ПЫЛЕСИСТЕМА Российский патент 2001 года по МПК F23K1/00 

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

Известна система пылеприготовления с прямым вдуванием топлива (Маслов В. Е. Пылеконцентраторы в топочной технике. М.: Энергия, 1977, с. 15, р. 1-2б), содержащая размольное устройство, соединенное на входе с топкой котла и бункером сырого угля, а на выходе - с пылеконцентратором, сбросная труба которого подсоединена к горелке.

Недостатком известной пылесистемы является трудность розжига горелки ввиду отсутствия в момент запуска горячих дымовых газов.

Известна система пылеприготовления с прямым вдуванием топлива (Маслов В. Е. Пылеконцентраторы в топочной технике. М.: Энергия, 1977, с.18, р. 1-3б), содержащая размольное устройство, соединенное на входе с топкой котла и бункером сырого угля, а на выходе - с пылеконцентратором, с патрубком отвода концентрированной смеси и сбросной трубой, подсоединенной к горелке.

Недостатком известной пылесистемы является трудность розжига топки ввиду отсутствия в начальный период горячих дымовых газов.

Известна пылесистема (авторское свидетельство СССР N 1760252, кл. F 23 К 1/00, 1990), содержащая размольное устройство, соединенное на входе с топкой котла и бункером сырого угля, а на выходе - с пылеконцентратором, имеющим патрубок концентрированной смеси, сбросную трубу, подключенную к горелке топки, завихритель с полой вставкой и обтекателем и полые лопатки, сообщающиеся с полостью полой вставки и заведенные внутрь полой вставки через корпус, при этом пылеконцентратор установлен соосно с горелкой, и воздушные сопла.

Недостатком известной пылесистемы является трудность розжига горелки ввиду отсутствия горячих дымовых газов в начальный период.

Задача изобретения - получение горячих дымовых газов в начальный период для розжига горелки и стабилизация горения при меняющихся нагрузках.

Задача решается тем, что в пылесистеме, содержащей размольное устройство, соединенное на входе с топкой котла и бункером сырого угля, а на выходе - с пылеконцентратором, имеющим патрубок отвода концентрированной смеси, сбросную трубу, подключенную к горелке топки, соединенные с источником горячего воздуха, завихритель с полой вставкой, обтекателем и полыми лопатками, заведенными в полость полой вставки через корпус пылеконцентратора, установленного соосно с горелкой, согласно изобретению патрубок отвода концентрированной смеси подсоединен к одной из полых лопаток завихрителя, при этом две других подключены соотвественно к источнику горячего воздуха и дополнительному топливу.

Подсоединение патрубка отвода концентрированной смеси к одной из полых лопаток завихрителя с подключением двух других полых лопаток соответственно к источнику горячего воздуха и дополнительному топливу позволяет получить в полой вставке завихрителя горячие дымовые газы за счет горения дополнительного топлива, с помощью которых производится поджигание концентрированной смеси, подаваемой в эту же полую вставку через полую лопатку, и при загорании этой смеси произвести растопку всей горелки за счет поджога остальной аэросмеси. В качестве дополнительного топлива, используемого только для растопки горелки, может быть использовано жидкое или газообразное топливо или другой источник, воспламеняющий аэросмесь растопочной концентрации. При выходе на рабочий режим дополнительный источник теплоты отключается.

Таким образом, организация в полой вставке завихрителя первичного воспламенения топлива за счет подачи в нее через полые лопатки горячего воздуха, растопочной концентрации пыли и запального дополнительного топлива позволяет инициировать воспламенение пыли и с помощью его поджечь всю аэросмесь, поступающую в горелку топки котла. Это облегчает растопку котла и стабилизирует горение, так как источник воспламенения находится перед горелкой, и в случае обрыва факела факел вновь воспламеняется за счет этого источника, который может работать без дополнительного топлива, так как полая вставка раскаляется.

На чертежах изображена описываемая пылесистема, где фиг. 1 - продольный разрез; фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 1.

Пылесистема содержит размольное устройство 1, соединенное на входе газозаборной шахтой 2 с топкой 3 котла и бункером сырого угля 4 через питатель 5, а на выходе - с пылеконцентратором 6, патрубок 7 отвода концентрированной смеси которого через перепускную трубу 8 подсоединен к полой лопатке 9 завихрителя 10, заведенной через корпус пылеконцентратора 6 внутрь полой вставки 11 завихрителя 10, при этом две других полых лопатки 12 и 13 подсоединены соответственно к линии 14 горячего воздуха и магистрали 15 дополнительного топлива (жидкого или газообразного). Полая вставка 11 завихрителя 10 имеет обтекатель 16, а сбросная труба 17 пылеконцентратора 6 подключена к горелке 18 топки 3. Горелка 18 имеет сопла 19 вторичного воздуха, а между размольным устройством 1 и пылеконцентратором 6 может быть установлена гребенка пыледелителя 20 для разводки аэросмеси по ярусам горелок топки 3. Полая вставка 11 выполнена из жаропрочной стали, а через полую лопатку 13 внутрь полой вставки 11 заведен электрозапальник 21. Диаметр полой вставки 11 меньше диаметра сбросной трубы 17. Пылеконцентратор 6 установлен соосно горелке 18; 22 - обтекатели лопаток.

Пылесистема работает следующим образом.

Включается подача воздуха по линии 14 через полую лопатку 12 в полую вставку 11 пылеконцентратора 6, включается подача дополнительного топлива по магистрали 15 через полую лопатку 13 в полую вставку 11 и включается электрозапальник 21, поджигающий дополнительное топливо в полой вставке 11. После загорания дополнительного топлива (жидкого или газообразного) полая вставка 11 прогревается и включается размольное устройство 1 на небольшую пусковую мощность с включением питателя 5 сырого угля, поступающего из бункера 4. Топливо измельчается в размольном устройстве 1 и поступает через пыледелитель 20 в пылеконцентратор 6, где под действием завихрителя 10 аэросмесь расслаивается и обогащенный пылью поток через патрубок 7 отвода концентрированной смеси и перепускную трубу 8 поступает в полую лопатку 9 завихрителя 10 и далее в полую вставку 11, где воспламеняется от факела дополнительного топлива и воспламеняет всю аэросмесь по выходе из полой вставки 11, которая поступает через сбросную трубу 17 пылеконцентратора 6 на горелку 18 топки 3, где под струями вторичного воздуха, выходящего из сопел 19, догорает. При выходе на рабочий режим магистраль 15 дополнительного топлива перекрывается и горение в полой вставке 11 осуществляется за счет раскаленной поверхности полой вставки 11. При обрыве факела в горелке 18 при меняющихся нагрузках он снова зажигается от факела, выходящего из полой вставки 11, что стабилизирует воспламенение и горение. Кроме того, за счет тепла, выделяющегося из полой вставки 11, происходит дополнительная сушка топлива, поступающего через патрубок 7 отвода концентрированной смеси в полую вставку 11, а также поступающего на горелку 18. Предварительная термоподготовка топлива помогает его быстрому воспламенению как в полой вставке 11, так и в горелке 18. Обтекатель 16 способствует воспламенению топлива в полой вставке 11, так как горение топлива происходит в аэродинамической тени и исключает обрыв первичного факела во вставке 11. От факела полой вставки 11 прогревается также и сбросная труба 17, что способствует термоподготовке топлива, проходящего сквозь трубу 17. При выходе на рабочий режим дымовые газы в размольное устройство поступают по газозаборной шахте 2 из топки 3.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет в начальный период растопки обеспечить горячими дымовыми газами за счет сжигания дополнительного (жидкого или газообразного) топлива сушку поступающего из мельницы угля, что облегчает воспламенение его в горелке 18. Кроме того, предварительное зажигание пыли в полой вставке исключает обрыв факела при меняющихся нагрузках котла и стабилизирует горение.

Достоинством предлагаемой пылесистемы является также низкий выход окислов азота. Это обуславливается тем, что на выходе из горелки 18 организуется трехфакельная система: по центру сбросной трубы 17 выходит в горелку 18 воспламененная крупная пыль, вокруг нее горит слабозапыленный газ (восстановительная зона) и из сопел 19 подается вторичный воздух, что образует третий концентрический факел. Благодаря восстановительной зоне образующиеся в центральном факеле окислы азота восстанавливаются до молекулярного азота, это снижает выход окислов.

Рециркуляция крупной пыли в пылеконцентраторе 6: крупная пыль проходит дважды полость пылеконцентратора, сначала обтекая полую вставку 11 снаружи, а затем проходя внутри ее, позволяет осуществить термоподготовку пыли перед горением в горелке 18, так как оба раза пыль проходит через высокотемпературную зону.

Технология изготовления полых лопаток завихрителя может быть упрощена, если полые лопатки будут изготавливаться из патрубков с хвостовыми клиновидными обтекателями 22, установленными между полой вставкой 11 и корпусом пылеконцентратора 6 в виде вставок, наклоненных под углом к набегающему потоку.

Таким образом, предлагаемая пылесистема позволяет создать растопочную концентрацию пыли без специальных бункеров, перераспределить пыль, выходящую на горелку 18 так, что образуется трехфакельная система горения и организовать термоподготовку крупной пыли перед горением за счет ее двойного прохода через пылеконцентратор 6, в полой вставке 11 которого организовано воспламенение пыли для стабилизации основного факела в горелке 18 на период растопки и при меняющихся нагрузках котла.

Учитывая, что в настоящее время растопка на некоторых старых электростанциях производится дровами, которыми прогревается растопочный муфель, а при мазутной растопке требуется большой расход мазута, так как мазутные форсунки работают в течение нескольких часов всего периода растопки, предлагаемая пылесистема выгодно отличается от применяемых на станциях тем, что мазут используется только для прогрева полой вставки 11, используемой в качестве муфеля, при этом этот муфель не может быстро охладиться, так как закрыт обтекателем 16 и выполнен толстостенным. Это сокращает расход дорогостоящего мазута.

Другим достоинством является простота изготовления, так как полая вставка 11 приваривается к корпусу пылеконцентратора с помощью полых лопаток 12, которые могут быть выполнены из патрубков с хвостовыми обтекателями 22, что удешевляет конструкцию.

Таким образом, достигается не только решение задачи изобретения - получение горячих дымовых газов и стабилизация горения, но и дополнительный эффект - уменьшение расхода мазута при растопке и упрощение конструкции, что в целом ведет к снижению стоимости электроэнергии.

Изобретение относится к теплоэнергетике и позволяет облегчить растопку горелок топки котла и стабилизировать горение. Пылесистема содержит пылеконцентратор 6, патрубок 7 отвода концентрированной смеси которого подсоединен к полой лопатке 9 завихрителя 10, заведенной в полость полой вставки 11, а к полым лопаткам 12 и 13 подсоединены горячий воздух и дополнительное (жидкое или газообразное) топливо с запальником, заведенным в полую вставку 11 через лопатку 13. За счет горения дополнительного топлива в полой вставке 11 в период запуска пылесистемы происходит воспламенение концентрированной смеси, поступающей в полую лопатку 9, и воспламенение всей аэросмеси в горелке 18, что исключает обрыв факела при меняющихся нагрузках и улучшает выгорание топлива, так как топливо перед горелкой 18 подвергается термоподготовке при проходе вокруг полой вставки 11, а затем частично выгорает в полой вставке 11 и после этого вновь проходит через факел и поступает в горелку 18, т.е. пыль проходит дважды через пылеконцентратор 6, сначала снаружи, а затем внутри полой вставки 11 и оба раза обрабатывается горячими дымовыми газами. 3 ил.

Пылесистема, содержащая размольное устройство, соединенное на входе с топкой котла и бункером сырого угля, а на выходе - с пылеконцентратором, имеющим патрубок отвода концентрированной смеси, сбросную трубу, подключенную к горелке топки, соединенные с источником горячего воздуха, завихритель с полой вставкой, обтекателем и полыми лопатками, заведенными в полость полой вставки через корпус пылеконцентратора, установленного соосно с горелкой, отличающаяся тем, что патрубок отвода концентрированной смеси пылеконцентратора подсоединен к одной из полых лопаток завихрителя через перепускную трубу, при этом две другие полые лопатки подключены соответственно к линии горячего воздуха и магистрали дополнительного топлива.