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 циклонный предтопок, содержащий циклонную камеру, камеру дожигания, колосниковую решетку, расположенную в циклонной камере, и тангенциальные сопла. Конструкция предтопка предусматривает двухступенчатое сжигание древесных отходов в нижней и верхней камерах горения. Измельченное топливо из бункера гидравлическим плунжером подается по трубе большого диаметра на колосниковую решетку через специальное отверстие в ее центре. Образующаяся коническая куча древесных отходов воспламеняется газовой запальной горелкой, автоматически отключающейся после начала устойчивого горения топлива (Э.Н.Сабуров, С. В.Карпов. Циклонные устройства в деревообрабатывающем и целлюлозно-бумажном производстве. М.: Экология, 1993 г., стр.77…79).

Для увеличения полноты выгорания отходов переработки древесной биомассы с повышенной влажностью и снижения образования оксидов азота был разработан циклонный предтопок [Патент на изобретение №2196273 РФ по заявке №2001114059, авт. изобр. Сабуров Э.Н., Любов В.К., Горохов С.Г.]. Данный циклонный предтопок содержит циклонную камеру, снабженную тангенциальными соплами первичного воздуха и патрубком для аксиального ввода топлива, камеру дожигания, расположенную под циклонной и отделенную от нее пережимом с буртиком, в нижней части которой установлена коническая колосниковая решетка с подводом вторичного воздуха под нее, при этом отверстия в колосниковой решетке выполнены таким образом, что обеспечивают дополнительную подкрутку газов по направлению основного вращения. Конструкция предтопка обеспечивает двухступенчатое сжигание древесных отходов. Отвод продуктов сгорания в объем топочной камеры осуществляется через выходной патрубок, расположенный на боковой поверхности камеры дожигания.

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

Недостатком прототипа является асимметрия потока в выходном патрубке, при этом наибольшую асимметрию имеют поля осевых скоростей, что снижает полноту использования рабочего объема топочной камеры котла, уменьшает диапазон возможного регулирования производительности предтопка и его экологических показателей.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение образования оксида азота в процессе горения, повышение эффективности использования рабочего объема топочной камеры котла и расширение диапазона возможного регулирования производительности предтопка и котла.

Это достигается тем, что в устройстве, содержащем циклонную камеру, камеру дожигания, расположенную под циклонной и отделенную от нее пережимом с буртиком, коническую колосниковую решетку с подводом вторичного воздуха под нее, тангенциальные сопла первичного воздуха и выходной патрубок на боковой поверхности камеры дожигания, на выходном патрубке дополнительно устанавливаются два тангенциально расположенных шлица для ввода третичного воздуха, обеспечивающего дополнительную подкрутку продуктов сгорания, их интенсивное перемешивание, устранение асимметрии потока и организацию трехступенчатой схемы сжигания топлива.

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; на фиг.4 - поперечный разрез выходного патрубка С-С.

Циклонный предтопок содержит две камеры: циклонную 1 и камеру дожигания крупных фракций 2 с конической колосниковой решеткой 3, патрубок 4 для вторичного воздуха, патрубок 5 для подачи топлива, пережим 6 с буртиком, четыре тангенциальных шлица 7 для подвода первичного воздуха, выходной патрубок 8 с двумя тангенциальными шлицами 9 для подвода третичного воздуха.

Работа циклонного предтопка при трехступенчатом сжигании топлива 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, оборудованный буртиком, благодаря которому удастся создать очаги слоевого горения топлива. 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, должен благоприятствовать горению топлива и перемешиванию продуктов сгорания. Для завершения процесса горения крупных фракций организован процесс слоевого их 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 их выгорания. Отвод продуктов сгорания в объем топочной камеры котлоагрегата осуществляется через выходной патрубок 8, при этом для выравнивания осевой и тангенциальной составляющих полной скорости по сечению патрубка и дополнительного снижения эмиссии оксидов азота через два тангенциально расположенных шлица 9 вводится третичный воздух, обеспечивающий дополнительную подкрутку продуктов сгорания, их интенсивное перемешивание, устранение асимметрии потока и реализацию трехступенчатой схемы сжигания топлива.

В ходе работы проведены аэродинамические исследования модели циклонного предтопка и определены его оптимальные геометрические и режимные параметры.

Предлагаемый циклонный предтопок хорошо компонуется с существующими котельными агрегатами, установка двух тангенциально расположенных шлиц на выходном патрубке повышает эффективность использования рабочего объема топочной камеры котлоагрегата и расширяет диапазон возможного регулирования производительности предтопка и котла, обеспечивает трехступенчатую схему сжигания топлива для снижения выбросов оксидов азота.

Изобретение относится к устройствам для сжигания отходов переработки древесной биомассы, может найти применение в промышленной теплоэнергетике и обеспечивает повышение эффективности использования рабочего объема топочной камеры котла и расширение диапазона возможного регулирования производительности предтопка и котла. 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 и отделенную от нее пережимом с буртиком, в нижней части которой установлена коническая колосниковая решетка с подводом вторичного воздуха под нее, а на боковой поверхности выходной патрубок, причем на боковой поверхности выходного патрубка установлены два тангенциально расположенных шлица для ввода третичного воздуха. 4 ил.

Циклонный предтопок, содержащий циклонную камеру, снабженную тангенциальными соплами первичного воздуха и патрубком для аксиального ввода топлива, камеру дожигания крупных фракций, расположенную под циклонной и отделенную от нее пережимом с буртиком, в нижней части которой установлена коническая колосниковая решетка с подводом вторичного воздуха под нее, а на боковой поверхности выходной патрубок, причем на боковой поверхности выходного патрубка установлены два тангенциально расположенных шлица для ввода третичного воздуха.