УСТАНОВКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА
FUEL COMBUSTION PLANT

Заявленное изобретение относится к устройствам для сжигания топлива, может быть использовано в отраслях промышленности, где требуются такие устройства, например, для получения электроэнергии. Наиболее эффективно данная установка может быть использована для сжигания водоугольного топлива.
Известна установка для сжигания топлива, содержащая распределительное устройство, камеру сгорания и теплообменник, узлы для подачи топлива и воздуха (Патент России № 2112906, 1998).
Эта установка предпочтительно применяется для сжигания отходов (мусора). Она содержит емкость для сжигания мусора с узлом подачи воздуха и узел для удаления продуктов сгорания. Узел подачи воздуха содержит по крайней мере два отверстия. Одно из этих отверстий расположено в первом торце емкости. Второе отверстие расположено во втором, противоположном, торце емкости. Устройство содержит узел для эжекции газа из емкости, выход которого расположен у отверстия второго торца. При этом в качестве узла для эжекции газа емкость может содержать по крайней мере один парогенератор, включающий блок подогрева воды, размещенный в емкости для сжигания мусора у второго ее торца. Данное устройство решает многие проблемы высокоэффективного сжигания мусора, тем не менее ее сложно использовать при решении некоторых задач, например, высокоэффективного непрерывного сжигания мусора или иного топлива.
Была поставлена задача создания такой установки для сжигания топлива, которая позволила бы обеспечить высокоэффективное непрерывное сжигание топлива, предпочтительно с получением сравнительно низкопотенциального тепла (с температурой отходящих газов до 900°С). Последнее связано с тем, что высокотемпературные теплообменники весьма дороги и имеют ограниченный ресурс.
Данная задача была решена настоящим изобретением.
В установке для сжигания топлива, содержащей распределительное устройство, камеру сгорания и теплообменник, узлы для подачи топлива и воздуха, согласно изобретению, узел для подачи воздуха, камера сгорания и теплообменник установлены на одной оси, при этом распределительное устройство расположено с возможностью вращения его вокруг данной оси, при этом распределительное устройство выполнено в виде цилиндра и содержит горизонтально расположенную перегородку, а также содержит окна, выполненные по разные стороны от перегородки и открытые в противоположных друг другу направлениях, теплообменник выполнен в виде проницаемых для газов внутреннего и внешнего кольцевых цилиндров, расположенных с внешней стороны цилиндра распределительного устройства на расстоянии от него и между этими цилиндрами, коаксиально с цилиндром распределительного устройства, узел для подачи топлива расположен на торце установки между внутренним и внешним кольцевыми цилиндрами теплообменника, а узел для подачи воздуха расположен в торцевой части распределительного устройства.
Противоположная торцевая часть распределительного устройства предпочтительно выполнена с возможностью присоединения к ней устройства для откачки воздуха или иных газов.
Каналы для выхода золы предпочтительно выполнены на расположенном противоположно упомянутому торце установки.
Теплообменник предпочтительно содержит проницаемые для газов радиальные перегородки, расположенные между внутренним и внешним кольцевыми цилиндрами теплообменника.
Внешний цилиндр и радиальные перегородки теплообменника предпочтительно выполнены из теплообменных труб, а его внутренний цилиндр - из пористого огнеупорного материала.
Между цилиндром распределительного устройства и внутренним кольцевым цилиндром теплообменника предпочтительно расположены радиальные перегородки.
Данное изобретение поясняется нижеприведенными чертежами.
На Фиг.1 показана общая схема установки для сжигания топлива.
На Фиг.2 показано подробно сечение А-А, обозначенное на Фиг.1.
На Фиг.3 показано подробно сечение Б-Б, обозначенное на Фиг.1.
Установка для сжигания топлива содержит распределительное устройство, включающее распределительный барабан 1 с выполненными в нем окнами 2. Поз.3 обозначено межперегородочное пространство, ограниченное распределительным барабаном 1, внутренним кольцевым цилиндром теплообменника 4 и расположенными между ними радиальными перегородками 5. Камера сгорания 6 расположена между внутренним кольцевым цилиндром теплообменника 4, выполненного из пористого огнеупорного материала, и внешним кольцевым цилиндром 7. Для подачи топлива предназначены форсунки 8. Мотор-редуктор 9 предназначен для вращения распределительного барабана 1. Поз.10, 11 и 12 обозначены соответственно окна для удаления золы, боковая стенка и крышка установки, а позицией 13 - теплообменные трубы внешнего кольцевого цилиндра теплообменника 14 и его радиальных перегородок 15. Поз.16 обозначена горизонтально расположенная перегородка распределительного устройства.
Установка работает следующим образом.
Под действием разрежения, создаваемого компрессором установки (на чертеже не показан), атмосферный воздух поступает в распределительный барабан 1 и через окно 2 поступает в межреберное пространство 3, по которому он распределяется по всей высоте устройства. Далее воздух проходит через сектор 17 пористого материала по направлению от центра. При этом воздух нагревается за счет ранее запасенного материалом теплообменника-регенератора тепла и поступает в камеру сгорания 6 при температуре, превышающей температуру воспламенения водоугольной смеси, подаваемой форсунками 8. Водоугольная смесь подается в количестве, превышающем количество воздуха, необходимого для полного сгорания топлива. В результате в зоне подачи воздуха будет происходить неполное сгорание топлива с выработкой тепла для потребителя и генерацией горючего газа, проходящей при взаимодействии углекислоты и воды с выработкой угарного газа и водорода. Необходимая для реакции вода входит в состав топлива. При дальнейшем движении газов по кольцу в горизонтальной плоскости указанная реакция будет проходить при недостатке кислорода.
Газообразная смесь продуктов сгорания с генераторным газом будет проходить через сектор 18 (расположенный диаметрально противоположно сектору 17) пористого материала по направлению к центру, передавая выработанное тепло. На внешней стенке внутреннего цилиндра теплообменника-регенератора при фильтрации оседает зола и непрогоревшие за один цикл частицы угля. Непрерывное вращение распределительного барабана 1, осуществляемое мотор-редуктором 9, создает вращение всей зоны горения и изменение направления газовых потоков в радиальном направлении, что и обеспечивает регенерацию тепла. В результате вращения через некоторое время направление газового потока в секторе 15 сменится на противоположное, осевшие частицы оторвутся потоком нагретого воздуха. Непрогоревшие частицы угля прогорят, зола не изменит свое состояние. В процессе работы зола и частицы угля перемещаются по снижающимся спиралям, периодически оседая на внешней стенке внутреннего цилиндра теплообенника-регенератора. В результате этого процесса зола оседает на дно котла и удаляется по известным технологиям через окна 10.
Разрежение в объеме устройства позволяет существенно снизить потери тепла с удаляемой золой, а также через боковую стенку 11 и крышку 12. Атмосферный воздух, фильтруясь через пористый материал (золу, огнеупорный кирпич), отводит тепло и возвращает его в объем печи.
Тепло отводится от котла через теплообменные трубы 13 внешнего кольцевого цилиндра теплообменника и его радиальных перегородок.