Шлаковый желоб в горелках для защиты от осаждающегося шлака

Изобретение относится к газификации зольных мелкодисперсных видов топлива внутри газификатора. Устройство содержит шлаковый желоб, расположенный внутри газификатора, образованный несколькими промываемыми охлаждающей средой трубными коленами, которые в монтажном положении образуют направленную вовнутрь газификатора, наклонную к стенке газификатора поверхность шлакового желоба, экранирующую горелку или камеру сгорания в верхней по направлению силы тяжести области и образующую со стенкой горелки по существу острый угол (а). Использование изобретения обеспечивает надежную защиту выходов горелки или камеры сгорания от стекающего шлака. 9 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к шлаковому желобу на горелках или камерах сгорания для защиты от стекающего шлака, который образуется при газификации зольных мелкодисперсных видов топлива внутри газификатора.

При газификации подобных видов топлива на стенках оседает шлак, который стекает в направлении силы тяжести так, что это может привести к тому, что выпускные отверстия горелки по меньшей мере в некоторых областях уменьшаются в сечении. Подобные шлаки выпадают, например, при жидкой газификации мелкодисперсных зольных видов топлива (<0,5 мм), например угля, петрококса, биологических отходов или биологических видов топлива, или жидких распыленных видов топлива, таких как масло, смола, остатков перегона нефти или т.п., при этом газификация производится кислородосодержащими газификаторами и под повышенным давлением при температурах выше точки плавления.

Для защиты топочной камеры DE 36 13 508 А1 описывает выступающий из трубчатой стенки патрубок, который промывается охлаждающей водой и образует колено над выходом из горелки. При этом данное трубчатое колено по меньшей мере частично изолировано огнестойким материалом, однако оно не полностью окружено изолирующим материалом, что может привести к перегреву этого трубчатого колена. Также это неэффективно и не полностью препятствует стекающей пленке шлака, которая слегка смещена в камеру газификатора от устья горелки.

Похожее решение демонстрирует WO 2008/119753 А1 с теми же, описанными выше недостатками.

Другие недостатки известных решений состоят в том, что выделяющийся из горелки кислород может перенаправляться в направлении стенки так, что очень горячее пламя (>2000°С) может повредить омываемую им стенку. К этому прибавляется, что промывание защитного экрана циркулирующей водой может привести к общему выходу системы из строя, прежде всего, тогда, когда известный из уровня техники защитный экран каким-либо образом повреждается. Также известное конструктивное выполнение устройства для перенаправления шлака в малой степени полезно, прежде всего, тогда, когда выпадают большие объемы шлака. Ни острый скребок для шлака, ни достаточное перенаправление шлака не предусмотрены.

Здесь применимо изобретение, задача которого состоит в том, чтобы предоставить надежную защиту выходов горелки, или камер сгорания, от стекающего шлака.

В отношении шлакового желоба вышеописанного типа данная задача решена за счет того, что шлаковый желоб образован несколькими промываемыми охлаждающей средой трубными коленами, которые в монтажном положении образуют направленную вовнутрь газификатора, наклонно к его стенке, поверхность желоба, экранирующую горелку или камеру сгорания в верхней по направлению силы тяжести области и образующую со стенкой горелки по существу острый угол.

С помощью подобной конструкции предоставляется в распоряжение охлаждаемый шлаковый желоб, который даже при повышенном образовании шлака обеспечивает надежное перенаправление шлака вокруг устья горелки.

Другие формы выполнения изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.

В соответствии с изобретением может быть предусмотрено, что образующие шлаковый желоб трубные колена образованы патрубком, подвод охлаждающей среды в который и отвод охлаждающей среды из которого проходят сквозь стенку газификатора и газонепроницаемо соединены с ней.

Данная конструкция позволяет снабдить шлаковый желоб собственным контуром охлаждения, так что становится возможным достижение очень высоких температур без случаев повреждений. В случае повреждения стенки газификатора в остальном остаются невредимыми, также можно отдельно монтировать и демонтировать шлаковый желоб без нарушения остальной конструкции.

Изобретение также предусматривает, что образующие шлаковый желоб трубные колена образованы участками труб охлаждения стенки газификатора, которые отогнуты в камеру газификатора, перегнуты с изменением направления и изогнуты обратно в плоскость стенки камеры газификатора, при этом также может быть предусмотрено, что по меньшей мере некоторые из образующих шлаковый желоб участков труб частично отогнуты за стенку газификатора и изогнуты обратно в поверхность стенки газификатора.

Следующее целесообразное конструктивное выполнение изобретения состоит в том, что трубные колена шлакового желоба образованы частью муфеля горелки, который на соответствующий размер вдвинут вовнутрь газификатора. Тем самым, вдвинутая в газовую камеру область муфеля горелки непосредственно образует шлаковый желоб для стекающего по стенке газификатора шлака.

Также изобретение предусматривает, что трубные колена шлакового желоба предпочтительно выполнены штифтоваными и огнеупорно изолированными.

Как уже упомянуто вначале, может оказаться целесообразным оснастить трубные колена шлакового желоба собственной подачей охлаждающей жидкости и отводом охлаждающей жидкости, т.е. трубные колена шлакового желоба в этом случае соединены с собственным подводом охлаждающей среды и отводом охлаждающей среды. Другое конструктивное выполнение заключается в том, чтобы интегрировать шлаковый желоб в контур охлаждения муфеля горелки или, в зависимости от конструкции, в том, что трубные колена шлакового желоба интегрированы в контур охлаждения газификатора.

Другие признаки, детали и преимущества изобретения становятся понятными из последующего описания, а также на основании чертежа. Показано на:

фиг.1 схематическое сечение стенки газификатора с муфелем горелки и предлагаемым шлаковым желобом,

фиг.2 в похожем изображении, как на фиг.1, другая форма выполнения шлакового желоба,

фиг.3 вид в плане в соответствии со стрелкой III на фиг.1,

фиг.4 вид в плане в соответствии со стрелкой IV на фиг.3,

фиг.5 другой, измененный пример выполнения предлагаемого шлакового желоба в виде в плане на обозначенную стенку газификатора, а также

фиг.6 вид сбоку в соответствии со стрелкой VI на фиг.5.

В стенке 1 не показанного подробнее газификатора предусмотрена показанная горелка 2 внутри муфеля горелки, обозначенного в общем номером 3, при этом стенка 1 горелки имеет охлаждающие трубы 4, которые снабжены огнеупорной изоляцией 5, при этом муфель 3 горелки также снабжен трубами 6, которые служат для его охлаждения и, при необходимости, могут являться составной частью трубной обвязки газификатора.

В направлении силы тяжести над обозначенным 7 жерлом горелки расположен предлагаемый шлаковый желоб, в общем обозначенный как 8, который образован охлаждающими трубами 9, при этом также и здесь охлаждающие трубы 9 окружены огнеупорной изоляцией 5.

На представленном на фиг.1 примере шлаковый желоб 8 расположен немного выше жерла 7 горелки, в то время как в показанном на фиг.2 примере он находится непосредственно заподлицо с трубной обвязкой муфеля 3 горелки. Соответственно подвод и отвод охлаждающей среды на фиг.1 и 2 обозначены номером 10, при этом проход этих элементов через стенку 1 горелки выполнен газонепроницаемо, что на фигуре более подробно не показано.

На фиг.2 еще показано, что, само собой разумеется, трубы жерла 7 горелки также могут быть огнеупорно изолированы набивной массой 5'. Также, шлаковый желоб 8 может образовывать часть муфеля горелки в той мере, насколько муфель горелки на соответствующий размер вдвинут в камеру сгорания газификатора так, что примерно три первых охлаждающих трубных колена образуют переднюю кромку муфеля горелки, а затем непосредственно шлаковый желоб.

Как видно на фиг.3, на которой как стенка 1 газификатора, так и шлаковый желоб 8 показаны без огнеупорной набивки, в этой форме конструктивного выполнения шлаковый желоб 8 образован единственным змеевиком трубы 9, сквозь который протекает охлаждающая среда. Варианты снабжения шлакового желоба собственным охлаждающим контуром или присоединения его к трубной обвязке муфеля 3 горелки подробно не показаны.

На фиг.5 и 6 отображена другая форма конструктивного выполнения шлакового желоба 8, а именно посредством образования соответствующих изгибов охлаждающих труб стенки 1 газификатора. При этом на фиг.5 отдельные трубы обозначены цифрами для того, чтобы обозначить их прохождение, при этом в данном случае были выбраны цифры с 1 по 6, которые, однако, не идентичны цифрам предыдущего описания, а лишь обозначают охлаждающие трубы на фиг.5 и 6.

Можно увидеть, что обозначенная номером 2 охлаждающая труба стенки газификатора проходит до кромки жерла 7 горелки, это место на фиг.5 обозначено 2'. Затем труба 2 под непрямым углом отгибается вверх и затем в форме дуги направляется над отверстием 7 дальше, при этом, как видно на фиг.5, левая труба "2" образует полудугу, в то время как правая на виде в плане труба "2" образует полудугу вправо. Затем трубы "2" изогнуты обратно за стенку 1 газификатора, оттуда наружу и вниз, чтобы снова продолжиться в стенке 1 газификатора.

Образующаяся посредством специального изгиба трубы 2 между трубными коленами, обозначенная на фиг.5 номером 2а щель образована соответствующим образом согнутой, заполняющей эту щель другой, обозначенной на фиг.5 как 3 охлаждающей трубой стенки газификатора. Остальные огибающие жерло 7 горелки трубы соответственно изогнуты назад из стенки газификатора, вокруг жерла 7 горелки назад в стенку 1 газификатора.

Естественно, что описанный пример конструктивного выполнения изобретения допускает многочисленные модификации без выхода за пределы основного замысла. Так, изобретение не ограничено одним определенным, а также количеством образующих шлаковый желоб трубным коленом и т.п.

Список ссылочных обозначений

1 Стенка (газификатор)

2 горелка

3 Муфель горелки

4 Охлаждающие трубы

5 Огнеупорная набивка

6 Трубы

7 Жерло горелки

8 Шлаковый желоб

9 Трубы охлаждения шлакового желоба

10 Подвод/отвод охлаждающей среды

1. Шлаковый желоб (8) газификатора, защищающий горелку или камеру сгорания от стекающего шлака при сжигании зольных мелкодисперсных видов топлива внутри газификатора, отличающийся тем, что он образован несколькими промываемыми охлаждающей средой трубными коленами (9), которые в монтажном положении образуют направленную вовнутрь газификатора, наклонно к его стенке (1), поверхность желоба, экранирующую горелку (2) или камеру сгорания в верхней по направлению силы тяжести области и образующую со стенкой (1) горелки (2), по существу, острый угол (α).

2. Шлаковый желоб по п.1, отличающийся тем, что образующие его трубные колена (9) образованы патрубком, подача (10) охлаждающей среды в который и отвод (10) охлаждающей среды из которого проходят сквозь стенку (1) газификатора и газонепроницаемо соединены с ней.

3. Шлаковый желоб по п.1, отличающийся тем, что трубные колена (9) шлакового желоба (8) образованы участками труб охлаждения стенки (1) газификатора, которые отогнуты в камеру газификатора, перегнуты с изменением направления и изогнуты обратно в плоскость стенки камеры газификатора.

4. Шлаковый желоб по п.2, отличающийся тем, что трубные колена (9) шлакового желоба (8) образованы участками труб охлаждения стенки (1) газификатора, которые отогнуты в камеру газификатора, перегнуты с изменением направления и изогнуты обратно в плоскость стенки камеры газификатора.

5. Шлаковый желоб по п.3 или 4, отличающийся тем, что по меньшей мере некоторые из образующих шлаковый желоб (8) участков труб охлаждения частично отогнуты за стенку (1) газификатора и изогнуты обратно в поверхность стенки (1) газификатора.

6. Шлаковый желоб по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что трубные колена (9) шлакового желоба (8) образованы частью муфеля горелки, который на соответствующий размер вдвинут вовнутрь газификатора.

7. Шлаковый желоб по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что трубные колена (9) шлакового желоба (8) выполнены штифтованными и огнеупорно изолированными.

8. Шлаковый желоб по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что трубные колена (9) шлакового желоба (8) соединены с собственным подводом охлаждающей среды и отводом охлаждающей среды.

9. Шлаковый желоб по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что трубные колена (9) шлакового желоба (8) интегрированы в контур охлаждения муфеля горелки.

10. Шлаковый желоб по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что трубные колена (9) шлакового желоба (8) интегрированы в контур охлаждения газификатора.