початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2228489

вихрові топки

Ім'я винахідника: Фокін Г.М .; Шарапов М.А .; Пузирьов О.М .; Комогорова Г.П .; Рідких О.І .; Вічкапов А.М.
Ім'я патентовласника: ЗАТ "Виробниче об'єднання Бійскенергомаш"; Комогорова Галина Петрівна; Пузирьов Євген Михайлович
Адреса для листування: 659303, Алтайський край, м Бійськ, вул. П. Мерліна, 63, ЗАТ "ПО Бійскенергомаш"
Дата початку дії патенту: 2001.08.10

Винахід може використовуватися в промислових і енергетичних котлах спалюють лушпиння, подрібнені рослинні, горючі і деревні відходи або тверде паливо. Вихрова топка містить, принаймні, одну екрановану вихревую камеру згоряння і одну камеру допалювання, з'єднані газоперепускним вікном, яке обрамлене спрямованим в бік вихровий камери згоряння аеродинамічним виступом з розміром 100-200 мм, відношення поперечного розміру вихровий камери згоряння до її глибині становить 2 -6, а відношення поперечного розміру вихровий камери згоряння до діаметру газоперепускного вікна становить 1,4-5, при цьому ежектор подачі палива закінчується дифузором з виходом, розташованим на фронтовий стінці вихровий камери згоряння на відстані не менше 100 мм від поду, нахиленим вниз і орієнтованим під корінь групи перших сопел дуття, встановлених уздовж нижньої твірної вихровий камери згоряння, причому перші сопла дуття спрямовані вгору під кутом 30-45º і орієнтовані під корінь другої групи сопел дуття, розташованих на задній стінці вихровий камери згоряння і спрямованих по дотичній до аеродинамічному виступу газоперепускного вікна, крім того, відношення площ поперечних перерізів ежектора подачі палива і кожної групи сопел дуття одно 1,25-2, а відношення швидкостей дуття в них відповідно дорівнює 0,8-0,5, а й газовий пальник. Вихрова топка може містити дві вихрові камери згоряння і розташовану між ними камеру допалювання. Газовий пальник розташовується в вихровий камері згоряння або в камері допалювання і нахилена до поду вихровий камери згоряння. Використання даної вихровий топки дозволять спростити конструкцію, підвищити ефективність спалювання палива, збільшити екологічну безпеку топки.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до теплоенергетики і може використовуватися в промислових і енергетичних котлах спалюють лушпиння, подрібнені рослинні, горючі і деревні відходи або тверде паливо.

Відома топка котла [1, рис. 8-21, 8-22], виконана у вигляді екранованої камери допалювання і циклонних предтопков, підключених до неї через газовипускние вікна. Циклонні предтопкі освічені складно вигнутими екранами і мають тангенціальні сопла дуття.

Така топка, завдяки наявності циклонних предтопков, забезпечує повне вигорання палива. Однак топка не знайшла широкого застосування. У циклонних предтопках використовується високотемпературний топковий процес з рідким видаленням шлаку, тому має місце підвищена емісія небезпечних для навколишнього середовища оксидів азоту, сірки і возгонов мінеральної частини (золи).

Відомі топки з циклонними предтопкамі [2, стор. 7], які дороги, складні у виготовленні і ремонті, тому що утворені сложноізогнутимі екранами. Особливо складною конструкцією мають газовипускние вікна, виконані увігнутими всередину предтопка екранами.

З відомих технічних рішень найбільш близьким за технічною сутністю до заявляється пристрою, обраним як прототип, є вихрова топка [3]. Вихрова топка утворена екранами і обмурівкою. Вона має сопла дуття і розташоване в торцевій стінці газовипускное вікно, причому поперечні розміри камери згоряння перевищують її глибину, тобто відстань між торцевими стінками. Вихрова топка містить контур циркуляції частинок з сепараційним пристроєм, живильником частинок і поверхнями нагріву. За вихровий камерою згоряння розташовується камера допалювання. Газовипускное вікно має найпростішу конструкцію - виконано у вигляді отвору.

Ця топка має просту конструкцію і дозволяє за рахунок винесеного теплообмінника використовувати екологічно чистіший низькотемпературний топковий процес.

Недоліками прототипу є складність через наявність контуру циркуляції частинок і низька ефективність спалювання палива через можливість його спікання і виносу дрібний не догоревшей частинок, тому що не передбачається подача і підтримання потоку палива в вихровий топці в підвішеному стані. Крім того, в прототипі не передбачена можливість збільшення і глибокого регулювання потужності топки.

Метою даного винаходу є спрощення конструкції, підвищення ефективності спалювання палива і додатково передбачається можливість збільшення і глибокого регулювання потужності топки.

Дане технічне рішення забезпечить наступний технічний результат: збільшення екологічної безпеки за рахунок більш повного згоряння палива шляхом створення умов вигоряння частинок палива в підвішеному стані, оптимальне співвідношення витрат дуття між ежектором і двома групами сопел дуття, спрощення конструкції і схеми заживлення повітряним дуттям вихровий топки.

Поставлена ​​мета досягається тим, що вихрова топка містить, принаймні, одну екрановану вихревую камеру згоряння і камеру допалювання, з'єднані газоперепускним вікном, яке обрамлене спрямованим в бік вихровий камери згоряння аеродинамічним виступом розміром 100-200 мм. Ставлення поперечного розміру А вихровий камери згоряння до її глибині В становить 2-6, а відношення поперечного розміру А вихровий камери згоряння до діаметру Д газоперепускного вікна становить 1,4-5, при цьому ежектор подачі палива закінчується дифузором з виходом, розташованим на фронтовий стінці вихровий камери згоряння на відстані не менше 100 мм від поду, нахиленим вниз і орієнтованим під корінь групи перших сопел дуття, встановлених уздовж нижньої твірної вихровий камери згоряння, причому перші сопла дуття спрямовані вгору під кутом 30-45º і орієнтовані під корінь другої групи сопел дуття , розташованих на задній стінці вихровий камери згоряння і спрямованих по дотичній до аеродинамічному виступу газоперепускного вікна, крім того, відношення площ поперечних перерізів ежектора подачі палива і кожної групи сопел дуття одно 1,25-2, а відношення швидкостей дуття в них відповідно дорівнює 0, 8-0,5.

Вихрова топка і містить газовий пальник. Вид виконання вихровий топки передбачає, що вона містить дві вихрові камери згоряння і розташовану між ними камеру допалювання, при цьому газовий пальник може розташовуватися в вихрових камерах згоряння або камері допалювання, причому нахилена до поду вихровий камери згоряння, або камери допалювання.

Завдяки застосуванню вихровий камери згоряння з великими поперечними розмірами можна спростити її конструкцію.

За рахунок подачі палива ежектором подачі палива, пропонованої спрямованості сопел дуття, співвідношенню перетинів і швидкостей паливо горить в підвішеному стані без спікання. При цьому розташування в газоперепускном вікні спрямованого в сторону вихровий камери згоряння аеродинамічного виступу з розміром 100-200 мм і виконання вихровий камери згоряння з відношенням поперечних розмірів до її глибині, рівним 2-6, знижує винесення дрібних частинок палива. Таким чином, конструкція вихровий топки підвищує ефективність спалювання палива.

Пропоноване виконання вихровий топки з двох вихрових камер згоряння і розташованої між ним камери допалювання додатково збільшує потужності топки і забезпечує можливість її глибокого регулювання. Додатково введена газовий пальник до складу вихровий топки в якості якого запального при використанні резервного виду палива, при цьому вона може бути розташована як в вихровий камері згоряння, так і в камері допалювання. Цим забезпечується розширення функціональних особливостей вихровий топки, а й більш швидкий вихід на режим при пусковому циклі.

Порівняльний аналіз рівня техніки, представлений аналогами, дозволяє зробити висновок, що заявляється технічне рішення відповідає критерію "новизна".

	На фіг.1 схематично показано вертикальний перетин, а на фіг.2 - горизонтальний переріз пропонованої вихровий топки. На Фіг.3 додатково показано горизонтальний переріз пропонованої вихровий топки в варіанті з двома камерами згоряння. На фіг.4 показаний розріз пропонованої вихровий топки, що проходить через розташовану в камері допалювання газовий пальник, на фіг.5 додатково показано перетин, що проходить через газові пальники, розташовані в вихрових камерах згоряння пропонованої вихровий топки в варіанті з двома вихровими камерами згоряння. Вихрова топка містить, принаймні, одну вихревую камеру згоряння 1 і камеру допалювання 2. Ці камери утворені екранами 3 і обмурівкою 4, з'єднані газоперепускним вікном 5 з аеродинамічним виступом 6. Конструктивно камери 1, 2 обмежені зовнішніми торцевими 7 і внутрішніми розділовими 8 стінками .

Вихрова топка має допоміжні системи. Система подачі палива з ежектором подачі палива 9, живильником 10 і бункером 11 палива підключена до вихровий камері згоряння 1 через дифузор 12. Система подачі повітря має групи перших 13, друге 14 сопел дуття, ежектор подачі палива 9, дифузор 12, повітроводи 15, шибери 16 і загальний вентилятор 17 і і підключена до вихровий камері згоряння 1. Система охолодження димових трубопроводів містить труби конвективного поверхні 18 нагріву котла і вихідне вікно 19. Вони підключені до камери допалювання 2.

Газоперепускное вікно 5 обрамлено спрямованим в бік вихровий камери згоряння 1 аеродинамічним виступом 6 з розміром 100-200 мм. Аеродинамічний виступ 6 зменшує винос дрібних частинок, в тому числі не догоревшей палива, і в запропонованій конструкції може бути виконаний типовий арочної кладкою з клинового шамотного цегли, що значно спрощує конструкцію топки. Виступ менше 100 мм малоефективний, а більше 200 мм важко виготовити з стандартного клинового цегли.

На фіг.1-5 позначені: А - поперечний розмір вихровий камери згоряння; В - глибина вихровий камери згоряння; Д - діаметр газоперепускного вікна.

Ставлення поперечного розміру А вихровий камери згоряння 1 до її глибині В, тобто до відстані між її бічними стінками, прийнято 2-6 з умов забезпечення хорошого утримання дрібних частинок від виносу і можливості розміщення необхідної для низькотемпературного топкового процесу площі охолоджуючих екранів 3. Так, відношення менше 2 через великі осьових швидкостей в вихорі не забезпечує хорошого утримання частинок при пропонованої простої конструкції газоперепускного вікна 5. Крім того, вихрова камера згоряння 1 з великою глибиною погано вписується в профіль котлів. Для типових теплонапружених топкового обсягу і відносини розмірів 5-6, як показують оціночні розрахунки, вся площа охолоджуючих екранів 3 може бути розміщена на поверхні зовнішньої стінки 7. Причому ця умова виконується при забезпеченні низькотемпературного топкового процесу навіть для палив високу калорійність.

Таким чином, при запропонованому щодо розмірів 2-6, можна для будь-яких палив використовувати просту конструкцію вихровий топки: прямі екрани, причому тільки на зовнішній торцевій стінці 7 вихровий камери згоряння 1, і виконану кладкою з шамотного цегли розділову стінку 8 з газоперепускним вікном 5.

Ставлення поперечного розміру А вихровий камери згоряння 1 до діаметру Д газоперепускного вікна 5 вибрано 1,4-5, що дозволяє проектувати і виготовляти вихрові топки різної потужності.

Вихід дифузора 12 пропонується розташовувати з нахилом вниз, на відстані не менше 100 мм від поду топки. Нахил тракту подачі палива дозволяє роботу системи подачі палива на малих навантаженнях, а його підйом над подом топки забезпечує підсмоктування гарячих топкових газів під вводиться топливовоздушную струмінь, її швидкий прогрів і займання, тобто підвищує ефективність спалювання палива.

Орієнтування топлівовоздушной струменя під корінь групи перших 13 сопел дуття, спрямування цих сопел вгору під кутом 30-45 і орієнтування під корінь другого 14 групи сопел дуття, спрямованих по дотичній до аеродинамічному виступу 6 забезпечує підтримку потоку палива в підвішеному стані, виключає можливість його спікання і і підвищує ефективність спалювання палива. При цьому напрямок другої 14 групи сопел дуття по дотичній до аеродинамічному виступу 6, з одного боку, виключає прямий викид потоку в газоперепускное вікно 5, а з іншого, забезпечує максимальну довжину траєкторії перельоту потоку від задньої до фронтової стінці топки, тобто найкращі умови вигоряння в підвішеному стані.

Пропоновані відносини площ поперечного перерізу ежектора подачі палива 9 і кожної групи сопел дуття 1,25-2 і швидкостей дуття в них відповідно 0,8-0,5 зберігає однакову твір швидкості на площу перетину, тобто витрати дуття. Коефіцієнт аеродинамічного опору ежектора подачі палива значно вище, ніж у сопел дуття. За рахунок зменшених в 0,8-0,5 разів швидкостей дуття можна вирівняти перепади тиску в ежекторі подачі палива і в соплах дуття і забезпечити їх роботу від загального вентилятора 17 без регулювання шиберами 16, що і спрощує схему вихровий топки.

З іншого боку, за умовою вигоряння палива і підтримки його в підвішеному стані бажано в перетинах подачі мати однаковий витрата дуття. Це забезпечується зменшенням в 1,25-2 рази площі поперечних перерізів сопел дуття.

Початковий температурний режим створюється розпалювальної газовим пальником 20 (фіг.1), розташованої в вихровий камері згоряння і нахиленою до поду вихровий камери згоряння. У разі застосування горючих відходів, газовий пальник розташовується в камері допалювання 20 (фіг.4) і служить для більш повного вигоряння горючих газів, що надходять з вихровий камери згоряння. При будь-якому вигляді розташування газового пальника, вона і може служити в якості пальника резервного виду палива.

Вихрова топка, як показано на Фіг.3, може містити дві вихрові камери згоряння 1 і розташовану між ним камеру допалювання 2. Застосування двох вихрових камер згоряння забезпечує розміщення великої площі екранів 3 на зовнішніх стінах 7, дозволяє, по крайней мере, в два рази збільшити загальну потужність і глибину регулювання навантаження вихровий топки. У даній конфігурації вихровий топки газовий пальник 20 може розташовуватися або в камері допалювання (фіг.4) або газові пальники можуть розташовуватися в кожній вихровий камері згоряння (фіг.5).

За вихровий топкою далі по ходу димових газів встановлені труби конвективного поверхні 18 нагріву котла і вихідне вікно 19.

Пропонована вихрова топка працює в такий спосіб.

Завдяки тангенциальной подачі дуття через ежектор подачі палива 9 і групи сопел 13, 14 дуття в вихровий камері згоряння 1, утвореної зовнішньої 7 і розділової 8 стінками, екранами 3 і обмурівкою 4, організовується вихровий перебіг. При роботі топки за рахунок відцентрових сил, збільшених поперечних розмірів вихровий камери згоряння 1 і аеродинамічного виступу 6 відбувається утримання палаючих часток палива в вузькій пристенной зоні до їх глибокого вигоряння і подрібнення в обертовому потоці газів. Розташування сопел 13, 14 внизу і на підйомному ділянці, тобто в зоні осідання і випадання частинок з потоку, дозволяє підвищити ефективність утримання часток і стійкість обертання двухфазного потоку без надмірного збільшення швидкості дуття.

Крім дуття для забезпечення процесу з бункера 11 за допомогою живильника 10 рівномірно дозується паливо. Паливо подається ежектором подачі палива 9 в вихрову камеру згоряння 1 через дифузор 12. Підвищення тиску в дифузорі 12 і високошвидкісний потік дуття в ежекторі подачі палива 9 виключають зворотний прорив гарячих топкових газів в тракт подачі палива при пульсаціях тиску в топці. Таким чином, пропонована система подачі палива забезпечує стабільну подачу палива, виключає автоколивальні режими горіння з підвищеним виносом НЕ догоревшей частинок, тобто підвищує ефективність спалювання палива.

Тепло, що виділяється при згорянні палива, сприймається охолоджуючими екранами 3, що забезпечує роботу топки без спікання і втрат палива. При цьому вся площа охолоджуючих екранів 3, необхідна для низькотемпературного топкового процесу, може розміститися на одній торцевій стінці 7.

Обертовий потік газоподібних продуктів згоряння і дрібних частинок виходить через газоперепускное вікно 5 в камеру допалювання 2. Аеродинамічний виступ 6 зрізає і повертає в топку периферійний потік, який найбільш насичене частками і зменшує їх винесення. Після камери допалювання 2 потік продуктів згорання проходить поверхні нагрівання 18, охолоджується ними і через вихідне вікно 19 видаляється з котла.

За результатами патентного пошуку, пропонована вихрова топка не знайдено, а конструкція топки не слід явно з рівня техніки, так як вона заснована на результатах численних практичних і експериментальних випробувань і конструктивних напрацювань, а значить представлене винахід володіє "винахідницький рівень".

Можливість здійснення винаходу "Вихрова топка" підтверджується описом аналогів, описом пропонованого винаходу, технічною документацією заявника: 04.374.00.00 СБ, 04.365.00.00 СБ, 04.3800.000 СБ, 04.350.00.00 СБ, 04.3900.000 СБ, 00.8022.516 СБ, звітом за балансовими випробувань котла Е 14-2,1-350 ГДВ з вихровий топкою 00.8022.516 СБ, встановленого в котельні Урюпинського ОЕЗ для роботи на лушпинні.

Результати випробувань: видимий винесення, горіння, СО при повному спалюванні лушпиння, при вимірах газоаналізатором DELTA 2000, знаходяться в допустимих межах вимог відповідних документів ТУ 24.118-94

Використання пропонованої вихровий топки в порівнянні з прототипом [3] дозволяє спростити конструкцію, підвищити ефективність спалювання палива і додатково передбачає можливість збільшення і глибокого регулювання потужності топки, а й збільшити екологічну безпеку топки.

ЛІТЕРАТУРА

1. Сідельковскій Л.Н., Юрєнєв В.Н. Парогенератори промислових підприємств, - М .: Енергія, 1978 г.

2. Котлер В.Р. Спеціальні топки енергетичних котлів. - М .: Вища школа, 1990 г.

3. Патент RU N 2132512, F 23 З 5/24, опубл. 27.06.99, бюл. №18.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Вихрова топка, яка містить, принаймні, одну екрановану вихревую камеру згоряння і одну камеру допалювання, з'єднані газоперепускним вікном, яке обрамлене спрямованим в бік вихровий камери згоряння аеродинамічним виступом з розміром 100-200 мм, відношення поперечного розміру вихровий камери згоряння до її глибині становить 2-6, а відношення поперечного розміру вихровий камери згоряння до діаметру газоперепускного вікна становить 1,4-5, при цьому ежектор подачі палива закінчується дифузором з виходом, розташованим на фронтовий стінці вихровий камери згоряння на відстані не менше 100 мм від поду, нахиленим вниз і орієнтованим під корінь групи перших сопел дуття, встановлених уздовж нижньої твірної вихровий камери згоряння, причому перші сопла дуття спрямовані вгору під кутом 30-45º і орієнтовані під корінь другої групи сопел дуття, розташованих на задній стінці вихровий камери згоряння і спрямованих по дотичній до аеродинамічному виступу газоперепускного вікна, крім того, відношення площ поперечних перерізів ежектора подачі палива і кожної групи сопел дуття одно 1,25-2, а відношення швидкостей дуття в них відповідно дорівнює 0,8-0,5, а й газовий пальник.

2. Вихрова топка по п.1, що відрізняється тим, що містить дві вихрові камери згоряння і розташовану між ними камеру допалювання.

3. Вихрова топка по п.1 або 2, яка відрізняється тим, що газовий пальник розташовується в вихровий камері згоряння і нахилена до поду вихровий камери згоряння.

4. Вихрова топка по п.1 або 2, яка відрізняється тим, що газовий пальник розташовується в камері допалювання.

Версія для друку
Дата публікації 29.01.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів