СИСТЕМА ПВК

Полезная модель относится к области подачи угольной пыли от бункера к горелкам парогенераторов электростанций и может быть использована в отраслях промышленности, где требуется постоянная точность дозирования пылевидных материалов во времени.
Техническим решением, предшествующим предлагаемому, является система подачи угольной пыли по авторскому свидетельству - патенту №861856, кл. F23K 3/02 (авторы А.М. Бондарев, Н.А.Красавин, В.М. Иоффе, опубликовано 07.09.81 г. Бюллетень №3), содержащая бункер с вертикальным пылепроводом, подключенным своим нижним концом через смеситель, снабженный патрубком подачи сжатого воздуха, к транспортному пылепроводу и горелочному устройству топки.
Недостатком данного устройства является наличие высокочастотной пульсации подачи пыли в отдельных пылепроводах одного и того же котла которые по разным причинам (большая длина, много поворотов и т.д.) имеют повышенное сопротивление (как правило это пылепроводы к горелкам, расположенным на самых дальних от смесителя участках стен топки котла).
Система ПВКд по патенту на полезную модель №63500 (кл. F23K 3/02, опубликовано 27.05.2007 Бюл. №15, прототип) содержащая бункер пыли с дозатором, вертикальный стояк, смеситель и напорный пылепровод транспорта пыли с высокой концентрацией (ПВК) существенно улучшает работу пылепроводов к дальним горелкам. Это улучшение достигнуто за счет применения «вертикальной» схемы трассировки пылепроводов, уменьшающей их сопротивление в сравнении с трассировкой в обход котла в горизонтальной плоскости, когда пылепроводы значительно длиннее и их сопротивление оказывается выше.
Недостатком прототипа является увеличение разнотипности трассировки пылепроводов ПВК и затруднения с выбором оптимальной величины сопла, определяющего скорость в пылепроводе и его гидравлическое сопротивление. При этом по условиям ремонте-пригодности желательно иметь один типоразмер сопла. Но в этом случае что хорошо будет для длинных пылепроводов будет плохо для коротких и наоборот. Например, при малой скорости, оптимальной для коротких пылепроводов, для длинных она оказывается недостаточной и в них возникают сильные пульсации. Увеличение скорости (диаметра сопла) с целью исключения пульсации в длинных приводит к неоправдано излишнему сопротивлению коротких пылепроводов, что не желательно по условиям появления излишнего сопротивления, вызывающего подпор питателя столбом пыли и уменьшение производительности пылепровода и системы в целом. Регулирование скорости в пылепроводе уменьшением расхода воздуха индивидуальным вентилем (клапаном) перед соплом уменьшает перепад давлений на нем и скорость истечения воздуха из сопла, уменьшает эжекционную способность и двигательную силу струи сопла. Это приводит одновременно и к повышению столба пыли в вертикальном пылепроводе (подпору питателя) и появлению пульсации в основном пылепроводе за смесителем.
Таким образом, увеличивать количество типоразмеров сопел и действовать «подбором» необходимого для получения оптимальной скорости в пылепроводе сопла трудоемко и не ремонтопригодно. Регулирование же скорости в каждом пылепроводе индивидуальным вентилем (клапаном) крайне не эффективно В то же время для разных по длине (и сопротивлению) пылепроводов необходимо предусмотреть разный скоростной режим.
Задача полезной модели:
1. Выполнить для всех пылепроводов ПВК сопла одинаковой конструкции для их унификации и исключения путаницы и ошибочного применения на «чужих» пылепроводах.
2. Получить возможность оптимизировать режим работы пылепроводов ПВК во время их работы.
Эта задача решается следующими путями:
1. В смесителях выполнены сопла регулируемого сечения, обеспечивающие возможность получения расхода воздуха через сопло и скорости в каждом пылепроводе ПВК, оптимальной по условиям исключения пульсации и обеспечения максимальной производительности (максимальной подачи пыли).
2. Конструктивно предусмотрена возможность изменения регулируемого сечения сопла во время работы пылепровода ПВК без его останова.
3. Предусмотрена фиксация величины регулируемого сечения сопла при достижении оптимальной скорости и работы пылепровода ПВК.
Предложенная система ПВКд изображена на чертежах:
На Фиг.1 показана система ПВК с пылепроводами разной длины.
На Фиг.2 показан смеситель с соплом регулируемого сечения:
а) - для смесителя, подключенного к пылепроводу с большим сопротивлением; б) - для смесителя, подключенного к пылепроводу с малым сопротивлением.
Смеситель 1 системы ПВК, подключенный через вертикальный пылепровод 2 и дозатор 3 к бункеру и к источнику сжатого воздуха через индивидуальный клапан 4, соединен (напорным) пылепроводом ПВК 5 с дальней горелкой 6 или таким же пылепроводом 5' с ближней горелкой 6', Смеситель содержит неподвижное сопло регулируемого сечения 7, совмещенное с внутренней вставкой 8, закрепленной подвижно, с возможностью перемещения в осевом направлении во втулке 9 посредством жестко скрепленного с ней (вставкой 8) штока 10, концевая часть которого выступает за пределы этой втулки наружу. В наружной части втулки 9 установлен стопорный болт 11. Внутренняя вставка 8 выполняется в форме вставки-сопла (Фиг.2б) или вставки-клапана (Фиг.2а).
Система ПВК работает следующим образом.
Угольная пыль из бункера пыли через дозатор 3 поступает в вертикальный пылепровод 2 и смеситель 1, где смешивается со сжатым воздухом, поступающим от его источника через индивидуальный клапан 4 и под давлением транспортируется по (напорному) пылепроводу ПВК 5 к горелке 6 топки котла. При этом сжатый воздух проходит по кольцевому каналу между соплом регулируемого сечения 7 и внутренней вставкой 8 и при высокой скорости перемешивается с пылью, используя свой динамический потенциал для движения пыли по пылепроводу ПВК. Этот потенциал оказывается наибольшим в конце сопла, где его сечение наименьшее. В данном случае горелка 6 находится на «дальнем» расстоянии от смесителя 1, поэтому во избежание пульсаций скорость аэросмеси в пылепроводе ПВК должна быть наибольшей. Это достигается перемещением вутренней вставки 8 в крайнее левое положение (Фиг.2а) посредством воздействия на концевую часть выступающего наружу штока 10, жестко соединенного с вставкой 8, после ослабления стопорного болта 11. В положении вставки 8, показанном на Фиг.2а), сечение сопла 7 и скорость в пылепроводе 5 оказываются наибольшими. Этим достигается устранение пулсаций подачи пыли в горелку и стабильное горение топлива в топке котла. Однако сопротивление этого пылепровода в ряду других пылепроводов ПВК оказывается одним из наибольших.
При подключении (другого) смесителя 1 к пылепроводу ПВК 5', имеющему небольшую длину и минимум поворотов к ближней горелке 6' длина и сопротивление его невелико и пульсация не возникает. Поэтому количество сжатого воздуха требуется небольшое, чтобы обеспечить в нем безпульсационное движение при минимальной скорости. В этом случае внутренняя вставка 8 находится в крайнем правом положении и плотно прижата к внутренним стенкам неподвижного сопла регулируемого сечения 7, пропуская сжатый воздух только через свое внутреннее отверстие (Фиг.2, б) в меньшем количестве, чем через открытое сопло регулируемого сечения 7, но с той же максимальной скоростью. Это уменьшает скорость в пылепроводе и обеспечивает минимальное сопротивление пылепровода ПВК, что исключает ограничение подачи им пыли даже при ограниченной высоте вертикального пылепровода 2 и небольшом столбе пыли в нем (и ограниченном располагаемом запасе напора этой пыли для работы смесителя 1).
На Фиг.2а) показано сопло регулируемого сечения 7 с вставкой 8, выполненной в форме клапана, а на Фиг.2б) в форме сопла. Применение вставки 8 в той или иной форме не меняет принцип работы смесителя с соплом регулируемого сечения 7, поскольку внешняя форма передвижной вставки 8 в том и другом случае повторяет форму внутренней поверхности сопла регулируемого сечения 7. Однако, при применении вставки 8 в форме вставки-сопла (Фиг.2б) в крайнем правом ее положении полностью перекрывается кольцевой канал, тогда как при применении вставки-клапана (Фиг.2а) кольцевой канал между соплом регулируемого сечения 7 и вставкой 8 должен оставаться по величине, равной примерно величине выходного сечения подвижного сопла вставки-сопла 8 в крайнем, правом положении (Фиг.2б). В целом же для всех пылепроводов одного котла необходимо применять один тип вставки 8, например, вставки-сопла.
Для оптимизации режима работы остальных пылепроводов ПВК, имеющих промежуточные между «лучшим» и «худшим» сопротивления, скорость в каждом из них при его работе уменьшают уменьшением регулируемого сечения сопла 7 до появления пульсации, а, затем, увеличивают увеличением сопла 7 на некоторую величину до ее исчезновения. Таким образом добиваются минимального сопротивления пылепровода по условиям обеспечения его максимальной производительности при отсутствии пульсаций в каждом из них. После завершения оптимизации режима и установки рабочей величины сечения сопел 7 в смесителях 1 стопорным болтом 11 фиксируют рабочее положение внутренней вставки 8.
Вставка-сопло имеет преимущество перед вставкой клапаном поскольку при любом ее положении сжатый воздух идет и по кольцевой щели и через вставку-сопло и в выходном сечении сопла 7 скорость воздуха и динамический потенциал его струи наибольшие. При использовании вставки-клапана воздух проходит только по кольцевому сечению и в выходном сечении сопла 7 скорость может оказаться уменьшенной, что приближает нас к схеме регулирования скорости индивидуальным клапаном 4, отрицательные последствия которого рассмотрены выше.