Вертикальная циклонная камера сгорания

ОПИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Саюэ Саветсннх Социалистических Республннс присоединением заявкиПриоритет МПК Г 23 с Г 23 с УДК 662.933.22:662.959.Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРОпубликовано 10,17.1970, Бюллетень14Дата опубликования описания ЗЛг 111.1970 Авторыизобретения С. А. Тагер, Г. И, Мотин, ф. М. Яхилевич, Б, Б. Смирнов,Р, Ю, Талумаа и В. И. Аусмеес Государственный научно-исследовательский энергетический институт им. Г, М. КржижановскогоЗаявитель ВЕРТИКАЛЬНАЯ ЦИКЛОННАЯ КАМЕРА СГОРАНИЯ Известны вертикальные циклонные камеры сгорания с жидким шлакоудалением для энергетического или энерготехнологического сжигания твердого, жиюкого или газообразного топлива, содержащие расположенные в верх ней части воздухоподводящее устройство и пылепроводы твердого топлива или шихты.Цель изобретения - интенсификация процессов горения и шлакоулавливания, а также снижение необходимого напора дутья при сжи тании различных топлив, в том числе многозольных и с тугоплавкими эолами, Это достигается тем, что воздухоподводящее устройство ,выполнено в виде установленного в потолочной крышке камеры кольцевого лопаточного 15 аппарата, расположенного вдоль всего периметра внутренней поверхности стенки циклона. Для предварительного и равномерного перемешивания пыли с воздухом и предотвраще ния эрозии стенок верхней части циклона пылепроводы введены в межлопаточные каналы кольцевого аппарата со стороны его внутренней окружности.С целью предотвращения шлакования крыш ки и стен циклона волизи лопаточного аппарата крышка в месте примыкания к внутренней окружности аппарата имеет выступ, образованный ошипованной трубой и расположенный ниже выходного среза аппарата. 30 Ниже лопаточного аппарата равномерно по периметру циклона установлены форсунки для жидкого топлива.Форсункн нмеюг водоохлаждаемые корпусы и расположены в аэродинамической тени лопаток для защиты от эрозии п шлакования.Для сжигания газообразного топлива предусмотрен кольцевой коллектор с отводами в межлопаточные каналы равномерно по всему периметру циклона.На фиг, 1 показана описываемая камера с нижним выходом газов, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, с верхним выходом газов; на фиг. 3 - кольцевой лопаточный аппарат, в плане; на фиг. 4 - то же, развертка по средней линии,Вертикальная циклонная топка с нижним выходом газов имеет цилиндрическую камеру сгорания 1 с отношением длины к диаметру в пределах 1 - 1,5, В верхней части циклон имеет крышку 2 конической формы, что способствует образованию местного циркуляционного вихря, поджигающего свежую пылевоздушную смесь.Высокоподогретый воздух для горения подводится в кольцевой короб 3 и поступает из него в кольцевой лопаточные аппарат 4. Аппарат образован направляющими лопатками 5, установленными мехкду его наружной б и внутренней 7 обечайками. Он расположен на верх45 50 55 60 65 ней крышке 2 циклона вдоль всего периметра наружнои стенки камеры сгорания. Лопатки ог образуют плавно сужающиеся сопловые каналы с прямолинейным выходным участком и углом наклона к горизонту 15 - 20. Выходные скорости при номинальной нагрузке составляют 100 - 150 м/сек. Это обеспечивает эффективную крутку потока в циклоне.Топливная пыль или шихта подаются к топке по пылечроводам 8, Для равномерного распределения пыли по вводам в тракте пылеподачи ставятся соответствующие питатели - дозаторы и делители пылевоздушного потока. Поскольку транспортировка пыли не может ссуществляться высокоподогретым воздухом, во избежание снижения температурного потенциала в топке количество транспортирующего воздуха должно приниматься минимально возможным.Для получения однородной пылевоздушной смеси и, как следствие, равномерного шлакоулавливания по периметру циклонной камеры ,ввод пыли осуществляется во все каналы кольцевого лопаточного аппарата, Для предотвращения абразивного износа направляющих лопаток 5 вводы 9 пыли выполнены на прямолинейных участках каналов. С целью обеспечения оптимальных условий воспламенения пыли, а также защиты верхней части циклона от абразивного износа невоспламенившейся пылью вводы пыли расположены в меклопаточных каналах со стороны внутренней обечайки 7. Кроме того, это обеспечивает выход пылевоздушной смеси в камеру сгорания в виде сплошного сильно закрученного кольцевого потока с повышенной концентрацией пыли на внутренней (ог невой) поверхности потока.Предварительное перемешивание топливной пыли с высокоподогретым воздухом приводит к образованию горючей смеси, температура которой может приближаться или даже превышать температуру воспламенения топлива. При указанных скоростях воздуха в каналах это не вызывает загорания и шлакования внутри лопаточного аппарата. Предельно развитая (на весь периметр) поверхность зажигания тонкого кольцевого потока и наличие в головной части циклона поджигающего вихря обеспечивают высокоинтенсивное зажигание предварительно перемешанной высокотемпературнои пылевоздушной смеси сразу на выходе из лопаточного аппарата,Таким образом, схема кольцевого ввода и предварительного перемешивания топливной пыли с высокоподогретым воздухом обеспечивает практическое удаление за пределы камеры сгорания подготовительных стадий горения и позволяет эффективно использовать объем камеры для интенсивного протекания основных, активных стадий горения.Образующийся закрученный кольцевой горящий изнутри поток отделяет аэродинамическими средствами верхнюю часть стен циклона от зоны горения, предотвращая тем самым шлакование пояса сопел и верха циклона, Для 5 10 15 20 25 30 35 40 устранения шлакования циклона и среза лопаточно,о аппарата за выходными кромками направляющих лопаток б крышка 2 в месге примыкания к лопаточному аппарату снабжена выступом 10 из ошипованной трубы для стока жидкого шлака (схема капельницы), расположенным ниже среза лопаточного аппарата с тем, чтобы выходящие из смежных каналов пылевоздушные потоки смыкались в сплошной кольцевой поток до его выхода в зону подсоса раскаленных продуктов сгорания,По мере распространения горения в толще кольцевого потока происходит сгорание топлива, Расплавленные компоненты минеральной части улавливаются гарнисажной пленкой на стенах циклона,Для предотвращения шлакования летки тугоплавкими шлаками, имеющими обычно короткие характеристики вязкости, циклон выполнен безлеточным и снабжен на выходе диафрагмой 11. Расположенное в ее центре выходное окно 12 служит одновременно для выхода продуктов сгорания и шлакового расплава. Благодаря этому обеспечиваются обогрев шлака всеми газами и надежное вытекание шлака.В топке с верхним выходом газов подача топливной пыли или шихты и воздуха, а также предварительное перемешивание и крутка потока осуществляются аналогично, Отвод продуктов сгорания производится через выходную горловину 1, опущенную внутрь камеры сгорания для лучшего обогрева ванны жидкого шлака и летки 14 пода 15 раскаленными газами. Основное горение происходит в кольцевом канале между наружной стенкой камеры 1 и горловиной 1, а также в пределах самой горловины. Для уменьшения гидравлического сопротивления топки горловина 13 выполняется в форме трубы Вентури. Циклонные камеры сгорания обладают большой степенью универсальности по видам сжигаемого топлива и могут быть использованы для раздельного, либо совместного с твердым топливом сжигания жидкого и газообразного топлива,Для эффективного сжигания жидкого топлива его подача в камеру сгорания 1 производится при помощи форсунок 1 б с водоохлаждаемыми корпусами, которые устанавливаются равномерно по периметру циклона под выступом 10 и распыливают топливо на подстилающий кольцевой слой закрученного воздуха, Для предотвращения эрозии и ошлаковывания форсунок при сжигании жидкого топлива совместно с твердым, или при расплавлении какой-либо пылевидной шихты форсунки целесообразно устанавливать в аэродинамической тени лопаток б,Для эффективного сжигания газообразного гоплива его подача производится из коллектора 17 в лопаточный аппарат посредством равномерно распределенных по периметру кольца вводов 18, что обеспечивает образованиеедварительно перемешанной гомогенной гоочей смеси.Циклонные топки могут быть использованы я энерготехнологических плавок различных материалов при сжигании как твердого, так и идкого или газообразного топлива. Пыледная шихта или подлежащий переработке атериал поступают при этом в топку по тракпылевидного топлива. Предмет изобретения1, Вертикальная циклонная камера сгорая с жидким шлакоудалением для энергети.ского или энерготехнологического сжигания :ердого, жидкого или газообразного топли- , содержащая расположенное,в верхней чаи воздухоподводящее устройство и пылеюводы твердого топлива или шихты, отличащаяся тем, что, с целью интенсификации юцесса горения и снижения необходимого пора дутья, воздухоподводящее устройство яполнено в виде установленного в потолочй крышке камеры кольцевого лопаточного аппарата, расположенного вдоль всего периетра внутренней поверхности стенки цикло 2. Камера по п. 1, отличсиощаяся тем, что, сцелью предварительного и равномерного перемешиванпя пыли с воздухом и предотвращения эрозии стенок верхней части циклона,5 пылепроводы введены в межлопаточные каналы кольцевого аппарата со стороны его внутренней окружности.3. Камера по пп. 1 и 2, отличающаяся тем,что, с целью предотвращения шлакования10 крышки и стен циклона вблизи лопаточногоаппарата, крышка в месте примыкания к внутренней окружности последнего имеет выступ,образованный ошипованной трубой и расположенный ниже выходного среза аппарата,15 4. Камера по пп. 1 - 3, отличающаяся тем,что ниже лопаточного аппарата равномернопо периметру циклона установлены форсункидля жидкого топлива.5. Камера по п. 4, отличающаяся тем, что20 форсунки имеют водоохлаждаемые корпусы ирасположены в аэродинамической тени лопаток для защиты от эрозии и шлакования.6. Камера по пп. 1 - 5, отличающаяся тем,что для сжигания газообразного топлива пре 25 дусмотрен кольцевой коллектор с отводами вмежлопаточные каналы равномерно по,всемучериметру циклона,268587 фиг вв Состзьитель М. ВайсбордЮ. Рейсоченко Техред А, А. Камышникова Корректор Л. Фирс Редактор апунова, 2 ографи ЗаказЦНИИ 082/4И Комитс",а по делам пзоМосква, Я вв Тираж 480 Подписное етсний и открытий при Согетс Министров СССР 35, Раушская наб., д. 45