Способ слоевого сжигания топлива и камера сгорания

 

Использование: для сжигания, газификации в кипящем слое измельченного твердого топлива ухудшенного качества. Сущность изобретения: перед подачей топлива в рабочем объеме камеры организуют закрученный поток воздуха путем тангенциального подвода через газораспределительную решетку, затем подают топливо до формирования в периферийной зоне камеры вращающегося кипящего слоя, а после розжига осуществляют подачу топлива. Удаление зольных частиц и приосевой отвод продуктов сгорания. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится преимущественно к энергетике и может быть использовано для слоевого сжигания (газификации) измельченного твердого топлива, в частности для эффективного сжигания влажных и малореакционных углей и высокозольных сланцев.

Известно несколько способов слоевого сжигания твердого топлива, наиболее распространенным является сжигание в кипящем слое (КС), который образуется при продувке воздухом слоя частиц топлива и золы, удерживаемого гравитационными силами на газораспределительной решетке.

Прототипом предложенного способа является способ сжигания в КС, реализованный в устройстве с приосевым отводом и внеслоевой закруткой продуктов сгорания [1] Недостатком данного способа является низкое теплонапряжение зеркала горения вследствие потерь с уносом и недожогом.

Известна вихревая камера для проведения процессов тепломассообмена, в которой осуществляется устойчивое удержание сыпучего материала высокой концентрации в закрученном потоке воздуха [2] Ближайшим техническим решением предложенного устройства является вихревая камера сгорания, имеющая профилированные торцевые стенки, центральную форсунку для подачи топлива и тангенциальные каналы в боковой стенке для подвода воздуха [3] Однако устройства [2, 3] не предназначены для сжигания твердого топлива.

Технической задачей изобретения является повышение теплонапряжения зеркала горения при слоевом сжигании твердого топлива, снижение потерь с уносом и недожогом.

Это достигается тем, что в предложенном способе КС топливных частиц располагают в поле значительных инерционных сил. Для этого перед подачей топлива в рабочем объеме камеры организуют закрученный поток воздуха путем тангенциального подвода через газораспределительную решетку, затем подают топливо до формирования в периферийной зоне камеры вращающегося КС топливных частиц, а после розжига осуществляют подачу топлива и удаление зольных частиц.

Осуществление способа достигается в предложенной камере сгорания, в которой для устойчивого формирования и горения вращающегося КС по всей высоте боковой стенки расположена тангенциальная газораспределительная решетка с каналами для удаления зольных частиц, а топливные патрубки установлены в центральной части нижней торцевой стенки.

На фиг. 1 схематично изображен вертикальный разрез предложенной камеры сгорания с инерционным КС; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Камера имеет корпус, выполненный в виде улиточного короба 1 с торцевыми стенками 2 и 3 и боковой стенкой в виде газораспределительной решетки 4. На торцевой стенке 2 расположены топливные патрубки 5, а на стенке 3 размещены выходное сопло 6 и растопочная форсунка 7. Решетка 4 оборудована тангенциально расположенными лопатками 8, образующими каналы 9 для подвода воздуха. В решетке 4 выполнены каналы 10 для отвода зольных частиц.

При приведении камеры в работу воздух непрерывно подводится в улиточный короб 1 и через каналы 9 газораспределительной решетки 4 поступает в рабочий объем камеры. После организации закрученного потока воздуха в рабочий объем камеры подается через патрубки 5 измельченное топливо, частицы которого под действием центробежных сил отбрасываются в периферийную зону, где формируется вращающийся кипящий слой заданной толщины. После розжига режим горения в кипящем слое поддерживается непpеpывной подачей топлива через патрубки 5 и удалением золы через каналы 10.

Выполнение боковой стенки камеры в виде газораспределительной решетки в сочетании с торцевыми профилированными стенками, исключающими возникновение приторцевых вторичных течений, обеспечивает необходимую равномерность закрученного газовоздушного потока в радиальном направлении от боковой стенки до выходного сопла и создает условия для образования в периферийной области камеры зоны высокой концентрации частиц топлива и золы-инерционный кипящий слой. Приосевая подача топлива и отвод продуктов сгорания вместе с периферийным удалением золы и подводом воздуха (противоточная схема) термически подготавливает топливные частицы и окислитель и обеспечивает устойчивое воспламение поступающего топлива на его горящий кипящий слой.

Воздействие на кипящий слой значительных инерционных сил, превосходящих на несколько порядков величины гравитационные силы, увеличивает критическую скорость уноса частиц из слоя, позволяет повысить теплонапряжение зеркала горения, а приосевой отвод продуктов сгорания в сочетании с их закруткой снижает потери с уносом и недожогом при малых габаритах камеры.

Формула изобретения

1. Способ слоевого сжигания топлива, заключающийся в подаче измельченного топлива и воздуха в слой, последующем розжиге топлива и приосевом отводе образовавшихся продуктов сгорания, отличающийся тем, что подачу воздуха осуществляют тангенциально направленными струями для организации вращающегося кипящего слоя частиц, при этом после розжига слоя дополнительно производят отвод зольных частиц.

2. Камера сгорания, содержащая корпус с боковой, верхней и нижней торцевыми профилированными стенками, при этом на противоположных торцевых стенках расположены выходное сопло и средство подачи топлива, отличающаяся тем, что боковая стенка корпуса выполнена в виде газораспределительной решетки с тангенциально расположенными лопатками для образования каналов подвода воздуха и каналами отвода зольных частиц, при этом средство подачи топлива выполнено в виде патрубков, установленных в центральной части нижней торцевой стенки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2