СХЕМА БЕЗМАЗУТНОЙ РАСТОПКИ КОТЛА Российский патент 2003 года по МПК F23K1/04 F23D1/02 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях для растопки котла.

Известна топка (патент РФ 2095684, кл. F 23 С 5/08, 1997), содержащая источник пыли, растопочную горелку топки котла, соединенную с источником пыли основным и байпасным пылепроводами, на последнем из которых установлен нагреватель резисторного типа, являющийся и запальником, и линию горячего воздуха, подключенную к растопочной горелке и запальнику, а на входе в нагреватель размещен завихритель, отжимающий пыль к стенкам запальника.

Недостатком известной схемы безмазутной растопки в указанном изобретении является малое время контакта сырой пыли со стенками запальника, что не обеспечивает надежности воспламенения и аэродинамическое сопротивление потоку завихрителя.

Известна система пылеприготовления (патент РФ 2056589, кл. F 23 К 1/00, 1996), содержащая источник пыли в виде пылеконцентратора, растопочную горелку топки котла, соединенную с источником пыли основным и байпасным пылепроводами в виде патрубка концентрированной смеси и кольцевой петли поворотной камеры дополнительного пылеконцентратора, на выходе из которой установлен нагреватель и запальник в виде дополнительной горелки, работающей на легковоспламеняемом жидком или газообразном топливе, и линию горячего воздуха, подключенную к растопочной горелке и запальнику. Концентрация пыли у запальника происходит за счет отжатия ее к стенкам камеры при повороте за счет центробежных сил.

Недостатком известной схемы растопки является отсутствие предварительного прогрева пыли перед ее воспламенением, что затягивает процесс воспламенения.

Известна схема безмазутной растопки котла, содержащая источник пыли в виде бункера пыли, растопочную горелку топки котла, соединенную с источником пыли основным и байпасным пылепроводами, на последнем из которых установлен электронагреватель среды в виде электрокалорифера и запальное устройство, а также линию горячего воздуха, подключенную к растопочной горелке, при этом байпасный пылепровод выполнен в виде кольцевой петли с шибером, выходной участок которой заведен в камеру предварительного зажигания, установленную перед растопочной горелкой и соединенную с ней (патент РФ 2096668, кл. F 23 К 1/00, 1997).

Недостатком известной схемы безмазутной растопки котла является ее взрывоопасность, так как нагревание пыли в кольцевой петле осуществляется горячим воздухом очень высокой температуры, что может привести к хлопкам в байпасном пылепроводе, кроме того, отсутствие открытого пламени для запала ведет к значительному перегреву воздуха и дополнительным затратам энергии.

Задача изобретения - надежное и безопасное воспламенение пыли при растопке котла.

Задача решается тем, что в схеме безмазутной растопки котла, содержащей источник пыли, растопочную горелку топки котла, соединенную с источником пыли основным и байпасным пылепроводами, запальное устройство, а также линию горячего воздуха, подключенную к растопочной горелке и запальному устройству, при этом байпасный пылепровод выполнен в виде кольцевой петли с шибером, выходной участок которой заведен в камеру предварительного зажигания, установленную перед растопочной горелкой и соединенную с ней, и электронагреватель, согласно изобретению, электронагреватель выполнен в виде индуктора и установлен внутри кольцевой петли, подсоединенной своей входной частью через шибер к основному пылепроводу, выполненному перед растопочной горелкой в виде колена, за его перегибом, а камера предварительного зажигания размещена на выходе основного пылепровода внутри него, при этом запальное устройство заведено внутрь камеры предварительного зажигания со стороны колена по оси выходного участка кольцевой петли.

Установка индуктора внутри кольцевой петли позволяет предварительно перед воспламенением прогреть пыль в этой петле. При этом за счет центробежных сил пыль отжимается к раскаленным стенкам петли и эффективно прогревается от них контактным способом. Одновременно здесь происходит и термодомол при трении пыли о стенки, что способствует увеличению поверхности пыли и более интенсивному выделению горючих газов, которые поджигаются открытым пламенем от запального устройства, установленного на выходе из кольцевой петли, что значительно экономит расход энергии на предварительный прогрев пыли, так как открытое пламя является источником цепной реакции горения, а без него приходится перегревать пыль на пару сотен градусов, чтобы произошло ее самовоспламенение без открытого пламени. Выполнение основного пылепровода в виде колена перед растопочной горелкой и подсоединение входной части кольцевой петли за перегибом колена позволяет срезать входной частью кольцевой петли наиболее насыщенный пылью слой, так как при повороте в колене пыль отжимается к наружной стенке, где и срезается входной частью кольцевой петли, на которой установлен регулировочный шибер для регулирования количества пыли, поступающей в кольцевую петлю на нагрев.

Размещение камеры предварительного зажигания внутри основного пылепровода на выходе его с заведением запального устройства внутрь указанной камеры через колено позволяет поджечь прогретую пыль открытым пламенем, при этом тепло от горения этой пыли будет прогревать также и пыль в основном пылепроводе за счет размещения этой камеры внутри основного пылепровода. Кроме того, между стенками камеры предварительного зажигания и стенками основного пылепровода образуется кольцевой зазор, сечение которого меньше живого сечения основного пылепровода, и скорость прохода аэросмеси в этом сечении превышает скорость распространения пламени, что исключает проскок пламени в основной пылепровод. Заведение запального устройства через колено обеспечивает возможность перемещения запального устройства с целью изменения положения факела его внутри камеры предварительного зажигания, что может увеличить или уменьшить длину участка прогреваемой пыли в основном пылепроводе.

Таким образом, установка нагревателя в виде индуктора внутри кольцевого пылепровода позволяет осуществить предварительный прогрев пыли перед ее воспламенением, что увеличивает надежность воспламенения и безопасность, так как количество воздуха, транспортирующего пыль внутри кольцевой петли, ниже предела ее взрываемости. Надежность достигается еще и тем, что помимо основного факела в растопочной горелке, имеется еще и дежурный факел в камере предварительного зажигания, и в случав обрыва факела в растопочной горелке, он возобновляется с помощью этого дежурного факела, что ведет к выполнению задачи изобретения по обеспечению надежности.

На чертеже представлена схема безмазутной растопки котла.

Схема содержит источник 1 пыли, растопочную горелку 2 топки котла, соединенную с источником пыли основным и байпасным пылепроводами 3 и 4, на последнем из которых установлен электронагреватель в виде индуктора 5 и запальное устройство 6 с источником 7 легковоспламеняющегося топлива (газ, мазут, солярка), линию 8 горячего воз дута, подключенную к растопочной горелке 2 и запальному устройству 6, при этом байпасный пылепровод выполнен в виде кольцевой петли 9 с шибером 10 на ее входе, а выходной участок петли 9 заведен в камеру 11 предварительного зажигания, выполненную с расширяющимся раструбом 12 внутри выходного торца основного пылепровода 3 перед растопочной горелкой 2 и соединенную с ней. Индуктор 5 установлен внутри кольцевой петли 9, при помощи шибера 10 подсоединенной своей входной частью к основному пылепроводу 3, выполненному перед растопочной горелкой в виде колена 13, за его перегибом, а запальное устройство 6 заведено внутрь камеры 11 предварительного зажигания через колено 13 по оси выходного участка кольцевой петли 9, выполненного в виде муфеля.

Индуктор 5 содержит катушку 14 с водоохлаждаемой обмоткой и магнитопровод 15, охватывающий байпасный пылепровод 4, состоящий из двух разборных частей для быстрой смены индуктора. Пылепровод 4 выполнен с изоляцией 16 для исключения обгорания катушки 14 и исключения тепловых потерь. Индуктор 5 подсоединен к источнику переменного тока через регулирующий напряжение трансформатор.

Весь узел растопки выполнен из термостойкой стали.

Запальное устройство 6 может быть выполнено с возможностью осевого перемещения внутри выходной части кольцевой петли 9, по оси которой оно расположено.

Схема безмазутной растопки котла работает следующим образом.

Включается индуктор 5 и запальное устройство 6 и прогревается растопочный узел, затем в растопочном режиме подается пыль от источника пыли 1 в байпасный пылепровод 4, при этом с помощью шибера 10 перекрывается почти все сечение основного пылепровода 3. Остается только узкий проход для мелкой пыли, сформированной по внутренней стороне перегиба колена 13, которая выгорает на выходе из пылепровода 3 от запального устройства 6, прогревая основной пылепровод 3. Остальная пыль направляется в байпасный пылепровод 4, который раскаляется от индуктора 5 до температуры интенсивного выделения из пыли горючих газов, которые вспыхивают на выходе из байпасного пылепровода в камере 11 предварительного зажигания при помощи запального устройства 6, работающего на легковоспламеняющемся топливе, подаваемом только на период растопки. С помощью трансформатора, регулирующего напряжение, пылепровод 4 может быть нагрет индуктором 5 до любой температуры, которая требуется для интенсивного газовыделения горючих веществ из пыли. Этому способствует и то, что за счет центробежных сил пыль отжимается к раскаленным стенкам пылепровода 3, термодомалывается на них и выходит из пылепровода в виде горючей взвеси, которая, загораясь от горелочного запального устройства 6, воспламеняет и остальную пыль, подаваемую по пылепроводу, путем открытия шибера 10 для ее прохода от источника пыли 1. После выхода на расчетный режим горения запальное устройство 6 отключается, и индуктор 5 также отключается, байпасный пылепровод 4 перекрывается полностью с помощью шибера 10, и вся пыль поступает по основному пылепроводу 3 непосредственно в растопочную горелку 2.

За счет осевого перемещения запального устройства 6 может быть предварительно прогрета вся выходная часть пылепровода 4, что обеспечивает надежное воспламенение пыли, которая в нее поступает.

Индукторы надежны в работе, легко заменяются и могут обеспечить любую требуемую температуру путем изменения напряжения, потребляют гораздо меньше энергии, чем другие виды электрообогревателей, так как эта энергия выделяется только в кольцевой петле и не рассеивается по всей длине пылепроводов.

Таким образом, установка внутри кольцевой петли байпасного пылепровода индукционного нагревателя обеспечивает предварительный перед воспламенением прогрев пыли, что повышает надежность растопки, так как при растопке работают два факела: один в растопочной горелке и дежурный факел от выделяющихся в байпасном пылепроводе горючих газов - в камере предварительного зажигания, что исключает обрыв основного факела, так как он снова воспламеняется от дежурного.

Взрывобезопасность растопки гарантируется тем, что не требуется нагрева воздуха, и его количество ниже предела взрываемости. Все это в целом решает поставленную задачу - обеспечение надежности и взрывобезопасности растопки.

Изобретение может быть использовано на тепловых электростанциях для растопки котлов. Схема безмазутной растопки котла содержит источник пыли, растопочную горелку топки котла, соединенную с источником пыли основным и байпасным пылепроводами, запальное устройство, а также линию горячего воздуха, подключенную к растопочной горелке и запальному устройству, при этом байпасный пылепровод выполнен в виде кольцевой петли с шибером, выходной участок которой заведен в камеру предварительного зажигания, установленную перед растопочной горелкой и соединенной с ней, и электронагреватель, причем электронагреватель установлен внутри указанной кольцевой петли и выполнен в виде индуктора, а входная часть кольцевой петли через шибер подсоединена к основному пылепроводу после перегиба его перед растопочной горелкой, выполненному в виде колена, через которое внутрь камеры предварительного зажигания, размещенной на выходе указанного пылепровода, заведено запальное устройство, установленное по оси выходного участка кольцевой петли. Изобретение позволяет надежно и безопасно воспламенять пыль при растопке котла. 1 ил.

Схема безмазутной растопки котла, содержащая источник пыли, растопочную горелку топки котла, соединенную с источником пыли основным и байпасным пылепроводами, запальное устройство, а также линию горячего воздуха, подключенную к растопочной горелке и запальному устройству, при этом байпасный пылепровод выполнен в виде кольцевой петли с шибером, выходной участок которой заведен в камеру предварительного зажигания, установленную перед растопочной горелкой и соединенную с ней, и электронагреватель, отличающаяся тем, что электронагреватель установлен внутри указанной кольцевой петли и выполнен в виде индуктора, а входная часть кольцевой петли через шибер подсоединена к основному пылепроводу после перегиба его перед растопочной горелкой, выполненному в виде колена, через которое внутрь камеры предварительного зажигания, размещенной на выходе указанного пылепровода, заведено запальное устройство, установленное по оси выходного участка кольцевой петли.