Установка для проветривания карьеров

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 57256 А 1 Г 108 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ О АВТОРСКО ВИ ЕЛЬСТВУ19ко, В. В, СилаевДенисенко вательский и проектитут по добыче полытым способом детельство СССР47/00, 1970.тельство СССР1/00, 1976. иг 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Научно-исследоконструкторский инстных ископаемых откр(54) (57) УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕТРИВАНИЯ КАРЬЕРОВ, содержащая транспортное средство, горелку, вентилятор, поджигающее устройство, систему подачи топлива, распылитель горючего и формирователь потока, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности вентиляции карьеров за счет увеличения дальнобойности струи, поджигающее устройство выполнено в виде последовательно расположенных камер сгорания, причем первая из них снабжена клинообразным рассекателем и лопатками, расположенными на внутренней поверхности камеры, а вторая выполнена с разгрузочными окнами и снабжена завихряющей крыльчаткой, установленной на ее внешней поверхности, при этом распылитель горючего размещен соосно с камерами и вентилятором, а формирователь потока выполнен в виде дискового рассекателя и установлен за второй камерой.Изобретение относится к горному делу, а именно к устройствам принудительной вентиляции карьеров в условиях температурной инверсии воздуха.Известна тепловая установка для вентиляции карьеров, содержащая систему тепловыделителей, состоящих из центробежной форсунки для распыления жидкого горючего в свободной атмосфере и теплообменника, выполненного в виде спирали. Диффузионное горение в открытых факелах горелок этой установки не требует специальных поджигающих устройств 11.Однако неустойчивость факела в сносящихся потоках воздуха, невозможность регулирования мощности тепловыделения с сохранением удовлетворительного качества горения, быстрое зашлаковывание магистралей высокого давления продуктами крекинг- процесса при термофорсировании горючего ограничивают возможности применения установки в вентиляционных устройствах.Известна установка для проветривания карьеров, содержащая транспортное средство, горелку, вентилятор, поджигающее устройство, систему подачи топлива, распылитель горючего и формирователь потока 2,Однако для известной установки характерна недостаточная дальнобойность струи. Целью изобретения является повышение эффективности вентиляции карьеров за счет увеличения дальнобойности струи.Поставленная цель достигается тем, что в установке для проветривания карьеров, содержащей транспортное средство, горелку, вентилятор, поджигающее устройство, систему подачи топлива, распылитель горючего и формирователь потока, поджигающее устройство выполнено в виде последовательно расположенных камер сгорания, причем первая из них снабжена клинообразным рассекателем и лопатками, расположенными на внутренней поверхности камеры, а вторая выполнена с разгрузочными окнами и снабжена завихряющей крыльчаткой, установленной на ее внешней поверхности, при этом распылитель горючего размещен соосно с камерами и вентилятором, а формирователь потока выполнен в виде дискового рассекателя и установлен за второй камерой.На фиг, 1 приведена конструктивная схема тепловой установки для проветривания карьеров; на фиг, 2 - конструктивная схема поджигающего устройства; на фиг. 3 - схема рабочего процесса тепловой установки для проветривания карьеров.Тепловая установка для проветривания карьеров состоит из транспортировочных салазок 1 с жестко зафиксированным на них вентилятором 2 (СВММ), на выходном корпусе которого размещено поджигающее устройство, состоящее из распылителя 3 горючего с дисковым рассекателем 4 и камер 5 и 6 сгорания, причем последние40 45 50 55 дизельное горючее, расход которого 20 - 30 г/с. Горящий в поддоне 20 бензчн поджигает поступающие по трубопроводу 15 первые порции горючего, и начинается горение в первой камере 6 сгорания. Форс пламенидиаметром в 0,1 м, равный диаметру камеры 6 сгорания, распространяется по внутренней полости второй камеры 5 сгорания, которая выполнена из трубы диаметром 0,15 м. Далее подается основной расход горючего через распылитель 3 в количестве 250 - 300 г/с. Впрыск дизельного горючего вовнутрь рабочего объема камеры 5 сгорания происходит равномерно по всей длине распылителя 3. Тепла, поступающего от факела камеры 6 сгорания достаточно для разложения, испарения и поджигания первых порций основного расхода горючего, поступающего по трубопроводу 14.Работа поджигающего устройства протекает в два этапа: на первом, начиная от камеры 6 вплоть до дискового рассекателя 4,и распылитель 3 горючего соединяются последовательно и жестко. На держателе 7 фиксируется сопловый узел горелки, состоящий из реактивной камеры 8 сгорания, пол утеплового сопла 9 и отклоняющей пластины 10. По трубопроводу 11 подается горючее на реактивную камеру 8 сгорания, на сопловый узел горелки - по трубопроводу 12 на камеру 5 сгорания - по трубопроводам 13 и 14, на камеру 6 сгорания - по 1 о трубопроводу 15. Реактивная камера 8 сгорания запитывается сжатым воздухом от компрессора ДКпо магистрали 16, а поджигающее устройство - воздухом от вентилятора СВММ 2.На камере 5 сгорания размещены четыре. лопасти завихряющей крыльчатки 17 и триразгрузочных окна 18. Камера 6 сгорания содержит лопатки 19, поддон 20, клинообразный рассекатель 21 и магистраль 15 горючего.211 Установка работает следующим образом.Сначала приводится в действие поджигающее устройство для получения стабильного высокотемпературного факела, подводящего к сопловому узлу горелки тепловой поток большой мощности и больших поперечных размеров. Принцип действия поджигающего устройства состоит в последовательном характере возгорания и термофорсировании горючего по мере его перемещения в струе вентилятора СВММ, имеющего диаметр выходного корпуса 0,45 м и скорость потока 40 - 45 м/с. При этом рабочий процесс должен быть построен так, чтобы максимально полно использовалась механическая энергия струи вентилятора.Запуск поджигающего устройства происходит с зажигания первой камеры 6 сгорания.Для этого в поддон 20 наливается 50 - 70 глегко воспламеняющегося бензина, который поджигается. Затем включается в работу вентилятор 2, и подается по магистрали 15происходит термофорсирование, предварительное сгорание, а на втором, за рассекателем 4 - дожигание в свободной атмосфере (зона 1) дизельного горючего. Клинообразный рассекатель 21 подогревает поступающее на него горючее и подает его за счет механической энергии струи вентилятора в рабочий объем камеры 6 сгорания. Срезающиеся с изогнутой поверхности клина капли горючего поджигаются форсом пламени от воспламенителя, горящего в поддоне 20. Лопатки 19, установленные на внутренних поверхностях камер 5 и 6 сгорания, закручивая, интенсифицируют турбулизацию потока, способствуют лучшему перемешиванию горючего с воздухом от вентилятора и, следовательно, повышают качество горения в камерах 5 и 6 сгорания. После прогрева корпуса камеры 6 и выгорания воспламенителя в поддоне 20 процесс горения устойчиво поддерживается обратными токами из горячих газов, циркулирующих около тыльной стороны клинообразного рассекателя 21.Горение в камерах 5 и 6 происходит при большом избытке горючего и направлено на терм офорсирование основного расхода горючего. Как и для всех внутрикамерных процессов горения, так и в данном случае, расширяющиеся горячие газы препятствуют распространению воздуха от вентилятора, и часть его расхода вытесняется обратно в набегающий поток. С целью уменьшения сопротивления внутрикамерного объема на наружной стороне камеры 5 сгорания симметрично расположены три окна 18, обеспечивающие выход продуктам сгорания из внутренней полости во внешний поток. Окна имеют профиль; обеспечивающий разворачивание выходящих горячих газов относительно их движения во внутрикамерном объеме. Попадая во внешний поток, продукты сгорания перемешиваются с воздухом, догорают в газовой фазе и затем сносятся к лопастям 17. Визуально объем горячих газов, которые истекают из окон камеры 5 сгорания и частично из камеры 6 сгорания перед лопастями крыльчатки 17, занимает 30 - 40 площади сечения, приходящегося на всю струю от вентилятора СВММ. Кроме закручивания смеси продуктов сгорания с воздухом с целью турбулизации истока, лопасти крыльчатки 17 дисковым рассекателем 4 образуют зону, статическое давление в которой понижается относительно места входа в камеру 5. Действительно, область между рассекателем 4 и выходом из камеры 5 сгорания является ядром вихря, разряжение в котором обеспечивает дополнительный отсос газов из камеры 5 во внешний сносящий исток. Таким образом, разгрузочные окна 18, система из лопастей 17 и рассекателя 4 понижают внутрикамерное сопротивление камеры 5 сгорания и позволяют сжигать и. следовательно, термофорсировать относительно большее количествоЛопасти завихряющей крыльчатки относительно оси потока воздуха устанавливаются под углом 45 - 50, а окна для выхода горячих газов на второй камере имеют площадь, примерно равную площади поперечного сечения второй камеры сгорания.Выход на режим поджигающего устройства создает условия для запуска основной ступени горения, представленной в установке сопловым узлом горелки, работа которого начинается с запуска реактивной камеры 6 сгорания. Затем в высокоскоростной сильно перегретый поток через коллектор 22 впрыскивается основной расход горючего, подаваемого по трубопроводу 12, который термофорсируется в полутепловом сопле 9 и истекает из него в виде многофазного потока на отклоняющую пластину 10. В полутепловом сопле 9 идут процессы интенсивного испарения и разложения жидкого горючего с образованием эмульсии, содержащей пары горючего, его диспергированную жидкую фазу, продукты сгорания реактивной камеры и воздух, эжектированный из атмосферы. Как только горючая смесь поступает на пластину, начинается ее взаимодействие с факелом поджигающего устройства (зона 1). Топливная смесь поджигается и сгорает. в факеле за отклоняющей пластиной (зона П) . Процесс горения идет интенсивно, что проявляется в стабильности основного факела даже при наличии порывов ветра до 7 - 8 м/с, отсутствии дыма и т. д. 5 о 15 20 25 30 35 40 45 50 55 горючего и более полно использовать энергию струи вентилятора.Дисковый рассекатель 4 участвует в формировании потоков горячих газов на обоих этапах процесса горения. Его функция на первом этапе состоит в индуцировании обратных токов в факеле, развивающемся в свободной атмосфере.Суммарный расход горючего, при котором происходит качественное горение, 300 - 330 г/с, мощность тепловыделения соответственно (12 - 14) (10 кВт. При постоянном расходе дизельного горючего в первой камере 6 сгорания регулирование мощности тепловыделения производится изменением секундной массы горючего, подаваемой во вторую камеру 5 сгорания. Регулирование тепловыделения возможно в широком диапазоне от 100 - 1500 до (12 - 14) )(10 кВт.Эффективная работа поджигающего устройства имеет место при следующих геометрических пропорциях и размерах его узлов. Длина поджигающего устройства, внутренние диаметры камер сгорания, их длина, ширина и длина лопастей завихряющей крыльчатки, диаметр дискового рассекателя и его расстояние от второй камеры сгорания соотносятся с диаметром выходного отверстия вентилятора Рь как 1,8 - 2,0; 0,2 - 0,25;0,3 - 0,35; 0,5 - 0,6; 1,0 - 1,1; 0,35 - 0,40;0,5 - 0,55; 0,4 - 0,45 и 0,5 - 0,6.едактор И. Николайчук Т аказ 3307/33 Т ВНИИПИ Госуд по делам и 113035, Москва, Ж Филиал ППП ПатенСоставитель Л. Сероваехред И. Верес Корректоираж 446 Подписноарственного комитета СССРзобретений и открытий- 35, Раушская наб., д. 4/5т, г. Ужгород, ул. Проектная,Эрдейи