Пылеугольная горелка

 

ОПИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2I7582

Сева Соеетских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 09.XI.1965 (№ 1036398(24-6) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 07Х.1968. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 2Х111.1968

Кл. 24l, 5

МПК F 23с

Комитет по делам изобретений и открытий при Сосете Миииотрое

СССР

УДК 662.933.22-752 (088.8) Автор изобретения

Ю. Л. Бабкин

Заявитель

Восточный филиал Всесоюзного теплотехнического научно-исследовательского института им. Ф. Э. Дзержинского

ПЫЛЕУГОЛЬНАЯ ГОРЕЛКА

В известных горелках для факельного сжигания угольной пыли высокая плотность тепловыделения, характерная для камер пульсирующего горения (КПГ), не обеспечена.

Вместе с тем использование КПГ большой мощности применительно к современным пылеугольным энергетическим котлам связано с необходимостью коренного изменения профиля котлоагрегата и решением многочисленных конструктивных проблем, в частности проблемы устойчивости элементов котлоагрегата к воздействию больших мощностей колебательной энергии, излучаемых крупными

КПГ.

Повышение виброустойчивости и шумоглушения значительно удорожает котлоагрегат, что не окупается достигнутым при этом уменьшением топочного объема. Возможности сокращения поверхностей нагрева в результате пульсационной интенсификации конвективного тсплообмена ограничены снижением доли радиационного тепловосприятия, неизбежного при уменьшении топочного объема.

Предлагаемое устройство значительно интенсифицирует горение угольной пыли без изменения существующего профиля котлоагрегата, причем основная масса пыли сжигается в факеле с обычным оформлением ввода пыли и воздуха.

Отличительной особенностью описываемой горелки является то, что по оси канала подачи пылевоздушной смеси при его выходе в топочный объем расположена иницинрующая камера пульсирующего горения (ИКПГ), питаемая угольной пылью из основного потока.

ИКПГ создает пульсацию скоростей дви>:.;ения потока, способствующую интенсификации горения аэросмеси в факеле.

На фиг. 1 схематически изображена описываемая пылеугольная горелка, продольный разрез; на фиг. 2 — увеличенный разрез по

А — А.

B корпусе горелки концентрически расположены два канала — внутренний 1 для подачи аэропыли и наружный 2 для вторичного воздуха, снабженные улиточными подводящими патрубками 3 и 4, По оси канала 1 размещена ИКПГ б с аэродинамическим клапаном б, питаемая угольной пылью из основного потока. Клапан выполнен в виде кольцевого канала, развернутого на 180 в сторону основного потока, что позволяет использовать энергию выбросов через клапан для ускорения потока аэропыли.

Устойчивая работа ИКПГ обеспечивается отбором из потока аэропыли наиболее мелких фракций топлива и уменьшением концентрации, соответствующей избыткам возду

217582

60 ха 0,6 — 1,0. Для этого на входе в аэродинамический клапан 6 установлен радиально проходной венец лопаток 7, имеющий наклон в сторону вращения потока аэропыли, что создает дополнительно к сепарационному эффекту улитки инерционный заслон для входа в клапан крупных частиц пыли.

ИКПГ работает в режиме самовсоса с небольшим наддувом, равным сопротивлению канала 1 и достаточным для начального ро;жига ИКПГ при помощи форсунки или газовой горелки 8.

Б камере ИКПГ применена необычная для

КПГ система обратных токов, создаваемых не в пристенной, а в приосевой части камеры воспламенения. Это достигается кольцевой компоновкой аэродинамического клапана и приближением входящих струй к стенам камеры воспламенения, что резко уменьшает температуру стен и позволяет изготовлять камеру из обычной жаропрочной стали без применения футеровки или водяного охлаждения, Внутренняя поверхность торца камеры воспламенения защищена хромомагнезитовой набивкой, стабилизирующей воспламенение пыли, Колебательная труба 9 ИКПГ также изготовлена из жаропрочной стали со спиральным оребрением (на чертеже не показа но), так как в ней проходят восстановительные процессы и температура пламени снижается.

Интенсифицирующее воздействие ИКПГ на основной факел слагается из следующих факторов:

1, Лэропыль перед выходом из горелки подогревается теплом обратных выбросов из клапана 6 ИКПГ в результате теплообмена со стенами камеры, а также теплом сгорания некоторого количества пыли, поджигаемой выбросами из клапана и горячими стенами камеры. Этот подогрев способствует ускорению воспламенения пыли в корне факела, 2. На выходе из колебательной трубы 9 пламя выбрасывается в форме тороидальных вихрей, следующих с частотой пульсаций в

ИКПГ (порядка 60 — 70 гц), вовлекающих и быстро воспламеняющих часть аэропыли основного потока и ускоряющих смешение пыли с воздухом.

3, Пульсации скорости, налагаемые ИКПГ на поток в окрестностях выхода из горелки, интенсифицируют тепло- и массообмен между частицами топлива и газовой средой, ускоряя прохождение начальных стадий воспламенения пыли и интенсифицируя горение в диффузионной области, особенно горение крупных фракций пыли.

Последний процесс в известной мере автоколебательный, так как при микровзрывах пыле-воздушной смеси, возникающих при распаде вихрей во внешнем факеле, также генерируются нелинейные акустические коле бания, которые вместе с многочисленными гармониками основной частоты ИКПГ создают широкий спектр высокочастотных гармоник, воздействующих на взвесь топлива более интенсивно, чем относительно низкая основная частота ИКПГ.

Опытные данные позволяют рассчитывать на яркий эффект интенсификации горения пыли в факеле при сжигании в ИКПГ около

7>/О от общего расхода пыли. В этом случае для горелки производительностью 30 мвт потребуется ИКПГ с сечением колебательной трубы в цилиндрической части порядка

250 мм, т. е. того же порядка, что и сечение холостых вставок в пылевых каналах обычных горелок.

При опытах по применению КПГ мощностью 2 мвт для акустической обдувки поверхностей обычного пылеугольного котла

100 мвт не было обнаружено какого-либо разрушительного влияния пульсаций на футеровку и другие элементы котла. Поэтому описываемая горелка применима не только для вновь проектируемых котлоагрегатов, но и может быть использована при реконструкции устаревших котлов для повышения их производительности без увеличения топочного объема.

ИКПГ может работать и на вспомогательном топливе, например (газ, мазут), для Которого еще не доказана возможность использования камер пульсирующего горения, однако наиболее универсальным решением является питание ИКПГ угольной пылью из основного потока.

Предмет изобретения

1. Пылеугольная горелка, содержащая корпус с двумя концентрически расположенными каналами для подачи по внутреннему аэропыли, а по наружному вторичного воздуха, и улиточными подводящими патрубками, от ичиющаяся тем, что, с целью интенсификации горения, по оси канала подачи аэропыли размещена инициирующая камера пульсирующего горения (ИКПГ) с аэродинамическим клапаном, питаемая угольной пылью из основного потока.

2. Горелка по и. 1, отличающаяся тем, что, с целью использования энергии выбросов через клапан для ускорения потока аэропыли, клапан выполнен в виде кольцевого канала, развернутого на 180 в сторону основного потока.

3. Горелка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения устойчивой работы

ИКПГ путем отбора в нее преимущественно мелких фракций топлива и уменьшения концентрации отбираемой пыли, па входе в клапан установлен венец лопаток, имеющих наклон в сторону вращения потока аэропыли.

217582

Фиг. 2

Составитель К. Харитонов

Техред Л. Я. Левина Корректоры: М. П. Романцова и С. А. Башлыкова

Редактор Е. А. Кречетова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 203077 Тираж 530 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д, 4