ПЫЛЕСИСТЕМА Российский патент 1997 года по МПК F23K1/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях для сжигания низкосортных и рядовых углей.

Известен делитель-пылеконцентратор в пылесистеме, содержащей мельницу-вентилятор, пылеконцентратор с аксиальными и тангенциальными входными патрубкам, подсоединенный к мельнице, патрубки отвода концентрированной и мелкодисперсной смеси пылеконцентратора, подсоединенные к горелкам, и сбросную трубу [1]
Недостатком известной пылесистемы является трудность растопки котла ввиду отсутствия горячих дымовых газов в период запуска пылесистемы.

Известна пылесистема, содержащая мельницу-вентилятор и пылеконцентратор, подключенный тангенциальным входным патрубком к мельнице-вентилятору и имеющий патрубки отвода концентрированной смеси и мелкодисперсной пыли и сбросную трубу, мельничный вентилятор и патрубок ввода газовой среды, заведенный по центру в корпус пылеконцентратора, при этом пылеконцентратор содержит полую вставку [2]
Недостатком известной пылесистемы является трудность растопки котла из холодного состояния ввиду отсутствия горячих дымовых газов в начальный период растопки.

Известна пылесистема, содержащая мельницу-вентилятор, подключенную на входе к газозаборной шахте, соединенной с топкой и бункером сырого угля через питатель, а на выходе через тангенциальный входной патрубок к пылеконцентратору, имеющему сбросную трубу, осевое сопло для подачи газовой среды, тангенциальный патрубок, подсоединенный к корпусу, и осевой патрубок отвода мелкодисперсной пыли, в котором размещен завихритель с полой вставкой и обтекателем, мельничный вентилятор, горелки, воздушные сопла, причем пылеконцентратор подсоединен соосно горелке, и пыледелитель [3]
Недостатком известной пылесистемы является трудность растопки котла из холодного состояния ввиду отсутствия дымовых газов и нестабильности воспламенения и горения при меняющихся нагрузках котла.

Цель изобретения улучшение условий растопки котла за счет получения горячих дымовых газов и стабилизации горения пыли при меняющихся нагрузках котла.

Задача решается тем, что в пылесистеме, содержащей мельницу- вентилятор, подключенную на входе к газозаборной шахте, соединенной с топкой и бункером сырого угля через питатель, а на выходе через тангенциальный входной патрубок к пылеконцентратору, имеющему сбросную трубу, подсоединенную к горелке топки котла, осевое сопло для подачи газовой среды, тангенциальный патрубок, подсоединенный к корпусу, и осевой патрубок отвода мелкодисперсной пыли, в котором размещен завихритель с полой вставкой и обтекателем, мельничный вентилятор, подсоединенный на всас к патрубку отвода аэросмеси, а напорной стороной подключенный к горелкам топки котла, при этом пылеконцентратор подсоединен соосно горелке и пыледелитель, согласно изобретению обтекатель полой вставки завихрителя выполнен тороидальной формы и обращен в сторону крышки патрубка отвода среднезапыленной мелкодисперсной пыли, через которую внутрь тора с образованием с ним кольцевого зазора заведено осевое сопло подачи газовой среды, при этом диаметр внутреннего отверстия тора меньше диаметра сбросной трубы пылеконцентратора, а тангенциальный патрубок отвода концентрированной смеси, подсоединенный к корпусу пылеконцентратора, подключен через байпасный пыледелитель к горелкам верхних ярусов.

Выполнение обтекателя полой вставки завихрителя тороидальной формы с обращением его в сторону боковой крышки патрубка отвода мелкодисперсной пыли, через которую внутрь тора с образованием с ним кольцевого зазора заведено сопло подачи газовой среды, при этом диаметр внутреннего отверстия тора меньше диаметра сбросной трубы пылеконцентратора, позволяет произвести горячие дымовые газы для растопки котла внутри пылеконцентратора за счет сжигания части мелкодисперсной пыли, так как газы образуются при горении затягиваемой пыли из корпуса пылеконцентратора в канал между корпусом отвода тонкодисперсной пыли и полой вставкой. Газы затягиваются вокруг тороидального обтекателя и за счет эжекции работающего газового сопла, подсоединенного к линии горячего воздуха, втягиваются внутрь полой вставки завихрителя, где сгорают, а продукты горения сушат поступающую в пылеконцентратор из мельницы пыль, и эта пыль через мельничный вентилятор и байпасный пыледелитель распределяется по горелкам верхних ярусов топки, к которым подходят также пылепроводы от мельницы-вентилятора с пылью нерастопочной концентрации. В момент запуска пылесистемы основные пылепроводы и основной пыледелитель отключаются шибером и включаются только при выходе топки на номинальных режим работы путем постепенного добавления пыли к горелкам.

Подсоединение тангенциального патрубка отвода концентрированной смеси, подключенной к корпусу пылеконцентратора, к горелкам верхних ярусов через байпасный пыледелитель позволяет создать в горелках верхних ярусов растопочную концентрацию сухой пыли, которая обеспечивает устойчивое воспламенение и горение при меняющихся нагрузках котла. При нормальном режиме работы байпасный пыледелитель от горелок верхних ярусов может быть отключен и вся пыль, просушенная в пылеконцентраторе, в нем подается через завихритель в полую вставку и сжигается в горелке, к которой прикреплен пылеконцентратор. При падении нагрузки котла поступление низкосортного топлива или для подсветки факелов горелок пыль может подаваться на верхние яруса горелок через байпасный пыледелитель.

Таким образом преимуществом предлагаемой пылесистемы является то, что она, имея стандартное оборудование: мельницу и пылеконцентратор со встроенным воздушным соплом, позволяет приготовить растопочную концентрацию пыли, подсушить ее и подать в горелки всех ярусов при отключенной основной пыледелительной системе. По мере выхода котла на номинальный режим включается основная пыледелительная система. При работе на низкосортных углях с затянутой фазой горения вся пыль проходит термоподготовку и подается в горелки после сушки в пылеконцентраторе. Аналогично требует термоподготовки и подсветка факела, так как после термоподготовки калорийность угля за счет выхода негорючих из него резко возрастает. Снижается также количество окислов азота за счет восстановительной зоны в горелках вокруг основного факела и шлакование поверхностей нагрева, так как горение угля после термоподготовки происходит без затягивания факела в конвективный газоход.

На чертеже изображена пылесистема, продольный разрез.

Пылесистема содержит мельницу-вентилятор 1, подключенную на входе к газозаборной шахте 2, соединенной с топкой 3 котла и бункером 4 сырого угля через питатель 5, а на выходе через тангенциальный входной патрубок 6 к пылеконцентратору 7, имеющему сбросную трубу 8, подсоединенную к горелке 9 топки 3 котла, осевое сопло 10 для подачи газовой среды, подключенное к линии горячего воздуха 11, тангенциальный патрубок 12 отвода концентрированной смеси, подсоединенный к корпусу на его (заднем) противоположном сбросной трубе торце, и осевой патрубок 13 отвода мелкодисперсной пыли, в котором размещен завихритель 14 с полой вставкой 15 и обтекателем 16, мельничный вентилятор 17, подсоединенный всасом к патрубку 12 отвода концентрированной смеси, а напорной стороной патрубка 12 подключенный через байпасный пыледелитель 18 к горелкам 19 верхних ярусов топки 3, при этом пылеконцентратор 7 подсоединен соосно горелке 9. Пылесистема содержит также основной пыледелитель 20 с пылепроводами, соединяющими горелки 19 с размольным устройством 1 через распределительное устройство 21, установленное между мельницей 1 и входным тангенциальным патрубком 6 пылеконцентратора 7. Обтекатель 16 полой вставки 15 завихрителя 14 выполнен тороидальной формы с осевым каналом 22, в который с кольцевым зазором 23 заведено осевое сопло 10, при этом диаметр осевого канала 22 обтекателя меньше диаметра сбросной трубы 8 пылеконцентратора, а сам обтекатель 16 обращен выпуклой стороной к крышке 24 патрубка 13 отвода мелкодисперсной пыли с образованием с ней зазора 25 для прохода мелкодисперсной пыли. По оси сопла 10 установлена растопочная мазутная форсунка 26 с воздушной трубой 27, соединенной с магистралью горячего воздуха 11 и через шибер 28 с мельничным вентилятором 17. Всас мельничного вентилятора 17 подсоединен через шибер 29 к пылепроводу 30, соединяющему распределительное устройство 21 с основным пыледелителем 20. Пылепровод 31, соединяющий мельничный вентилятор 17 с байпасным пыледелителем 18, соединен шибером 32 с пылепроводом 30, а над шибером 32 на пылепроводе 31 установлен шибер 33. Горелки 9 и 19 топки 3 имеют воздушные сопла 34 и 35. В горелки 19 заведены растопочные мазутные форсунки 36. Пылеконцентратор выполнен из термостойкой стали. Корпус пылеконцентратора может быть охлаждаемым.

Пылесистема работает следующим образом.

Включаются растопочные мазутные форсунки 26 и 36 и прогреваются горелки 9 и 19. После прогрева горелок на пусковой режим включается мельница-вентилятор 1 и питатель сырого угля 5. Сырое топливо поступает в мельницу-вентилятор 1, где размалывается и выносится топочными газами, забираемыми из газозаборной шахты 2, в пылеконцентратор 7 через тангенциальный входной патрубок 6. Распределительное устройство 21 при этом перекрывает пылепровод 30 и вся пыль поступает в пылеконцентратор 7. За счет тангенциальной подачи пыли она отжимается к стенкам корпуса пылеконцентратора и внутри корпуса формируется вихрь с тремя зонами пыли: у стенок корпуса концентрированная смесь, по середине обеспыленный газ, а между ними зона мелкодисперсной пыли, которая через завихритель 14, зазор 25 и кольцевой зазор 23 поступает к выходному торцу осевого сопла 10 за счет эжекции, образующейся при работе сопла 10, а также за счет захвата завихрителем 14 пыли из корпуса пылеконцентратора и за счет избыточного давления, создающегося в пылеконцентраторе при подаче аэросмеси из мельницы 1. В пламени растопочной форсунки 26 пыль, выходящая из осевого канала 22, вспыхивает и за счет тепла образующихся при этом газов и лучистой энергии факела происходит сушка и термоподготовка пыли, поступающей в пылеконцентратор 7. Сухая пыль отсасывается мельничным вентилятором 17 через патрубок 12 отвода концентрированной смеси и подается на горелки 19 верхних ярусов топки 3, где с помощью растопочных форсунок 36 воспламеняется и в струях вторичного воздуха, подаваемого из сопл 35, сгорает. Часть пыли из патрубка 12 может быть снова подана в пылеконцентратор 7 через воздушную трубу 27 форсунки 26 при открытии шибера 28 для увеличения тепловыделения в период растопки котла. Отработанный сушильный агент удаляется из пылеконцентратора 7 через сбросную трубу 8 и догорает вместе с пылью, подаваемой в сопло 10 в струях вторичного воздуха, подаваемого в горелку 9 из сопл 34. При перекрытии шиберов 32 и 33 и открытии шибера 28 вся пыль, подаваемая из мельницы 1 в пылеконцентратор 7, будет сгорать в горелке 9. При открытии шибера 33 и закрытии шибера 28 крупная сухая пыль будет подаваться на горелки 19, минуя горелку 9, в которой будет сгорать мелкодисперсная пыль, засасываемая через завихритель 14 в осевой канал 22 обтекателя 16. Это исключает недожог топлива с провалом, характерный для горелок первого яруса, в которые преимущественно попадает крупная пыль. Для предупреждения обгорания лопаток крыльчатки мельничного вентилятора 17 на всас мельничного вентилятора при открытии шибера 29 может подаваться охлажденная аэросмесь из пылепровода 30, концентрация которой ниже растопочной, а концентрация пыли, выходящей из патрубка 12, может быть выше растопочной. После выхода на номинальный режим работы распределительное устройство 21 устанавливается таким образом, что через пылеконцентратор 7 проходит только часть пыли, нужная для горелки 9, а остальная пыль по пылепроводу 30 и пыледелитель 20 поступает в горелки 19. Растопочные форсунки 26 и 36 отключаются. Воспламенение пыли в сопле 10 и осевом канале 22 происходит за счет разогрева их торцов и горячей пыли, циркулирующей в пылеконцентраторе 7 за счет крутки выходящего из канала 22 факела с помощью завихрителей 14, закручивающих входящий в канал 25 поток аэросмеси. При падении нагрузки котла, при поступлении низкосортных углей или при подсветке факела через пылеконцентратор 7 может пропускаться вся пыль, в результате чего, ее калорийность увеличивается в 2 раза за счет выхода негорючих летучих из частиц при нагревании их. Эта пыль может подаваться в горелки при открытии шибера 32 по пылепроводам 31 и 30 через пыледелители 18 и 20. При перекрытии шибера 33 байпасный пыледелитель 18 может быть отключен и вся смесь высокой концентрации подана через пыледелитель 20 к горелкам 19. Оба пыледелителя 18 и 20 могут работать одновременно при растопке котла, при переходе на низкосортный уголь, при необходимости подсветки факела, при меняющихся нагрузках котла и во всех других случаях, когда применяется мазутная подсветка факела, заменяемая в предлагаемой пылесистеме на подсветку сухой термообразной пылью, калорийность которой превышает калорийность поступающего сырого угля.

Таким образом, предлагаемая пылесистема позволяет произвести растопку котла за счет сжигания части мелкодисперсной пыли и подогрева образующимися газами остальной части топлива, идущей на растопочные горелки, с созданием одновременно в этих горелках растопочной концентрации пыли, которая превышает концентрацию пыли, поступающей по основному пылепроводу 30 примерно в три раза за счет сброса отработанного сушильного агента через сбросную трубу 8 в горелку 9 первого яруса топки, что исключает недожог топлива с провалом и снижает образование окислов азота, так как горение пыли в горелках 9 и 19 идет с подачей в периферийные зоны горелок забалластированного отработанным сушильным агентом топлива из пылепроводов 30 через пыледелитель 20 и через сбросную трубу 8.

Применение пылеконденсатора для приготовления пыли растопочной концентрации имеет преимущество перед растопочными бункерами с циклонами, так как пылеконцентратор является проходным и малогабаритным по сравнению с циклонами и бункером пыли, который к тому же является взрывоопасным. Кроме того, в проходном пылеконцентраторе пыль не накапливается и это дает возможность ее нагреть без опасности взрыва, так как при нагревании выгорает весь остаточный кислород, поступающий из мельницы вместе с пылью, что исключает взрыв пыли при подаче ее через пылепроводы к горелкам в горячем состоянии /температура до 300^oC/.

Использование: для растопки котла из холодного состояния за счет автономного образования сухой пыли растопочной концентрации. Сущность изобретения: пылеконцентратор подключен соосно горелке и патрубком концентрированной смеси соединен с горелками верхних ярусов топки через байпасный пыледелитель 18, установленный параллельно основному пыледелителю 20, соединяющему через пылепровод 30 мельницу-вентилятор 1 с горелками 19 верхних ярусов топки. Пылеконцентратор 7 имеет патрубок отвода мелкодисперсной пыли 13, в котором установлен завихритель 14 с полой вставкой 15 и обтекателем 16, обращенным к боковой крышке 24 патрубка 13 с образованием с ней прохода 25. Обтекатель 16 выполнен тороидальной формы с центральным каналом 22, в котором с зазором 23 заведено воздушное сопло 10. В воздушном сопле 10 размещена растопочная мазутная форсунка 25 с воздушной трубой 27, подсоединенной через шибер 28 к мельничному вентилятору 17. 1 ил.

Пылесистема, содержащая мельницу-вентилятор, подключенную на входе к газозаборной шахте, соединенной с топкой и бункером сырого угля через питатель, а на выходе через тангенциальный входной патрубок к пылеконцентратору, имеющему сбросную трубу, подсоединенную к горелке топки котла, осевое сопло для подачи газовой среды, тангенциальный патрубок, подсоединенный к корпусу, и осевой патрубок отвода мелкодисперсной пыли, в котором размещен завихритель с полой вставкой и обтекателем, мельничный вентилятор, подсоединенный на всас к патрубку отвода аэросмеси, а напорной стороной подключенный к горелкам топки котла, при этом пылеконцентратор подсоединен соосно горелке, и основной пылепровод с пыледелителем, соединяющий мельницу-вентилятор с горелками, отличающаяся тем, что обтекатель полой вставки завихрителя выполнен тороидальной формы с осевым каналом, в который с кольцевым зазором заведено осевое сопло для подачи газовой среды, при этом диаметр осевого канала обтекателя меньше диаметра сбросной трубы пыленконцентратора, а сам обтекатель обращен выпуклой стороной к боковой крышке патрубка отвода мелкодисперсной пыли с образованием с ней зазора, причем тангенциальный патрубок отвода концентрированной смеси, подсоединенный к корпусу на противоположном сбросной трубе торце, подключен к горелкам верхних ярусов топки через байпасный пыледелитель.