ПЫЛЕСИСТЕМА Российский патент 2002 года по МПК F23K1/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях для термоподготовки угольной пыли перед сжиганием и растопки паровых котлов.

Известна пылесистема /патент РФ 2072479, кл. F 23 К 1/00, опубл. 27.01.97, Бюл. 3/, содержащая узел термоподготовки угольной пыли перед сжиганием в виде пылеконцентратора, имеющего входные аксиальный и тангенциальный патрубки, сбросную трубу и патрубок отвода концентрированной смеси, при этом в аксиальном патрубке установлена форсунка, работающая на жидком топливе, а сам патрубок выполнен в виде муфеля, обеспечивающего тепловую инерцию при растопке и стабилизирующий горение во время работы.

Недостатком известной пылесистемы является малое время термоподготовки пыли, что снижает эффективность горения полукокса в топке котла.

Известна пылесистема /патент РФ 2092740, кл. F 23 К 1/00, опубл. 10.10.97, Бюл. 28/, содержащая узел термоподготовки угольной пыли перед сжиганием в виде пылеконцентратора, имеющего входные аксиальный и тангенциальный патрубки, сбросную трубу, завихритель с полой вставкой и мазутную формунку, заведенную внутрь аксиального входного патрубка. Тепловая инерция поддерживается за счет муфеля, установленного на выходе аксиального входного патрубка.

Недостатком известной пылесистемы является малое время термоподготовки пыли и малая тепловая инерция муфеля, что может дестабилизировать процесс воспламенения при больших подачах пыли.

Известна пылесистема в котельном агрегате /патент РФ 2088851, кл. F 23 К 1/00, опубл. 27.08.97, Бюл. 24/, содержащая узел термоподготовки твердого топлива перед сжиганием, выполненный в виде пылеконцентратора, имеющего аксиальный и тангенциальный входные патрубки, сбросную трубу и патрубок отвода концентрированной смеси, завихрители, установленные на торцах перепускной трубы в виде полой вставки, с лопатками наклоненными в противоположные стороны, при этом кромки лопаток, обращенные одна к другой, направлены по ходу потока, а тангенциальный входной патрубок установлен между завихрителями, во входном аксиальном патрубке размещена мазутная растопочная форсунка с воздушным соплом.

Недостатком известной пылесистемы является низкая эффективность термоподготовки, так как крупная пыль, вращающаяся по стенкам корпуса пылеконцентратора, прогревается только через стенку полой вставки, а не прямым лучеиспусканием. Кроме того, значительное количество горючих газов, выделяющееся из топлива, должно проходить через лопатки завихрителей, что приводит к захвату пыли и снижает ее время термоподготовки.

В основу изобретения положена задача - увеличить эффективность термоподготовки угольной пыли перед сжиганием.

Поставленная задача решается тем, что в пылесистеме, содержащей устройство для термоподготовки твердого топлива, выполненное в виде пылеконцентратора, имеющего аксиальный и тангенциальный входные патрубки, сбросную трубу и патрубок отвода концентрированной смеси, завихрители, установленные на торцах перепускной трубы в виде полой вставки, с лопатками, наклоненными в противоположные стороны, при этом кромки лопаток завихрителей, обращенные друг к другу, направлены по ходу потока, тангенциальный входной патрубок установлен перед завихрителями между ними, а растопочная мазутная форсунка размещена в аксиальном входном патрубке вместе с воздушным соплом, согласно изобретению полая вставка выполнена из плоских пластин, установленных под углом спутно потоку с образованием продольных щелей.

Выполнение полой вставки завихрителей в виде плоских пластин, установленных под углом и спутно потоку с образованием продольных щелей между ними, позволяет подсвечивать крупную пыль, вращающуюся по стенкам корпуса пылеконцентратора, пламенем, горящим внутри полой вставки, через щели между пластинами. При этом пластины расположены наружными кромками спутно потоку, что предотвращает попадание крупной пыли внутрь полой вставки. Внутрь полой вставки через продольные щели свободно проходят горючие газы, за счет которых при выключенной мазутной форсунке и происходит горение внутри вставки. Проход всех газов внутрь вставки исключает выход их через лопатки завихрителей и вынос пыли вместе с газом из зоны термоподготовки. Это увеличивает эффективность термоподготовки за счет постоянного освобождения твердой фазы от газов, увеличения проходной производительности пылеконцентратора. Кроме этого, прогрев полой вставки с помощью мазутной форсунки осуществляется более быстро за счет более развитой поверхности полой вставки, так как факел проникает и в продольные щели, и тепловая емкость может быть набрана за счет увеличения ширины пластин. Увеличивается также возможность замены отдельных пластин и трещиноустойчивость, так как монолитный муфель может из-за разности температурных напряжений разрушаться, что требует специальных сплавов и составов для исключения этого явления.

Таким образом, предлагаемое устройство полностью решает задачу изобретения - увеличение эффективности термоподготовки.

На фиг.1 изображена предлагаемая пылесистема, продольный разрез; фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Пылесистема содержит узел термоподготовки в виде пылеконцентратора 1, имеющего аксиальный и тангенциальной входные патрубки 2 и 3, сбросную трубу 4 и патрубок 5 отвода концентрированной смеси, лопаточные завихрители 6 и 7, установленные на торцах перепускной трубы 8 в виде полой вставки, с лопатками 9 и 10, наклоненными в противоположные стороны, при этом кромки лопаток завихрителей, обращенные друг к другу, направлены по ходу потока, а тангенциальный входной патрубок 3 установлен между ними и соединен с источником концентрированной аэросмеси. Растопочная мазутная форсунка 11 размещена в аксиальном входном патрубке 2 внутри воздушного сопла 12. Перепускная труба 8 в виде полой вставки выполнена из плоских пластин 13, установленных под углом и спутно потоку с образованием между пластинами продольных щелей 14. Патрубок 5 отвода концентрированной смеси соединен с горелкой 15 топки 16 с воздушными соплами 17. Все узлы пылеконцентратора выполнены из термостойкой стали.

Пылесистема работает следующим образом.

Включается растопочная мазутная форсунка 11 и прогревается перепускная труба 8 до красного каления. Затем в растопочном режиме подается концентрированная аэросмесь под напором в тангенциальный патрубок 3. В результате крутки в корпусе пылеконцентратора 1 пыль расслаивается, горючие газы и мелочь через щели 14 поступают под факел мазутной форсунки 11 и сгорают, а крупная пыль измельчается, коксуется и выходит через межлопаточное пространство завихрителей 6 и 7 и поступает в горелку 15 топки 16 через патрубок 5 отвода концентрированной смеси в виде полукокса, где сгорает в струях воздушных сопел 17 топки 16. Пластины 13 препятствуют выносу пыли вовнутрь трубы 8, так как крупным частицам требуется разворот на 180^o, чтобы попасть внутрь, что невозможно. Поэтому пыль вращается в корпусе пылеконцентратора до тех пор, пока не станет пористой, легкой и дробленой, тогда она выносится через завихритель 10 в патрубок концентрированной смеси 5 и далее поступает в топку. Этому способствует то, что газы, выделяющиеся из пыли, постоянно просачиваются через продольные щели 14 и выгорают. После стабилизации горения и выхода на полную производительность мазутная форсунка отключается и подогрев пластин 13 осуществляется за счет сгорания внутри вставки 8 горючих газов и мелкой пыли, проскакивающей через завихритель 9 и щели 14.

Как показали опытные данные, для термоподготовки пыли перед сжиганием требуется ее нахождение в зоне высоких температур около 1 секунды. Данное устройство может более длительно держать пыль в корпусе пылеконцентратора за счет уменьшения просвета между лопатками завихрителей и между плоскими пластинами 13. Важно также то, что с уходом газовой фазы из зоны термоподготовки можно увеличить количество пыли в ней, т.е. при наличии щелей 14 в пластинах 13 растет производительность пылесистемы.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет достичь цели задачи изобретения - повысить эффективность термоподготовки пыли перед сжиганием, что в свою очередь увеличивает КПД всего котла.

Изобретение может быть использовано на тепловых электрических станциях. Пылесистема содержит узел термоподготовки топлива в виде пылеконцентратора с полой вставкой 8, разогреваемой перед работой с помощью мазутной форсунки 11, которая затем отключается. Пыль вращается в корпусе пылеконцентратора до тех пор, пока не измельчится и не прококсуется. Выходу пыли препятствуют реверсивные лопаточные завихрители 6 и 7 и плоские пластины 13, из которых набрана полая вставка 8. Пластины установлены спутно потоку и имеют между пластинами продольные щели, в которые из угольной пыли в зону горения поступают горючие газы. Обладая тепловой инерцией, пластины 13 обеспечивают воспламенение вновь поступающей пыли и ее термоподготовку путем радиационной составляющей через просветы щелей. Устройство позволяет использовать минимум дополнительного топлива для растопки котла и стабильное воспламенение во время работы при падении нагрузки, так как внутри полой вставки 8 всегда происходит выгорание горючих газов из топлива. 2 ил.

Пылесистема котельного агрегата, содержащая устройство для термоподготовки твердого топлива, выполненное в виде пылеконцентратора, имеющего аксиальный и тангенциальный входные патрубки, сбросную трубу и патрубок отвода концентрированной смеси, завихрители, установленные на торцах перепускной трубы в виде полой вставки, с лопатками, наклоненными в противоположные стороны, при этом кромки лопаток завихрителей, обращенные одна к другой, направлены по ходу потока, тангенциальный входной патрубок установлен перед завихрителями между ними, а во входном аксиальном патрубке установлены мазутная форсунка и воздушное сопло, отличающаяся тем, что полая вставка выполнена из плоских пластин, установленных под углом спутно потоку с образованием продольных щелей.