Установка для сжигания водоугольной суспензии
Владельцы патента RU 2334914:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" (RU)
Изобретение относится к технике, предназначенной для сжигания жидкого топлива в теплоэнергетических, технологических и коммунальных установках и может быть использовано в металлургической, химической промышленности и других отраслях сферы деятельности человека. Техническим результатом предложенного изобретения является возможность эффективно сжигать водоугольную суспензию в разных количествах в зависимости от необходимости. Установка содержит: форсунку; вентилятор; корпус, клапаны отсечные; регулятор расхода водоугольной суспензии; датчики давления топлива; канал для подачи газа; датчик контроля пламени; трансформатор зажигания; датчик давления воздуха; ниппель отбора давления водоугольной суспензии; ниппель отбора давления воздуха; смотровое окно; регулятор расхода воздуха; перфорированную стенку для одностороннего входа; камеру смешения; электронный коммутатор; воздуховод; сопло форсунки; наклонные каналы форсунки для выхода воздуха; канал для подачи водоугольной суспензии; сквозные отверстия, выполненные в обечайках; свечу зажигания. Смешивание водоугольной суспензии с воздухом обеспечивает ее окисление и тем самым наиболее полное сжигание. С помощью воздуха происходит распыливание топлива и его полное сгорание завершается на более удаленных от выходного сечения расстояниях. 3 ил.
Изобретение относится к технике, предназначенной для сжигания жидкого топлива в теплоэнергетических, технологических и коммунальных установках и может быть использовано в металлургической, химической промышленности и других отраслях сферы деятельности человека.
Известна горелка по патенту РФ №2084764, содержащая по оси трубу с жидкостной форсункой, смеситель, гибкими шлангами соединенный с патрубком мазута и патрубком водоугольной суспензии, газоподающую трубу, соединенную с патрубком подачи газа, и имеет щели, короб первичного воздуха, в зоне которого размещены пустотелые лопатки, соединенные щелями с газоподающей трубой, причем каждая лопатка трубопроводом соединена с патрубком подачи вторичного воздуха и/или пара и имеет сопловые отверстия, рассекатели, каждый из которых выполнен У-образной формы, расположен внутри короба впереди соответствующей лопатки со стороны входа воздуха и так, что в коробе образует окно, короб аэросмеси на примыкании к коробу, короб третичного воздуха вокруг короба с завихрительными лопатками. Труба с форсункой и смесителем имеет возможность осевого перемещения и фиксации.
(Патент РФ №2084764, F23D 17/00, от 20.07.1997 г.)
Недостатком данной установки является усложненный процесс смешения водоугольной суспензии (ВУС) (топлива) с воздухом и несовершенный способ подачи топлива в зону горения.
Известна форсунка, содержащая воздухоподводящий корпус с центральной трубой, периферийную и внутреннюю обечайки, установленные за выходным срезом корпуса с кольцевым зазором, в котором размещены наклонные к оси корпуса перегородки, образующие чередующиеся через один заглушенные и сквозные наклонные каналы, при этом периферийная обечайка установлена с примыканием к выходному срезу корпуса, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными соосными периферийной и внутренней обечайками и дополнительными наклонными к оси корпуса перегородками, размещенными в кольцевом зазоре между дополнительными обечайками, с образованием чередующихся через один заглушенных и сквозных наклонных каналов, периферийная и внутренняя обечайки выполнены в виде усеченных конусов, обращенных к корпусу большими основаниями, дополнительные обечайки также выполнены в виде усеченных конусов, но обращены к корпусу меньшими основаниями, при этом дополнительная внутренняя обечайка установлена с примыканием к центральной топливной трубе, а в каждой паре обечаек выполнен кольцевой ряд соосных отверстий, образующих указанные сквозные наклонные каналы.
(Патент РФ №2047049, F23D 11/00, от 20.03.1995 г.) - прототип.
Недостатком данной форсунки является несовершенный процесс смешения водоугольной суспензии (топлива) с воздухом и невозможность зажигания этой смеси в данной форсунке.
Техническим результатом предложенного изобретения является устранение данных недостатков путем создания устройства, позволяющего сжигать водоугольную суспензию в разных количествах в зависимости от необходимости.
Технический результат достигается тем, что установка для сжигания водоугольной суспензии, содержащая форсунку с воздухоподводящим корпусом с центральной трубой, периферийной и внутренней обечайками, установленными за выходным срезом корпуса с кольцевым зазором, в котором размещены наклонные к оси корпуса перегородки, а периферийная обечайка установлена с примыканием к выходному срезу корпуса и снабжена дополнительными соосными периферийными и внутренними обечайками и перегородками, согласно изобретению, установка снабжена вентилятором для подачи обогащенного кислородом воздуха со смотровым окном и регулятором расхода, электронным коммутатором и трансформатором зажигания, камерой смешения с перфорированной стенкой и датчиком давления воздуха, двумя отсечными клапанами, регулятором расхода топлива, при этом установка снабжена каналом для подачи в топливо газа для поджигания водоугольной суспензии.
На фиг.1 и фиг.2 показаны схематичные изображения установки для сжигания водоугольной суспензии, вид спереди и вид сверху, с местными разрезами для вида внутри.
На фиг.3 изображен разрез форсунки.
Установка содержит: 1 - форсунку; 2 - вентилятор; 3 - корпус, 4 и 5 - клапаны отсечные; 6 - регулятор расхода водоугольной суспензии; 7 - датчики давления топлива; 8 - канал для подачи газа; 9 - датчик контроля пламени; 10 - трансформатор зажигания; 11 - датчик давления воздуха; 12 - ниппель отбора давления водоугольной суспензии; 13 - ниппель отбора давления воздуха; 14 - смотровое окно; 15 - регулятор расхода воздуха; 16 - перфорированную стенку для одностороннего входа; 17 - камеру смешения; 18 - электронный коммутатор; 19 - воздуховод; 20 - сопло форсунки; 21, 24 - наклонные каналы форсунки для выхода воздуха; 25 - канал для подачи водоугольной суспензии; 22, 23 и 26, 27 - сквозные отверстия, выполненные в обечайках 30, 31 и 32, 33 соответственно; 28 - свеча зажигания.
Установка работает следующим образом.
Воздух с помощью вентилятора 2 поступает внутрь корпуса 3 (фиг.1), откуда под давлением через перфорированную стенку 16 попадает в камеру смешения 17, где, смешиваясь с суспензией, выталкивается в сопло 20 форсунки 1. Параллельно воздух проходит через воздуховод 19 (фиг.3) и выходит через наклонные каналы 21 и 24 форсунки 1, а затем в топку (на фигуре не представлена). Суспензия поступает в камеру смешения 17, а затем, смешиваясь с воздухом, в топливную трубу 25. В обечайках 30 и 31, 32 и 33 выполнены отверстия 22, 23 и 26, 27 соответственно. Воздух, поступающий через наклонные каналы 21 и 24, образует в свободном пространстве внутренний прерывистый в поперечном сечении факела горения вихревой поток в виде кольцевого ряда закрученных вокруг оси 29 форсунки 1 газовых струй. Поток сначала поджимается ближе к оси 29 форсунки 1, а затем, не достигая ее, расширяется по мере удаления от выходного сечения. Закрутка струй, направленных от оси 29 форсунки 1, предотвращая их столкновение в осевой зоне течения, уменьшает коагуляцию суспензии и предотвращает чрезмерное обогащение топливной смеси в этой зоне. Потоки, создаваемые наклонными каналами 21 и 24, в виде конусов кольцевых рядов струй с различными углами раскрытия формируют факел горения.
Высокая интенсивность турбулентности и активная рециркуляция, которые достигаются при работе предлагаемой установки, обусловлены значительными градиентами скоростей течения, сформированного потоками с различными направлениями распространения воздуха, обеспечивают качественный подогрев, надежный поджиг и устойчивое горение переобогащенной смеси при недостатке кислорода и умеренных температурах. Смешивание водоугольной суспензии с воздухом обеспечивает ее окисление и тем самым наиболее полное сжигание. С помощью воздуха происходит распыливание топлива и его полное сгорание завершается на более удаленных от выходного сечения расстояниях.
Электронный коммутатор 18 определяет очередность включения и выключения компонентов системы, участвующих в процессе сжигания водоугольной суспензии.
Сначала по каналу 8 подается газ, который воспламеняется с помощью свечи зажигания 28 и трансформатора зажигания 10. Затем при малом расходе ВУС, которое обеспечивается регулятором 6, открывается нормально закрытый отсечной клапан 5, пройдя через нормально открытый клапан 4, ВУС попадает в камеру смешения 17. Одновременно с подачей ВУС электронный коммутатор 18 включает вентилятор 2 и воздух через перфорированную стенку 16 оказывается в камере смешения 17, и смесь воздуха и ВУС в распыленном виде охватывает пламя газа на выходе форсунки канала 8 и загорается. Количество подаваемого воздуха регулируется с помощью датчика давления 11 и регулятора расхода воздуха 15 и электронного коммутатора 18. После поджига ВУС электронный коммутатор 18 ступенчато увеличивает подачу ВУС и воздуха до необходимой температуры с помощью датчика контроля пламени 9. Одновременно воздух с помощью вентилятора 2 поступает в камеру смешения 17 и параллельно в воздуховод 19, а затем в горелку 1 и далее закручивается газовыми струями вокруг форсунки 29 и обеспечивает полное сжигание ВУС. После вывода установки на заданный режим работы подачу газа по каналу 8 прекращают.
Такая организация горения обеспечивает двухстадийное сжигание топлива, полностью организованное в свободном пространстве без традиционных предтопков и форкамер. Указанные факторы повышают устойчивость горения при сжигании суспензии низкосортного угля и снижают содержание вредных веществ, в частности окислов азота, в отходящих газах.
Выключение установки осуществляет электронный коммутатор 18 (или вручную), повторяя операции в обратном порядке. Сначала уменьшается давление и расход топлива с помощью датчика давления 7, регулятора расхода 6 и отсечного клапана 5. Одновременно уменьшается расход воздуха (регулятором 15) и давления (11). После уменьшения показаний датчика контроля пламени 9 выключается вентилятор 2 и закрывается нормально открытый клапан 4.
Техническим результатом предложенного изобретения является возможность эффективно сжигать водоугольную суспензию в разных количествах в зависимости от необходимости.
Установка для сжигания водоугольной суспензии, содержащая форсунку, с воздухоподводящим корпусом с центральной трубой, периферийной и внутренней обечайками, установленными за выходным срезом корпуса с кольцевым зазором, в котором размещены наклонные к оси корпуса перегородки, а периферийная обечайка установлена с примыканием к выходному срезу корпуса и снабжена дополнительными соосными периферийными и внутренними обечайками и перегородками, отличающаяся тем, что установка дополнительно снабжена вентилятором для подачи обогащенного кислородом воздуха со смотровым окном и датчиком контроля пламени, регулятором расхода водоугольной суспензии и воздуха, электронным коммутатором и трансформатором, а также свечой зажигания, камерой смешения с перфорированной стенкой и датчиком давления воздуха, двумя отсечными клапанами, при этом установка снабжена расположенным в центральной трубе каналом для подачи в топливо газа для поджигания водоугольной суспензии.
