Устройство для сжигания кускового твердого топлива в пульсирующем потоке



Устройство для сжигания кускового твердого топлива в пульсирующем потоке
Устройство для сжигания кускового твердого топлива в пульсирующем потоке

 

F23B60/02 - Устройства для сжигания твердого топлива (для одновременного или попеременного сжигания кускового с другим видом топлива F23C 1/00; устройства для сжигания в псевдоожиженном слое F23C 10/00; сжигание низкосортного топлива и мусора F23G; колосниковые решетки F23H; подача твердого топлива в устройства для сжигания F23K; конструктивные элементы камер сгорания, не отнесенные к другим подклассам F23M; бытовые отопительные устройства F24; котлы центрального отопления F24D; автономные компактные котлы F24H)

Владельцы патента RU 2452895:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВПО "КФУ") (RU)

Изобретение относится к топкам шахтного типа для слоевого сжигания кускового топлива и может быть использовано в теплоэнергетических установках, в газификационных камерах для химической промышленности, в мусоросжигающих мини-заводах. Устройство для сжигания кускового твердого топлива в пульсирующем потоке, содержащее вертикальную шахту, слой сжигаемого топлива, трубу, установленную в шахте, сечение которой меньше сечения шахты, регулятор расхода теплоносителя, датчик температуры, шахта содержит одну горизонтально расположенную колосниковую решетку и два бункера, совмещенные с зольниками и расположенные друг против друга, систему непрерывной загрузки твердого топлива толкающего типа, трубу, верхняя часть которой выполняет функцию теплообменника, уловитель механических частиц. Изобретение позволяет снизить содержание вредных выбросов в атмосферу, снизить сажеобразование на холодных стенках теплообменной трубы. 2 ил.

 

Изобретение относится к топкам шахтного типа для слоевого сжигания кускового топлива и может быть использовано в теплоэнергетических установках, в газификационных камерах для химической промышленности, в мусоросжигающих мини-заводах.

По основному авторскому свидетельству №556274 известно устройство для сжигания кускового твердого топлива в пульсирующем потоке, содержащее вертикальную шахту с двумя параллельно расположенными горизонтальными колосниковыми решетками, размещенными между ними слоем топлива и установленную над верхней решеткой внутри шахты трубу, сечение которой меньше сечения шахты не более, чем в 4 раза.

Недостатком данного устройства является возникновение периодически повторяющихся интенсивных и слабоинтенсивных колебаний, приводящих к ухудшению горения. Кроме того, верхняя колосниковая решетка имеет короткий срок службы из-за его нахождения в высокотемпературной зоне.

Известно также устройство, принятое за прототип, по авторскому свидетельству №1008571 от 30.03.83 г., бюл. №12, включающее в себя шахту, трубу, две колосниковые решетки, верхняя колосниковая решетка выполнена из охлаждаемой теплообменной трубы, бункер, зольник, регулятор расхода теплоносителя, датчик температуры.

К основному недостатку рассматриваемого устройства следует отнести плохие экологические показатели в газовых выбросах, связанные с сажеобразованием на холодных стенках теплообменной трубы.

Предложено устройство для сжигания кускового твердого топлива в пульсирующем потоке, содержащее вертикальную шахту, слой сжигаемого топлива, трубу, установленную в шахте, сечение которой меньше сечения шахты, регулятор расхода теплоносителя, датчик температуры, характеризуется тем, что шахта содержит одну горизонтально расположенную колосниковую решетку и два бункера, совмещенные с зольниками и расположенными друг против друга, систему непрерывной загрузки твердого топлива толкающего типа, трубу, верхняя часть которой выполняет функцию теплообменника, уловитель механических частиц. При этом на лабораторной установке, созданной и испытанной заявителем в акустической лаборатории, наиболее эффективные результаты получены при соотношении размеров шахты и трубы не более чем в 4 раза.

Предлагаемое устройство позволяет поддерживать устойчивый режим автоколебаний путем поддержания скорости потока воздуха в шахте в заданных пределах. Это достигается регулированием температуры стенок трубы путем изменения расхода теплоносителя, циркулирующего через кольцевой теплообменник, так как тяга трубы в сильной степени зависит от температуры стенки трубы. Факел пламени с холодными стенками теплообменника не контактирует, в результате чего предотвращается образование сажи. Вертикально переместив решетку, которая предусмотрена в прототипе, можно предотвратить сажеобразование. Однако при этом нарушается стабилизация пламени. Верхняя решетка предназначена для обеспечения стабилизации горения и равномерного распределения пламени по всей площади решетки. Условия стабилизации пламени и равномерного распределения тепла по колоснику в данном устройстве выполняются путем подачи кускового твердого топлива на колосниковую решетку в непрерывном режиме одновременно с двух сторон. Процессы горения (воспламенение, выделение горючих газов и их горение, горение коксовой части, золообразование) протекают одновременно по всей площади колосниковой решетки, обеспечивая тем самым равномерное выделение тепла по всей колосниковой решетке. В прототипе кусковое топливо подается с одной стороны, и оно возгорается только по мере приближения к центру колосника. Начальный участок колосника при такой схеме подачи кускового топлива всегда будет выделять меньше тепла, по сравнению с другими участками. Верхняя колосниковая решетка сглаживает неравномерность тепловыделения. При горении кусковое твердое топливо со стороны газового потока подвергается интенсивному механическому и тепловому воздействиям. Это приводит к разрушению кусков горящего топлива и частичному уносу механических частиц.

Несмотря на то что в пульсирующем газовом потоке, где присутствуют узлы и пучности давления, часто наблюдается укрупнение частиц (в дальнейшем эти частицы падают вниз за счет сил гравитации), возникает необходимость в очистке газовых выбросов от механических примесей. В предложенном устройстве эта проблема решена уловителем механических частиц.

Для пояснения сущности изобретения на фиг.1. приведена схема устройства для сжигания кускового твердого топлива в пульсирующем потоке. На фиг.2 показана схема подачи кускового топлива на колосниковую решетку 1.

Устройство включает в себя: шахту 4, в которой коаксиально расположена труба 7. В шахте имеется горизонтальная колосниковая решетка 1, выполняющая функцию колосника. К шахте с двух сторон противоположно друг к другу прикреплены два бункера 8 с зольниками 2. Оба бункера содержат загрузочные устройства 9. В шахте под колосниковой решеткой расположено поджиговое устройство 11. Труба выполнена в виде трубчатого теплообменника 5 с регулятором расхода теплоносителя 13. В верхней части трубы расположен датчик температуры 12 и уловитель 6 механических частиц.

Устройство работает следующим образом. Кусковое твердое топливо 3 при помощи загрузочных устройств 9 подается на горизонтальную колосниковую решетку 1 и поджигается устройством 11. Продукты сгорания поднимаются вверх по трубе 7. В зону горения воздух подается по двум направлениям: через кольцевой зазор, образованный шахтой и трубой; с нижнего среза шахты. В первоначальный момент, до возгорания кускового твердого топлива, требуемая тепловая энергия в устройстве обеспечивается за счет работы поджигового устройства 11. В устройстве возбуждаются продольные автоколебания. После возгорания кускового твердого топлива 3, поджиговое устройство 11 выключается. В дальнейшем, пульсации поддерживаются за счет тепла, выделяемого при горении твердого топлива 3. На горизонтальную колосниковую решетку 1 очередная порция топлива 3 загрузочными устройствами толкающего типа 9 подается одновременно с двух сторон (Фиг.2). Непрерывная подача кускового топлива 3 организована таким образом, что на горизонтальной колосниковой решетке 1 постоянно обеспечивается равномерное горение. Этим достигаются устойчивые автоколебания в акустическом тракте. При чрезмерном увеличении конвективного газового потока в трубе (об этом сигнализирует датчик температуры 12), ее стенки необходимо охлаждать. Охлаждение стенок трубы до необходимой температуры осуществляется циркуляцией теплоносителя, скорость движения которого управляется регулятором расхода 13. В качестве теплоносителя можно использовать воду. Холодная вода подводится к верхнему патрубку, горячая вода отводится через нижний патрубок.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает устойчивый автоколебательный процесс, повышает надежность работы горизонтальной колосниковой решетки, предотвращает сажеобразование и унос механических частиц в окружающую среду. Амплитуда пульсации акустического давления в устройстве (в трубе 7) измерена заявителем посредством измерительного комплекса MIC-200 и составляет около 160 дБ.

На удалении 1 метр от устройства уровень звукового давления составил 110 дБ.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна», предъявляемому к изобретениям, т.к. заявленная совокупность признаков не известна из проанализированного уровня техники.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», предъявляемому к изобретениям, т.к. заявленная совокупность признаков и достигнутые технические результаты получены благодаря тому, что в заявленном техническом решении обеспечивается создание устойчивого автоколебательного процесса без воздействия дополнительных устройств (например: тяго-дутьевых устройств), что является доказательством соответствия заявленного решения данному критерию.

Заявленное техническое решение соответствует критерию « промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям, т.к. заявленное техническое решение реализовано в опытно-промышленном образце с использованием обычных материалов и известных технологий.

Устройство для сжигания кускового твердого топлива в пульсирующем потоке, содержащее вертикальную шахту, слой сжигаемого топлива, трубу, установленную в шахте, сечение которой меньше сечения шахты, регулятор расхода теплоносителя, датчик температуры, отличающееся тем, что шахта содержит одну горизонтально расположенную колосниковую решетку и два бункера, совмещенные с зольниками и расположеные напротив друг друга, систему непрерывной загрузки твердого топлива толкающего типа, трубу, верхняя часть которой выполняет функцию теплообменника, уловитель механических частиц.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплоэнергетике, может быть использовано в котельных установках, работающих на пылеугольном топливе при транспортировании его в горелку по пылепроводам системы подачи пыли высокой концентрации (ПВК) под давлением, и обеспечивает при его использовании повышение устойчивости горения и экономичности сжигания переменного по реакционности топлива при низком уровне образования вредных веществ (оксидов азота NOx) в топочных газах.

Изобретение относится к теплоэнергетике, может быть использовано в котельных установках, работающих на пылеугольном топливе при транспортировании его в горелку по пылепроводам системы подачи пыли высокой концентрации (ПВК) под давлением, и обеспечивает при его использовании повышение устойчивости горения и экономичности сжигания переменного по реакционности топлива при низком уровне образования вредных веществ (оксидов азота NOx) в топочных газах.

Изобретение относится к области машиностроения, энергетики, транспорта и к другим областям, где имеют место процессы смешения различных жидкостей и газов, в том числе процессы смесеобразования различных топлив с воздухом и сжигания «бедной» топливовоздушной смеси (ТВС), в частности к созданию малоэмиссионных камер сгорания (МКС) авиационных газотурбинных двигателей (ТТЛ) и стационарных газотурбинных установок (ГТУ) на базе малоэмиссионных горелок (МГ) с предварительной подготовкой и сжиганием «бедных» смесей жидких или газообразных топлив и воздуха.

Изобретение относится к области машиностроения, энергетики, транспорта и к другим областям, где имеют место процессы смешения различных жидкостей и газов, в том числе процессы смесеобразования различных топлив с воздухом и сжигания «бедной» топливовоздушной смеси (ТВС), в частности к созданию малоэмиссионных камер сгорания (МКС) авиационных газотурбинных двигателей (ТТЛ) и стационарных газотурбинных установок (ГТУ) на базе малоэмиссионных горелок (МГ) с предварительной подготовкой и сжиганием «бедных» смесей жидких или газообразных топлив и воздуха.

Изобретение относится к области энергетики. .

Изобретение относится к жидкотопливным горелочным устройствам, использующим для горения перегретый водяной пар, и обеспечивает при его использовании возможность снижения образования отложений кокса на поверхности дна камеры горения при сжигании жидкого топливного сырья, сильно загрязненного твердыми частицами и водой.

Изобретение относится к теплоэнергетике, огневым технологиям и может найти широкое применение в теплоэнергетических установках (котельные, домны и т.д.), а также в реактивных и газотурбинных двигателях, использующих также топливные горелки для преобразования тепловой энергии горения топлива в реактивную кинетическую энергию струи пламени и отходящих газов.

Изобретение относится к устройствам для одновременного или попеременного сжигания жидкого и газообразного топлива, а именно к циклонным предтопкам для сжигания жидкого топлива и/или газа в различных котельных установках и позволяет повысить эффективность сжигания газа, а также надежность его работы и увеличить срок службы.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к автоматизированным угольным котлам, работающим на любом сорте угля, может найти практическое применение при отоплении небольших зданий промышленного назначения, частных домов, включая коттеджное жилье, и обеспечивает при его использовании регулируемую, непрерывную подачу твердого топлива в камеру сгорания топки для полного сгорания топлива, а также непрерывное удаление золы.

Изобретение относится к газогенераторным установкам для получения генераторного газа из дешевых видов твердого топлива с последующим сжиганием газа в системе отопления жилых и производственных помещений.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях для повышения эффективности сжигания низкореакционного твердого топлива.

Изобретение относится к области ракетной техники, а более конкретно к области горения унитарных твердых топлив в низкотемпературных газогенерирующих устройствах, которые могут быть использованы в системах управления ракетных комплексов.

Изобретение относится к области переработки малоценных углей с целью получения электроэнергии и тепла и может быть применено для сжигания, например, бурых углей в любых регионах.

Изобретение относится к устройствам для переработки сыпучих видов топлива, в том числе отходов, различной влажности и теплотворной способности в топке пароводогрейного котла при поступлении только необходимого для горения количестве воздуха или недостатке кислорода при пиролизе в тепловую энергию.

Изобретение относится к устройствам для переработки сыпучих видов топлива, в том числе отходов, различной влажности и теплотворной способности в топке пароводогрейного котла при поступлении только необходимого для горения количестве воздуха или недостатке кислорода при пиролизе в тепловую энергию.

Изобретение относится к устройствам для сжигания отходов обработки и переработки древесной биомассы и может быть использовано в промышленной теплоэнергетике для повышения технико-экономических и экологических показателей работы при сжигании коросодержащих отходов неоднородного гранулометрического состава топливной смеси
Наверх