Способ сжигания твердого топлива с твердым шлакоудалением и вихревая топка для его осуществления

 

Использование: изобретение относится к теплотехнике, а именно к способам и топкам с твердым шлакоудалением для сжигания твердого топлива и особенно успешно может применяться при сжигании низкосортного грубоизмельченного топлива. Сущность: в соответствии со способом при сжигании топлива в вихревой топке с камерой сгорания, имеющей холодную воронку призматической формы и устройство нижнего дутья с соплом для подачи воздуха в камеру сгорания, обеспечивают подачу воздуха со скоростью в области устья холодной воронки 10-24 м/с. Благодаря тому, что скорость в области устья холодной воронки существенно ниже скорости в области выходного сечения сопла устройства нижнего дутья, происходит классификация частиц по размерам в устройстве нижнего дутья и одновременно снижается износ элементов камеры сгорания. Способ реализуется в топке с твердым шлакоудалением в которой, в соответствии с изобретением, устройство нижнего дутья выполнено в виде расширяющегося по ходу потока воздуха диффузора, выходное отверстие которого совмещено с устьем холодной воронки. Входное отверстие диффузора расположено в области сопла устройства нижнего дутья. Отношение площадей входного и выходного отверстий диффузора определяется соотношением, рассчитываемым по формуле. 2 с. и 2 з. п. ф-лы. 4 ил.

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к способам и топкам с твердым шлакоудалением для сжигания твердого топлива и особенно успешно может применяться при сжигании низкосортного грубоизмельченного топлива.

Известен способ сжигания топлива [1] включающий подачу измельченного топлива в смеси с воздухом через горелки, подачу вторичного воздуха через воздухоподводящие каналы в камеру дожигания. Способ реализуется в топке для сжигания твердого топлива, содержащей камеру сгорания и расположенную под ней камеру дожигания. Камера сгорания снабжена горелками, установленными на ее стенке, и наклонной колосниковой решеткой, установленной в нижней части камеры сгорания. Камера дожигания имеет две вертикальные стенки, на каждой из которых имеется несколько наклоненных вниз выступов, причем выступы одной стенки расположены напротив промежутков между выступами другой стенки. В каждой стенке имеются каналы для подачи вторичного воздуха. Кроме того, каналы для подачи вторичного воздуха имеются и в нижней части камеры дожигания.

При осуществлении этого способа топливо в смеси с воздухом подают в камеру сгорания через горелки. Основная часть топлива в виде мелких частиц сгорает в прямотоке, а крупные и средние частицы топлива под действием силы тяжести опускаются на колосниковую решетку и затем пересыпаются с выступа на выступ в камере дожигания. Через каналы в камеру дожигания подают воздух, поэтому в камере дожигания продолжается горение топлива в слое. Благодаря медленному движению топлива, а также равномерной подаче воздуха в зоны горения через каналы, происходит эффективное дожигание топлива.

Этот способ успешно реализуется в такой топке в том случае, если частицы топлива имеют относительно небольшой размер и относительно небольшой разброс частиц топлива по размерам. В том случае, если в составе топлива имеются относительно крупные частицы, они не успевают сгореть в процессе перемещения по уступам камеры дожигания и удаляются вместе с золой. Это обуславливается тем, что горение топлива в слое происходит медленно из-за того, что воздух омывает частицы топлива в основном с одной стороны. В результате этого топливо в камере дожигания выгорает неравномерно, что может привести к кратерному горению и шлакованию конструкций такой камеры дожигания.

Таким образом, для успешной реализации такого способа в такой топке необходимо обеспечить выполнение высоких требований к качеству подготовки топлива, что ведет к повышению эксплуатационных расходов.

Известен способ сжигания твердого топлива в вихревой топке с твердым шлакоудалением [2] включающий подачу в камеру сгорания топливно-воздушной смеси через горелки и встречную подачу воздуха в камеру сгорания через устройство нижнего дутья.

Способ реализуется в вихревой топке с твердым шлакоудалением, содержащей камеру сгорания, на стенке которой расположена горелка, направленная вниз. Скаты стенок в нижней части камеры сгорания образуют холодную воронку со щелевым устьем. Топка содержит также устройство нижнего дутья, сопло которого расположено непосредственно под устьем холодной воронки.

При реализации этого способа топливо подают через горелки в смеси с воздухом. Навстречу этому потоку топливо-воздушной смеси подают воздух через сопло устройства нижнего дутья вдоль ската холодной воронки камеры сгорания. Поскольку сопло устройства нижнего дутья расположено непосредственно под устьем холодной воронки, скорость воздушного потока в области устья холодной воронки равно скорости воздушного потока, выходящего из сопла устройства нижнего дутья. Взаимодействие потоков в камере сгорания вызывает образование двух зон горения вихревой и факельной. Мелкие фракции топлива сгорают в прямотоке (факельной зоне), а средние и крупные фракции в результате действия сил тяжести и инерции опускаются в нижнюю часть топки.

Большая часть относительно крупных частиц топлива имеет скорость витания меньше, чем обеспечиваемая в этой топке скорость потока воздуха в области устья холодной воронки. Этим обуславливается подъем этих частиц в вихревую зону и циркуляцию их в этой зоне. В процессе циркуляции эти частицы теряют влагу, растрескиваются и распадаются на более мелкие частицы, которые выносятся в прямоточную часть топки, где и сгорают.

Из-за относительно высокой скорости потока воздуха в области устья холодной воронки, некоторые средние и мелкие частицы, захваченные более крупными и поэтому попавшие в область устья холодной воронки, приобретают слишком большой импульс, пронизывают вихревую часть топки и поток топливо-воздушной смеси, выходящий из горелок (горелочную струю), и выносятся в прямоточную часть топки с большой скоростью. Время пребывания их в топку сокращается, они не успевают сгореть и выбрасываются из топки, снижая эффективность ее работы и оказывая вредной влияние на окружающую среду. Кроме того, из-за относительно высокой скорости воздуха в области устья холодной воронки мелкие частицы топлива в вихревой зоне приобретают относительно высокую скорость, что обуславливает относительно высокий износ элементов топки, взаимодействующих с этими частицами. Снижение же скорости воздуха в области щелевого устья холодной воронки приводит к тому, что наиболее крупные частицы топлива уже не могут удерживаться потоком нижнего дутья в камере сгорания (поскольку скорость их витания будет выше, чем скорость воздуха, выходящего из сопла устройства нижнего дутья), и, следовательно, проваливаются, не успев догореть, через щелевое устье холодной воронки в шлаковый комод, увеличивая тем самым потери тепла от механического недожога топлива с провалом.

Усугубление фракционного состава топлива приводит к появлению и более крупных частиц, для удержания во взвешенном состоянии которых приходится еще более повышать скорость воздуха, выходящего из сопла устройства нижнего дутья, а, следовательно, усугубляет проблемы, связанные с износом элементов топки и выносом из нее недогоревших топливных частиц.

Таким образом, уменьшение скорости нижнего дутья в такой топке ведет к увеличению количества несгоревших крупных частиц топлива в провале, а увеличение этой скорости приводит к увеличению скорости износа элементов топки и увеличению потерь топлива с уносом.

Известна вихревая топка с твердым шлакоудалением [3] содержащая камеру сгорания с направленными вниз щелевыми горелками, расположенными на стенке камеры, с холодной воронкой призматической формы, имеющей щелевое устье. Воронка образована скатами стенок нижней части камеры сгорания. Вихревая топка содержит также устройство нижнего дутья, выполненное в виде камеры дожигания провала, имеющей форму параллелепипеда, расположенной под устьем холодной воронки и имеющей воздушное сопло, размещенное в нижней части этой камеры.

В этой топке топливо подают в камеру сгорания через щелевые горелки. В результате взаимодействия потока воздуха, подаваемого через камеру дожигания провала посредством воздушного сопла, расположенного в нижней части последней, с потоком топливо-воздушной смеси, выходящей из горелок, в нижней части камеры сгорания образуется вихревое движение топочных газов с многократной циркуляцией топливных частиц. Частицы топлива, вращающиеся в периферийных зонах, постоянно взаимодействуют с боковыми стенками камеры сгорания. Это приводит, с одной стороны, к повышению скорости износа экранных труб в данных зонах, особенно в случаях, когда частицы, приобретая значительный импульс в высокоскоростном воздушном потоке в нижней части камеры дожигания провала, имеют возможность беспрепятственно заноситься в камеру сгорания. А с другой стороны, потеря скорости частицами топлива после взаимодействия со стенкой камеры сгорания приводит к замедлению вихревого движения газов в периферийных зонах за счет дополнительных затрат энергии на разгон этих частиц. Это приводит к снижению интенсивности процесса дожигания топлива в этих зонах по сравнению в центральными. Поэтому происходит накопление несгоревшего топлива в периферийных зонах камеры сгорания. Перегрузка периферийных зон топки несгоревшим топливом приводит к повышению износа экранных труб в данных зонах, т.е. к снижению надежности работы топочного оборудования. При этом кислород в центральных зонах используется значительно менее эффективно, что приводит к повышению потерь топлива с уходящими газами. В случае, если топка содержит две горелки, расположенные на противоположных ее стенках в разных половинах, процесс накопления топлива в периферийных зонах, а значит и снижение интенсивности процесса дожигания топлива, будет усугубляться центробежными силами, возникающими при образовании в таких топках дополнительного вихревого движения топочных газов, имеющего вертикальную ось.

В основу настоящего изобретения положена задача создать такой способ сжигания топлива в вихревой топке с твердым шлакоудалением, который обеспечивал бы классификацию частиц топлива по размерам в устройстве нижнего дутья и тем самым обеспечивал бы более полное сжигание топлива.

В основу настоящего изобретения также положена задача создать такую топку с твердым шлакоудалением, в которой устройство нижнего дутья было бы выполнено таким образом, чтобы обеспечить относительно небольшую скорость потока воздуха в области устья холодной воронки и тем самым уменьшить износ элементов камеры сгорания, при одновременном сохранении относительно высокой скорости потока воздуха в области сопла устройства нижнего дутья.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе сжигания твердого топлива в вихревой топке с твердым шлакоудалением, содержащей камеру сгорания с направленной вниз горелкой, холодной воронкой, образованной скатами стенок нижней части камеры сгорания и устройством нижнего дутья с соплом, расположенным под устьем холодной воронки, включающем подачу с наклоном вниз топливо-воздушной смеси через горелку и встречную подачу воздуха в камеру сгорания через устройство нижнего дутья, согласно изобретению, для классификации топлива по размерам в устройстве нижнего дутья в области устья холодной воронки обеспечивают скорость равной 10-25 м/с.

Поставленная задача решается также тем, что в вихревой топке с твердым шлакоудалением, содержащей камеру сгорания с направленной вниз горелкой, размещенной на стенке камеры, с холодной воронкой призматической формы, имеющей щелевое устье, образованной скатами стенок нижней части камеры сгорания, а также устройство нижнего дутья с соплом, расположенным под устьем холодной воронки, для подачи воздуха в камеру сгорания, согласно изобретению, устройство нижнего дутья между устьем холодной воронки и соплом выполнено в виде расширяющегося по ходу потока воздуха призматического диффузора, выходное отверстие которого совмещено с устьем холодной воронки, а входное отверстие расположено в области сопла устройства нижнего дутья, при этом отношение площадей входного и выходного отверстий диффузора определяется соотношением: F^и:F^в (1-K₁)W_г.в.:(K₁·K₂·W_в) где F^в площадь выходного отверстия диффузора, м² F^и площадь входного отверстия диффузора, м² K₁ 0,3-0,5 коэффициент, определяющий долю воздуха, проходящего через устройство нижнего дутья, от общего количества воздуха, необходимого для сжигания 1 кг топлива; K₂ 3-5 коэффициент, определяющий отношение количеств движения потока воздуха из горелок и потока нижнего дутья; W_г.в. заданная скорость потока топливо-воздушной смеси, выходящей из горелки камеры сгорания, м/с; W_в расчетная скорость витания частицы топлива заранее заданного размера, м/с.

Благодаря выполнению диффузора расширяющимся по ходу потока воздуха скорость движения воздуха уменьшается по ходу этого потока, в результате чего в каждой области диффузора скорость этого потока становится равной скорости витания частиц топлива определенного размера. Таким образом, в каждой области диффузора витают частицы определенного размера, т.е. в соответствии с изобретением, в диффузоре устройства нижнего дутья происходит классификация частиц по размерам.

Благодаря выполнению топки указанным образом и определению соотношения площадей входного и выходного сечений диффузора устройства нижнего дутья, в соответствии со способом обеспечивается относительно небольшая скорость потока воздуха в области устья холодной воронки и тем самым снижается износ элементов топки. При этом сохраняется относительно высокая скорость потока воздуха в области сопла устройства нижнего дутья, что обеспечивает витание в потоке воздуха наиболее крупных частиц топлива.

Поскольку скорость потока воздуха в области устья холодной воронки относительно невелика, средние и мелкие частицы топлива, подхватываемые потоком воздуха нижнего дутья, имеют относительно большое время их пребывания в камере сгорания, и, следовательно, более полное выгорание этих частиц.

Благодаря тому, что топливо находится во взвешенном состоянии во всем объеме топки, включая устройство нижнего дутья, происходит более полное сгорание топлива, поскольку доступ окислителя к частицам топлива обеспечен со всех сторон.

Целесообразно выполнение диффузора устройства нижнего дутья таким образом, чтобы в верхней части диффузора одна его стенка являлась бы продолжением ската стенки камеры сгорания, на которой расположена горелка, противоположная стенка имела бы ту же ориентацию, в нижней части эти стенки проходили вертикально, а расстояние между двумя другими стенками увеличивалось бы по ходу потока воздуха. Стенка в верхней части диффузора должна перекрывать в плане выходное отверстие нижней части диффузора. При таком выполнении диффузора исключено случайное попадание крупных неподготовленных (т.е. не прогретых, не высушенных) частиц топлива в камеру сгорания с относительно большой скоростью, что может иметь место в том случае, если какая-то частицы получит в нижней части диффузора слишком сильный импульс, который позволит ей по инерции вылететь в камеру сгорания. При указанном выполнении диффузора такая разогнавшаяся частица будет тормозиться наклоненной верхней стенкой верхней части диффузора, и в камеру сгорания попадут только те частицы, скорость витания которых будет меньше скорости потока воздуха в области устья холодной воронки, т.е. частицы относительно небольших размеров, подготовленные к сжиганию. При выполнении одной из стенок диффузора продолжением ската холодной воронки встречные потоки воздуха из горелок и из устройства нижнего дутья будут направлены навстречу друг другу, но с некоторым смещением по высоте топки, что обеспечивает образование вихревого потока и циркуляцию топлива в камере сгорания.

Выполнение устройства нижнего дутья в виде диффузора позволяет перераспределить топливо между периферийными и центральными зонами камеры сгорания. Это происходит потому, что частицы топлива, попавшие в устройство нижнего дутья из периферийных зон, двигаются вниз по наклонным стенкам диффузора, смещаясь к его центру, и после соответствующей термической подготовки выносятся в центральные зоны камеры сгорания. Таким образом, благодаря такой конструкции устройства нижнего дутья, происходит постоянный процесс переброски топлива из перегруженных твердой фазой периферийных зон камеры сгорания в центральные, богатые кислородом, что с одной стороны исключает износ боковых экранов камеры сгорания, а с другой повышает экономичность работы вихревой топки.

Вихревая топка может содержать две горелки, размещенные на противоположных стенках в разных частях топки, разделенной плоскостью, проходящей через вертикальную ось топки перпендикулярно противоположным стенкам, и снабжена вторым устройством нижнего дутья, причем оба устройства нижнего дутья расположены также в разных частях топки, а стенка диффузора в верхней части каждого устройства нижнего дутья является продолжением ската той стенки, на которой находятся горелки в этой части топки.

На фиг. 1 изображен поперечный разрез топки, выполненной в соответствии с изобретением; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 поперечный разрез топки с горелками, размещенными на противоположных стенках, на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 3.

Вихревая топка с твердым шлакоудалением в соответствии с изобретением содержит камеру сгорания 1, в стенке которой установлена направленная вниз горелка 2. Под горелкой 2 расположено растопочное устройство 3, также размещенное в стенке камеры сгорания 1. Стенка 1а и противолежащая стенка 1б камеры 1 (фиг. 1) в верхней части проходят вертикально, а в нижней части наклонно. Две другие противолежащие стенки 1в и 1г (фиг. 2) проходят вертикально. Наклонные части стенок 1а и 1б образуют скаты 1д и 1е и вместе со стенками 1в и 1г в нижней части камеры сгорания образуют холодную воронку 4 призматической формы со щелевым устьем 5. Под устьем 5 холодной воронки 4 расположено сопло 6 устройства нижнего дутья 7 и расширяющийся в направлении от сопла 6 к устью 5 холодной воронки 4 диффузор 8. В верхней части диффузора 8 его стенка 8а является продолжением ската 1д стенки 1а камеры сгорания 1, на которой расположена горелка 2. Противоположная стенка 8б в верхней части диффузора 8 имеет ту же ориентацию. В нижней части диффузора 8 стенки 8а и 8б проходят вертикально, а расстояние между двумя другими стенками 8в и 8г увеличивается в направлении от сопла 6 к устью 5 холодной воронки 4. Стенка 8б верхней части диффузора 8 перекрывает в плане выходное отверстие нижней части диффузора 8.

На фиг. 3 показана вихревая топка 1, содержащая две горелки 9 и 10, расположенные на противоположных стенках 11 и 12 в разных частях топки, мысленно разделенной плоскостью, проходящей через вертикальную ось топки перпендикулярно этим стенкам 11 и 12. Топка снабжена одним устройством нижнего дутья 13 и вторым устройством нижнего дутья 14. Каждое из этих устройств 13, 14 расположено в своей части топки. Конструкция этих устройств нижнего дутья аналогична описанным выше. Стенки диффузоров 13 и 14 являются продолжением скатов 12а и 11а соответственно стенок 12 и 11, на которых находятся горелка 9 или 10 в соответствующей части топки.

Авторами было установлено экспериментально, что предлагаемый способ реализуется в данной конструкции в том случае, если выдерживается определенное соотношение площадей входного и выходного отверстий диффузора: F^и:F^в (1-K₁)W_г.в.:(K₁·K₂·W_в) где F^в площадь выходного отверстия диффузора, м²
F^и площадь входного отверстия диффузора, м²
K₁ 0,3-0,5 коэффициент, определяющий долю воздуха, проходящего через устройство нижнего дутья, от общего количества воздуха, необходимого для сжигания 1 кг топлива;
K₂ 3-5 коэффициент, определяющий отношение количеств движения потока воздуха из горелок и потока нижнего дутья;
W_г.в. заданная скорость потока топливо-воздушной смеси, выходящей из горелки камеры сгорания, м/с;
W_в расчетная скорость витания частицы топлива заранее заданного размера, м/с.

Коэффициент K₁ выбирается в зависимости от фракционного состава сжигаемого топлива и конструктивных особенностей конкретной топки. Так, этот коэффициент K₁ увеличивается, если топливо имеет значительное количество крупных частиц. В то же время, коэффициент K₁ уменьшается в том случае, если поперечное сечение топки приближается к квадрату.

Если коэффициент K₁ будет меньше 0,3, невозможно удержать топливо, поступающее в устройство нижнего дутья во взвешенном состоянии. Возможны потери несгоревшего топлива с провалом, а также за завал устройства нижнего дутья.

Коэффициент K₂ выбирается в зависимости от реакционной способности топлива и парусности его частиц.

В том случае, если коэффициент K₂ будет меньше 3, недопустимо возрастут потери тепла с уносом топлива, поскольку горелочная струя будет иметь недостаточный импульс для возврата топлива, поднимаемого струей нижнего дутья, в нижнюю часть камеры сгорания.

В том случае, если коэффициент K₂ будет больше 5, слишком высокие скорости горелочной струи могут привести к износу труб противоположной стены камеры сгорания или ее шлакованию из-за наброса факела.

Скорость W_г.в. потока топливо-воздушной смеси, выходящей из горелки, выбирается такой, чтобы факел горящего топлива не достигал противоположной стенки и обычно составляет от 20 до 30 м/с.

Расчетная скорость витания частицы топлива заранее заданного размера определяется по известным методикам, например, как это описано в [4]
Например, если расчетная скорость витания W_в частицы топлива размером около 30 мм равна 22 м/с, а заданная скорость потока топливо-воздушной смеси задана равной 25 м/с, коэффициенты K₁ и K₂ составляют 0,4 и 4,0 соответственно, соотношение площадей F^и:F^в входного и выходного отверстий диффузора составит 0,43. В этом случае скорость потока воздуха в области устья холодной воронки составит 21,3 м/с при используемой обычно скорости в области выходного сечения сопла указанного устройства 50 м/с.

Вихревая топка, выполненная в соответствии с изобретением, работает следующим образом.

Грубодисперсное топливо в смеси с воздухом подают через горелку 2 в топку 1 с расчетной скоростью W_г.в., которая определяется так, как это описано выше. При первоначальном пуске осуществляется поджигание топлива с помощью штатного запально-защитного устройства 3. При этом загораются в основном мелкие частицы топлива. Одновременно через сопло 6 устройства нижнего дутья подают воздух. В результате взаимодействия двух потоков, обозначенных на фиг. 1 стрелками 15 и 16, в топке образуется вихревая зона. 17. Под действием вихревого потока этой вихревой зоны топливо подходит к устью 5 холодной воронки 4. В условиях большого количества воздуха, поступающего из устройства нижнего дутья, топливо активно горит. При этом горящие частицы, скорость витания которых меньше скорости потока воздуха и выходящего из устья 5 холодной воронки 4, возвращаются к корню факела, обеспечивая его надежное и стабильное воспламенение.

Те частицы топлива, скорость витания которых больше скорости выходящего из устья холодной воронки воздуха, под действием силы тяжести опускаются в устройство нижнего дутья. Как упоминалось выше, площадь сечения диффузора увеличивается по ходу потока от сопла 6 устройства нижнего дутья 7 к устью 5 холодной воронки 4. Соответственно меняется (уменьшается) и скорость потока воздуха. В каждом сечении диффузора скорость потока воздуха соответствует скорости витания частицы топлива определенного размера. Поэтому в устройстве нижнего дутья происходит классификация частиц топлива по размерам. Все частицы топлива оказываются во взвешенном состоянии. При этом происходят процессы прогрева и сушки топлива, выхода летучих и их воспламенения. В результате прогрева некоторые частицы растрескиваются, становятся легче, их скорость витания уменьшается, и они поднимаются в верхнюю часть диффузора. Кроме того, частицы теряют влагу и летучие элементы, в результате чего также становятся легче и поднимаются в верхнюю часть. Длительность этих процессов (сушки, растрескивания и выхода летучих) зависит от размеров частиц. Эти процессы продолжаются до тех пор, пока частицы не поднимутся вверх вплоть до выноса в топку и полного выгорания.

Следует отметить, что скорость перемещения частиц относительно стенок диффузора невелика, частицы совершают в основном колебательные движения с очень небольшой скоростью, что обуславливает относительно небольшой износ стенок диффузора. Кроме того, поскольку скорость потока воздуха, а, следовательно, и скорость частиц топлива в области устья холодной воронки также относительно невелика, износ элементов топки также относительно невелик. Оба эти обстоятельства обуславливают повышение надежности работы топки. Относительно высокая скорость потока воздуха в области сопла нижнего дутья обеспечивает витание наиболее крупных частиц топлива и не снижает надежности топки, поскольку в нижней части топка может быть выполнена достаточно износостойкой.

В том случае, как это показано на фиг. 3 и 4, когда в топке использованы две горелки 9 и 10, и соответственно два устройства нижнего дутья 13 и 14, работа топки осуществляется аналогичным образом. При использовании такого устройства обеспечивается более полное сгорание топлива, обеспечивается равномерное температурное поле, что предотвращает шлакование и тем самым еще более повышается надежность работы такой топки.

Таким образом, предлагаемый способ, реализуемый в предлагаемой топке, обеспечивает повышение экономичности в результате более полного сжигания топлива, и улучшение экологических характеристик топки, а также уменьшение износа элементов внутренней поверхности топки и повышение ее надежности.

Формула изобретения

1. Способ сжигания твердого топлива в вихревой топке с твердым шлакоудалением, содержащей камеру сгорания с направленной вниз горелкой, холодной воронкой, образованной скатами стенок нижней части камеры сгорания и устройством нижнего дутья с соплом, расположенным под устьем холодной воронки, включающий подачу с наклоном вниз топливовоздушной смеси через горелку и встречную подачу воздуха в камеру сгорания через устройство нижнего дутья, отличающийся тем, что для классификации частиц топлива по размерам в устройстве нижнего дутья в области устья холодной воронки обеспечивают скорость, равную 10 24 м/с.

2. Вихревая топка с твердым шлакоудалением, содержащая камеру сгорания, по крайней мере одну направленную вниз горелку, холодную воронку призматической формы, образованную скатами стенок нижней части камеры сгорания, имеющую щелевое устье, а также устройство нижнего дутья с соплом, расположенным под устьем холодной воронки, для подачи воздуха в камеру сгорания, отличающаяся тем, что устройство нижнего дутья между устьем холодной воронки и соплом выполнено в виде расширяющегося по ходу потока воздуха призматического диффузора, выходное отверстие которого совмещено с устьем холодной воронки, а входное отверстие расположено в области сопла устройства нижнего дутья, при этом отношение площадей входного и выходного отверстий диффузора определяется соотношением
F^и F^в (1 K₁) W_г.в (K₁ · K₂ · W_в),
где F^в площадь выходного отверстия диффузора, м²;
F^и площадь входного отверстия диффузора, м²;
K₁ 0,3 0,5 коэффициент, определяющий долю воздуха, проходящего через устройство нижнего дутья, от общего количества воздуха, необходимого для сжигания 1 кг топлива;
K₂ 3 5 коэффициент, определяющий отношение количества движения потока воздуха из горелок к потоку нижнего дутья;
W_г.в заданная скорость потока топливовоздушной смеси, выходящей из горелки камеры сгорания, м/с;
W_в расчетная скорость витания частиц топлива заранее заданного размера, м/с.

3. Топка по п.2, отличающаяся тем, что содержит по меньшей мере две горелки, размещенные на противоположных стенках в разных частях топки, разделенной плоскостью, проходящей через вертикальную ось топки перпендикулярно указанным противоположным стенкам, и снабжена вторым устройством нижнего дутья, причем устройства нижнего дутья расположены в разных частях топки, а стенка диффузора в верхней части каждого устройства нижнего дутья является продолжением ската той стенки, на которой находится горелка в этой части топки.

4. Топка по пп.2 и 3, отличающаяся тем, что в верхней части диффузора одна его стенка является продолжением ската стенки камеры сгорания, на которой расположена горелка, а противоположная стенка диффузора имеет ту же ориентацию, в нижней части диффузора эти стенки проходят вертикально, а расстояние между двумя другими стенками диффузора увеличивается по ходу потока воздуха, причем стенка верхней части диффузора перекрывает в плане выходное отверстие нижней части диффузора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4