка и направляться по кольцевым зазорам между циркуляционной трубой и обечайкой и по кольцевым зазорам между горелочным насадком и обечайкой ко входу в горелочное устройство обратно движению осевого потока с повторением процесса. Полуторы на входных торцах циркуляционной трубы и горелочного насадка обеспечивают плавный поворот пыли на 180° для ее входа снова в начало движения.

Таким образом, часть пыли постоянно рециркулирует в зоне высоких температур внутри циркуляционной трубы и горелочного насадка за счет установки обечаек, что позволяет увеличить время пребывания пыли внутри горелочного устройства и достичь решения задачи изобретения.

На чертеже изображена топка (продольный разрез), содержащая центральную и периферийные камеры 1 и 2 сгорания, разделенные экраном 3 и сообщающиеся перепускным окном 4, горелочное устройство 5, выходной участок которого заведен в объем периферийной камеры 2 сгорания и окружен циркуляционной трубой 6, перед входным торцом которой размещены сопло 7 подачи инжектирующего агента и воздушное сопло 8, а на выходном торце установлен горелочный насадок 9. Циркуляционная труба 6 размещена внутри горелочного насадка 9 с образованием кольцевого зазора 10 между ними. Циркуляционная труба 6 образует также кольцевой зазор 11 с соплом 8 подачи воздуха. Топка содержит также источники 12 и 13 соответственно основной и тонкодисперсной пыли, соединенные с горелочным устройством 5 соответственно основным и байпасным пылепроводами 14 и 15 с шиберами 16 и 17 для регулировки подачи пыли в пылепроводы 14 и 15. Байпасный пылепровод 15 соединен с циркуляционной трубой 6, заведенной вовнутрь основного пылепровода, подключенного к горелочному насадку 9, причем горелочный насадок 9 и циркуляционная труба 6 выполнены в виде конфузоров.

Внутри циркуляционной трубы 6 и горелочного насадка 9 установлены конфузорные обечайки 18 и 19 с образованием кольцевых зазоров 20 и 21 с циркуляционной трубой 6 и горелочным насадком 9 соответственно, входные и выходные торцы которых выполнены в виде полуторов 22, 23 и 24, 25 соответственно. Конфузорные обечайки 18 и 19 имеют также зазоры 26, 27 и 28, 29 для прохода аэросмеси с полуторами 22, 23 и 24, 25 соответственно. Горелочное устройство 5 выполнено из термостойкой стали. Источники 12 и 13 основной и тонкодисперсной пыли могут быть подсоединены к основному и байпасному пылепроводам 14 и 15 тангенциально.

Топка работает следующим образом.

С помощью запальника (не обозначен) воспламеняется легковоспламеняющееся топливо (газ, мазут, соляровое масло), подаваемое в сопло 7, с одновременной подачей воздуха в сопло 8. Прогревается все горелочное устройство 5. После прогрева подается тонкодисперсная пыль в растопочном режиме в циркуляционную трубу 6 с помощью шибера 17 по пылепроводу 15 от источника 13 пыли. Пыль воспламеняется в факеле сопла 7 и поступает далее в горелочный насадок 9, который также прогревается горящей пылью. Часть пыли в циркуляционной трубе 6 срезается торцом полутора 24, обращенным навстречу потоку, и через кольцевые зазоры 28, 20 и 26 возвращается ко входному торцу циркуляционной трубы 6, и цикл повторяется. Рециркуляция пыли осуществляется вокруг обечайки 18 в зоне открытого пламени, что приводит к деструкции пыли, выделении горючих летучих и их воспламенению. Степень рециркуляции пыли зависит от величины кольцевого зазора 28, с помощью которого происходит захват пыли. В кольцевом зазоре 20 происходит выделение горючих летучих из топлива, которые эжектируются при работающем сопле 7 через кольцевой зазор 26. Проходное сечение в кольцевом зазоре 20 увеличивается по ходу потока, что способствует рециркуляции пыли, чему способствуют также плавный вход и выход аэросмеси в полуторах 24 и 22 при развороте ее на 180 градусов. При тангенциальной подаче пыли в пылепровод 15 от источника пыли 13 рециркуляции подвергается концентрированная пыль, которая отжимается к стенкам обечайки 18 за счет вращения, создаваемого тангенциальной подачей. При этом время нахождения пыли в зоне высоких температур еще более увеличивается. А осевая часть обогащается горючими летучими, которые подсвечивают факел.

После установления стабильного режима открывается шибер 16 на основном пылепроводе 14 и подается пыль в растопочном режиме в горелочный насадок 9 от источника 12 основной пыли. Проходя по кольцевому зазору 10, пыль прогревается, выделяет горючие летучие и воспламеняется от факела, выходящего из циркуляционной трубы 6. Пыль, поступившая в горелочный насадок 9, разделяется на два потока: осевая часть пыли выходит за пределы горелочного устройства 5 в периферийную камеру 2 сгорания, а пристеночная часть срезается торцом полутора 25 и по кольцевым зазорам 29, 21 и 27 возвращается ко входному торцу горелочного насадка 9, и процесс повторяется. Пыль рециркулирует вокруг обечайки 19 с выделением горючих летучих, их воспламенением от центрального факела, выходящего из сопла 7 и из циркуляционной трубы 6, и прогревом всего горелочного насадка 9. При тангенциальной подаче пыли в основной пылепровод 14 к стенкам обечайки 19 будет отжиматься концентрированная смесь и рециркуляции подвергаться крупнодисперсная пыль, что способствует ее деструкции, измельчению за счет термомеханического домола при рециркуляции и выравниванию гранулометрического состава. Это обеспечивает более полное воспламенение сразу всей пыли.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет увеличить время пребывания пыли в зоне высоких температур и достичь реализации задачи изобретения, предотвращая проскок невоспламенившегося топлива в топку.

После выхода на рабочий режим сопло 7 отключается и работает только воздушное сопло 8. Воспламенение происходит от раскаленных частей горелочного устройства 5 и от факелов внутри циркуляционной трубы 6 и горелочного насадка. Поэтому затраты на дополнительное легковоспламеняющееся топливо незначительны, так как оно применяется только для выхода горелочного устройства 5 на режим самоподдержания горения, чему способствует двухкаскадная схема воспламенения с рециркуляцией пыли в каждом из каскадов. Степень рециркуляции пыли регулируется величиной кольцевых зазоров 28 и 29, а качество термодеструкции способом подачи пыли в основной и байпасный пылепроводы: при аксиальной подаче пыли от источников 12 и 13 пыли время термообработки уменьшается, а при тангенциальной подаче - увеличивается. Забалластированные угли открытых разрезов требуют увеличения времени термодеструкции.