Вертикальная циклонная камера сгорания

Вертикальная циклонная камера сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Саюэ Саветсннх

Соцналистнчесних

Республнн

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 29.lll.1966 (№ 1067202/24-6) Кл. 24t, 6

24/, 8 с присоединением заявки №

Приоритет

МПК F 23с

F 23с

УДК 662.933.22:662.959.. 22 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 10.IV.1970, Бюллетень ¹ 14

Дата опубликования описания ЗЛгIII.1970

Авторы изобретения

С. А. Тагер, Г. И. Мотин, Ф. М. Яхилевич, Б. Б. Смирнов, P. 10. Талумаа и В. И. Аусмеес

Государственный научно-исследовательский энергетический институт им. Г, М. Кржижановского

Заявитель

ВЕРТИКАЛЬНАЯ ЦИКЛОННАЯ КАМЕРА СГОРАНИЯ

Известны вертикальные циклонные камеры сгорания с жидким шлакоудалением для энергетического или энерготехнологического сжигания твердого. жидкого или газообразного топлива, содержащие расположенные в верх- 5 ней части воздухоподводящее устройство и пылепроводы твердого топлива или шихты.

Цель изобретения — интенсификация процессов горения и шлакоулавливания, а также снижение необходимого напора дутья при сжи- 10 тании различных топлив, в том числе многозольных и с тугоплавкими эолами. Это достигается тем, что воздухоподводящее устройство ,выполнено в виде установленного в потолочной крышке камеры кольцевого лопаточного 15 аппарата, расположенного вдоль всего периметра внутренней поверхности стенки циклона.

Для предварительного и равномерного перемешивания пыли с воздухом и предотвраще- 20 ния эрозии стенок верхней части циклона пылепроводы введены в межлопаточные каналы кольцевого аппарата со стороны его внутренней окружности.

С целью предотвращения шлакования крыш- 25 ки и стен циклона волизи лопаточного аппарата крышка в месте примыкания к внутренней окружности аппарата имеет выступ, образованный .ошипованной трубой и расположенный ниже выходного среза аппарата. 30

Ниже лопаточного аппарата равномерно по периметру циклона установлены форсунки для жидкого топлива.

Форсункн нмеюг водоохлаждаемые корпусы и расположены в аэродинамической тени лопаток для защиты от эрозии п шлакования.

Для сжигания газообразного топлива предусмотрен кольцевой коллектор с отводами в межлопаточные каналы равномерно по всему периметру циклона.

На фиг. 1 показана описываемая камера с нижним выходом газов, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, с верхним выходом газов; на фиг. 3 — кольцевой лопаточный аппарат, в плане; на фиг. 4 — то же, развертка по средней линии, Вертикальная цшслонная топка с нижним выходом газов имеет цилиндрическую камеру сгорания 1 с отношением длины к диаметру в пределах 1 — 1,5. В верхней части циклон имеет крышку 2 конической формы, что способствует образованию местного циркуляционного вихря, поджигающего свежую пылевоздушную смесь.

Высокоподогретый воздух для горения подводится в кольцевой короб 8 и поступает из него в кольцевой лопаточные аппарат 4. Аппарат образован íаправляющими лопатками 5, установленными мехкду его наружной б и внутренней 7 обечайками. Он расположен на верх268587

65 ней крышке 2 циклона вдоль всего периметра наружной стенки камеры сгорания. Лопатки о г образуют плавно сужающиеся сопловые каналы с прямолинейным выходным участком и углом наклона к горизонту 15 — 20 . Выходные скорости при номинальной нагрузке составляют 100 — 150 м/сек. Это обеспечивает эффективную крутку потока в циклоне.

Топливная пыль пли шихта подаются к топке по пылечроводам 8, Для равномерного распределения пыли по вводам в тракте пылеподачи ставятся соответствующие питатели— дозаторы и делители пылевоздушного потока.

Поскольку транспортировка пыли не может ссуществляться высокоподогретым воздухом, во избежание снижения температурного потенциала в топке количество транспортирующего воздуха должно приниматься минимально возможнымм.

Для получения однородной пылевоздушной смеси и, как следствие, равномерного шлакоулавливания по периметру циклонной камеры ,ввод пыли осуществляется во все каналы кольцевого лопаточного аппарата, Для предотвращения абразивного износа направляющих лопаток 5 вводы 9 пыли выполнены на прямолинейных участках каналов. С целью обеспечения оптимальных условий воспламенения пыли, а также защиты верхней части циклона от абразивного износа невоспламенившейся пылью вводы пыли расположены в ме>клопаточных каналах со стороны внутренней обечайки 7. Кроме того, это обеспечивает выход пылевоздушной смеси в камеру сгорания в виде сплошного сильно закрученного кольцевого потока с повышенной концентрацией пыли на внутренней (о(невой) поверхности потока.

Предварительное перемешивание топливной пыли с высокоподогретым воздухом приводит к образованию горючей смеси, температура которой. может приближаться или даже превышать температуру воспламенения топлива.

При указанных скоростях воздуха в каналах это не вызывает загорания и шлакования внутри лопаточного аппарата. Предельно развитая (на весь периметр) поверхность зажигания тонкого кольцевого потока и наличие в головной части циклона поджигающего вихря обеспечивают высокоинтенсивное зажигание предварительно перемешанной высокотемпературной пылевоздушной смеси сразу на выходе из лопаточного аппарата.

Таким образом, схема кольцевого ввода и предварительного перемешивания топливной пыли с высокоподогретым воздухом обеспечивает практическое удаление за пределы камеры сгорания подготовительных стадий горения и позволяет эффективно использовать объем камеры для интенсивного протекания основных, активных стадий горения.

Образующийся закрученный кольцевой горящий изнутри поток отделяет аэродинамическими средствами верхнюю часть стен циклона от зоны горения, предотвращая тем самым шлакование пояса сопел и верха циклона. Для

40 устранения шлакования циклона и среза лопаточного аппарата за выходными кромками направляющих лопаток 5 крышка 2 в месге примыкания к лопаточному аппарату снабжена выступом 10 из ошипованной трубы для стока жидкого шлака (схема «капельницы»), расположенным ниже среза лопаточного аппарата с тем, чтобы выходящие из смежных каналов пылевоздушные потоки смыкались в сплошной кольцевой поток до его выхода в зону подсоса раскаленных продуктов сгорания.

По мере распространения горения в толще кольцевого потока происходит сгорание топлива. Расплавленные компоненты минеральной части улавливаются гарнисажной пленкой на стенах циклона.

Для предотвращения шлакования летки тугоплавкими шлаками, имеющими обычно «короткие» характеристики вязкости, циклон выполнен безлеточным и снабжен на выходе диафрагмой 11. Расположенное в ее центре выходное окно 12 служит одновременно для выхода пр одуктов сгорания и шлакового расплава. Благодаря этому обеспечиваются обогрев шлака всеми газами и надежное вытекание шлака.

В топке с верхним выходом газов подача топливной пыли или шихты и воздуха, а также предварительное перемешивание и крутка потока осуществляются аналогично. Отвод продуктов сгорания производится через выходную горловину 1>, опущенную внутрь камеры сгорания для лучшего обогрева ванны жидкого шлака и летки 14 пода 15 раскаленными газами. Основное горение происходит в кольцевом канале между наружной стенкой камеры

1 и горловиной 1>, а также в пределах самой горловины. Для уменьшения гидравлического сопротивления топки горловина 18 выполняется в форме трубы Вентури.

Циклонные камеры сгорания обладают большой степенью универсальности IIQ видам сжигаемого топлива и могут быть использованы для раздельного, либо совместного с твердым топливом сжигания жидкого и газообразного топлива.

Для эффективного сжигания жидкого топлива его подача в камеру сгорания 1 производится при помощи форсунок 15 с водоохлаждаемыми корпусами, которые устанавливаются равномерно по периметру циклона под выступом 10 и распыливают топливо на «подстилающий» кольцевой слой закрученного воздуха. Для предотвращения эрозии и ошлаковывания форсунок при сжигании жидкого топлива совместно с твердым, или при расплавлении какой-либо пылевидной шихты форсунки целесообразно устанавливать в аэродинамической тени лопаток 5.

Для эффективного сжигания газообразного гоплива его подача производится из коллектора 17 в лопаточный аппарат посредством равномерно распределенных по периметру кольца вводов 18, что обеспечивает образование

268587 в-

/б

/а б,.

) .1

7 1 б

7б ис

/едварительно перемешанной гомогенной гоочей смеси.

Циклонные топки могут быть использованы (я энерготехнологических плавок различных материалов при сжигании как твердого, так и идкого или газообразного топлива. Пыле дная шихта или подлежащий переработке атериал поступают при этом в топку по тракпылевидного топлива.

Предмет изобретения

1. Вертикальная циклонная камера сгора я с жидк/им шлакоудалением для энергети.ского или энерготехнологического сжигания

:ердого, жидкого или газообразного топли, содержащая расположенное,в верхней чаи воздухоподводящее устройство и пылеюводы твердого топлива или шихты, отличаи1аяся тем, что, с целью интенсификации юцесса горения и снижения необходимого пора дутья, воздухоподводящее устройство шолнено в виде установленного в потолоч и крышке камеры кольцевого лопаточного аппарата, расположенного вдоль всего периетра внутренней поверхности стенки циклоа.

2. Камера по п. 1, отлича/ощаяся тем, что, с целью предварительного и равномерного перемешиванпя пыли с воздухом и предотвращения эрозии стенок верхней части циклона, 5 пылепроводы введены в межлопаточные каналы кольцевого аппарата со стороны его внутренней окружности.

3. Камера по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что, с целью предотвращения шлакования

l0 крышки и стен циклона вблизи лопаточного аппарата, крышка в месте примыкания к внутренней окружности последнего имеет выступ, образованный ошипованной трубой и расположенный ниже выходного среза аппарата.

1s 4. Камера по пп. 1 — 3, отличающаяся тем, что ниже лопаточного аппарата равномерно по периметру циклона установлены форсунки для жидкого топлива.

5. Камера по п. 4, отличаюи1аяся тем, что

2о форсунки имеют водоохлаждаемые корпусы и расположены в аэродинамической тени лопаток для защиты от эрозии и шлакования.

6. Камера по пп. 1 — 5, отличающаяся тем, что для сжигания газообразного топлива пре2S дусмотрен кольцевой коллектор с отводами в межлопаточные каналы равномерно по,всему чериметру циклона.

268587 вв Рввг б вб

1иг вв

Состзьитель М. Вайсборд

Редактор А. Ю. Пейсоченко Техред А. А. Камышникова Корректор Л. Фирсова

Заказ 2082/4 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комите,а по делам изобретений и открытий прп Согетс Министров СССР

Москва, Я(-35, Раушская наб., д. 4(5

Типография, пр. Сапунова, 2