Пылесистема

 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях. Изобретение позволяет произвести растопку котла без растопочного бункера пыли за счет сжигания части пыли. Пылесистема содержит пылеконцентратор 1, подключенный тангенциальным входным патрубком 13 к размольному устройству 17, на всас которого подсоединена сбросная труба 27 пылеконцентратора. В патрубке 2 концентрированной смеси сжигается часть пыли, за счет тепла которой обеспечивается растопка основной и сбросной горелок, установленных соосно, причем основная горелка установлена внутри сбросной. Стенка патрубка 2 отвода концентрированной смеси выполнена двойной, выходной торец которой открыт в сторону горелки, а к входному торцу подсоединен патрубок 23 подачи воздуха, проходящий через короб 9 отвода слабозапыленного агента. По оси пылеконцентратора установлена труба 12 дополнительной газовой среды, подсоединенная к источнику горячего воздуха, внутри которой размещено запальное устройство 25, выходной торец которого расположен на уровне меньшего основания рассекателя 11. После включения запального устройства 25 подается аэросмесь, которая в патрубке 2 воспламеняется и воспламеняет аэросмесь, выходящую из горелок 21 и 22. Пылесистема позволяет снизить образование окислов азота за счет восстановления их в восстановительной среде, образующейся при горении с недостатком воздуха в основной и сбросной горелках. При этом остальной воздух подводится между горелок из стенок патрубка 2 и третичный воздух из сопел 24. Ступенчатое воспламенение и постадийное горение обеспечивают стабильность горения и низкий уровень окислов. 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях для сжигания низкосортных и рядовых углей.

Известна пылесистема (авторское свидетельство СССР 1760252, МКИ F 23 К 1/00, 1990), содержащая размольное устройство, соединенное на входе с топкой и бункером сырого угля, а на выходе - с пылеконцентратором, содержащим завихритель с полой вставкой и полыми лопатками, через которые удаляется отработанный сушильный агент, засасываемый в полую вставку, основные и сбросные горелки, подсоединенные соответственно к патрубку концентрированной смеси и к сбросной трубе, при этом пылеконцентратор установлен соосно основной горелке.

Недостатком известной пылесистемы является трудность запуска пылесистемы в работу ввиду отсутствия в начальный период горячих дымовых газов.

Известен пылеконцентратор в пылесистеме, содержащей (авторское свидетельство СССР 1765623, МКИ F 23 К 1/00, 1990) размольное устройство, подсоединенное на вход пылеконцентратора, имеющего завихритель с полой вставкой и полыми лопатками, через которые удаляется сушильный агент из полой вставки, при этом сбросной отвод подсоединен к сбросной горелке (по описанию), а патрубок концентрированной смеси - к основной горелке, причем к патрубку концентрированной смеси подсоединен патрубок ввода теплоносителя для термоподготовки пыли перед сжиганием.

Недостатком известной пылесистемы является трудность ее запуска ввиду отсутствия в начальный период горячих топочных газов.

Известна пылесистема с пылеконцентратором (авторское свидетельство СССР 1768877, МКИ F 23 К 1/00, 1990, опубл. 15.10.92, бюл. 38), содержащая размольное устройство (по описанию), подключенное на вход пылеконцентратора, с соосно установленной внутри полой вставкой с завихрителем, имеющим полые лопатки, через которые удаляется сушильный агент из полой вставки, причем лопатки установлены между рассекателем и обечайкой, ортогонально им и под углом к оси пылеконцентратора, а межлопаточное пространство соединяет пристенное пространство, наиболее обогащенное пылью, с патрубком отвода концентрированной смеси, в который через полую вставку, представляющую собой канал для отвода слабозапыленного агента, заведена по оси труба дополнительной газовой среды, при этом пылеконцентратор выполнен горизонтальным и непосредственно подсоединяется к горелке.

Недостатком известной пылесистемы с пылеконцентратором является отсутствие в пусковой период горячих топочных газов, что затрудняет растопку горелок.

Задача изобретения - получение горячих топочных газов для растопки горелок в период запуска пылесистемы и снижение образования окислов азота за счет ступенчатого воспламенения и многостадийного горения.

Задача решается тем, что в пылесистеме, содержащей размольное устройство, подсоединенное на входе к топке и бункеру сырого угля, а на выходе - к пылеконцентратору, содержащему горизонтальный цилиндрический корпус с тангенциальным входным патрубком, подсоединенным к размольному устройству, аксиальным патрубком отвода концентрированной смеси, подсоединенным к основной горелке, и размещенный в корпусе лопаточный завихритель с полыми лопатками, соединенными при помощи окон с осевым каналом для отвода слабозапыленного агента, заглушенного с торца рассекателем, а корпус снабжен обечайкой, образующей с его стенкой короб, подсоединенный к полостям лопаток через окна для отвода слабозапыленного агента, выполненные в рассекателе и обечайке, ортогонально им установленные между ними полые лопатки, расположенные под углом к оси корпуса, и труба дополнительной газовой среды, заведенная по оси корпуса через канал для отвода слабозапыленного агента в патрубок концентрированной смеси, причем рассекатель и обечайка выполнены конусообразными и закреплены большими основаниями соответственно на осевом канале и корпусе, а меньшими основаниями - на трубе дополнительной газовой среды и патрубке для отвода концентрированной смеси, при этом патрубок отвода слабозапыленного агента расположен вокруг патрубка концентрированной смеси соосно ему и подсоединен к сбросной горелке, и воздушные сопла, согласно изобретению аксиальный патрубок отвода концентрированной среды выполнен с двойной стенкой, выходной торец которой открыт в сторону горелки, а входной торец через патрубок отвода слабозапыленного агента подсоединен к линии воздуха, основная горелка установлена внутри сбросной, труба дополнительной газовой среды подсоединена к линии горячего воздуха и внутрь ее заведено запальное устройство, соединенное с источником дополнительного топлива, причем выходной торец запального устройства расположен на уровне меньшего основания рассекателя.

Выполнение аксиального патрубка отвода концентрированной смеси с двойной стенкой, выходной торец которой открыт в сторону основной горелки, а входной торец через патрубок отвода слабозапыленного агента подсоединен к линии воздуха, с установкой основной горелки внутри сбросной позволяет организовать многостадийное горение для снижения выделения окислов азота, для чего между основной и сбросной горелкой образовано воздушное сопло с помощью двойной стенки патрубка отвода концентрированной смеси, открытой в сторону горелки.

Многостадийное горение образовано за счет трех зон: в основной горелке - восстановительная зона, так как в дополнительную газоподающую трубу по оси корпуса подается воздух с недостатком для горения, а в двойную стенку патрубка концентрированной смеси - избыточный воздух, образующий окислительную зону, и третья зона в сбросной горелке - снова восстановительная с недостатком воздуха для горения. Третичный воздух подается за сбросной горелкой для дожигания оставшейся пыли. В результате многостадийного горения снижается образование окислов азота, так как образующиеся окислы на всех стадиях проходят через восстановительные зоны, где восстанавливаются до молекулярного азота.

Подсоединение трубы дополнительной газовой среды к линии горячего воздуха с заведением внутрь трубы запального устройства с электрозапальником, соединенного с источником дополнительного топлива (жидкого или газообразного), причем выходной торец запального устройства расположен на уровне меньшего основания рассекателя, позволяет получить требуемые для растопки горячие дымовые газы и путем ступенчатого воспламенения пыли обеспечить стабильную растопку горелок. Этому способствует концентрация пыли в патрубке отвода концентрированной смеси, прогрев стенок патрубка с помощью запальника и наличие окислительной среды, подаваемой через трубу дополнительной газовой среды. Установка выходного торца запального устройства на уровне меньшего основания рассекателя обеспечивает воспламенение аэросмеси, выходящей из межлопаточного пространства как раз на срезе меньшего основания рассекателя. Предварительное воспламенение части пыли позволяет прогреть остальную пыль, поступающую на основную горелку, где происходит дружное воспламенение всей пыли. Такое двухстадийное воспламенение исключает отрыв факела при растопке горелки и меняющихся нагрузках при работе. Кроме того, при первичном воспламенении происходит нагрев воздуха, проходящего через двойные стенки патрубка концентрированной смеси, что улучшает условия воспламенения в основной горелке. После розжига основной горелки запальное устройство может быть отключено. С помощью сжигания части пыли остальное топливо подвергается термоподготовке, что благоприятно влияет на характер горения, ведет к снижению недожога и окислов азота, так как при прогреве из топлива выделяются все газы и окисленные группы, которые, минуя высокотемпературные зоны, не вовлекаются в окислительный процесс.

Итогом предлагаемого устройства является быстрая растопка котла без применения специальных бункеров пыли или пылепроводов от растопочных бункеров, представляющих сложную и взрывоопасную систему.

Предлагаемая пылесистема компактна, проста (всего одна улитка) и взрывобезопасна, позволяет запускать пылесистему из холодного состояния, так как перед горелкой имеется автономный источник теплоты, обеспечивающий стабильную растопку и горение топлива.

На чертеже изображена описываемая пылесистема.

Пылесистема содержит пылеконцентратор 1, включающий патрубок 2 для отвода концентрированной смеси, завихритель 3 с полыми лопатками 4, осевым каналом 5 для отвода слабозапыленного агента, соединенным при помощи окон 6 с полостями 7 лопаток 4 завихрителя 3, и установленную внутри корпуса пылеконцентратора 1 коническую обечайку 8, образующую со стенкой корпуса пылеконцентратора короб 9 для отвода слабозапыленного агента, подсоединенный при помощи окон 10 в обечайке 8 к полостям 7. Лопатки 4 имеют обтекаемую форму, а канал 5 завихрителя 3 с торца заглушен и выполнен в виде рассекателя 11 конусообразной формы и прикреплен широким основанием к осевому каналу 5, меньшим основанием - трубе 12 дополнительной газовой среды, заведенной в патрубок 2 отвода концентрированной смеси через осевой канал 5 отвода слабозапыленного агента, сообщающийся через окна 6, выполненные в рассекателе 11 с полостями 7 лопаток 4 завихрителя 3. Пылеконцентратор имеет также тангенциальный входной патрубок 13. Между осевым каналом 5 и корпусом пылеконцентратора 1 образуется кольцевой канал 14, сообщающийся через межлопаточное пространство 15 с патрубком 2 отвода концентрированной смеси. Коническая обечайка 8 прикреплена широким основанием к корпусу, а меньшим основанием - к патрубку 2 отвода концентрированной смеси, между которыми расположен короб 9, отделенный от межлопаточного пространства 15 обечайкой 8. С другой стороны межлопаточное пространство 15 отделено от осевого канала 5 рассекателем 11. Полые лопатки 4 установлены под углом к оси корпуса пылеконцентратора 1, ортогонально рассекателю 11 и обечайке 8. Боковой торец корпуса заглушен крышкой 16.

Пылесистема содержит также размольное устройство 17, соединенное с пылеконцентратором 1 патрубком 13, с топкой 18 - газозаборной шахтой 19 с течкой сырого угля 20. Патрубок 2 отвода концентрированной смеси пылеконцентратора 1 подсоединен к основной горелке 21, установленной соосно пылеконцентратору 1, а короб 9 - к сбросной горелке 22, установленной соосно основной горелке 21, причем основная горелка 21 расположена внутри сбросной горелки 22. Стенки патрубка 2 концентрированной смеси пылеконцентратора 1 выполнены двойными с открытым торцом в сторону горелок, а к входному торцу патрубка 2 подсоединен патрубок 23 для подачи воздуха, проходящий через короб 9. Сопла 24 третичного воздуха установлены над сбросной горелкой 22. Внутрь трубы 12 для дополнительной газовой среды заведено со стороны крышки 16 запальное устройство 25, подключенное к дополнительному топливу (жидкому или газообразному) с электрозапальником 26. Выходной торец запального устройства 25 расположен на уровне меньшего основания рассекателя 11, а труба 12 подсоединена к линии горячего воздуха. Пылеконцентратор 1 может иметь также дополнительную сбросную трубу 27, установленную в крышке 16 соосно трубе 12, подключенную на всас размольного устройства 17 для рециркуляции части сушильного агента. Диаметр дополнительной сбросной трубы 27 меньше диаметра осевого канала 5 для отвода слабозапыленного агента.

Пылесистема работает следующим образом.

Включается запальное устройство 25 с помощью электрозапальника 26, работающее на жидком или газообразном дополнительном топливе. После прогрева патрубка 2 отвода концентрированной смеси пылеконцентратора 1 на небольшую мощность включается размольное устройство 17, в которое через дополнительную сбросную трубу 27 всасываются горячие газы от работающего растопочного устройства 25 через межлопаточное пространство 15 и кольцевой канал 14. В трубу 12 для работы растопочного устройства 25 подается воздух. После прогрева размольного устройства 17 по течке 20 подается на всас сырой уголь, который измельчается в размольном устройстве 17 и через входной патрубок 13 поступает в пылеконцентратор 1, в котором за счет тангенциального подвода приобретает вращательное движение с отжатием крупной пыли к стенкам корпуса. Отработанный сушильный агент через сбросную трубу 27 возвращается обратно в размольное устройство 17, а крупная пыль поступает через кольцевой канал 14 и межлопаточное пространство 15 внутрь патрубка 2 отвода концентрированной смеси, где под действием открытого пламени запального устройства, выходящего из торца трубы 12, воспламеняется, чему способствуют нагретые стенки патрубка 2 и наличие воздуха, подаваемого через трубу 12. Через двойные стенки патрубка 2 через патрубок 23 подается вторичный воздух, который дожигает выходящую в горелку 21 горящую аэросмесь из патрубка 2. Мелкодисперсная пыль через осевой канал 5, через полые лопатки 4 поступает в короб 9 и на сбросную горелку 22, где также воспламеняется от работающей основной горелки 21, которая расположена внутри сбросной горелки 22, что способствует воспламенению. Этому же способствует предварительный прогрев мелкой пыли, который осуществляется в лопатках 4 и коробе 9 от тепла работающего запального устройства 25. Из сопла 24 подается третичный воздух для дожигания аэросмеси. При выходе пылесистемы на рабочий режим горелки 21 и 22 могут работать при выключенном запальном устройстве 25, так как горячие топочные газы будут поступать в размольное устройство 17 из топки 18 по газозаборной шахте 19.

Благодаря тому, что в патрубке 2 горение происходит с недостатком кислорода, на выходе из горелки 21 образуется восстановительная среда, которая восстанавливает образовавшиеся при горении окислы азота до молекулярного азота. Часть газов за счет предварительной термоподготовки в канале 2 отвода концентрированной смеси выделяется из топлива еще до его горения, поэтому не участвует в окислении, что уменьшает образование окислов азота. Вторая восстановительная зона образуется на выходе из сбросной горелки за счет балластирования ее отработанным сушильным агентом. Это восстанавливает окислы азота, образовавшиеся в окислительной зоне, при выходе воздуха из двойных стенок патрубка 2.

Таким образом, предлагаемая пылесистема позволяет получить горячие топочные газы от автономного источника теплоты для растопки горелок и уменьшить образование окислов азота.

Формула изобретения

Пылесистема, содержащая размольное устройство, подсоединенное на входе к топке и бункеру сырого угля, а на выходе - к пылеконцентратору, содержащему горизонтальный цилиндрический корпус с тангенциальным входным патрубком, подсоединенным к размольному устройству, аксиальным патрубком отвода концентрированной смеси, подсоединенным к основной горелке, и размещенный в корпусе лопаточный завихритель с полыми лопатками, соединенными при помощи окон с осевым каналом для отвода слабозапыленного агента, при этом осевой канал заглушен с торца рассекателем, а корпус снабжен обечайкой, образующей с его стенками короб, подсоединенный к полостям лопаток через окна для отвода слабозапыленного агента, выполненные в рассекателе и обечайке, причем оси полых лопаток расположены ортогонально рассекателю и обечайке и под углом к оси корпуса, вдоль которой установлена труба дополнительной газовой среды, заведенная в патрубок отвода концентрированной среды через канал слабозапыленного агента, рассекатель и обечайка выполнены конусообразными и закреплены большими основаниями соответственно на осевом канале и корпусе пылеконцентратора, а меньшими основаниями - на трубе дополнительной газовой среды и патрубке отвода концентрированной смеси, при этом патрубок отвода слабозапыленного агента, выполненный в виде короба, расположен вокруг патрубка для отвода концентрированной среды соосно с ним и подсоединен к сбросной горелке, и воздушные сопла, отличающаяся тем, что аксиальный патрубок отвода концентрированной смеси выполнен с двойной стенкой, выходной торец которой открыт в сторону горелки, а входной торец подсоединен к линии воздуха через короб отвода слабозапыленного агента, основная горелка установлена внутри сбросной, труба дополнительной газовой среды подсоединена к линии горячего воздуха и внутрь ее заведено запальное устройство, соединенное с источником дополнительного топлива, при этом выходной торец запального устройства расположен на уровне меньшего основания рассекателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1