Вихревая камера сгорания

Вихревая камера сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в топках котлов и печей, в энерготехнологических агрегатах для подготовки теплоносителя и термического обезвоживания жидких отходов. Сущность изобретения: воздух поступает в корпус 1, где распределяется по тангенциальным каналам 3, а также в смеситель 9 из атмосферы . В смеситель 9 поступает также газ, который воспламеняется в закрученном потоке воздуха, поступающего через патрубок 10. Факел через пламепровод 11 выходит в циклонную камеру 2, куда подается также топливо через сопловой аппарат 8. Топливо воспламеняется и выбрасывается через сопловой аппарат 8. Шил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s F 23 С 3/00

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ llATEHTHOE

ВЕДОМСТВО СССР

{ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4862614/06 (22) 29.08.90 (46) 07.05.93. Бюл. ¹ 17 (71) Опытно-конструкторское бюро тонкого биологического машиностроения (72) К.К.Тюкин (73) К.К.Тюкин (56) Авторское свидетельство СССР № 1186893, кл. F 23 С 5/32, 1982.

Авторское свидетельство СССР

¹1740866,,кл. F 23 С 3/00, 1988. (54) ВИХРЕВАЯ КАМЕРА СГОРАНИЯ (57) Использование: в топках котлов и печей,. в знерготехнологических агрегатах для подготовки теплоносителя и термического обезвоживания жидких отходов, Сущность изобретения. воздух поступает в корпус 1, где распределяется по тангенциальным каналам 3, а также в смеситель 9 из атмосферы. Е смеситель 9 поступает также газ, который воспламеняется в закрученном потоке воздуха, поступающего через патрубок

10. Факел через пламепровод 11 выходит в циклонную камеру 2, куда подаетая также топливо через сопловой аппарат 8, Топливо ь воспламеняется и выбрасывается через сопловой аппарат 8. 10 ил.

1814714

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при сжигании топлива в топках котлов и печей, в частности в энерготехнологических агрега. тах для подготовки теплоносителя и.терми.ческого обезвреживания промышленных

ОТХОДОВ.

Целью изобретения является повышеwe эффективности сжигания.

Поставленная цель достигается тем, что в вихревой камере сгорания, содержащей заключенную в корпусе циклонную камеру с боковыми входными тангенциальными каналами для воздуха и осевым выхлопным патрубком, а также узел подачи топлива с сопловым аппаратом и блоком розжига, имеющим снабженный тангенциальным входным патрубком смеситель, сообщенный пламепроводом с полостью циклонной камеры, согласно изобретению, в торцовой стенке циклонной камеры выполнено осевое окно, через которое введен пламепровод и в пределах которого размещен сопловой аппарат узла подачи топлива, причем диаметр упомянутого осевого окна равен 0,08 ... Q,8 диаметра осевого выхлопного патрубка и связан с геометрическими параметрами циклонной камеры следующим соотношением; бо/бвых = 1/Ф /(ФП+ ")

\ где. S = (бвых/бц) / (Рвх/Рц):

d0 — диаметр осевого окна;

d»> — диаметр осевого выхлопного патрубка; бц — диаметр поперечного сечения цик. лонной камеры;

F площадь поперечного сечения циклонной камеры;

Ф вЂ” число Фибоначчи;

Евх — суммарное сечение входных тангенциальных каналов, Кроме того, сопловой аппарат выполнен в виде кольцевого ряда отверстий, расположенных под углом к оси камеры., причем величина угла рассчитывается из

" следующего соотношения: щ ф = (0,8".5,0)(do — дт) /1Ц, где бо — диаметр осевого окна;

dT — диаметр кольцевого ряда отверстий;

1ц — длина циклонной камеры.

Кроме того, сопловой аппарат выполнен в виде форсунки с углом раскрытия сопла, рассчитываемым из следующегО соотношения:

tg y= (0,8...5,0)бо/!ц, где бо — диаметр осевого окна

1ц — длина циклонной камеры

Кроме того, первая циклонная камера снабжена дополнительной циклонной камерой с большнм диаметром и своим осевым окном, в которое введен выхлопной патруупомянутого выхлопного патрубка равен

0,4...0,5 диаметра дополнительной камеры, э боковая стенка кожуха снабжена патрубком золоудаления.

Кроме того, на торцевой стенке дополнительной циклонной камеры, в пределах осевого окна дополнительно установлен со15 пловой аппарат для подачи нейтрализующеro раствора, 20 . Кроме того, камера сгорания снабжена дополнительным сопловьил аппаратом нейтрализующего раствора, размещенным вокруг патрубка дополнительной циклонной камеры.

Кроме того, обе циклонные камеры заключены в один воздухораспределительный корпус.

Кроме того, диаметр выхлопного патрубка основной циклонной камеры равен

0,4...0,5 ее диаметра, а на боковой стенке дополнительно выполнен золоотводящий патрубок.

Кроме того, торцевая стенка и выхлопной патрубок циклонной камеры выполнены в виде двух усеченных конусов, обращенных один к другому большими основаниями, 35 причем по образующим конусов размещены входные тангенциальные каналы, а боковые стенки выполнены в виде спирали, кромки которой с одной стороны расположены навстречу потоку воздуха, а с другой стороны обращены к золоотводящему патрубку.

Кроме того, тангенциальный патрубок смесителя блока розжига сообщен с поло40

45 стью корпуса, причем отношение площади поперечного сечения упомянутого патрубка к площади поперечного сечения смесителя не превышает следующей величины:

А = 0,17 бп/бхс, где dn — диаметр пламепроводэ; бхв — диаметр смесителя, Указанные соотношения геометрических размеров обеспечивают возможность сжигания кэк стандарт;- ого (газообразного, 55 жидкого, твердого) топлива, тэк и забалластированного инертными компонентами . (отходы промышленного производства) с высокой эффективностью,т.е, при высоких удельных тепловых нагрузках и с малой эмиссией вредных веществ. бок первой циклонной камеры.

Кроме того, дополнительная циклонная камера снабжена своим выхлопным патруб ком, установленным в кожухе с образовани"0 ем кольцевого зазора, причем диаметр

1814714

Предложенное технические решение использовано при разработке типового ряда гореиочно-топочных устройств мощностью от 0,1 до 30 МВт.

Высокие удельные тепловые нагрузки вихревой камеры сгорания обеспечиваются равномерным распределением распыленного топлива в активной зоне горения. которая имеет цилиндрическую кольцевую форму и наружным своим диаметром не 10 превышает 0,8 диаметра выхлопного патрубка, что установлено экспериментально (см. фиг.9) в широком диапазоне изменения геометрической характеристики (S) циклонной камеры. Подача топлива в закрученный 15 воздушный поток на диаметре большем указанного предела приводит к выпадению капель жидкого топлива на стенку и коксованию. Подключение со стороны входного торца аналогичной циклонной камеры с выхлопным патрубком больше указанного

20 предела приводит к прорыву потока из нижней (по потоку) в верхнюю камеру и погасанию из-эа нарушения устойчивости.

При подключении к циклонной камере блока розжига с плам проводом,,расположенным по оси камеры, экспериментально

25 установлено, что диаметр пламепровода, ) равный 0,08 диаметра выхлопного патрубка циклонной камеры, есть та предельная ве- 30 личина, при которой происходит эффективный розжиг топлива. При дальнейшем уменьшении диаметра плам провода резко возрастает время индукции, приводящее к заполнению камеры невоспламенившимся 35 топливом. С увеличением диаметра плам провода против указанного предела (0,08) воСпламенение остается устойчивым вплоть до верхнего предала (0.8), Блок розжига, присоединенный к цик- 40 лонной камере больших размеров при максимальном пределе (0,8) подсоединения, представляет собой фактически предвключенную циклонную камеру меньшего диаметра. Таким образом,в указанных 45 пределах обеспечивается устойчивое воспламенение как от подключенного пламепровода, так и от камеры меньшего размера.

Выполнение в торцовой стенке циклонной камеры осевого окна в пределах 0,08 50

do/бвых 0,8 обеспечивает возможность эффективного подключения через него плам провода, блока розжига или аналогичной циклонной камеры, а также соплового аппарата узла подачи топлива, равномерно рас- 55 пределенного в пределах осевого окна, Как видно из графика (фиг.9) максимальный диаметр активной зоны (или осевого окна) в заявленных пределах изменяется в зависимости от геометрической характеристики (S) циклонной камеры, Эта зависимость для облегчения конструктивных расчетов аппроксимируется эмпирической формулой

О до/бвых = /@ /(Ф/S+ 1), Простая зависимость с применением числа Фибоначчи ("золотое сечение") свидетельствует о выявленной гармоничности взаимодействующих структур потоков в циклонной камере, что является доказательством эффективности выбора верхнего предела относительно диаметра осевого окна.

При S = вв знаменатель становится равным единице и формула упрощается до

do/двух ЧФ 0,786... или округлено 0,8. узел подачи гъплива, расположенный на торцевой стенке, может быть выполнен в виде коаксиального ряда отверстий или виде одиночной форсунки, В обоих случаях топливные струи должны попадать в зону ограниченную с одной стороны диаметром, определяемым по указанной выше формуле, а с другой стороны линейными размерами вдоль оси ат 0,1 до 0,6 длины циклонной камеры (фиг.3). Пределы устанавливались экспериментально в циклонной камередлиной, равной ее диаметру посредством установки трех типов форсунки. При осевом расположении соплового выпуска минимальный угол раскрытия факела pote иссле- довался с помощью пневматической форсунки по авт. св. М 1027473 с постоянным углом раскрытия факела 55 (2 p) при изменении диаметра выхлопного патрубка.

При увеличении последнего увеличивался внешний диаметр активной зоны горения и тем самым увеличивалось относительное расстояние соприкосновения факела с внешним диаметром активной зоны горения (максимум окружной составляющей скорости), При увеличении этого расстояния более 0,6!ц факел открывался от границы максимума окружной составляющей скорости и горел в виде изолированного прецессирующего конуса, не распространяясь по всей длине цилиндрической активной зоны, появлялся механический недожог. Максимальный угол раскрытия факела р, исследовался с помощью пневматической форсунки со стержневым акустическим излучателем. Посредством изменения в ней расстояния сопло — резонатор изменялся угол раскрытия факела от 40 до 180 2 р (вплоть до опрокидывания) за счет перераспределения потока пара (при распылении мазута). При уменьшении расстояния соприкосновения. факела с границей максимума окружной, составляющей скорости менее 0,1 1ц происходит заброс мазута на

1814714 торцевую стенку, коксование и ее перегрев, Изменение диаметра и угла наклона осей коаксиального ряда отверстий выполнялось посредством приваривания трубок к выходным отверстиям исходного варианта форсунки и выгибания трубок под различными углами, При этом попутно можно отметить, что присоединение трубок к отверстиям при ухудшении качества распыливания приводило к повышению равномерности распределения топлива в закрученном потоке воздуха. Последняя серия испытаний подтвердила полученные на одиночном сопловом отверстии пределы соприкосновения топливных струй с границей максимума окружной составляющей скорости (0,1...0,6) !ц.. Причем, при расположении сопловых выпусков на границе максимума окружной составляющей скорости (4, = do) установлено, что концы трубок, являющиеся сопловым выпуском, должны быть направлены вдоль оси циклонной камеры. Изменение направления выхода на 5...10 против указанного(по потоку вращения, против потока вращения, в сторону стенок камеры. в сторону оси камеры) приводило к забросу топлива либо на боковую, либо на торцевую стенку, В обобщенном виде оптимальные пределы угла раскрытия факела или топливных струй, полученные экспериментально на камере !ц = 4ц, не могут быть представлены в градусах, поскольку длина камеры может изменяться в довольно широких пределах (!ц = (0,5...2)4ц. Поэтому пределы представлены в виде тангенса угла р, который для одиночной (с осевым расположением) форсунки равен 0,8...5 отношения диаметра осевого окна к длине циклонной камеры, а для коаксиального ряда отверстий в том же численном диапазоне разности значений диаметра осевого окна и коаксиального ряда отверстий, отнесенной к длине циклонной камеры.

Численные значения пределов получены следующим образом: для одиночного соплового отверстия

tg @min = — = 0.833 4о/!ц

do 1

2 06!ц

do i

t9 @max = — — = 5.0 do/!ц

2 01!ц для коаксиального ряда отверстий

4o 4т 1 тд benin

О. 83 3(d o — dr) / ö, do — 4; 1 тд @max

= 5(do — 4т)!ц, где !ц — длина циклонной камеры;

4вых2 4ц2

1о ree Se= F„F„

Геометрические размеры проточной ча25

dT — диаметр коаксиального ряда отверстий соплового выпуска, Присоединение к основной циклонной камере дополнительной циклонной камеры, в осевое окно которой введен выхлопной патрубок основной камеры, существенно расширяет технологические возможности вновь созданного агрегата.

Главное достоинство заключается в том, что факел, выходящий из основной камеры расширяется до размеров, обусловленных геометрическими размерами проточной части дополнительной циклонной камеры в соответствии с найденной экспериментально закономерностью

4О2/4»<х2 = + / (Ф /S2+ 1), сти и активной зоны горения в дополнительной камере связаны однозначно с режимными параметрами: расходом, скоростью, давлением, в также через сботношения величины этих потоков, проходящих через основную и дополнительную циклонные камеры, с концентрацией реагирующих компонентов и температурой среды в активной зоне, При подаче в основную камеру воздуха и топлива, а в дополнительную газообразных отходов(через индивидуальный распределительный корпус) обеспечиваются наилучшие условия взаимодействия факела горящего топлива и отходов s зоне максимума окружной составляющей скорости.

В процессе экспериментальных исследований вихревых камер установлено, что диаметр выхлопного патрубка deb

1814714

10 возрастает. а даже несколько снижается, т.е, возрастает сепарация частиц из потока.

С уменьшением величины da x/бц этот эффект еще более заметен, но при этом, естественно. возрастает аэродинамическое сопротивление, Если принять отношение

Fax/Ец = 1 для дополнительной камеры газообразных отходов, пропускающей поток в отношении от 5/1 до 10/1 (к потоку продуктов сгорания), критическую скорость на входе 10 м/с (для обеспечения автомодельного процесса Raxp 0,5 10 ) при температуре отходов в пределах

273...373 К, а плотность потока рвх = 1 кгlм., то число ец = 4,4 (da x/бц), а аэродинами-2,7 ческое сопротивление (ЛР, КПА):

Если при da x/бц = 0,4. „0.5 еще имеется возможность преодолеть указанное сопротивление с помощью вентиляторов общего назначениЯ, то пРи dal,ix/дц < 0,4 сопРотивление возрастает настолько, что реализация конструкции становится экономически нецелесообразной. Высаженные из потока на стенку кожуха дисперсные частицы золы накапливаются в кольцевом зазоре между боковыми стенками кожуха и выхлопного патрубка и удаляются через патрубок золоудаления за счет перепада давления естественного или создаваемого, например, эжектором пневмотранспорта. Несложное устройство в агрегате с использованием остаточной крутки потока продуктов сгорания в отдельных случаях позволяет отказаться от специальных пылеуловителей на тракте продуктов сгорания. При организации впрыска нейтрализующих реагентов аналогично сопловому тракту топлива в виде коаксиального ряда отверстий в основной камере по диаметру da» в пределах осевого окна 002 имеется возможность эффективного воздействия на процесс дожига при достаточно высокой температуре (в начале дополнительной циклонной камеры) с последующим переводом вредных составляющих продуктов сгорания, таких как например, оксиды серы и азота, s твердое состояние и вывода из их цикла совместно с золой. Еще больший положительный эффект в части кондиционирования выбросов обеспечивает раздельная подача реагентов на входе в дополнительную циклонную камеру в начальной стадии дожигания и с рас40

55 тельное количество металлических включений, целесообразно золу выводить непосредственно в процесса двухстадийного сжигания. На первой стадии в закрученном потоке основной камеры происходит быстрое выгорание легких фракций до образования мелкодисперсных KDKcoBblx частиц.

На второй стадии в дополнительной циклонной камере требуется значительно большее время пребывания горючих частиц, которое может быть обеспечено при отношении диаметра выхлопного патрубка 0,4 ... 0,5 диаметра камеры. Низкотемпературное горение {900 ... 1000 К) происходит уже во всем обьеме циклонной камеры, поскольку в этом диапазоне соотношений удерживающая способность закрученного потока низка (фиг.10). Оставшаяся от сгорания коксовых частиц зола не выносится из камеры через выхлопной патрубок, а вращается вдоль боковой стенки и выносится через ловушку и эоловой выпуск, Поскольку для выгорания коксовых частиц требуется мало воздуха, но много времени, в дополнительную циклонную камеру подается воздух чеположением соплового выпуска на выходе, например по кромке воротника, после завершения процессов окисления, когда снижение температуры среды эа счет впрыска

5 не повлечет за собой "закалки" вредных компонентов, Размещение двух последовательно соединенных циклонных камер в едином, охватывающем их, воздухораспределительном

10 корпусе помимо упрощения конструкции (в сравнении с двумя корпусами) позволяет осуществлять двухступенчатый процесс сжигания топлива в наиболее оптимальных соотФЬшениях. Предложенная конструкция

15 позволяет не только рассчитать и обеспечить расчетное соотношение, но и обеспечить простоту управления процессом горения при переменной подаче топлива за счет изменения лишь давления воздуха. Ес20 ли при сжигании, например, природного газа в одной основной циклонной камере удается получить минимальный выход оксидов азота при а1 =0,2 ... 0,8 и абзац= 1,02 ....

1,04 и более.1,35 (NOx = 10 мг/м"), то есть

25 в определенном диапазоне, из которого выпадает а,ьщ= 1,04 ... 1,35, то при совмещении двух циклонных камер в одном корпусе путем соответствующего подбора сечений проточной части удается устранить этот су30 щественный недостаток.

При сжигании тяжелого жидкого топлива с высокой эольностью, например, нефтемаслоотходов очистных сооружений ремонтных цехов, в которых содержится помимо минеральных солей и окислов значи1814714

12 реа ограниченное сечение тангенциальных каналов на большем радиусе, с большим моментом количества движения по сравнению с осйовной циклонной камерой.

При сжигании водных горючих растворов, например кубовых остатков отделения регенерации растворителей производства пенициллина, содержащих наряду с растворителями, влагой, горючими веществами большое количество (до 20% на рабочую массу) минеральных веществ, также целесообразно выводить золу непосредственно в процессе двухстадийного сжигания.

На первой стадии в основной камере при отношении диаметра выхлопного патрубка к диаметру камеры в пределах 0,4 ...

0,5 происходит быстрое испарение влаги и длительное выгоранИе твердых горючих веществ во всем объеме камеры. Поскольку в основную камеру воздуха подается недостаточно для полного сгорания органики, wo достаточно для обеспечения циркуляции дисперсных частиц, в ней происходит низкотемпературный (900 ... 1000 К) процесс газификации. Продукты неполного сгорания поступают в дополнительную циклонную камеру и дожигаются в ней, обеспечивая одновременно подвод тепла вдоль оси в основную камеру для испарения влаги и воспламенения твердых частиц, По мере выгорания органических составляющих твердые частицы приближаются к боковой стенке циклонной камеры и выносятся иэ нее через эоловой выпуск. Исполнение торцевой стенки и выхлопного патрубка циклонной камеры в виде двух усеченных конусов, обращенных большими основаниями друг к другу, по образующим которых размещены входные тангенциальные каналы, обеспечивают образование внутри камеры двух встречно вращающиеся торообраэных вихрей, которые выбрасывают твердые частицы к оси в центре камеры.

Частицы падают на конические стенки и сползают по ним в сторону тангенциальных каналов подачи воздуха, Такая многократная циркуляция способствует истиранию частиц и интенсивному тепломассообмену.

По рассмотренному принципу целесообразно осуществлять также двухступенчатое сжигание твердого топлива, когда в основной камере происходит газификация дисперсных частиц, например угля, сланца или древесных отходов, и вывод эолы через ловушку и радиальный выпуск, а в дополнительной циклонной камере горение продуктов газификации.

Принципиально вихревая камера сгорания может работать при любом давлении в выхлопном патрубке, если на входе обеспеt чивают давление воздуха большее на величину расчетного перепада в проточной части, Однако, несмотря на то, что у стенки смесительной камеры блока давление всег5 да. ниже, чем у стенки циклонной камеры, воздуха в блок розжига может поступать эа счет самовсасывания лишь до определенного уровня давления в циклонной камере.

При работе вихревой камеры сгорания

10 без противодавления блок розжига при самовсасывании воздуха работает, как правило, не в атомодельном режиме (малый перепад давления, составляющий 50 ... 100

Па), что практически не сказывается на ус15 тойчивости воспламенения запального факела в нем. Но при наличии достаточно большого противодавления эа вихревой камерой воздух в тангенциальный патрубок блока розжига должен уже подаваться при20 нудительно, При неопределенных соотно. шениях геометрических размеров блока розжига на устойчивость розжига давление подаваемого воздуха оказывает большое влияние. С повышением давления устойчи25 вость снижается.

Экспериментально установлено, что при геометрической характеристике блока розжига S >-6 давление воздуха уже практически не сказывается на устойчивости

30 воспламенения. Если геометрическая xadn окс рактаристико блока розжига S - — 7 —, то

Тп кс при $ = 6 максимальная площадь поперечного сечения тангенциального патрубка

А = пт!Ркс = 0 17 бп/закс где FTn — площадь поперечного сечения тангенциального патрубка блока розжига;

F — площадь поперечного сечения смесителя, 40 Диаметр пламепровода, отнесенный к диаметру камеры смещения блока розжига, обычно находится в йределах

0,4 dn/d c 1,0.

Предел 0,4 обусловлен большим аэро45 динамическим сопротивлением блока, а 1,0 соответствует бп = dxc При уменьшении

FnT/FKc менее 0,17 dn/d«устойчивость теоретически возрастает, но при этом возрастает и аэродинамическое сопротивление

50 блока, При увеличении FnT/Fwc более 0;17

dn/dKc устойчивость розжига снижается, а для его поддержания требуется снижение давления в тангенциальном патрубке.

На фиг,1 показан продольный разрез вихревой камеры.сгорания с сопловым аппаратом узла подачи топлива в виде коаксиального ряда отверстий и блоком розжига, На фиг,2 — поперечный разрез А-А по фиг.1.

1814714

На фиг.3 — продольный разрез циклонной камеры с сопловым аппаратом в виде коаксиального ряда отверстий и одиночной центральной форсунки, с указанием предельных значений угла раскрытия сопла 5 одиночной форсунки и направлением отверстий коаксиального ряда при максимальном

его диаметре.

На фиг.4- продольный разрез вихревой

10 камеры с узлом подачи топлива в виде одиночной форсунки и блоком розжига, воздух в который поступает иэ корпуса основной циклонной камеры, а к выхлопному патрубку подсоединена дополнительная циклонная камера с сопловым аппаратом для подачи нейтрализационного раствора по кромке осевого окна. Выхлопной патрубок дополнительной камеры размещен в кожухе с образованием кольцевого зазора, осна20 щенного патрубком золаудаления, а боковая стенка выхлопного патрубка оснащена дополнительным сопловым аппаратам для подачи нейтрализующего раствора.

На фиг.5 — продольный разрез двух последовательно соединенных циклонных камер, заключенных в единый охватывающий их воздухораспределительный корпус;

На фиг.6 — продольный разрез двух последовательно соединенных циклонных ка30 мер а общем корпусе с патрубком золоудаления из дополнительной камеры.

На фиг.7 — поперечный разрез. Б-Б па фиг.б.

На фиг.8 — продольный разрез двух помер в общем корпусе с патрубком золоудаленйя из основйой камеры и подачей твердого топлива посредством шнека, На фиг.9 — зависимость диаметра осевоro окна, отнесенного кдиаметру выхлопного 40 патрубка, от геометрической характеристики циклонной. камеры.

На,фиг.10 — зависимость несущей способности- потока от геометрической характеристики и диаметра выхлопного патрубка, отнесенного к диаметру циклонной камеры.

Вихревая камера сгорания содержит корпус 1, циклонную камеру 2 с боковыми входными тангенциальными каналами 3 и

50 осевым выхлопным патрубком 4. На торцевой стенке 5 размещен узел подачи топлива, выполненный в виде одинбчной центральной форсунки 6 или коаксиальной камеры 7.

Узел подачи топлива оборудован сопловым аппаратом 8 в виде одиночного отверстия, коаксиального ряда отверстий или кольцевого выпуска (фиг.8) в пределах осевога оКна.

Сопловый аппарат относительно оси камеры раскрыт на угол (ат ран до $4 x ), следовательно соединенных циклонных ка- 35 тангенс которого равен 0,8 ... 5 отношениа диаметра осевого окна к длине циклонной камеры (do/1ч) для одиночного центрального отверстия или разности значений диаметров осевого окна и коаксиального ряда отверстий, отнесенной к длине циклонной камеры (бо — бт)/!ц для коаксиального ряда отверстий.

Узел подачи топлива оснащен также блоком розжига, который состоит из смесителя 9 с тангенциальным патрубком 10 и пламепроводом 11. В торцевой стенке 5 выполнено осевое окно 12, диаметр которого (d<) составляет 0,08 ... 08 диаметра выхлопного патрубка (deux)

К основной циклонной камере 2 (фиг,4) присоединена дополнительная циклонная камера 13 с торцевой стенкой 23, тангенциальными каналами 16 и выхлопным патрубком 17. B торцевой стенке 23 выполнено осевое окно 14, в которое введен выхлопной патрубок 4,основной камеры 2, Осевое окно

14 также, как и в основной камере идет диаметр (doz), который составляет 0,08...0,8 диаметра выхлопного патрубка (бвцх2). По кромке. осевого окна 14 (фиг.4) диаметром

doz размещен сопловый аппарат 8 для нейтралиэующего раствора в виде коаксиального ряда отверстий, расположенных по диаметру бнвых. Камера 13 заключена в индивидуальный корпус 15, а кожух 17 оснащен выхлопным патрубком 18 с осевым проходом 19; Стенка кожуха 17 оснащена патрубком золоудаления 20. Диаметр осевого прохода 19 (dBblxz) равен 0,4 ... 0,5 диаметра (diaz) дополнительной циклонной камеры

13. На боковой стенке выхлопного патрубка

18 размещен сопловый аппарат 8 для подачи нейтрализующего раствора, На фиг,6, 7 торцевая стенка 23 и выхлопное сопла 17 циклонной камеры 13 выполнены в виде двух усеченных конусов, обращенных друг к другу. большими основаниями, по образующим которых размещены входные тангенциальные каналы 16. Каналы

16 выполнены виде межлопаточных пароходов или индивидуальных сопл, направленных в сторону закрутки потока. Боковая стенка камеры 13 выполнена по спирали, с одной стороны расположены навстречу потоку воздуха через ловушку 22, а с другой стороны обращены к эолоотводящему патрубку 20..

По фиг.8 аналогично выполнена основная циклонная камера 2. в которой коакси-. альная камера 7 представляет собой шнек с бункером для подачи твердого топлива, В полом валу шнека размещен пламепровод

11 блока розжига, Сопловой аппара1 8 вы15

1814714

5

20

30

55 полнен в виде кольцевого прохода равного диаметру осевого окна 12. В последовательно соединенных циклонных камерах 2 и 13 диаметр осевого окна изменяется по закону для основной камеры:

001/С вых1 = ЧФ (Ф/$1+ 1) И ДЛЯ ДОПОЛнительной камеры б02/devx2 = Ф1 (Ф/$2+1). пРичем овых1 =о02.

Последовательно соединенные циклониые камеры 2 и 13 (фиг.5) заключены в единый охватывающий их корпус 21. Тайгенциальный патрубок 10 сообщен с полостью корпуса 1 трубопроводом 22. Максимальная площадь поперечного сечения патрубка 10, отнесенная к площади поперечного сечения смесительной камеры 9, не должна превышать величины 0,17 отношения диаметра пламенепровода 11 к диаметру смесительной камеры 9, Вихревая камера сгорания работает следущим образом.

Воздух поступает в корпус 1 (и 21 по фиг.5), где распределяется по тангенциальным каналам 3 (и 16 по фиг.5). Нэ выходе в циклонную камеру 2 (и 13 по фиг.5) воздух закручивается. Воздух также поступает в смеситель 9 блока розжига из атмосферы за счет разрежения, создаваемого закрученным, потоком при отсутствии противодавления в выхлопном патрубке, 4, 17 (или из корпуса 1 посредством трубопровода 22 по фиг.4 при наличии противодавления в выхлопном патрубке 4, 17), В смеситель 9 подают гаэ(не показано), который поджйгают запальной свечой (не показано). Газ воспламеняется в закрученном потоке воздуха, поступающего через патрубок 10, запальный факел через пламепровод 11 выходит в полость циклонной качеры 2. Топливо подается в полость циклонной камеры 2 через сопловый аппарат 8. Топливо воспламеняется от запального факела. Факел горящего основного топлива выходит из выхлопного патрубка 4 (по фиг.1 — 3 в присоединяемый топочный объем не показан) или попадает в следующую дополнительную циклонную камеру 13 (по фиг.4 — 8) где раскрывается до размера, обусловленного геометрическими размерами присоединенной дополнительной циклонной камеры. По фиг,4 в корпус 15 подают газообразные отходы, которые, проходя тангенциальные каналы 16, закручиваются в полосги циклонной камеры 13 и приходят во взаимодействие в активной зоне горения с факелом, выходящим иэ выхлопного патрубка 4 циклонной камеры 2.

На начальном участке дополнительной камеры 13 (фиг.4) в активную зону дожигания вводится через сопловый аппарат 8 нейтрализующий раствор, например известковое молоко. Закрученный поток продуктов сгорания в выхлопном патрубке 17 благодаря

СООТНОШЕНИЮ devx2/бцг = 0,4 ... 0,5 ВЫДЕЛЯЕТ из потока основную часть золы и связанные нейтрализующим раствором вредные оксиды, Дополнительной коагуляции твердые частицы в закрученном потоке подвергаются на выходе из выхлопного патрубка 17 за счет дополнительного впрыска нейтрализующего раствора через сопловый аппарат 8, размещенный на основной стенке выхлопного патрубка 18, Зола и связанные оксиды собираются в кольцевом зазоре между боковой стенкой кожуха 17 и патрубка 18 и отводятся через осевой проход 19, В циклонной камере 13 (фиг,6) и 2 (фиг,8) воздух, поступающий соответственно. через тангенциальные каналы 16 и 3, образует циркуляцию двух вращающихся навстречу друг другу торообразных вихрей, в которых подвергаются интенсивному механическому истиранию и тепломассообмену твердые горючие частицы, а эола во вращающемся кольцевом потоке по мере утяжеления (вь горания углерода) переносится на боковую поверхность камер и через ловушку 22 и патрубок 20 выводится из цикла. Камеры 13 (фиг,6) и 2 (фиг.8) эфф ективно работают при горении твердых частиц в низкотемпературном режиме беэ перехода золы в жидкое состояние, когда частицы не прилипают к коническим стенкам камер, Формула изобретения

1, Вихревая камера сгорания, содержащая заключенную в корпус циклонную камеру с боковыми входными тангенциальными каналами для воздуха и.осевым выхлопным патрубком, а также узел подачи топлива с сопловым аппаратом и блоком розжига, имеющим снабженный тангенциальным входным патрубком смеситель, сообщенный пламепроводом с полостью циклонной камеры, о тли ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности сжигания, в торцевой стенке циклонной камеры выполнено осевое окно. через которое введен пламепровод и в пределах которого размещен сопловой аппарат узла подачи топлива, причем диаметр осевого окна равен 0,08—

0,8, диаметра осевого выхлопного патрубка и связан с геометрическими параметрами циклонной камеры следующим соотношекием:

do/de x = V© /(Ф/$+1), где $ = (desx/d4/(Fex/Рц), do — диаметр осевого окна;

de x — диаметр осевого выхлопного патрубка;

1814714

18 бц — диаметр поперечного сечения циклонной камеры;

Ец — площадь поперечного сечения циклонной камеры; ф

D» — суммарное "ечение входных там- 5 генциальных каналов;

Ф вЂ” число Фибоначчи.

2. Камера сгорания по п.1. о т л и ч а ющ а я с я тем, что сопловой аппарат выполнен в виде кольцевого ряда отверстий, рэс- 10 положенных под углом р к оси камеры, причем величина угла р рассчитывается из соотношения:

Щ p = (0.8 ... 5,0)(бо — бт/Я где dT — диаметр кольцевого ряда отвер- 15 стий;.

1ц — длина циклонной камеры.

3. Камера сгорания по п.1, î t л и ч а ющ а я с я тем, что сопловой аппарат выполнен в виде форсунки с углом р раскрытия 20 сопла, рассчитываемым из соотношения;

tg p = (0,8 ." 0,5) до/1ц,. где do — диаметр осевого окна ! ц — длина циклЬнной камеры.

4. Камера сгорания по пп.1 — 3, о т л и- 25 ч а ю щ а я с я тем, что она снабжена дополнительной циклонной камерой с брльшим диаметром и своим осевым окном, в которое введен выхлопной патрубок первой циклонной камеры. 30

5. Камера сгорания по пп.1 — 4, о т л ич а ю щ а я с я тем, что дополнительная циклонная камера снабжена своим выхлопным патрубком, установленным в кожухе с образованием кольцевого зазора, причем 35 диаметр выхлопного патрубка равен 0,4—

0,5 диаметра дополнительной циклонной камера, а боковая стенка кожуха снабжена патрубком золоудаления, 6. Камера по пп.1 и5, о тл йч а ю ща я- 40 с я тем, что на торцевой стенке дополнительной циклонной камеры, в пределах ее осевого окна дополнительно установлен сопловый аппарат для подачи нейтрализующего раствора, 7, Камера сгорания по пп,1 — 6, о т л ич а ю щ а я с я тем. что она снабжена дополнительным сопловым аппаратом для подачи нейтрализующего раствора, размещенным вокруг выхлопного патрубка дополнительной циклонной камеры.

8. Камера сгорания по пп.1 — 4, о т л ич а ю щ а я с я тем, что обе циклон ные камеры заключены в один воздухораспределительный корпус.

9. Камера сгорания по пп.1 и 8, о т л ич а ю щ а я с я тем, что диаметр выхлопного патрубка основной циклонной камеры равен 0,4 — 0,5 ее диаметра, а на боковой стенке дополнительно выполнен золоотводящий патрубок.

10. Камера сгорания по пп.1 и 9, о т л ич а ю щ а я с я тем, что торцевая стенка и выхлопной патрубок циклонной камеры выполнены в виде усеченных конусов, обращенных один к другому большими основаниями, причем по образующим конусов размещены входные тангенциальные каналы, а боковые стенки выполнены в виде спирали, кромки которой с одной стороны расположены навстречу потока воздуха. а с другай стороны обращены к золоотводящему патрубку.

11; Камера сгорания по пп.1 — 9, о т л ич а ю щ а я с я тем, что тангенциальный патрубок смесителя блока розжига сообщен с полостью корпуса, причем отношение площади поперечного сечения

А = 0,17дп/дкс, где d — диаметр пламепроводэ;

dye — диаметр смесителя.

1814714

50azudy

1814714

1814714 го у Ф Г

Ф.Г

ЯжК

>40

Составитель К,Тюкин

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А,Мотыль

Редактор Л;Волкова

Производственно-издательский комбинат "Патент". r. Ужгород, ул.Гагарина 101

Заказ 1844 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5