ЦИКЛОННЫЙ ПРЕДТОПОК Российский патент 2009 года по МПК F23C5/32 F23C6/04 

Изобретение относится к устройствам для сжигания отходов переработки древесной биомассы и может найти применение в промышленной теплоэнергетике.

Известен вертикальный циклонный предтопок, в котором организована схема двухступенчатого сжигания топлива, содержащий колосниковую решетку, расположенную в основании конической части внутреннего корпуса, и цилиндрическую циклонную камеру дожигания продуктов газификации и несгоревших частиц топлива. Подвод воздуха осуществляется тангенциально к конической части предтопка (патент Франции №2142281, МПК F23C 5/00, 1971).

Недостатком данной конструкции циклонного предтопка является верхний торцевой выход дымовых газов, что создает дополнительные трудности при компоновке устройства с котельным агрегатом, а также не позволяет использовать весь рабочий объем топочной камеры котла.

Известен вертикальный циклонный предтопок [патент на изобретение РФ №2196273, авт. изобр. Сабуров Э.Н., Любов В.К., Горохов С.Г.], содержащий циклонную камеру, камеру дожигания, колосниковую решетку и тангенциальные сопла, камера дожигания смонтирована под циклонной камерой, между камерами установлен круглый пережим с буртиком, колосниковая решетка выполнена конической и расположена в камере дожигания, выходной патрубок размещен на боковой поверхности камеры дожигания.

Данное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.

Недостатком прототипа является фиксированное значение диаметра проходного отверстия пережима - площади проходного сечения отверстия, связывающего циклонную камеру и камеру дожигания, что не позволяет регулировать полноту выгорания топлива и образование оксида азота в процессе горения в зависимости от гранулометрического состава древесного топлива (отходов) и его теплотехнических характеристик.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение полноты выгорания топлива, снижение образования оксида азота в процессе горения, расширение диапазона эффективного сжигания древесных отходов различной влажности и гранулометрического состава.

Это достигается тем, что в устройстве, содержащем циклонную камеру, снабженную тангенциальными соплами первичного воздуха и патрубком для аксиального ввода топлива, камеру дожигания крупных фракций топлива, расположенную под циклонной, коническую колосниковую решетку с подводом вторичного воздуха под нее, установленную в нижней части камеры дожигания, на боковой поверхности которой расположен выходной патрубок, камера дожигания и циклонная камера разделены между собой пережимом с отверстием квадратного поперечного сечения, образованным четырьмя шиберами, позволяющими изменять размеры проходного отверстия.

На фиг.1 изображен общий вид, совмещенный с продольным разрезом циклонного предтопка; на фиг.2 - горизонтальный разрез А-А; на фиг.3 - горизонтальный разрез В-В.

Циклонный предтопок содержит две камеры: циклонную 1 и камеру дожигания крупных фракций 2 с конической колосниковой решеткой 3, патрубок 4 для подачи вторичного воздуха, патрубок 5 для подачи топлива, пережим 6 квадратного проходного сечения, четыре тангенциальных шлица 7 для подвода первичного воздуха и выходной патрубок 8.

Работа циклонного предтопка осуществляется следующим образом.

Подача топлива производится аксиально через патрубок 5. Через четыре тангенциальных шлица 7 в рабочий объем камеры 1, где осуществляется основной процесс горения, вводится первичный воздух. Здесь происходит взаимодействие топлива с закрученным потоком. Для увеличения времени пребывания топливных частиц в объеме циклонной камеры, повышения надежности воспламенения и выгорания топлива предусмотрен пережим 6 с отверстием квадратного поперечного сечения, образованный четырьмя шиберами, позволяющими изменять размеры проходного отверстия. Продукты газификации и несгоревшие частицы топлива через отверстие в пережиме попадают в камеру дожигания, где поток также является закрученным, но в значительно меньшей степени. Осевой обратный ток, формирующийся в камере дожигания и проникающий обратно в циклонную камеру через проходное отверстие пережима, благоприятствует горению топлива и перемешиванию продуктов сгорания. Для завершения процесса горения крупных фракций организован процесс их слоевого сжигания на колосниковой решетке 3 конического типа, под которую через патрубок 4 подается вторичный воздух. Отверстия колосниковой решетки выполнены таким образом, чтобы обеспечить дополнительную подкрутку газов по направлению основного вращения и повысить полноту и скорость выгорания горючих компонентов. Возможность изменять площадь проходного сечения отверстия пережима позволяет регулировать время пребывания топлива в циклонной камере, мощность осевого обратного тока, интенсивность перемешивания продуктов сгорания в зависимости от гранулометрического состава и влажности топлива, т.е. регулировать процесс горения как в циклонной камере, так и в камере дожигания. Отвод продуктов сгорания в объем топочной камеры котлоагрегата осуществляется через выходной патрубок 8.

В ходе работы проведены аэродинамические исследования модели циклонного предтопка и определены оптимальные размеры проходного отверстия пережима.

Предлагаемый циклонный предтопок хорошо компонуется с существующими котельными агрегатами, наличие пережима с квадратным проходным отверстием и регулируемой площадью проходного сечения позволит повысить полноту выгорания топлива, снизить образование оксида азота в процессе горения топлива в широком диапазоне изменения его гранулометрических и теплотехнических характеристик.

Изобретение относится к устройствам для сжигания отходов переработки древесной биомассы, может найти применение в промышленной энергетике и обеспечивает при его использовании повышение полноты выгорания топлива при одновременном снижении образования оксидов горения. Указанный технический результат достигается в циклонном предтопке, содержащем циклонную камеру, снабженную тангенциальными соплами первичного воздуха и патрубком для аксиального ввода топлива, камеру дожигания крупных фракций, расположенную под циклонной, коническую колосниковую решетку с подводом вторичного воздуха под нее, установленную в нижней части камеры дожигания, на боковой поверхности которой расположен выходной патрубок, при этом камера дожигания и циклонная камера разделены между собой пережимом с проходным отверстием квадратного поперечного сечения, образованным четырьмя шиберами, позволяющими изменять размеры проходного отверстия. 3 ил.

Циклонный предтопок, содержащий циклонную камеру, снабженную тангенциальными соплами первичного воздуха и патрубком для аксиального ввода топлива, камеру дожигания крупных фракций, расположенную под циклонной, коническую колосниковую решетку с подводом вторичного воздуха под нее, установленную в нижней части камеры дожигания, на боковой поверхности которой расположен выходной патрубок, при этом камера дожигания и циклонная камера разделены между собой пережимом с проходным отверстием квадратного поперечного сечения, образованным четырьмя шиберами, позволяющими изменять размеры проходного отверстия.