Форсунка для подачи пылеугольной смеси
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для организации сжигания пылевидных топлив при подаче в горелку или прямо в факел горелки высококонцентрированной пылевоздушной смеси, называемой также аэропылью (АП), и направлено на обеспечение равномерного распределения АП по углу распыливания при ее впрыске и обеспечение большей глубины проникновения струй пыли в спутный воздушный поток горелки. Указанный технический результат достигается в форсунке, содержащей трубу подачи аэропыли в горелку или в факел горелки, в которой размещены завихритель и конусный рассекатель, установленный в выходном участке трубы и обращенный вершиной конуса навстречу потоку аэропыли, причем на боковой поверхности выходного участка трубы в зоне установки рассекателя выполнены, по меньшей мере, два окна для выпуска струй аэропыли, а сам завихритель размещен по ходу потока аэропыли перед окнами и вершиной конуса рассекателя. 1 ил.
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для организации сжигания пылевидных топлив при подаче в горелку или прямо в факел горелки высококонцентрированной смеси пыли твердого топлива с воздухом - пыли высокой концентрации или ПВК, называемой также аэропылью (АП). АП представляет собой так называемую флюидизированную пыль, которая может подаваться по трубам подобно жидкости.
Известна пылеугольная горелка с трубой для подачи пылевоздушной смеси, на выходе из которой установлен конический рассекатель, образующий кольцевой зазор со стенкой трубы для раскрытия пылевоздушного потока (см., например, ЛИПОВ Ю.М., ТРЕТЬЯКОВ Ю.М. Котельные установки и парогенераторы. Москва-Ижевск. НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика». 2000, с.154) [1]. По трубе подается ПВК, ее скорость составляет около 10 м/с. Распыл пыли в воздухе горелки осуществляется через кольцевой канал. Поскольку при движении по трубе до горелки по длинному, слабонаклоненному пылепроводу происходит ее концентрация в нижней части сечения пылепровода вследствие оседания под действием силы тяжести, для равномерного впрыска по кольцу выходного сечения распыливающий конус смещен вниз, в предполагаемое место «центра» потока пыли. Поскольку длины пылепроводов к разным горелкам различны, обеспечение таким образом равномерной раздачи потока ПВК по углу является весьма маловероятным.
Частично указанный недостаток устранен в форсунке, содержащей трубу подачи ПВК в горелку или в факел горелки, в которой размещены завихритель и конусный рассекатель, установленный в выходном участке трубы и обращенный вершиной конуса навстречу потоку ПВК (см., например, ЧЕРНЫШЕВ Е.В. и др. Опыт внедрения системы концентрированной подачи угольной пыли и аэропитателей. Электрические станции, 2000, №11, с.10) [2]. Указанное техническое решение выбрано в качестве наиболее близкого технического решения к заявленному. Технический результат от использования заявленного изобретения заключается в обеспечении равномерного распределение ПВК по углу распыливания при ее впрыске и обеспечении большей глубины проникновения струй пыли в спутный воздушный поток горелки. Указанный технический результат достигается в форсунке, содержащей трубу подачи высококонцентрированной смеси пыли твердого топлива с воздухом - пыли высокой концентрации (ПВК) или аэропыли в горелку или в факел горелки, в которой размещены завихритель и конусный рассекатель, установленный в выходном участке трубы и обращенный вершиной конуса навстречу потоку аэропыли, причем на боковой поверхности выходного участка трубы в зоне установки рассекателя выполнены, по меньшей мере, два окна для выпуска струй аэропыли, а сам завихритель размещен по ходу потока аэропыли перед окнами и вершиной конуса рассекателя.
На чертеже изображен общий вид форсунки для подачи ПВК. Форсунка содержит трубу 1 подачи ПВК, лопаточный завихритель 2 и конусный рассекатель 3. На боковой поверхности выходного участка трубы 1 в зоне установки рассекателя 3 выполнены, по меньшей мере, два окна 4 для выпуска струй ПВК. Угол установки лопаток завихрителя 2 должен быть достаточным для перемешивания ПВК, осевшей при движении по трубе 1. В случае двухлепесткового завихрителя 2 величина угла между лопаткой и осью трубы 15…30° обеспечивает достаточную закрутку потока ПВК, сопротивление завихрителя 2 при этом составляет величину, близкую к скоростному напору ПВК. Площадь проходного сечения окон 4 зависит от требуемой глубины проникновения струй ПВК и располагаемого напора аэропитателя (на чертеже не показан). При суммарной площади поперечного сечения окон 4, равной площади поперечного сечения Sпп трубы 1, сопротивление выхода будет небольшим.
Уменьшение суммарной площади поперечного сечения окон 4 до величины, меньшей Sпп и составляющей, например, 0,5Sпп, потребует величины напора, равная четырем скоростным напорам ПВК.
Подача угля в форме пыли с частицами размером примерно в диапазоне 0…500 мкм осуществляется с помощью небольшого количества (0,1…0,3% всего расхода через горелку) сжатого воздуха, который обеспечивает достаточно хорошую текучесть угольной пыли по пылепроводу малого диаметра - около 100 мм. Сама угольная пыль содержит до 40…90 кг пыли на кг воздуха.
Если на 1 кг транспортирующего воздуха приходится 50 кг пыли, плотность АП составит 51 кг/м3 при температуре воздуха 100°С. При расходе пыли через одну форсунку 10 т/час или 2,8 кг/с, скорость в трубе (см. [1]) составит Vaп=11м/с, а скоростной напор Н=3085 Па. Четыре скоростных напора будут равны 4Н=12000 Па, т.е., 0,12 кг/см2, что может быть много для реального аэросмесителя, обеспечивающего, например, напор 0,17 кг/см2. Таким образом, площадь окон 4 для раздачи пыли целесообразно выбирать в диапазоне(0,5…1)Sпп.
Угол при вершине конуса рассекателя 3, устанавливаемого на выходе из трубы 1, выбирают в пределах 30°-120° в зависимости от требуемой формы факела распыла.
Форсунка, содержащая трубу подачи высококонцентрированной смеси пыли твердого топлива с воздухом - пыли высокой концентрации(ПВК) или аэропыли - в горелку или в факел горелки, в которой размещены завихритель и конусный рассекатель, установленный в выходном участке трубы и обращенный вершиной конуса навстречу потоку аэропыли, причем на боковой поверхности выходного участка трубы в зоне установки рассекателя выполнены, по меньшей мере, два окна для выпуска струй аэропыли, а сам завихритель размещен по ходу потока аэропыли перед окнами и вершиной конуса рассекателя.
