УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ВОДОТОПЛИВНОЙ ЭМУЛЬСИИ В ТОПКУ КОТЛА Российский патент 2002 года по МПК F23D11/16 

Изобретение относится к устройствам, с помощью которых осуществляется подача водотопливной эмульсии в топку котла.

Известна форсунка (а.с. СССР 1239456, кл. F 23 D 11/36, 1986 г.), содержащая корпус с топливным соплом и установленный напротив него конусный рассекатель, ориентированный вершиной в сторону сопла. При этом рассекатель имеет сквозной цилиндрический канал, подключенный через штангу к источнику воды, а также дополнительные каналы, подключенные к основному и расположенные рядами по нормали к поверхностям конуса, причем штанга установлена с возможностью продольного перемещения и поворота относительно своей оси.

Недостатками данной форсунки являются,
- невозможность распыления эмульсии в одной плоскости;
- недостаточно полное диспергирование жидкого топлива;
- невозможность снизить вязкость топлива, подаваемого на форсунку.

Известно устройство для подачи водотопливной эмульсии в топку котла (патент РФ 2157484, кл. F 23 D 11/16, F 23 К 5/00, 2000 г. - ближайший аналог), содержащее распылители-диспергаторы, расположенные соосно и встречно относительно друг друга два топливных сопла из термостойкого материала, соединенные между собой с помощью стержня, расположенного соосно с соплами, имеющего диаметр, не превышающий выходные отверстия сопел и снабженного на концах резьбой разного направления (левая и правая), при этом в соплах закреплены крестовины, имеющие соосные с соплами отверстия с резьбами левого и правого направления, в которые ввинчены концы стержня, сопла присоединены к спиральным теплообменникам резьбовыми термостойкими соединениями (муфтами), а теплообменники присоединены к общей трубе, имеющей возможность перемещения в горизонтальном направлении и поворота вокруг своей оси и присоединенной к источнику водотопливной эмульсии.

Недостатком такого устройства является недостаточно развитая поверхность распыла, что приводит к неполному ее сгоранию.

Задачей заявляемого изобретения является создание более развитой поверхности распыливания водотопливной эмульсии за счет создания нескольких плоскостей распыливания, параллельных друг другу.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном устройстве, содержащем распылители-диспергаторы с двумя топливными соплами, выполненными из термостойкого материала, расположенными соосно и встречно относительно друг друга, соединенных между собой с помощью стержня, расположенного соосно с соплами, имеющего диаметр, не превышающий выходные отверстия сопел и снабженного на концах резьбой разного направления (левая и правая), при этом в соплах закреплены крестовины, имеющие соосные с соплами отверстия с резьбами левого и правого направления, в которые ввинчены концы стержня, а оба сопла присоединены к спиральным теплообменникам с помощью резьбовых термостойких соединений (муфт), теплообменники присоединены к общей трубе, имеющей возможность перемещения в горизонтальном направлении и поворота вокруг своей оси и присоединенной к источнику водотопливной эмульсии. При этом выходы сопел сделаны в виде цилиндров, на поверхности стержня нарезано несколько спиральных канавок, расположенных эквидистантно относительно друг друга, причем внутренний диаметр цилиндров сопел выполнен с минимальным превышением диаметра стержня.

В результате распыливаемая соплами эмульсия не только охлаждает стержень, препятствуя его тепловой деформации, а следовательно, не происходит нарушения соосности, но при этом каждые две встречные струи эмульсии, выходящие из спиральных эквидистантных канавок, создают отдельную плоскость распыливания, в результате чего создается несколько параллельных друг другу плоскостей распыливания (в виде лопастей пропеллера), расположенных под некоторым углом к плоскости, перпендикулярной оси стержня (в зависимости от шага спиральных канавок). Так обеспечивается создание хорошо развитой поверхности распыливания эмульсии.

Новым в предлагаемом устройстве являются цилиндры на выходах сопел и эквидистантные спиральные канавки на поверхности стержня.

Таким образом, при реализации заявляемого устройства достигается технический результат, заключающийся в улучшении качества распыливания эмульсии за счет создания нескольких параллельных друг другу плоскостей распыливания с хорошо развитой поверхностью, а следовательно, к более полному сгоранию топлива.

Анализ аналогов и прототипа заявляемого устройства показал, что применение эквидистантных спиральных канавок, нарезанных на поверхности стержня, обеспечивающего соосность направленных навстречу друг другу сопел, не выявлено из существующего уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 изображено предлагаемое устройство в разрезе, при этом спиральные канавки показаны условно; на фиг.3 - разрез стержня по А-А на фиг.2; на фиг.4 - разрез сопла по В-В на фиг.2; на фиг.5 - разрез по С-С цилиндрической части сопла на фиг.2.

Устройство включает в себя сопла (распылители-диспергаторы) 1 и 2, изготовленные из термостойкого материала, размещенные в топке котла соосно и направленные навстречу друг другу. Сопла 1 и 2 подключены к спиральным теплообменником 3, 4 и 5, 6 соответственно (также размещенным в топке) с помощью муфт 7 и 8 из термостойкого материала, обеспечивающих удобство сборки устройства. Сопла 1 и 2 имеют на выходах цилиндры 9 и 10 соответственно, сопла соединены стержнем 11, расположенным соосно с ними, имеющим отверстие 12, в которое при необходимости вставляется рычаг 12 (на фиг.2 не обозначен) для удобства поворота стержня вокруг оси, на поверхности стержня нарезаны эквидистантные спиральные канавки 13 и 14 (показаны условно). Стержень 11 имеет на концах резьбы разного направления (левая и правая). Диаметр стержня 11 подбирается таким, чтобы зазор между ним и внутренними поверхностями цилиндров 9 и 10 был минимальным. В соплах 1 и 2 закреплены крестовины 15 и 16, имеющие соосные с соплами отверстия 17 и 18 с резьбами разного направления (левая и правая), в которые ввинчены концы стержня 11. Теплообменники 4 и 6 подключены к трубе 19, подающей водотопливную эмульсию. Труба 19 через съемные элементы 20 и уплотнитель 21, размещенные в стенке 22 топки, подключены к сальнику 23 с уплотнителем 24, что позволяет осуществлять перемещение трубы 19 в горизонтальном направлении, а также поворот устройства вокруг оси трубы 19 с помощью рукоятки 25. Труба 26 предназначена для присоединения устройства к источнику водотопливной эмульсии, она может быть изогнута для обеспечения перпендикулярного движения окислителя (воздуха) относительно плоскости распыла эмульсии.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Перед установкой в топку устройство подвергается регулировке на стенде - устанавливается, в зависимости от номинального расхода, необходимое расстояние между соплами 1 и 2 с помощью стержня 11, в отверстие 12 которого вставляется (только на период настройки) рычаг. Расстояние между соплами 1 и 2 меняется при вращении стержня 11 за счет незначительной деформации конструкции без нарушения ее целостности.

На установленное в топке устройство подается водотопливная эмульсия по трубе 26 через сальник 23 и трубу 19. Эмульсия поступает на спиральные теплообменники 6, 5 и 4, 3, а далее - на сопла 1 и 2, где она поступает по спиральным канавкам 13 и 14 стержня 11 на выходы из сопел. При этом встречные струи эмульсии, закрученные в спиральных эквидистантных канавках, при соударении дробятся на мелкие капли, образующие несколько расположенных параллельно друг другу плоскостей распыла аналогично лопастям пропеллера (каждая пара встречных струй создает свою плоскость распыливания), располагающихся под некоторым углом к плоскости, перпендикулярной оси стержня 11, образуя таким образом хорошо развитую поверхность распыливания эмульсии. Перемещением трубы 19 в горизонтальном направлении и поворотом ее с помощью рукоятки 25 вокруг оси устройство устанавливается в оптимальное положение, при котором плоскости распыла эмульсии располагаются под прямым углом к поднимающемуся потоку окислителя (воздуха); при взаимодействии потока окислителя с распыливаемой эмульсией образуется так называемый кипящий (псевдоожиженный) слой, в котором все физико-химические процессы, в том числе и процесс горения, осуществляются значительно интенсивнее.

Производится поджог эмульсии в топке. Проходящая через спиральные теплообменники 3, 4 и 5, 6 водотопливная эмульсия нагревается, при этом значительно снижается ее вязкость, что в свою очередь способствует более тонкому ее распыливанию, при этом за счет использования эквидистантных спиральных канавок встречные струи эмульсии, выходящие из сопел 1 и 2, при соударении образуют несколько параллельных плоскостей распыливания (аналогично лопастям пропеллера) с хорошо развитой поверхностью распыла.

Стержень 11 охлаждается выходящими из сопел струями эмульсии, что сводит к минимуму тепловые деформации стержня 11, а следовательно, и изменение расстояния между соплами 1 и 2 и нарушение их соосности.

Вышесказанное позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности "промышленная применимость".

Изобретение позволяет осуществить более качественное распыливание водотопливной эмульсии в топке котла, а в конечном счете более полное ее сжигание при одновременном снижении концентрации вредных выбросов.

Изобретение относится к устройствам, с помощью которых осуществляется подача водотопливной эмульсии в топку котла, и может быть использовано в топливосжигающих установках. Технический результат, заключающийся в создании более развитой поверхности распыливания эмульсии за счет создания нескольких плоскостей распыливания, параллельных друг другу, обеспечивается за счет того, что в устройстве для подачи водотопливной эмульсии в топку котла, содержащем распылители-диспергаторы с двумя топливными соплами, выполненными из термостойкого материала, расположенными соосно и встречно относительно друг друга, присоединенными к спиральным теплообменникам резьбовыми термостойкими соединениями (муфтами), при этом теплообменники присоединены к общей трубе, имеющей возможность перемещения в горизонтальном направлении и поворота вокруг своей оси и присоединенной к источнику водотопливной эмульсии; топливные сопла соединены между собой с помощью стержня, расположенного соосно с соплами, имеющего диаметр, не превышающий выходные отверстия сопел, и снабженного на концах резьбой разного направления (левая и правая), при этом в соплах закреплены крестовины, имеющие соосные с соплами отверстия с резьбами левого и правого направления, в которые ввинчены концы стержня, согласно изобретению на выходах сопел имеются цилиндры, а на поверхности стержня нарезано несколько спиральных канавок, расположенных эквидистантно относительно друг друга, при этом внутренний диаметр цилиндров сопел выполнен с минимальным превышением диаметра стержня. 5 ил.

Устройство для подачи водотопливной эмульсии в топку котла, содержащее распылители-диспергаторы с двумя топливными соплами, выполненными из термостойкого материала, расположенными соосно и встречно относительно друг друга, присоединенными к спиральным теплообменникам резьбовыми термостойкими соединениями (муфтами), при этом теплообменники присоединены к общей трубе, имеющей возможность перемещения в горизонтальном направлении и поворота вокруг своей оси и присоединенной к источнику водотопливной эмульсии, кроме того, топливные сопла соединены между собой с помощью стержня, расположенного соосно с соплами, имеющего диаметр, не превышающий выходные отверстия сопел, и снабженного на концах резьбой разного направления (левая и правая), при этом в соплах закреплены крестовины, имеющие соосные с соплами отверстия с резьбами левого и правого направления, в которые ввинчены концы стержня, отличающееся тем, что на выходах сопел имеются цилиндры, а на поверхности стержня нарезано несколько спиральных канавок, расположенных эквидистантно относительно друг друга, при этом внутренний диаметр цилиндров сопел выполнен с минимальным превышением диаметра стержня.