ВИХРЕВАЯ ТОПКА Российский патент 2003 года по МПК F23C5/32 

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к устройствам, регулирующим систему нижнего дутья при сжигании измельченного твердого топлива в вертикальных вихревых топках.

Известна вертикальная вихревая топка для сжигания измельченного топлива, оборудованная наклонными горелками, каналами подвода топлива и холодной воронкой, в устье которой установлено сопло вторичного воздуха [1]. При поступлении горящих частиц топлива в сопло постоянного сечения возрастает температура горения и увеличивается удельный объем нагретого воздуха за счет его расширения, что увеличивает скорость потока частиц и вызывает абразивный износ фронтовых поверхностей нагрева.

Также известна вертикальная вихревая топка для сжигания измельченного топлива, оборудованная наклонными горелками, каналами подвода топлива и холодной воронкой, в сопле которой установлено сопло вторичного воздуха [2]. Сопло соединяется с щелевым устьем холодной воронки через промежуточный короб, при этом поле скоростей воздушного потока и частиц топлива неравномерно распределяется на выходе по ширине короба и топки. В местах с высокими скоростями частицы топлива вызывают абразивный износ верхней фронтальной кромки стенки короба, а в местах с низкими скоростями происходит провал несгоревших частиц топлива и формируется их механический недожог.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому решению является вертикальная вихревая топка для сжигания измельченного топлива, оборудованная наклонными горелками, каналами подвода топлива и холодной воронкой, в устье которой установлено сопло вторичного воздуха [3]. Сопло соединяется с устьем холодной воронки через промежуточный, расширяющийся по ходу движения воздуха диффузор, тем не менее скорость движения воздушного потока в сопле и частиц топлива остается высокой, и абразивный износ фронтовых поверхностей нагрева сохраняется.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является снижение скорости движения потока горящих частиц топлива, что предотвратит абразивный износ фронтовых поверхностей нагрева, и сохранение постоянной скорости по длине сопла вторичного дутья, что обеспечит надежное перемещение измельченного топлива в зону горения, его равномерное распределение по ширине топки.

Данная задача решается вертикальной вихревой топкой для сжигания измельченного топлива, оборудованной наклонными горелками, каналами подвода топлива и холодной воронкой, в устье которой расположены выходные отверстия сопла вторичного воздуха с расширяющимися по ходу движения потока воздуха стенками. Новым является то, что топка содержит канал подвода топлива к холодной воронке, а в верхней части сопла навстречу потоку вторичного воздуха установлен рассекатель, который может делить верхнюю часть сопла на два и более каналов, что позволяет рассредоточить встречную струю вторичного воздуха. Лучше, когда рассекатель имеет форму клина. Угол раскрытия рассекателя может составлять не более 30^o. Лучше, когда угол расширения боковых стенок верхней части сопла составляет не более 40^o, а угол сужения верхней и нижней стенок верхней части сопла составляет не менее 5^o. Средняя часть сопла может соединяться с каналом подвода топлива, который в свою очередь имеет выходное отверстие в холодную воронку. В верхней части сопла установлено не менее одного рассекателя.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез; на фиг.2 - поперечный разрез нижней части вертикальной вихревой топки.

Изобретение поясняется примером конкретного выполнения.

Вертикальная вихревая топка 1 для сжигания измельченного топлива оборудована наклонными горелками 2 и холодной воронкой 3, в которой расположены выходные отверстия сопла 4 вторичного воздуха и канала подвода топлива 5. Канал подвода топлива 5 соединен отверстием с соплом 4. Соединительное отверстие канала подвода топлива 5 разделяет сопло 4 на верхнюю часть 6 и нижнюю часть 7. Верхняя часть 6 сопла 4 имеет расширение в горизонтальной плоскости. Угол α расширения верхней части 6 сопла 4 составляет не более 40^o. Верхняя часть 6 сопла 4 имеет сужение в вертикальной плоскости. Угол β сужения верхней части 6 сопла 4 составляет не менее 5^o В верхней части 6 сопла 4 имеется рассекатель 8, который рассредоточивает встречную струю вторичного воздуха. Рассекатель 8 расположен по оси сопла 4. Угол χ раскрытия рассекателя 8 составляет не более 30^o. Рассекатель 8 делит верхнюю часть 6 сопла 4 на два равных канала. Поток вторичного воздуха, проходящий через нижнюю часть 7 сопла 4, разветвляется в месте соединения сопла 4 с низом канала подвода топлива 5, по которому ответвленная часть воздушного потока транспортирует измельченное топливо в зону горения 9 вихревой топки 1, а основной воздушный поток с постоянной скоростью проходит через верхнюю расширенную часть 6 сопла 4, где разделяется рассекателем 8 на два равных потока, которые перемещаются навстречу наклонных горелок 2 с небольшой скоростью, равномерно распределяясь по всей ширине топки 1.

Источники информации
1. Заключительный отчет о НИР "Модернизация котлов ТЭЦ г. Хабаровска переводом на вихревое сжигание бурых углей", руководитель А.Н.Штым, ДВПИ, Владивосток, 1989, 329 с.

2. Патент РФ 2154234, 2000.

3. Патент РФ 2087798, 1997.

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к устройствам, регулирующим систему нижнего дутья при сжигании измельченного твердого топлива в вертикальных вихревых топках. Вертикальная вихревая топка для сжигания измельченного топлива содержит наклонные горелки и холодную воронку, в устье которой расположены выходные отверстия сопла вторичного воздуха с расширяющимися по ходу движения воздуха стенками, канал подвода топлива к холодной воронке, а в верхней части сопла навстречу потоку вторичного воздуха установлен рассекатель. В верхней части сопла установлено не менее одного рассекателя, рассекатель делит верхнюю часть сопла на два и более каналов. Рассекатель имеет форму клина. Угол раскрытия рассекателя составляет не более 30^o. Угол расширения боковых стенок верхней части сопла составляет не более 40^o. Угол сужения верхней и нижней стенок верхней части сопла составляет не менее 5^o. Средняя часть сопла соединена с каналом подвода топлива. Канал подвода топлива имеет выходное отверстие в холодную воронку. Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение скорости движения потока горящих частиц топлива, что предотвращает абразивный износ фронтальных поверхностей нагрева, и сохранение постоянной скорости по длине сопла вторичного дутья, что обеспечивает надежное перемещение измельченного топлива в зону горения, его равномерное распределение по ширине топки. 8 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Вертикальная вихревая топка для сжигания измельченного топлива, оборудованная наклонными горелками и холодной воронкой, в устье которой расположены выходные отверстия сопла вторичного воздуха с расширяющимися по ходу движения воздуха стенками, отличающаяся тем, что содержит канал подвода топлива к холодной воронке, а в верхней части сопла навстречу потоку вторичного воздуха установлен рассекатель. 2. Вихревая топка по п.1, отличающаяся тем, что в верхней части сопла установлено не менее одного рассекателя. 3. Вихревая топка по п.1, отличающаяся тем, что рассекатель делит верхнюю часть сопла на два и более каналов. 4. Вихревая топка по п.1, отличающаяся тем, что рассекатель имеет форму клина. 5. Вихревая топка по п.1, отличающаяся тем, что угол раскрытия рассекателя составляет не более 30^o. 6. Вихревая топка по п.1, отличающаяся тем, что угол расширения боковых стенок верхней части сопла составляет не более 40^o. 7. Вихревая топка по п.1, отличающаяся тем, что угол сужения верхней и нижней стенок верхней части сопла составляет не менее 5^o. 8. Вихревая топка по п.1, отличающаяся тем, что средняя часть сопла соединена с каналом подвода топлива. 9. Вихревая топка по п.8, отличающаяся тем, что канал подвода топлива имеет выходное отверстие в холодную воронку.