КОНФУЗОРНЫЙ ПЫЛЕКОНЦЕНТРАТОР

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, а именно подготовке твердого топлива к сжиганию, в частности к пылеприготовлению, и может быть использована в системах прямого вдувания на тепловых электростанциях при раздаче высококонцентрированного потока пылегазовоздушной смеси на несколько каналов равномерно и отводе низкоконцентрированного потока в отдельный канал.
Известен конфузорный пылеконцентратор, содержащий корпус с крышкой, входной отражатель частиц, размещенный в нижней части корпуса и имеющий входную стенку, наклоненную к стенке корпуса с образованием в ней входного конфузорного канала, и выходную стенку, наклоненную к оси корпуса (патент BG №38593, МПК F23K 1/00, 1986 г.). Дополнительный отражатель частиц расположен с кольцевым зазором над входным отражателем частиц и имеет входную стенку, наклоненную к стенке корпуса с образованием с ней дополнительного конфузорного канала. Патрубок отвода низкоконцентрированной смеси, размещен на крышке корпуса по его оси, и патрубок отвода высококонцентрированной смеси, соединен с корпусом через дополнительный конфузорный канал.
Настоящий конфузорный пылеконцентратор не позволяет регулировать соотношение смеси по низкоконцентрированному и высококонцентрированному отводам, причем деление пыли производится только по двум отводам.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является конфузорный пылеконцентратор, содержащий корпус с крышкой, входной отражатель частиц потока, размещенный в нижней части корпуса и имеющий входную стенку, наклоненную к стенке корпуса с образованием с ней входного конфузорного канала, и выходную стенку, наклоненную к оси корпуса, дополнительный отражатель частиц, расположенный с кольцевым зазором над входным отражателем частиц потока и имеющий входную стенку, наклоненную к стенке корпуса с образованием с ней дополнительного конфузорного канала, патрубок отвода низкоконцентрированной смеси, размещенный на крышке корпуса по его оси, и патрубок отвода высококонцентрированной смеси, соединенный с корпусом через дополнительный конфузорный канал (патент RU №2437031С1, МПК F23K 1/00, 2010). Последний снабжен дополнительными патрубками отвода высококонцентрированной смеси, все патрубки отвода высококонцентрированной смеси симметрично расположены по периферии вокруг крышки корпуса и соединены с дополнительным конфузорным каналом через замкнутый канал, дополнительный отражатель снабжен выходной стенкой, наклоненной к оси корпуса, и обечайкой, размещенной внутри дополнительного отражателя и соединенной с его входной и выходной стенками. Причем сечение ее верхнего контура выполнено охватывающим в плане входное сечение патрубка отвода низкоконцентрированной смеси, а сечение ее нижнего контура размещено выше поверхности выходной стенки входного отражателя или пересекает ее.
Недостатком этой полезной модели является повышенная концентрация топлива в отводящем патрубке низкоконцентрированной смеси (≥12-15%) и неравномерное деление топлива между отводами высококонцентрированной смеси при начальном неравномерном поле концентрации пылеугольного потока на входе в концентратор.
Задачей полезной модели является повышение эффективности работы пылеконцентратора за счет снижения доли пыли в отводящем патрубке низкоконцентрированной смеси.
Техническим результатом, достигаемым полезной моделью, является возможность в определенных, заданных пределах изменять указанные выше соотношения (концентрации), а также повысить равномерность распределение пыли по патрубкам отвода высококонцентрированной смеси.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что конфузорный пылеконцентратор содержит корпус с крышкой, входной отражатель частиц, размещенный в нижней части корпуса и имеющий входную стенку, наклоненную к стенке корпуса с образованием с ней входного конфузорного канала, и выходную стенку, наклоненную к оси корпуса, дополнительный отражатель частиц, расположенный с кольцевым зазором над входным отражателем частиц и имеющий входную стенку, наклоненную к стенке корпуса с образованием в ней дополнительного конфузорного канала, патрубок отвода низкоконцентрированной смеси, размещенный на крышке корпуса по его оси, и патрубок отвода высококонцентрированной смеси, соединенный с корпусом через дополнительный конфузорный канал, снабженный дополнительными патрубками отвода высококонцентрированной смеси, все патрубки отвода высококонцентрированной смеси симметрично расположены вокруг крышки корпуса и соединены с дополнительным конфузорным каналом через замкнутый канал, дополнительный отражатель снабжен выходной стенкой, наклоненной к оси корпуса, и обечайкой, размещенной внутри дополнительного отражателя и соединенный с его входной и выходной стенками, причем сечение ее верхнего контура выполнено охватывающим в плане входное сечение патрубка отвода низкоконцентрированной смеси, а сечение ее нижнего контура размещено выше поверхности выходной стенки входного отражателя или пересекает ее. Согласно полезной модели, к нижней части корпуса присоединена цилиндрическая обечайка, между входным отражателем частиц подаваемого потока и выходной его стенкой выполнена цилиндрическая втулка, а между цилиндрической обечайкой и цилиндрической втулкой установлены лопатки аксиального завихрителя потока транспортируемой среды.
Лопатки аксиального завихрителя выполнены плоскими или профилируемыми, с прямыми поворотными участками на концах и установкой поворотного аппарата, регулирующего их угол наклона.
Соотношение длины цилиндрической обечайки к внешнему диаметру обечайки составляет 0,25-0,60.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез предлагаемого конфузорного пылеконцентратора; на фиг.2 - вид А сверху, по фиг.1.
c
n
Предлагаемый конфузорный пылеконцентратор содержит корпус, выполненный в виде конической стенки 1, с конической крышкой 2, установленной сверху и цилиндрической обечайкой 3 установленной снизу. По оси корпуса перед цилиндрической обечайкой 3 установлен входной отражатель 4 частиц, имеющий входную стенку 5, наклоненную к стенке 1 корпуса с образованием с ней входного конфузорного канала 6. Входной отражатель 4 присоединен к цилиндрической втулке 7, расположенной в цилиндрической обечайке 3, а с другой стороны цилиндрической обечайки 3 выполнена выходная стенка 8, наклоненная к оси корпуса. Между цилиндрической обечайкой 3 и цилиндрической втулкой 7 установлены лопатки 9 аксиального завихрителя, которые могут быть выполнены плоскими или профилируемыми, с прямыми поворотными участками на их концах и установкой поворотного аппарата (не показан), регулирующего их угол наклона. Соотношение длины цилиндрической обечайки 3 к внешнему диаметру обечайки 3 составляет 0,25-0,60. Пылеконцентратор также содержит дополнительный отражатель частиц 10, расположенный с кольцевым зазором 11 над входным отражателем 3 частиц, и имеет входную стенку 12, наклоненную к стенке 1 корпуса с образованием с ней дополнительного конфузорного канала 13, выходную стенку 14, наклоненную к оси корпуса, и обечайку 15, размещенную внутри дополнительного отражателя 10 и соединенную с его входной и выходной стенками 12 и 14. Величина зазора 11 выбрана из условия исключения проникновения в него газового потока, так как входной конфузорный канал 6, кольцевой зазор 11 и дополнительный конфузорный канал 13 образуют тройник по схеме близкой к F=F (см. Е.И.Идельчик «Справочник по гидравлическим сопротивлениям», Ленинград, Государственное энергетическое издательство, 1960, р.7-24-7-27), то в зависимости от конкретных геометрических соотношений и режимных параметров, максимально допустимая величина кольцевого зазора 11, при котором обеспечивается условие исключения проникновения в него газового потока, определяется диаграммами указанных рисунков. Минимальная величина кольцевого зазора 11 определяется условием исключения сводообразования материала в нем и зависит от вида применяемой пыли. Пылеконцентратор также содержит патрубок 16 отвода низкоконцентрированной смеси, размещенный н крышке 2 корпуса по его оси. Патрубок 16 отвода может быть выполнен с внешней обечайкой 17 с возможностью ее перемещения внутрь корпуса на тягах 18, которые могут перемещаться параллельно оси корпуса внутри втулок 19, установленных на крышке 2, с помощью винтовой передачи 20. Сечение 21 верхнего контура обечайки 15 выполнено охватывающим в плане входное сечение патрубка 16 низкоконцентрированной смеси, в частности входное сечение 22 внешней обечайки 17 патрубка 16. Сечение 23 нижнего контура обечайки 15 размещено выше поверхности выходной стенки 8 входного отражателя 4 частиц или перекрывает ее. Кроме того, пылеконцентратор содержит патрубки 24 отвода высококонцентрированной смеси, симметрично расположенные по периферии вокруг крышки 2 корпуса и соединенные с корпусом через замкнутый канал 25 и дополнительный конфузорный канал 13. Замкнутый канал 25 выполнен кольцевидной формы, входное сечение 26 которого размещено по периферии крышки 2 корпуса и соединено с дополнительным конфузорным каналом 13. Канал 25 имеет внутреннюю стенку 27 и наружную стенку 28, которая является продолжением стенки 1 корпуса. В канале 25 между входными сечениями 29 патрубков 24 отвода на осях 30 могут быть размещены поворотные лопатки 31, примыкающие (с минимальным конструктивным зазором) к наружной стенке 28. Наибольшее поперечное сечение 32 поверхности выходной стенки 8 входного отражателя 3 может быть выполнено охватывающим в плане сечение 23 нижнего контура обечайки 15.
Описываемый пылеконцентратор работает следующим образом.
При входе в корпус пылеконцентратора исходный пылегазовый поток отжимается входной стенкой 5 входного отражателя 4 к стенке 1 корпуса. Этот эффект усиливают лопатки 9 аксиального завихрителя, дополнительно закручивающие пылегазовый поток. Конфигурация выполнения лопаток может быть различной: плоской или профилируемой, в зависимости требуемого сопротивления по воздуху. При установке поворотного аппарата, поворачивающего прямые поворотные участки на концах лопаток, можно дополнительно регулировать крутку пылегазового потока, что позволяет перераспределять количество пыли между патрубками 24 и 16, соответственно, высококонцентрированной и низкоконцентрированной смеси. Соотношение длины цилиндрической обечайки 3 к внешнему диаметру обечайки 3 составляет 0,25-0,60, в зависимости от начальной скорости пылегазового потока.
Основная масса пыли по стенке 1 корпуса с небольшой частью газа поступает на наружную стенку 28 канала 25 и далее в патрубки 24 отвода высококонцентрированной смеси. Остальной поток, содержащий большую часть газов и небольшую часть не уловленной пыли, поступает под крышку 2, затем после разворота - под внешнюю обечайку 17 и далее в патрубок 16 отвода низкоконцентрированной смеси. В результате того, что сечение 21 верхнего контура обечайки 15 выполнено охватывающим в плане входное сечение 22 обечайки 17, значительная доля унесенных частиц после разворота потока попадает во внутреннее пространство обечайки 15. Вследствие того, что в сечении 21 верхнего контура обечайки 15 отсутствует восходящий поток газов (они не проникают через кольцевой зазор 11 в результате выполнения вышеуказанных условий), значительная доля пыли попадает по инерции на наклонную поверхность обечайки 15, далее стекает по ней до ее сечения 23 нижнего контура, и через него поступает в зазор 11. Из-за отсутствия в зазоре 11 восходящего потока газов частицы пыли в нем практически не изменяют своего направления, а так как сечение 23 размещено выше поверхности выходной стенки 8 входного отражателя 4 или пересекает ее, частицы пыли попадают через зазор 11 на выходную стенку 8. Далее слой стекающих по стенке 8 частиц поступает в слой частиц входного потока (отжимаемого входной стенкой 5 на стенку 1 корпуса), а затем с основной массой частиц входного потока через дополнительный конфузорный канал 13 поступают в канал 25, и далее в патрубок 24 отвода высококонцентрированной смеси. Таким образом, часть не уловленной пыли, уносимой с очищенным потоком, дополнительно улавливается, что обеспечивает повышение концентрации пыли в патрубках 24, и тем самым повышает эффективность работы предлагаемого пылеконцентратора. Благодаря тому, что наибольшее поперечное сечение 32 поверхности выходной стенки 8 входного отражателя 3 выполнено охватывающим в плане сечение 23 нижнего контура обечайки 15, все стекающие по обечайке 15 частицы попадают на выходную стенку 8. При необходимости регулирования концентрации пыли в патрубках 24 отвода высококонцентрированной смеси обечайку 17 перемещают внутри корпуса вдоль его оси на тягах 18, которые перемещают параллельно оси корпуса внутри втулок 19 с помощью винтовой передачи 20. При подъеме обечайки 17 уменьшается угол разворота потока, поступающего в сечение 22, и больше пыли попадает в патрубок 16 отвода низкоконцентрированной смеси, при ее опускании - угол разворота потока увеличивается, и степень улавливания возрастает. Повышение равномерности распределения пыли по патрубкам 24 отвода высококонцентрированной смеси в случае, если входная концентрация пыли имеет пространственную неравномерность, обеспечивается следующим образом. Отжатая в конфузорных каналах 6 и 13 пыль поступает вдоль стенок 1 корпуса в канал 25 на его наружную стенку 28, по которой она попадает в патрубки 24. Поворот лопаток 31, размещенных между входными сечениями 29 этих патрубков 24 и примыкающих к наружной стенке 28, где сосредоточена основная масса пыли внутри канала 25, обеспечивает перераспределение ее количества между патрубками 24. При этом поворот лопатки 31 от сечения 29 патрубка 24, в который до начала процесса настройки поступало наименьшее количество пыли, обеспечивает увеличение поступления пыли в этот патрубок и одновременно уменьшает поступление пыли в смежный патрубок 24, в который поступало большее количество пыли, чем и достигается выравнивание расходов и концентрации пыли по патрубкам 24. Наибольшая эффективность регулирования распределения пыли обеспечивается при размещении лопаток 31 как можно ближе к наружной стенке 28 канала 25, где сосредоточена основная масса пыли, т.е. с минимальным конструктивным зазором от нее.
Настоящий конфузорный пылеконцентратор повышает эффективность работы за счет максимального снижения доли пыли в патрубке отвода низкоконцентрированной смеси и лучшей равномерности подачи пыли по патрубкам отвода высококонцентрированной смеси.