УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ПЫЛЕУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА Российский патент 2001 года по МПК F23Q5/00 F23D1/00 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для розжига и стабилизации горения пылеугольных горелок.

Известно устройство для воспламенения пылеугольного топлива, содержащее топливоподающую трубу, камеру воспламенения и плазмотрон (см. пат. Великобритании N 1585943, кл. F 23 Q 5/00, 1981).

Недостаток этого решения - эффективность работы только при сжигании высокосортных углей с высоким выходом летучих.

Известно также устройство для воспламенения пылеугольного топлива, содержащее топливоподающую трубу, связанную с источником угольной пыли и снабженную каналом для ввода сжатого воздуха, камеру воспламенения и плазмотрон, установленный под углом к оси топливоподающей трубы (см. пат. РФ N 1732119, кл. F 23 Q 5/00, 1992).

Недостаток этого решения - необходимость повышения мощности плазмотрона и, соответственно, увеличение громоздкости всего устройства, что объясняется неэффективными условиями взаимодействия плазменного "шнура" и пылеугольного потока, который "размазывается" по стенкам топливоподающей трубы, в результате чего основной объем плазмы даже не контактирует с частицами угольной пыли, кроме того процесс розжига не поддается регулированию.

Задачей, на решение которой направлено заявленное решение, является обеспечение управляемости процесса розжига и снижение габаритов устройства.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении максимально эффективных условий взаимодействия плазменного "шнура" и пылеугольного потока, снижении мощности, потребляемой плазмотроном, увеличении сроков безремонтной эксплуатации устройства.

Поставленная задача решается тем, что устройство для воспламенения пылеугольного топлива, содержащее топливоподающую трубу, связанную с источником угольной пыли и снабженную каналом для ввода сжатого воздуха, камеру воспламенения и плазмотрон, установленный под углом к оси топливоподающей трубы, отличается тем, что каналы ввода сжатого воздуха выполнены в виде щелевых прорезей в стенке топливоподающей трубы, по всему ее периметру, ориентированных под углом к оси топливоподающей трубы и расположенных перед плазмотроном со стороны источника угольной пыли. Кроме того, перед плазмотроном размещены две щелевые прорези, соответственно, на расстояниях от него, равных 0,2 и 0,33 от диаметра топливоподающей трубы. Кроме того, перед выпускным отверстием топливоподающей трубы размещено выпускное отверстие канала подвода вторичного воздуха, выполненное в виде щелевой прорези в стенке топливоподающей трубы, по всему ее периметру, ориентированное под углом к оси этой трубы, на расстоянии от выпускного отверстия топливоподающей трубы, соответствующем 1 - 2,5 ее диаметра. Кроме того, топливоподающая труба выполнена из двух прямолинейных отрезков, связанных друг с другом под углом, с образованием колена, при этом в колене выполнено отверстие, сориентированное вдоль оси участка трубы, снабженного плазмотроном, при этом, названное отверстие связано с источником сжатого воздуха, снабженного регулятором ввода воздуха. Кроме того, плазмотрон установлен под углом 60^o к оси топливоподающей трубы.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".

Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи:
Признаки первого пункта формулы обеспечивают возможность регулирования положения пылевоздушного потока в пространстве топливоподающей трубы и концентрирования этого потока в области воздействия плазменного шнура, при этом, дополнительно, обеспечивается обдув стенок камеры воспламенения и, тем самым, их охлаждение.

Признаки второго пункта формулы конкретизируют условия, при которых эффективность процесса регулирования (концентрирования пылеугольного потока) максимальна, по результатам опытно- промышленных испытаний.

Признаки третьего пункта формулы способствуют повышению эффективности процесса сжигания в топке. При этом "отставание" каналов вторичного воздуха от выпускного отверстия топливоподводящей трубы определяется температурой вторичного воздуха, чем она больше, тем отставание меньше, например, при t порядка 20^oC это отставание составляет 2,5d, а при t порядка 90^oC, отставание соответствует d.

Признаки четвертого пункта формулы обеспечивают возможность дополнительного регулирования процесса розжига.

Признаки пятого пункта формулы обеспечивают наиболее оптимальные условия работы плазмотрона с учетом регулирования процесса розжига.

Заявленное устройство иллюстрируется чертежом.

На чертеже показаны узел 1 подвода пылеугольной смеси от источника угольной пыли (бункера - на чертежах не показан), топливоподающая труба 2, с отверстием 3, в колене 4, плазмотрон 5, плазменный шнур 6, щелевые прорези 7, воздухоподводящий короб 8, камера воспламенения 9, каналы 10 вторичного воздуха, короб 11 подвода вторичного воздуха, ось 12 топливоподающей трубы 2, выпускное отверстие 13 топливоподающей трубы, канал 14 подвода регулировочного воздуха с регулятором 15.

Топливоподающая труба 2 выполнена из трубчатой заготовки внутренним диаметром 205 мм и длиной порядка 2 м. В качестве камеры воспламенения 9 используется участок топливоподающей трубы 1, снабженный плазмотроном 5 и начинающийся от щелевых прорезей 7 до расстояния, соответствующего 0,5-1,0 диаметра топливоподающей трубы 2, от точки пересечения плазменного шнура с осью 12 этой трубы. В качестве плазмотрона используют плазмотрон известной конструкции мощностью порядка 30-40 кВт, при этом плазмотрон установлен своей продольной осью под углом 60^o к оси топливоподающей трубы 2.

Щелевые прорези 7 полностью "перерезают" трубу 2. Прорезь 7, ближе расположенная к плазмотрону 5, имеет ширину 1 мм, а расположенная дальше от него - ширину 2 мм. Стенки воздухоподводящих коробов 8 и 11 являются несущей конструкцией, обеспечивающей цельность конструкции (конструктивно они одинаковы и представляют из себя кольцевые желоба, охватывающие трубу 2 и снабженные отверстиями для подсоединения источников воздуха (на чертежах последние не показаны)). Отличие этих элементов только в размерах и в том, что короб 8 внутри себя имеет стержни, скрепленные с участком трубы 2, расположенным между прорезями 7.

В качестве регулятора 15 используется воздушный кран известного типа, предпочтительно дистанционно управляемый.

Заявленное устройство работает следующим образом.

Смесь воздуха и пыли подают в топливоподающую трубу 2, после чего плазмотрон 5 приводят в рабочее состояние - формируют плазменный шнур 6, таким образом, чтобы зона его воздействия была локализована по оси 12 трубы 2. Поток пыли движется слоем, примыкающим к стенкам трубы 2. Воздух, подаваемый в короба 8 и 11, выбрасывается в полость трубы 2 через прорези 7 и каналы 10. При этом, воздушные потоки, подаваемые через прорези 7, отрывают пылеугольный поток от стенок трубы 2 и обжимают его в виде шнура, локализованного по оси 12 трубы 2.

Таким образом топливный поток взаимодействует с плазменным шнуром 6 и воспламеняется. Далее раскаленные частицы топлива попадают в топку, воспламеняя объем топлива, находящийся там.

Перед выходом из топливоподающей трубы 2, в перемещающийся по ней поток раскаленных угольных частиц, газа и воздуха подается (через каналы 10) заданный объем вторичного воздуха, что обеспечивает поддержание оптимального соотношения топлива и воздуха.

При необходимости регулирования процесса розжига выполняют следующие операции:
- регулируют расход воздуха через прорези 7;
- через отверстие 3 (в колене 4 трубы 2) подают дополнительный объем воздуха, величину которого регулируют посредством регулятора 15.

Изобретение предназначено для розжига и стабилизации горения пылеугольных горелок и позволяет обеспечить управляемость процессом розжига и снизить габариты устройства. Устройство для воспламенения пылеугольного топлива содержит топливоподающую трубу, связанную с источником угольной пыли и снабженную каналом для ввода сжатого воздуха, камеру воспламенения и плазмотрон, установленный под углом к оси топливоподающей трубы, каналы ввода сжатого воздуха выполнены в виде щелевых прорезей в стенке топливоподающей трубы по всему ее периметру, ориентированных под углом к оси топливоподающей трубы и расположенных перед плазмотроном со стороны источника угольной пыли. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для воспламенения пылеугольного топлива, содержащее топливоподающую трубу, связанную с источником угольной пыли и снабженную каналом для ввода сжатого воздуха, камеру воспламенения и плазмотрон, установленный под углом к оси топливоподающей трубы, отличающееся тем, что каналы ввода сжатого воздуха выполнены в виде щелевых прорезей в стенке топливоподающей трубы по всему ее периметру, ориентированных под углом к оси топливоподающей трубы и расположенных перед плазмотроном со стороны источника угольной пыли. 2. Устройство для воспламенения пылеугольного топлива по п.1, отличающееся тем, что перед плазмотроном размещены две щелевые прорези, соответственно, на расстояниях от него, равных 0,2 и 0,33 от диаметра топливоподающей трубы. 3. Устройство для воспламенения пылеугольного топлива по п.1, отличающееся тем, что перед выпускным отверстием топливоподающей трубы размещено выпускное отверстие канала подвода вторичного воздуха, выполненное в виде щелевой прорези в стенке топливоподающее трубы по всему ее периметру, ориентированное под углом к оси этой трубы, на расстоянии от выпускного отверстия топливоподающей трубы, соответствующем 1-2,5 ее диаметрам. 4. Устройство для воспламенения пылеугольного топлива по п.1, отличающееся тем, что топливоподающая труба выполнена из двух прямолинейных отрезков, связанных друг с другом под углом, с образованием колена, при этом в колене выполнено отверстие, ориентированное вдоль оси участка трубы, снабженного плазмотроном, при этом, названное отверстие связано с источником сжатого воздуха, снабженного регулятором ввода воздуха. 5. Устройства для воспламенения пылеугольного топлива по п.1, отличающееся тем, что плазмотрон установлен под углом 60^o к оси топливоподающей трубы.