КОНФУЗОРНЫЙ ПЫЛЕКОНЦЕНТРАТОР Российский патент 2011 года по МПК F23K1/00 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к подготовке твердого топлива к сжиганию, в частности к пылеприготовлению, и может быть использовано в схемах прямого вдувания на тепловых электростанциях при раздаче высококонцентрированного потока пылегазовоздушной смеси на несколько каналов равномерно и отводе низкоконцентрированного потока в отдельный канал.

Известен пылеконцентратор, содержащий корпус с крышкой, входной отражатель частиц, размещенный в нижней части корпуса и имеющий входную стенку, наклоненную к стенке корпуса с образованием с ней входного конфузорного канала, и выходную стенку, наклоненную к оси корпуса, патрубок отвода низкоконцентрированной смеси, размещенный на крышке корпуса по его оси, и патрубок отвода высококонцентрированной смеси, соединенный с корпусом (Степанов Г.Ю., И.М.Зицер. «Инерционные воздухоочистители», М.: Машиностроение, 1986, с.60, р.29).

В известном пылеконцентраторе слои пылегазового потока, поступающие в приосевую часть корпуса, отжимаются входной стенкой входного отражателя частиц к стенке корпуса, после чего основная масса пыли с небольшой частью газа поступает по ней в патрубки отвода высококонцентрированной смеси, а очищенный поток, содержащий большую часть газов и небольшую часть неуловленной пыли, - в патрубок отвода низкоконцентрированной смеси.

Однако известный пылеконцентратор характеризуется низкой эффективностью при работе на тонкой (<10-30 мк) пыли, т.к. значительная часть таких частиц увлекается газами, поступающими в патрубок отвода низкоконцентрированной смеси. Кроме того, в известном пылеконцентраторе имеет место высокая неравномерность распределения пыли по патрубкам отвода высококонцентрированной смеси. Это происходит в результате того, что входная пространственная неравномерность концентраций пыли сохраняется и после разделения потока, отжатого к стенке корпуса, по патрубкам отвода, что недопустимо во многих технологических процессах. Также в существующей конструкции невозможна регулировка концентрации пыли в патрубках отвода.

Наиболее близким к изобретению является конфузорный пылеконцентратор, содержащий корпус с крышкой, входной отражатель частиц, размещенный в нижней части корпуса и имеющий входную стенку, наклоненную к стенке корпуса с образованием с ней входного конфузорного канала, и выходную стенку, наклоненную к оси корпуса, дополнительный отражатель частиц, расположенный с кольцевым зазором над входным отражателем частиц и имеющий входную стенку, наклоненную к стенке корпуса с образованием с ней дополнительного конфузорного канала, патрубок отвода низкоконцентрированной смеси, размещенный на крышке корпуса по его оси, и патрубок отвода высококонцентрированной смеси, соединенный с корпусом через дополнительный конфузорный канал (см. авторское свидетельство Болгарии №38593, МПК F23K 1/00, 1986).

Однако известный пылеконцентратор характеризуется недостаточно высокой эффективностью работы.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы пылеконцентратора за счет подачи пылегазовоздушной смеси в горелочные устройства энергетических установок в соответствии с принятой схемой сжигания топлива в требуемых соотношениях (концентрациях) топлива и воздуха.

Техническим результатом, достигаемым изобретением, является возможность в определенных, заданных пределах изменять указанные выше соотношения, а также повысить равномерность распределения пыли по патрубкам отвода высококонцентрированной смеси.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что конфузорный пылеконцентратор, содержащий корпус с крышкой, входной отражатель частиц, размещенный в нижней части корпуса и имеющий входную стенку, наклоненную к стенке корпуса с образованием с ней входного конфузорного канала, и выходную стенку, наклоненную к оси корпуса, дополнительный отражатель частиц, расположенный с кольцевым зазором над входным отражателем частиц и имеющий входную стенку, наклоненную к стенке корпуса с образованием с ней дополнительного конфузорного канала, патрубок отвода низкоконцентрированной смеси, размещенный на крышке корпуса по его оси, и патрубок отвода высококонцентрированной смеси, соединенный с корпусом через дополнительный конфузорный канал, согласно изобретению снабжен дополнительными патрубками отвода высококонцентрированной смеси, все патрубки отвода высококонцентрированной смеси симметрично расположены по периферии вокруг крышки корпуса и соединены с дополнительным конфузорным каналом через замкнутый канал, дополнительный отражатель снабжен выходной стенкой, наклоненной к оси корпуса, и обечайкой, размещенной внутри дополнительного отражателя и соединенной с его входной и выходной стенками, причем сечение ее верхнего контура выполнено охватывающим в плане входное сечение патрубка отвода низкоконцентрированной смеси, а сечение ее нижнего контура размещено выше поверхности выходной стенки входного отражателя или пересекает ее.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается также тем, что наибольшее поперечное сечение поверхности выходной стенки входного отражателя может быть выполнено охватывающим в плане сечение нижнего контура обечайки.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается также тем, что патрубок отвода низкоконцентрированной смеси может быть выполнен с внешней обечайкой с возможностью ее перемещения внутрь корпуса вдоль его оси.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается также тем, что замкнутый канал может быть снабжен поворотными лопатками.

На фиг.1 представлен продольный разрез предлагаемого конфузорного пылеконцентратора;

на фиг.2 - вид А, сверху;

на фиг.3 - разрез Б-Б фиг.1;

на фиг.4 - разрез В-В фиг.1;

на фиг.5 - вид Г фиг.1.

Предлагаемый конфузорный пылеконцентратор содержит корпус, выполненный в виде конической стенки 1, с конической крышкой 2, установленной сверху, входной отражатель 3 частиц, размещенный в нижней части корпуса по его оси и имеющий входную стенку 4, наклоненную к стенке 1 корпуса с образованием с ней входного конфузорного канала 5, и выходную стенку 6, наклоненную к оси корпуса, и дополнительный отражатель 7 частиц, расположенный с кольцевым зазором 8 над входным отражателем 3 частиц и имеющий входную стенку 9, наклоненную к стенке 1 корпуса с образованием с ней дополнительного конфузорного канала 10, выходную стенку 11, наклоненную к оси корпуса, и обечайку 12, размещенную внутри дополнительного отражателя 7 и соединенную с его входной и выходной стенками 9, 11. Величина зазора 8 выбрана из условия исключения проникновения в него исходного газового потока. Так как входной конфузорный канал 5, кольцевой зазор 8 и дополнительный конфузорный канал 10 образуют тройник по схеме, близкой к F_c=F_п (см. Е.И.Идельчик. «Справочник по гидравлическим сопротивлениям», Ленинград, Государственное энергетическое издательство, 1960, р.7-24 - 7-27), то в зависимости от конкретных геометрических соотношений и режимных параметров, максимально допустимая величина кольцевого зазора 8, при которой обеспечивается условие исключения проникновения в него газового потока, определяется диаграммами указанных рисунков. Минимальная величина зазора 8 определяется условием исключения сводообразования материала в нем и зависит от вида применяемой пыли. Пылеконцентратор также содержит патрубок 13 отвода низкоконцентрированной смеси, размещенный на крышке 2 корпуса по его оси. Патрубок 13 отвода может быть выполнен с внешней обечайкой 14 с возможностью ее перемещения внутрь корпуса вдоль его оси. Для этого внешняя обечайка 14 закреплена на тягах 15, которые могут перемещаться параллельно оси корпуса внутри втулок 16, установленных на крышке 2, с помощью винтовой передачи 17. Сечение 18 верхнего контура обечайки 12 выполнено охватывающим в плане входное сечение патрубка 13 отвода низкоконцентрированной смеси, в частности входное сечение 19 внешней обечайки 14 патрубка 13. Сечение 20 нижнего контура обечайки 12 размещено выше поверхности выходной стенки 6 входного отражателя 3 или пересекает ее. Кроме того, пылеконцентратор содержит патрубки 21 отвода высококонцентрированной смеси, симметрично расположенные по периферии вокруг крышки 2 корпуса и соединенные с корпусом через замкнутый канал 22 и дополнительный конфузорный канал 10. Замкнутый канал 22 выполнен кольцевидной формы, входное сечение 23 которого размещено по периферии крышки 2 корпуса и соединено с дополнительным конфузорным каналом 10. Канал 22 имеет внутреннюю стенку 24 и наружную стенку 25, которая является продолжением стенки 1 корпуса. В канале 22 между входными сечениями 26 патрубков 21 отвода на осях 27 могут быть размещены поворотные лопатки 28, примыкающие (с минимальным конструктивным зазором) к наружной стенке 25. Наибольшее поперечное сечение 29 поверхности выходной стенки 6 входного отражателя 3 может быть выполнено охватывающим в плане сечение 20 нижнего контура обечайки 12.

Описываемый пылеконцентратор работает следующим образом.

При входе в корпус пылеконцентратора исходный пылегазовый поток поступает во входной конфузорный канал 5 и отжимается входной стенкой 4 входного отражателя 3 и входной стенкой 9 дополнительного отражателя 8 к стенке 1 корпуса, после чего основная масса пыли по ней с небольшой частью газа поступает на наружную стенку 25 канала 22 и далее - в патрубки 21 отвода высококонцентрированной смеси. Остальной поток, содержащий большую часть газов и небольшую часть неуловленной пыли, поступает под крышку 2, затем после разворота - под внешнюю обечайку 14 и далее в патрубок 13 отвода низкоконцентрированной смеси. В результате того, что сечение 18 верхнего контура обечайки 12 выполнено охватывающим в плане входное сечение 19 обечайки 14, значительная доля унесенных частиц после разворота потока попадает во внутреннее пространство обечайки 12. Вследствие того, что в сечении 18 верхнего контура обечайки 12 отсутствует, восходящий поток газов (они не проникают через кольцевой зазор 8 в результате выполнения вышеуказанных условий), значительная доля пыли попадает по инерции на наклонную поверхность обечайки 12, далее стекает по ней до ее сечения 20 нижнего контура, и через него поступает в зазор 8. Из-за отсутствия в зазоре 8 восходящего потока газов частицы пыли в нем практически не изменяют своего направления, а так как сечение 20 размещено выше поверхности выходной стенки 6 входного отражателя 3 или пересекает ее, частицы пыли попадают через зазор 8 на выходную стенку 6. Далее слой стекающих по стенке 6 частиц поступает в слой частиц входного потока (отжимаемого входной стенкой 4 на стенку 1 корпуса), а затем с основной массой частиц входного потока через дополнительный конфузорный канал 10 поступают в канал 22, и далее в патрубки 21 отвода высококонцентрированной смеси. Таким образом, часть неуловленной пыли, уносимой с очищенным потоком, дополнительно улавливается, что обеспечивает повышение концентрации пыли в патрубках 21, и тем самым повышает эффективность работы предлагаемого пылеконцентратора. Благодаря тому, что наибольшее поперечное сечение 29 поверхности выходной стенки 6 входного отражателя 3 выполнено охватывающим в плане сечение 20 нижнего контура обечайки 12, все стекающие по обечайке 12 частицы попадают на выходную стенку 6. При необходимости регулирования концентрации пыли в патрубках 21 отвода высококонцентрированной смеси обечайку 14 перемещают внутри корпуса вдоль его оси на тягах 15, которые перемещают параллельно оси корпуса внутри втулок 16 с помощью винтовой передачи 17. При подъеме обечайки 14 уменьшается угол разворота потока, поступающего в сечение 19, и больше пыли попадает в патрубок 13 отвода низкоконцентрированной смеси, при ее опускании - угол разворота потока увеличивается и степень улавливания возрастает. Повышение равномерности распределения пыли по патрубкам 21 отвода высококонцентрированной смеси в случае, если входная концентрация пыли имеет пространственную неравномерность, обеспечивается следующим образом. Отжатая в конфузорных каналах 5 и 10 пыль поступает вдоль стенок 1 корпуса в канал 22 на его наружную стенку 25, по которой она попадает в патрубки 21. Поворот лопаток 28, размещенных между входными сечениями 26 этих патрубков 21 и примыкающих к наружной стенке 25, где сосредоточена основная масса пыли внутри канала 22, обеспечивает перераспределение ее количества между патрубками 21. При этом поворот лопатки 28 от сечения 26 патрубка 21, в который до начала процесса настройки поступало наименьшее количество пыли, обеспечивает увеличение поступления пыли в этот патрубок и одновременно уменьшает поступление пыли в смежный патрубок 21, в который поступало большее количество пыли, чем достигается выравнивание расходов и концентраций пыли по патрубкам 21. Наибольшая эффективность регулирования распределения пыли обеспечивается при размещении лопаток 28 как можно ближе к наружной стенке 25 канала 22, где сосредоточена основная масса пыли, т.е. с минимальным конструктивным зазором от нее.

Изобретение относится к подготовке твердого топлива к сжиганию, в частности к пылеприготовлению, и может быть использовано в схемах прямого вдувания на тепловых электростанциях. Конфузорный пылеконцентратор содержит корпус с крышкой, входной отражатель частиц, размещенный в нижней части корпуса и имеющий входную стенку, наклоненную к стенке корпуса с образованием с ней входного конфузорного канала, и выходную стенку, наклоненную к оси корпуса, дополнительный отражатель частиц, расположенный с кольцевым зазором над входным отражателем частиц и имеющий входную стенку, наклоненную к стенке корпуса с образованием с ней дополнительного конфузорного канала, патрубок отвода низкоконцентрированной смеси, размещенный на крышке корпуса по его оси, и патрубок отвода высококонцентрированной смеси, соединенный с корпусом через дополнительный конфузорный канал. Пылеконцентратор снабжен дополнительными патрубками отвода высококонцентрированной смеси, все патрубки отвода высококонцентрированной смеси симметрично расположены по периферии вокруг крышки корпуса и соединены с дополнительным конфузорным каналом через замкнутый канал, дополнительный отражатель снабжен выходной стенкой, наклоненной к оси корпуса, и обечайкой, размещенной внутри дополнительного отражателя и соединенной с его входной и выходной стенками, причем сечение ее верхнего контура выполнено охватывающим в плане входное сечение патрубка отвода низкоконцентрированной смеси, а сечение ее нижнего контура размещено выше поверхности выходной стенки входного отражателя или пересекает ее. Наибольшее поперечное сечение поверхности выходной стенки входного отражателя выполнено охватывающим в плане сечение нижнего контура обечайки. Патрубок отвода низкоконцентрированной смеси выполнен с внешней обечайкой с возможностью ее перемещения внутрь корпуса вдоль его оси. Замкнутый канал снабжен поворотными лопатками. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Конфузорный пылеконцентратор, содержащий корпус с крышкой, входной отражатель частиц, размещенный в нижней части корпуса и имеющий входную стенку, наклоненную к стенке корпуса с образованием с ней входного конфузорного канала, и выходную стенку, наклоненную к оси корпуса, дополнительный отражатель частиц, расположенный с кольцевым зазором над входным отражателем частиц и имеющий входную стенку, наклоненную к стенке корпуса с образованием с ней дополнительного конфузорного канала, патрубок отвода низкоконцентрированной смеси, размещенный на крышке корпуса по его оси, и патрубок отвода высококонцентрированной смеси, соединенный с корпусом через дополнительный конфузорный канал, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными патрубками отвода высококонцентрированной смеси, все патрубки отвода высококонцентрированной смеси симметрично расположены по периферии вокруг крышки корпуса и соединены с дополнительным конфузорным каналом через замкнутый канал, дополнительный отражатель снабжен выходной стенкой, наклоненной к оси корпуса, и обечайкой, размещенной внутри дополнительного отражателя и соединенной с его входной и выходной стенками, причем сечение ее верхнего контура выполнено охватывающим в плане входное сечение патрубка отвода низкоконцентрированной смеси, а сечение ее нижнего контура размещено выше поверхности выходной стенки входного отражателя или пересекает ее.

2. Пылеконцентратор по п.1, отличающийся тем, что наибольшее поперечное сечение поверхности выходной стенки входного отражателя выполнено охватывающим в плане сечение нижнего контура обечайки.

3. Пылеконцентратор по п.1, отличающийся тем, что патрубок отвода низкоконцентрированной смеси выполнен с внешней обечайкой с возможностью ее перемещения внутрь корпуса вдоль его оси.

4. Пылеконцентратор по п.1, отличающийся тем, что замкнутый канал снабжен поворотными лопатками.