Устройство для сжигания топлива Советский патент 1983 года по МПК F23C10/20 

Изобретение относится к тенлообменной технике и может быть использовано в тепло.энергетической и нефтехимической промышленностях.

Известны аппараты с кипящим слоем, имеющие корпус цилиндрической или квадратной формы с неохлаждаемыми или охлаждаемыми стенками, слой инертного, сыпучего материала или порошкообразного топлива с погруженными в слой устройствами для нагрева слоя и подачи топлива, стационарными или подвижными теплообменными поверхностями из горизонтальных, наклонных или вертикальных труб, воздухораспределительную решетку, входное устройство для подвода в слой ожижающего газа, устройство для вывода продуктов сгорания топлива 1.

Основными недостатками в этих аппаратах является большое количество тепла, необходимое для разогрева всего слоя, так как подводимое тепло расходуется еще и на нагревание жидкости, циркулирующей в теплообменнике, погруженном в слой, в связи с этим требуется такое регулирование расхода нагреваемой жидкости, чтобы температура слоя равномерно повышалась до предела, необходимого для воспламенения топлива, что усложняет конструкцию и эксплуатацию аппарата, а также безвозвратный унос инертного материала с продуктами сгорания топлива.

Наиболее близким по конструкции к предлагаемому является устройство для сжигания топлива, содержащее камеру сгорания с по крайней мере одним теплообменником, погруженным в слой сыпучего инертного материала, с верхним участком, образованным более мелкими частицами, чем нижний, газораспределительной решеткой и топливными соплами, одно из которых установлено в зоне верхнего участка слоя, а также подключенную к верхней части корпуса, трубу отвода продуктов сгорания, снабженную устройством очистки последних 2.

Недостатком известного устройства является невысокая экономичность вследствие большого расхода электроэнергии при растопке устройства.

Цель изобретения - повышение экономичности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для сжигания топлива, содержащее камеру сгорания с по крайней мере одним теплообменником, погруженным в слой сыпучего инертного материала, с верхним участком, образованным более мелкими частицами, чем нижний, газораспределительной решеткой и топливными соплами, одно из которых установлено в зоне верхнего участка слоя, а также подключенную к верхней части корпуса трубу отвода продуктов сгорания, снабженную устройством очистки последних, снабжено электронагревателем, между верхним и нижним участками слоя установлена дополнительная газораспределительная решетка, под которой размещено другое топливное сопло и упомянутый электронагреватель, а устройство очистки продуктов сгорания выполнено в виде циклона, соединенного своим входным патрубком с трубой отвода продуктов сгорания, а выходным, снабженным клапаном-мигалкой, - с верхней частью камеры сгорания.

На чертеже изображено предлагаемое устройство для сжигания топлива.

Устройство содержит камеру 1 сгорания с по крайней мере одним теплообменником 2, погруженным в слой сыпучего инертного материала, с верхним участком 3, образованным более мелкими частицами, чем нижний 4, газораспределительными решетками 5 и б и топливными соплами 7 и 8, а также трубу 9 отвода продуктов сгорания, снабженную циклоном 10, соединенным своим входным патрубком с трубой 9, а выходным, снабженным клапаном-мигалкой 11, - с верхней частью камеры 1. Кроме того, камера 1 сгорания выполнена квадратной формы из цельносварных вертикальных трубных панелей с коллекторами 12 и 13, узлом 14 подвода воздуха и электронагревателем 15. Высота слоя и инертного материала из крупных частиц составляет не более 0,1 м.

Аппарат работает следующим образом.

Нагреваемая жидкость подается в цельносварные трубные панели камеры 1, а затем в теплообменник 2. Через узел 14 подвода и газораспределительную решетку 6 подается воздух в слой 4 инертного материала из крупных частиц, работающий в режиме фильтрации. Режим фильтрации обеспечивается подавей соответствующего количества воздуха. Работа слоя из крупных частиц в режиме фильтрации выгоднее, так как коэффициент поперечного теплопереноса при этом намного меньше по сравнению с коэффициентом теплопереноса в режиме псевдоожижения. При локальном подводе растопочного топлива в сферу электронагревателя имеется возможность нагреть малый обьем слоя крупных частиц, ограниченный радиусом спирали электронагревателя 15, до температуры воспламенения топлива за более короткое время при меньшей подводимой электрической мощности. Кроме того, работа слоя 4 из крупных частиц в режиме фильтрации предотвращает от засорения уносом вышерасположенную газораспределительную решетку 5 и абразивный износ оболочки электронагревателя 15.

Воздух из слоя 4 крупных частиц проходит через основную газораспределительную решетку 5 в слой инертного материала из мелких частиц и приводит его в состояние начала псевдоожижения. Затем включается электронагреватель 15, разогревается слой 4 до температуры воспламенения топлива, после этого через сопло 8 подается растопочное топливо.

Продукты сгорания растопочного топлива поступают через решетку 5 в слой мелких частиц 3 и разогревают его до температуры воспламенения рабочего топлива.

Слой 3 в период разогрева продолжает находиться в режиме начала псевдоожижения и не контактирует со змеевиковым теплообменником 2, частично охлаждаясь по периферии боковыми цельносварными панелями камеры 1.

По достижении в слое 3 температуры воспламенения топлива в него через сопло 7 подается рабочее топливо, после воспламенения которого прекращают подачу растопочного топлива, а воздух для горения рабочего топлива продолжает поступать, поэтому слой 4 охлаждается, но продолжает находиться в состоянии фильтрации в любом режиме работы аппарата.

При увеличении расходов воздуха и топлива слой 3 из состояния начала псевдоожижения постепенно переходит в режим развитого псевдоожижения. Высота кипящего слоя увеличивается, теплообменник 2 равномерно погружается в слой, после чего аппарат начинает работать на полную производительность. Частицы инертного материала, уносимые из слоя 3, частично улавливаются в циклоне 10 и через клапанмигалку 11 возвращаются. Клапан-мигалка 11 позволяет уловленные в циклоне 10 частицы подавать из зоны разрежения после

циклона 10 в зону повышенного давления подслоевого пространства камеры 1 сгорания.

Непроизводительные расходы тепла при 5 растопке сокращены также за счет того, что фильтрующий слой из крупных частиц 4 теплоизолирован стенками, а змеевиковый теплообменник 2 не контактирует со слоем 3 из мелких частиц в режиме начала псевдоожижения в то время, как в известных устройствах он полностью погружен в слой и уже отводит тепло с момента начала растопки.

В устройстве для сжигания топлива змеевиковый теплообменник 2 выполнен 5 многорядным по высоте для того, чтобы при подъеме или понижении нагрузки, когда высота кипящего слоя из мелких частиц плавно возрастает, поверхность нагрева, контактирующая с кипящим слоем, постепенно увеличивалась или уменьшалась. 0 Таким образом обеспечивается плавное регулирование тепловой нагрузки.

Вследствие того, что блок отвода продуктов сгорания аппарата через патрубок последовательно связан с циклоном и клапаном-мигалкой, удается возвратить часть

5 уносимого инертного материала, что позволит экономить его расход и увеличить время работы аппарата без остановок для дозаправки. К тому же уменьшается степень загрязнения окружающей среды и уменьшается вероятность появления аварий. Все это делает предлагаемый аппарат более экономичным, более надежным, с большей годовой выработкой тепловой энергии.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА, содержащее камеру сгорания с по крайней мере одним теплообменником, погруженным в слой сыпучего ииертного материала с верхним участком. образованным более мелкими частицами чем нижний, газораспределительной рошет кой и топливными соплами, одно из кото рых установлено в зоне верхнего слоя, а также подключенную к вер.хнен части корпуса трубу отвода продуктов сгорания, снабженную устройством очистки послел них, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности, оно снабжено электронагревателем, между вер.хним и нижним участками слоя установлена дополнительная газораспределительная решетка, под которой размещено другое топливное сопло и упомянутый электронагреватель, а устройство очистки продуктов сгорания выполнено в виде циклона, соединенного своим входным патрубком с трубой отвода проа S дуктов сгорания, а выходным, снабженным клапаном - мигалкой, - с верхней частью (Л камеры сгорания.