Устройство для сжигания водоугольного топлива с керамическим стабилизатором горения и подсветкой



Устройство для сжигания водоугольного топлива с керамическим стабилизатором горения и подсветкой
Устройство для сжигания водоугольного топлива с керамическим стабилизатором горения и подсветкой

Владельцы патента RU 2705535:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин) (RU)

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Устройство для сжигания водоугольного топлива с керамическим стабилизатором горения и подсветкой содержит две камеры горения с форсунками подачи топлива и воздуха. Камеры расположены вертикально и разделены горизонтально установленными керамическими решетками. Одна решетка между верхней камерой горения и нижней камерой, вторая - между нижней камерой горения и поддоном для шлама. Керамические решетки являются стабилизаторами горения. В нижней камере горения установлен высокотемпературный электрический нагревательный элемент, выполняющий функцию «подсветки» камеры горения для дожига топлива при более высокой температуре и запального элемента в момент пуска устройства. Изобретение позволяет производить котлы малой мощности, работающие на водоугольном топливе для обогрева небольших помещений с минимальными выбросами вредных веществ в атмосферу. 1 ил.

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к технике генерирования тепловой энергии на принципе пламенного окисления жидкого топлива. Данное устройство разработано специально для сжигания водоугольного топлива. Устройство подходит так же для сжигания любых других видов жидких топлив, может быть использовано для отопления жилых домов и помещений, в промышленности, сельском хозяйстве, жилищно-коммунальном хозяйстве, на транспорте и других областях для автономного водяного отопления и воздушного обогрева, а также горячего водоснабжения жилых и производственных помещений, зданий и сооружений: гаражей, теплиц, хранилищ, ферм, дачных домиков и т.д.

Известно устройство «Способ двухстадийного сжигания топлива и топка для его осуществления» (патент РФ №2324110, F23C 10/02 10.05.2008 г.) при котором способ двухстадийного сжигания топлива осуществляется в первой стадии путем газификации и частичного сжигания его в кипящем слое с циркуляционно связанными вертикально ориентированными нисходящей зоной газификации топлива и восходящей зоной частичного окисления топлива и его коксового остатка при экологически обусловленной низкой температуре горения с последующим и во второй стадии дожиганием продуктов газификации и несгоревшего топлива в факельном высокотемпературном процессе в камерной топке, включающий в себя процесс регенерации тепла, выделившегося в первой стадии сжигания дополнительно к энергозатратам, необходимым для поддержания изотермичности протекающих в слое процессов, в количестве, необходимом для нагрева воздуха, используемого для обеспечения горения и дожигания топлива в обеих стадиях реагирования, и передаваемого воздуху охлаждаемым материалом слоя, выведенным за пределы зоны реагирования. В псевдоожиженном слое организуют, в дополнение к циркуляционным, нисходящую транзитную зону дожигания потоком флюидизирующего воздуха регулируемой температуры горючих компонентов из сливаемого, в количестве и при температуре на выходе из зоны, достаточных для обеспечения нагрева реакционного воздуха теплом регенерации, инертного компонента материала слоя, причем начало зоны дожигания размещают у верхнего уровня псевдоожиженного слоя в непосредственном контакте с верхним, выходным концом восходящей зоны окисления, выносящей на поверхность слоя материал с предельно низким для любого режима реагирования содержанием горючих веществ, часть которых при этом выносится из слоя через его поверхность в объем камерной топки продуктами реагирования и непрореагировавшим воздухом зоны окисления и также не достигает зоны дожигания. Регенерацию тепла производят путем высокоэффективного контактного теплообмена между практически не содержащим горючих компонентов дисперсным минеральным компонентом материала слоя и воздухом, нагреваемым перед его использованием в процессах сжигания горючих веществ. Вне зоны горения технологическую транспортировку горячего, практически не содержащего горючих компонентов дисперсного минерального компонента материала слоя, осуществляют с использованием любых, в том числе аэрогравитационных и пневматических, транспортных систем».

Недостатком этого способа является то, что данный способ требует большого топочного пространства для стабильного и полного горения топлива и не может быть реализовано в бытовых целях, а также неполное сгорание топлива и большое количество шлама, так как в данном методе горение происходит при низких температурах 600-900 градусов Цельсия, что не позволяет полностью сжечь водоугольные смеси.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому изобретению, является «Двухкамерная топка для сжигания дробленых древесных отходов» (патент РФ №2476768, F23B 10/00, F23G 5/027, F23C 6/04 27.02.2013 г) содержащая, слоевую призматическую камеру газогенерирования с вертикальными фронтовой, задней и боковыми стенами, потолочным перекрытием, имеющим газоплотный узел ввода отходов, слоеудерживающей подовой решеткой, с установленными над ней соплами первичного воздушного дутья, с размещенными окнами выпуска генераторного газа на задней стене над слоеудерживающей решеткой и соплами первичного воздушного дутья и под слоеудерживающей решеткой и оснащенными фильтрующими решетками, а также призматическую камеру дожигания с вертикальными фронтовой, задней и боковыми стенами, размещенными на фронтовой стене окнами ввода генераторного газа, соплами дожигающего воздуха, газоходы, соединяющие камеры газогенерирования и дожигания и подключенные к окнам выпуска и ввода генераторного газа соответственно в задней стене камеры газогенерирования и во фронтовой стене камеры дожигания, с заведенными вовнутрь и ориентированными в направлении камеры дожигания осесимметричными соплами вторичного воздушного дутья, в газоходах с равномерным шагом установлены простенки, образующие систему вертикально-щелевых конфузорных каналов с равновеликими входными и выходными проходными сечениями и параллельными между собой вертикальными плоскостями симметрии, шириной на фронтовой стене камеры дожигания (0,4-1,7) ширины каналов в выходных сечениях, сопла вторичного дутья скомпонованы в вертикальные ряды, установлены во входных сечениях каждого из каналов, а их оси совмещены с вертикальными плоскостями симметрии соответствующих конфузорных каналов.

Недостатком этого устройства является то, что данное устройство работает на твердом топливе и на установках, мощностью более 100 кВт, ввиду необходимости большого топочного пространства.

Задачей заявляемого изобретения является разработка бытового отопительного котла малой мощности, работающего на водоугольном топливе (ВУТ).

Известно, что для качественного сжигания, водоугольное топливо должно пройти несколько фаз: испарение воды, горение легких фракций, горение тяжелых угольных фракция с размерами частиц 50-250 мкм. Для стабильного и полного сгорания топлива данная задача решается или путем увеличения времени нахождения частиц топлива в зоне горения или повышением температуры в зоне горения.

Поставленная задача решается тем, что устройство для сжигания водоугольного топлива с керамическим стабилизатором горения и подсветкой содержащее две камеры горения с форсунками подачи топлива и воздуха, расположенными вертикально согласно изобретению камеры разделены горизонтально установленными керамическими решетками, одна между верхней камерой горения и нижней камерой, вторая между нижней камерой горения и поддоном для шлама, которые являются стабилизаторами горения, а так же, в нижней камере горения установлен высокотемпературный электрический нагревательный элемент, выполняющий функцию «подсветки» камеры горения для дожига топлива при более высокой температуре и запального элемента в момент пуска устройства.

В нижней камере горения топливовоздушная смесь горит при более высокой температуре за счет дополнительного нагрева электрическим высокотемпературным нагревательным элементом, этот же элемент является запальным устройством. Керамические сотовые решетки стабилизируют процесс горения в камере малого объема, а наличие «подсветки» высокотемпературным электрическим нагревательным элементом позволяет участвовать в процессе горения всех фракций топлива.

На чертеже (Фиг. 1) представлен общий вид устройства для сжигания водоугольного топлива с керамическим стабилизатором горения и подсветкой.

Устройство содержит: 1 - огнеупорный корпус, 2 - верхняя низкотемпературная камера сгорания для топлива, 3 - нижняя высокотемпературная камера сгорания для топлива, 4а, 4б - керамические сотовые решетки для разделения зон горения и стабилизации процесса горения, 5 - высокотемпературный электрический нагревательный элемент, 6 - форсунка подачи топлива и воздуха для горения, 7 - поддон для удаления золы и шлама, 8 - теплообменник, 9 - бак для водоугольного топлива, 10 - регулятор подачи топлива, 11 - топливный насос, 12 - регулятор нагрева высокотемпературного электрического элемента, 13 - шланги для подачи водоугольного топлива, 14 - датчик нагрева теплоносителя, 15 - датчик (высокотемпературная термопара) для регулировки температуры нагрева, 16 - термозащитный кожух, 17 - водоугольное топливо (ВУТ).

Устройство работает следующим образом:

1. Запуск устройства.

- Включается циркуляция теплоносителя;

- Включается электрический высокотемпературный нагреватель (5) в режиме «запала»;

- В камеру (2) и (3) одновременно начинает подаваться водоугольное топливо, которое воспламеняется от высокотемпературного электрического нагревателя. Далее в начале процесса горения происходит нагрев корпуса устройства (1) и керамических решеток (4а, 4б). После окончания нагрева и выхода устройства на рабочий режим, процесс горения происходит под действием высокой температуры корпуса устройства (1) и керамических решеток (4а, 4б), при этом электрический высокотемпературный нагреватель (5) переходит в режим «подсветки» для создания более высокой температуры горения в камере (3). Топливо начинает гореть сначала в нижней высокотемпературной камере (3) потом, в процессе нагрева устройства, топливо загорается и в верхней камере (2).

2. Основной режим работы.

Топливо (17) из бака (9) с помощью шлангов (13), насоса для водоугольного топлива (11) и регулятора подачи топлива (10), через форсунки низкого давления (6) подается в верхнюю (2) и нижнюю (3) камеру горения устройства. В верхней низкотемпературной камере (2) происходит основой процесс горения легких фракций топлива при температуре 1100-1300 градусов Цельсия, но так как объем топки небольшой, примерно 25-30% топлива (17), в основном твердые угольные соединения, размером 50-250 мкм., через сотовую керамическую решетку (4а) с верхней камеры горения (2) попадают в нижнюю высокотемпературную камеру (3), где дожигаются за счет большей температуры. В нижнюю высокотемпературную камеру (3) так же добавляется небольшое количество исходного топлива (17) для стабилизации процесса горения. Большая температура в нижней камере достигается за счет подсветки камеры (3) электрическим дисилицит-молибденовым или другим атмосферным высокотемпературным нагревателем с температурой нагрева 1500-1800 Градусов Цельсия (5). Контроль за температурой нагрева электрического нагревательного элемента (5) производиться с помощью датчика (15). Электрический нагреватель (5) выполняет функции «подсветки» и «запального устройства». Большая температура позволяет вступить в реакцию горения все размеры частиц топлива. Сотовые керамические решетки (4а, 4б) стабилизируют процесса горения и разделяют зоны (2) и (3). В процессе начала работы топки, керамические решетки (4а, 4б) и корпус (1) аккумулируют тепловую энергию, и если в процессе подачи топлива произойдет срыв пламени, то за счет накопленной тепловой энергии, устройство продолжит работу. Остатки несгоревшего топлива (17) и шлам через керамическую решетку (4б) осаждаются на поддоне (7).

3. Остановка устройства.

Остановка происходит путем прекращения подачи водоугольного топлива в устройство.

Использование заявляемого изобретения позволяет производить устройства (бытовые котлы) малой мощности, работающие на водоугольном топливе для обогрева небольших помещений с минимальными выбросами вредных веществ в атмосферу. Данное устройство может работать на других видах жидкого топлива, таких как бензин, керосин, дизельное топливо.

Устройство для сжигания водоугольного топлива с керамическим стабилизатором горения и подсветкой, содержащее две камеры горения с форсунками подачи топлива и воздуха, расположенными вертикально, отличающееся тем, что камеры разделены горизонтально установленными керамическими решетками, одна между верхней камерой горения и нижней камерой, вторая - между нижней камерой горения и поддоном для шлама, которые являются стабилизаторами горения, в нижней камере горения установлен высокотемпературный электрический нагревательный элемент, выполняющий функцию «подсветки» камеры горения для дожига топлива при более высокой температуре и запального элемента в момент пуска устройства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Способ двухстадийного сжигания водоугольного топлива с керамическим стабилизатором горения и подсветкой, при котором используются две камеры горения, процесс горения протекает в двух вертикально расположенных камерах, отделенных друг от друга горизонтально установленной керамической решеткой, в каждую камеру одновременно подается топливо и воздух, топливно-воздушная смесь воспламеняется от электрического высокотемпературного элемента, в процессе горения происходит перераспределение фракций топлива, более легкие фракции горят в верхней камере, более тяжелые под действием сил гравитации попадают в нижнюю камеру, где горят при более высокой температуре, керамические сотовые решетки отделяют верхнюю камеру горения от нижней и нижнюю камеру горения от поддона для шлама и выполняют функцию стабилизатора горения, в нижней камере горения создается более высокая температура за счет дополнительного нагрева электрическим нагревательным элементом, этот же элемент выполняет функцию розжига топлива в момент пуска.

Изобретение относится к области энергетики. Пусковое горелочное устройство содержит корпус, парогенератор водяного пара, состоящий из установленных соосно и соединенных между собой трубками бачка-испарителя и паросепаратора, выполненных в виде кольцевых камер, пароперегревателя, выполненного в виде трубки с полыми стенками, и паровой форсунки, а также топку.

Изобретение относится к области энергетики. Автономное горелочное устройство длительного действия содержит корпус в форме стакана, встроенный парогенератор водяного пара, состоящий из трех блоков, а именно бачка-испарителя в виде кольцевой камеры, паросепаратора в виде кольцевой камеры и пароперегревателя, расположенных соосно с корпусом устройства, а также паровую форсунку и сопло, расположенные в камере газогенерации соосно.

Изобретение относится к энергетике. Устройство факельного сжигания топлива содержит камеру воспламенения, источник переменного тока, не менее двух стержневых электродов, соединенных с источником переменного тока, канал подачи топливной аэросмеси, канал вторичного воздуха, камеру охлаждения, причем между камерой воспламенения и охлаждения выполнены проходы для установки стержневых электродов.

Изобретение относится к области энергетики. Теплогенератор пульсирующего горения содержит камеру сгорания с клапанно-смесительным устройством и трубами-резонаторами, причем камера сгорания с трубами-резонаторами размещена в рубашке с теплоносителем, образуя теплообменник, и выхлопную трубу, состоящую из дополнительного резонирующего устройства в составе цилиндрической камеры и резонатора в виде трубы длиной, равной 10…12 диаметрам трубы, и реактивно-активного глушителя шума.

Изобретение относится к теплотехнике, а точнее к средствам изучения процессов горения газообразного топлива. Установка для изучения горения содержит оппозитно размещенные камеры подачи топливовоздушной смеси, сообщенные с источниками топливовоздушной смеси, снабженные щелевыми соплами, направленными в зазор, образованный параллельными кварцевыми пластинами, и средства видеофиксации процесса горения.

Изобретение касается котлов форсированного кипящего слоя (ФКС). Котел форсированного кипящего слоя имеет тракт подачи топлива, сопла вторичного дутья, систему возврата уноса, образованный стенами и ограниченный снизу воздухораспределительной решеткой, подключенной к тракту подачи первичного дутья, реактор форсированного кипящего слоя, над которым установлен топочный объем, образованный экранами, выполненный с большей площадью поперечного сечения, чем реактор и подключенный вверху к по меньшей мере одному конвективному газоходу котла.

Изобретение относится к области энергетики. Способ интенсификации и управления пламенем путем подачи в зону горения топливно-окислительной смеси газообразных углеводородных топлив под действием внешнего электрического поля постоянной отрицательной напряженности заключается в том, что первый электрод устанавливают вокруг среза горелки, второй - на противоположной стенке котла и электроды имеют форму кольца из тугоплавких материалов, благодаря чему электрическое поле постоянной отрицательной напряженности до 150 кВ/м генерируется между кольцевыми электродами, расположенными по ходу движения топливно-воздушной смеси, и воздействует на частоту столкновения частиц, тем самым влияя на скорость прохождения реакции.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно системе автоматического регулирования процесса горения в силовой установке для сжигания древесных отходов и торфа с активным котлом-утилизатором высокотемпературного кипящего слоя с воздухоподогревателем.

Изобретение относится к области тепловой энергетики и может быть использовано на паровых котлах ТЭС. Пылегазовая призматическая топка содержит экранированные вертикальные стены, верхнее торцевое ограждение и скаты холодной воронки, пылеугольные горелки, а также воздушные сопла, установленные на двух больших стенах и направленные тангенциально к поверхностям условных тел вращения.

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Способ двухстадийного сжигания водоугольного топлива с керамическим стабилизатором горения и подсветкой, при котором используются две камеры горения, процесс горения протекает в двух вертикально расположенных камерах, отделенных друг от друга горизонтально установленной керамической решеткой, в каждую камеру одновременно подается топливо и воздух, топливно-воздушная смесь воспламеняется от электрического высокотемпературного элемента, в процессе горения происходит перераспределение фракций топлива, более легкие фракции горят в верхней камере, более тяжелые под действием сил гравитации попадают в нижнюю камеру, где горят при более высокой температуре, керамические сотовые решетки отделяют верхнюю камеру горения от нижней и нижнюю камеру горения от поддона для шлама и выполняют функцию стабилизатора горения, в нижней камере горения создается более высокая температура за счет дополнительного нагрева электрическим нагревательным элементом, этот же элемент выполняет функцию розжига топлива в момент пуска.
Изобретение относится к теплоэнергетике и может использоваться при сжигании высокозольных углей в кипящем слое, например высокозольных углей Экибастузского бассейна Казахстана и ряда месторождений России.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может использоваться при сжигании высокозольных углей в кипящем слое, в частности высокозольных каменных углей. Устройство для сжигания твердого топлива в кипящем слое содержит топку кипящего слоя первой ступени, снабженную газораспределительной решеткой, системой подачи первичного и вторичного воздуха, подключенной на выходе последовательно к уловителям крупнофракционного уноса и летучей золы, в уловителях установлены топки кипящего слоя второй ступени для крупнофракционного уноса и третьей ступени для летучей золы, снабженные газораспределительными решетками и системами подачи первичного и вторичного воздуха и отвода золы.

Изобретение относится к области энергетики. Трехвихревая вакуумная горелка-реактор (100) для смешанных топлив содержит впускной коллектор (150), включающий вакуумную камеру, впуск сопла для сжатого воздуха в вакуумную камеру, сопло для сжатого воздуха, входящее в вакуумную камеру через впуск сопла для сжатого воздуха, и эжекторный выпуск, причем впускной коллектор (150) выполнен с возможностью подачи газообразного топлива в первичную камеру (110) сгорания; первичную камеру (110) сгорания, имеющую цилиндрическую наружную часть и коническую внутреннюю часть, причем коническая внутренняя часть имеет первый конец с меньшим диаметром и второй конец с большим диаметром, при этом первый конец конической внутренней части соединен с впускным коллектором (150), причем коническая внутренняя часть дополнительно включает первую группу направляющих лопаток; редукционное сопло (120), соединенное со вторым концом конической внутренней части первичной камеры (110) сгорания, причем редукционное сопло (120) имеет первую часть в виде усеченного конуса с большим диаметром, соединенную с первичной камерой (110) сгорания, и цилиндрическую вторую часть, которая продолжается от меньшего диаметра первой части в виде усеченного конуса; инжекторы (140), перпендикулярные первой части в виде усеченного конуса редукционного сопла (120) и выполненные с возможностью инжектирования жидкого топлива в первичную камеру (110) сгорания; и цилиндрическую вторичную камеру (130) сгорания, имеющую вторую группу направляющих лопаток, выполненных с возможностью направления воздуха во вторичную камеру (130) сгорания, при этом меньший диаметр первичной камеры (110) сгорания на ее первом конце, больший диаметр первичной камеры (110) сгорания на ее втором конце и первая группа направляющих лопаток образуют три вихря топлива для поддержания вращения топлива к наружной части горелки-реактора (100) и замедления перемещения топлив для обеспечения полного сгорания.

Изобретение относится к способу активирования фракционированных по размеру частиц порошкообразного угля путем их ввода вертикально-щелевыми потоками в смеси с продуктами сгорания и нагрева спутными вертикально-щелевыми газовыми факелами в горизонтальных камерно-факельных нагревателях, выделения и сжигания легких и тяжелых фракций летучих веществ при взаимодействии с газообразными продуктами сгорания, воздухом и паром в инверторных реакторах, охлаждения воздухом в кипящем слое с одновременным отводом теплоты поверхностному теплообменнику, отличающийся тем, что факельный нагрев осуществляют при недостатке кислорода с выделением влаги и легких фракций летучих веществ, а продукты неполного сгорания и нагретые частицы угля вводят в вертикальные инверторные кольцевые реакторы, в которых вначале организуют воспламенение и сжигание легких фракций летучих веществ в кольцевых опускных потоках с воздушной подпиткой факелов радиальными струями из вертикально-приосевых участков, затем выводят и сжигают тяжелые фракции летучих веществ в опускных потоках с продувкой факелов тангенциальными струями пара при одновременном отводе теплоты встроенным поверхностным охладителям.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано при проектировании многоходовых топок котлов, теплогенераторов и других теплотехнических устройств, работающих на топливе, которое в смеси с воздухом в определенных условиях взрывоопасно.

Топка // 2355947
Изобретение относится к области теплоэнергетики, может быть использовано на тепловых электростанциях для растопки котлов и сжигания топлива и позволяет обеспечить эффективную растопку котла на пыли высокой концентрации и быстрое выгорание топлива за счет предварительного прогрева пыли в раскаленном муфеле периферийной камеры сгорания путем настильной подачи топлива непосредственно на стенку муфеля.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях для безмазутной растопки котлоагрегата из холодного состояния до рабочего режима и подсветки пылеугольного факела.

Изобретение относится к конструкции двухступенчатых топок промышленных котлов с горизонтальным поворотом газов, преимущественно транспортабельных, а также может найти применение в судовых паровых котлах.
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при сжигании топлива в котельных агрегатах. .

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Способ двухстадийного сжигания водоугольного топлива с керамическим стабилизатором горения и подсветкой, при котором используются две камеры горения, процесс горения протекает в двух вертикально расположенных камерах, отделенных друг от друга горизонтально установленной керамической решеткой, в каждую камеру одновременно подается топливо и воздух, топливно-воздушная смесь воспламеняется от электрического высокотемпературного элемента, в процессе горения происходит перераспределение фракций топлива, более легкие фракции горят в верхней камере, более тяжелые под действием сил гравитации попадают в нижнюю камеру, где горят при более высокой температуре, керамические сотовые решетки отделяют верхнюю камеру горения от нижней и нижнюю камеру горения от поддона для шлама и выполняют функцию стабилизатора горения, в нижней камере горения создается более высокая температура за счет дополнительного нагрева электрическим нагревательным элементом, этот же элемент выполняет функцию розжига топлива в момент пуска.

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Устройство для сжигания водоугольного топлива с керамическим стабилизатором горения и подсветкой содержит две камеры горения с форсунками подачи топлива и воздуха. Камеры расположены вертикально и разделены горизонтально установленными керамическими решетками. Одна решетка между верхней камерой горения и нижней камерой, вторая - между нижней камерой горения и поддоном для шлама. Керамические решетки являются стабилизаторами горения. В нижней камере горения установлен высокотемпературный электрический нагревательный элемент, выполняющий функцию «подсветки» камеры горения для дожига топлива при более высокой температуре и запального элемента в момент пуска устройства. Изобретение позволяет производить котлы малой мощности, работающие на водоугольном топливе для обогрева небольших помещений с минимальными выбросами вредных веществ в атмосферу. 1 ил.

Наверх