ВЕРТИКАЛЬНАЯ ЦИКЛОННАЯ КАМЕРА СГОРАНИЯ Советский патент 1970 года по МПК F23C5/32 

Известны вертикальные циклонные камеры сгорания с жидким шлакоудалением для энергетического или энерготехнологического сжигания твердого, жидкого или газообразного топлива, содержащие расположенные в верхней части воздухоподводящее устройство и пылепроводы твердого топлива или шихты.

Цель изобретения - интенсификация процессов горения И шлакоулавливания, а также снижение необходимого напора дутья при сжитан-ии различных топлив, в том числе многозольных и с тугоплавкими золами. Это достигается тем, что воздухоподводящее устройство выполнено в виде установленного в потолочной крышке камеры кольцевого лопаточного аппарата, расположенного вдоль всего периметра внутренней поверхности стенки циклона.

Для предварительного и равномерного перемешивания пыли с воздухом и предотвращения эроЗИИ стенок верхней части циклона пылепроводы введены в межлопаточные каналы кольцевого аппарата со стороны его внутренней окружности.

С целью предотвращения шлакования крышки и стен циклона вблизи лопаточного аппарата крышка в месте примыкания к внутренней окружности аппарата имеет выступ, образованный ошипованной трубой и расположенный ниже выходного среза аппарата.

Ппже лопаточного аппарата равномерно по периметру циклона установлены форсунки для жидкого топлива.

Форсунки имеют водоохлаждаемые корпусы и расположены в аэродинамической тени лопаток для защиты от эрозии и шлакования.

Для сжигания газообразного топлива предусмотрен кольцевой коллектор с отводами в межлопаточные каналы равномерно по всему

периметру циклона.

На фиг. 1 показана описываемая камера с нижним выходом газов, продольный разрез; на фиг. 2 - то ж&, с верхним выходом газов; на фиг. 3 - кольцевой лопаточный аппарат, в

плане; на фиг. 4 - то же, развертка по средней линии.

ВертикЕльиая циклонная топка с нижним выходом газов имеет цилиндрическую камеру сгорания / с отношением длины к диаметру в

пределах 1 -1,5. В верхней части циклон имеет крышку 2 конической формы, что способствует образованию местного циркуляционного вихря, поджигающего свежую пылевоздущную смесь.

Высокоподогретый воздух для горения подводится в кольцевой короб 3 и поступает из него в кольцевой лопаточный аппарат 4. Аппарат образован направляющими лопатками 5, установленными между его наружной 6 и .внутней крышке 2 циклона вдоль всего периметра наружной стенки камеры сгорания. Лопатки 5 образуют плавно сужающиеся сопловые каналы с прямолинейным выходным участком и углом наклона к горизонту 15-20°. Выходные 5 скорости при номинальной нагрузке составляют 100-150 Ml сек. Это обеспечивает эффективную крутку потока в циклоне. Тонливная пыль или шихта подаются к топке по пылепроводам 8. Для равномерного рас- 10 пределения пыли по вводам в тракте пылеподачи ставятся соответствующие питатели - дозаторы и делители пылевоздушного потока. Поскольку транспортировка пыли .не может осуществляться высокоподогретым воздухом, 15 во избежание снижения температурного потенциала в топке количество транспортирующего воздуха должно приниматься минимально возможным.. Для получения однородной пылевоздущной 20 смеси и, как следствие, равномерного шлакоулавлива.ния по периметру циклонной камеры ввод пыли осуществляется во все каналы кольцевого лопаточного аппарата. Для предотвращения абразивного износа нанравляющих ло-25 паток 5 вводы 9 пыли выполнены на нрямолинейных участках каналов. С целью обеспечеНИН оптимальных условий воспламенения пыли, а также защиты верхней части циклона от абразивного износа невоспламенившейся30 пылью вводы пыли расположены в межлопаточных каналах со стороны внутренней обечайки 7. Кроме того, это обеспечивает выход нылевоздушной смеси в камеру сгорания в виде сплошного сильно закрученного кольцевого35 потока с повышенной концентрацией пыли на внутренней (огневой) поверхности потока. Предварительное перемешивание топливной пыли с высокоподогретым воздухом приводит к образованию горючей смеси, температура которой может приближаться или даже превышать температуру воспламенения топлива. При указанных скоростях воздуха в каналах это не вызывает загорания и шлакования внутри лопаточного аппарата. Предельно развитая 45 (на весь периметр) поверхность зажигания тонкого кольцевого потока и наличие в головной части циклона поджигающего вихря обеспечивают высокоинтенсивное зажигание предварительно перемешанной высокотемператур- 50 НОИ пылевоздущнои смеси сразу на выходе из лопаточного аппарата. Таким образом, схема кольцевого ввода и предварительного перемешивания топливной пыли с высокоподогретым воздухом обеспечи- 55 вает нрактическое удаление за пределы камеры сгорания подготовительных стадий горения и позволяет эффективно использовать объем камеры для интенсивного протекания основных, активных стадий горения.60 Образующийся закрученный кольцевой горящий изнутри поток отделяет аэродинамическими средствами верхнюю часть стен циклона от зоны горения, предотвращая тем самым 40 устранения шлакования циклона и среза лопаточного аппарата за выходными кромками направляющих лопаток 5 крышка 2 в месте цримыкания к лопаточному аппарату снабжена выступом 10 из ошипованной трубы для стока жидкого шлака (схема «капельницы), расположенным ниже среза лопаточного аппарата с тем, чтобы выходящие из смежных каналов пылевоздушные потоки смыкались в сплошной кольцевой поток до его выхода в зону подсоса раскаленных продуктов сгорания. По мере распространения горения в толще кольцевого потока происходит сгорание топлива. Расплавленные компоненты минеральной части улавливаются гарнисажной пленкой на стенах циклона. Для предотвращения шлакования легки тугоплавкими шлаками, имеющими обычно «короткие характеристики вязкости, циклон выполнен безлеточным .и снабжен на выходе диафрагмой //. Расположенное в ее центре выходное окно 12 служит одновременно для выхода продуктов сгорания и шлакового расплава. Благодаря этому обеспечиваются обогрев шлака всеми газами и надежное вытекание шлака. В топке с верхним выходом газов нодача топливной пыли или шихты и воздуха, а также предварительное перемещивание и крутка потока осуществляются аналогично. Отвод продуктов сгорания производится через выходную горлО;Вину 13, опущенную внутрь камеры сгорания для лучшего обогрева ванны жидкого шлака и летки 14 пода 15 раскаленными газами. Основное горение происходит в кольцевом канале между наружной стенкой камеры 1 и горловиной 13, а также в пределах самой горловины. Для уменьшения гидравлического сопротивления топки горловина 13 вьшолняется в форме трубы Вентури. Циклонные камеры сгорания обладают большой степенью универсальности по видам сжигаемого топлива и могут быть использованы для раздельного, либо совместного с твердым топливом сжигания жидкого и газообразного топлива. Для эффективного сжигания жидкого топлива его подача в камеру сгорания 1 производится при помощи форсунок 16 с водоохлаждаемыми корпусами, которые устанавливаются равномерно по периметру циклона под выступом 10 и распыливают топливо на «подстилающий кольцевой слой закрученного воздуха. Для предотвращения эрозии и ошлаковывания форсунок при сжигании жидкого топлива совместно с твердым, или при расплавлении какой-либо пылевидной шихты форсунки целесообразно устанавливать в аэродинамической тени лопаток 5. Для эффективного сжигания газообразного гоплива его подача производится из коллектора 17 в лопаточный аппарат посредством равномерно распределенных по периметру коль)едварительно перемешанной гомогенной гоочей смеси. Циклонные топки могут быть использованы Я энерготехнологических плавок различных атериалов при сжигании как твердого, так и идкого или газообразного топлива. Пыле дная шихта или подлежаш,ий переработке атериал поступают при этом в топку по трак пылевидного топлива. Предмет изобретения 1. Вертикальная циклонная камера сгора1Я с жидким шлакоудалением для энергети;ского или знерготехнологического сжигания 1ердого, жидкого или газообразного топли1, содержащая расположенное ,в верхней чаи воздухоподводящее устройство и пылеюводы твердого топлива или шихты, отличащаяся тем, что, с целью интенсификации )оцесса горения и снижения необходимого inopa дутья, воздухоподводящее устройство шолнено в .виде установленного в потолоч)й крышке камеры кольцевого лопаточного шарата, расположенного вдоль всего неригтра внутренней поверхности стенки циклоа.

« i:ji:jis§ |

-1 2.Камера по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью предварительного и равномерного перемешивания пыли с воздухом и предотвращения эрозии стенок верхней части циклона, пылепроводы введены в межлопаточные каналы кольцевого аппарата со стороны его внутренней окружности. 3.Камера по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что, с целью предотвращения шлакования крышки и стен циклона вблизи лопаточного аппарата, крышка в месте примыкания к внутренней окружности последнего имеет выступ, образованный ошипованной трубой и расположенный ниже выходного среза аппарата. 4. Камера по пп. 1-3, отличающаяся тем, что ниже лопаточного аппарата равномерно по периметру циклона установлены форсунки для жидкого топлива. 5.Камера по п. 4, отличающаяся тем, что форсунки имеют водоохлаждаемые корпусы и расположены в аэродинамической тени лопаток для защиты от эрозии и шлаковаиия. 6.Камера по пп. 1--5, отличающаяся тем, что для сж.игания газообразного топлива предусмотрен кольцевой коллектор с отводами в межлопаточные каналы равномерно по .всему периметру циклона.

- и- л