ЦИКЛОННЫЙ ПРЕДТОПОК

Полезная модель относится к области котельной техники, в частности к устройствам для одновременного или попеременного сжигания жидкого и газообразного топлива.
Известен циклонный предтопок, содержащий короб подвода воздуха, камеру сгорания и осевую форсунку с периферийным завихрителем (а.с. СССР 1508048, 1989, МПК F 23 С 5/32).
Известный предтопок не обеспечивает эффективного сжигания газообразного топлива.
Известен также циклонный предтопок содержащий камеру сгорания снабженную осевой форсункой с периферийным завихрителем, короба торцового и тангенциального подвода воздуха, тангенциальные сопла подачи воздуха, размещенные по образующей камеры сгорания, узел тангенциального ввода газа, сопла-насадки в виде дозвуковых эжекторов, расположенные симметрично относительно продольной оси камеры, подключенные к газовому коллектору и кольцевую газовую камеру, снабженную радиальными отверстиями и размещенную за периферийным завихрителем (пат. РФ 1508048,2002, МПК F 23 С 5/32).
Известный предтопок не обеспечивает высокий уровень гомогенности подаваемой газовой смеси при осесимметричном вводе топливо-воздушной смеси в топку котла, что приводит к повышенной пульсации факела за предтопком и повышенному уровню вибрации топки котла. Кроме того, не обеспечивается надежность работы сопел-насадок в условиях сжигания только мазута, поскольку в этом режиме они разрушаются от перегрева.
Решаемая техническая задача - обеспечение гомогенности подаваемой газовой смеси и повышение глубины регулирования процесса подачи топлива.
Технический результат, получаемый при решении поставленной
задачи, выражается в повышенной стабилизации параметров факела (снижении его пульсации), за счет повышения однородности топливовоздушной смеси и, тем самым, снижении уровня вибрации топки котла. Кроме того, повышается полнота сжигания жидкого и/или газообразного топлива при любых соотношениях смеси и нагрузках котельной установки. Кроме того, исключается разрушение от перегрева сопел-насадок в условиях сжигания только мазута.
Для решения поставленной задачи циклонный предтопок содержащий камеру сгорания снабженную осевой форсункой с периферийным завихрителем, короба торцового и тангенциального подвода воздуха, тангенциальные сопла подачи воздуха, размещенные по образующей камеры сгорания, узел тангенциального ввода газа, сопла-насадки в виде дозвуковых эжекторов, расположенные симметрично относительно продольной оси камеры, подключенные к газовому коллектору и кольцевую газовую камеру, снабженную радиальными отверстиями и размещенную за периферийным завихрителем, отличается тем, что тангенциальные сопла подачи воздуха расположены не менее чем двумя рядами, на равных расстояниях по периметру друг от друга, при этом, узел тангенциального ввода газа выполнен в виде газораздаточного коллектора, выпускные сопла которого размещены в полости тангенциальных сопел подачи воздуха, на равных расстояниях по периметру друг от друга, кроме того, газовый коллектор, кольцевая газовая камера и газораздаточный коллектор связаны с источником газа отдельными газопроводами, снабженными регулируемыми задвижками. Кроме того, газовый коллектор соединен с дутьевым вентилятором посредством воздухопровода, снабженного задвижкой.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".
Признаки отличительной части формулы полезной модели обеспечивают решение поставленной задачи, а именно - обеспечение
гомогенности подаваемой газовой смеси и повышение глубины регулирования процесса подачи топлива.
На фиг.1 схематически представлен продольный разрез предтопка; на фиг.2 - поперечный вид предтопка.
На чертежах показаны камера сгорания 1 снабженная осевой форсункой 2 с периферийным завихрителем 3, короб торцового подвода воздуха 4, короб тангенциального подвода воздуха 5, охватывающий обечайку 6 камеры сгорания, снабженный тангенциальными соплами 7 подачи воздуха, размещенными по образующей камеры сгорания, узел 8 тангенциального ввода газа и, расположенные симметрично относительно продольной оси 9 камеры сгорания, сопла-насадки 10 в виде дозвуковых эжекторов, пересекающих торцовую крышку 11 камеры сгорания 1, подключенных к газовому коллектору 12 и кольцевую газовую камеру 13, размещенную непосредственно за периферийным завихрителем 3 снабженную радиальными отверстиями 15, при этом, узел 8 тангенциального ввода газа выполнен в виде газораздаточного коллектора 16, выпускные сопла 17 которого размещены в полости тангенциальных сопел 7 подачи воздуха, симметрично относительно продольной оси 9 камеры сгорания 1. Кроме того, газовый коллектор 12, кольцевая газовая камера 13 и газораздаточный коллектор 16, связаны с источником газа 18 посредством отдельных газопроводов, соответственно, 19, 20 и 21, каждый из которых снабжен регулируемой задвижкой 22. Кроме того, газовый коллектор 12 дополнительно подключен к дутьевому вентилятору 23 посредством воздухопровода 24, снабженного задвижкой 25.
Конструктивно заявленное решение отличается от известных тем, что:
- тангенциальные сопла 7 подачи воздуха расположены несколькими (не менее чем двумя) рядами, на равных расстояниях по периметру друг от друга, при этом параметры сопел находящихся на одинаковых расстояниях от торца камеры сгорания в разных рядах идентичны, хотя площадь выходного сечения отдельных тангенциальных сопел, составляющих ряд, может уменьшаться с увеличением расстояния от осевой форсунки 2;
- узел 8 тангенциального ввода газа выполнен в виде газораздаточного коллектора 16, выпускные сопла 17 которого размещены в полости тангенциальных сопел 7 подачи воздуха, симметрично относительно продольной оси 9 камеры сгорания 1 (конструктивно этот коллектор выполнен в виде изогнутой трубы, не охватывающей часть корпуса предтопка - см. фиг.2, на участке между соседними рядами тангенциальных сопел 7). Целесообразно, чтобы этот участок приходился на участок где размещен всасывающий раструб 26 короба тангенциального подвода воздуха 5;
- газовый коллектор, кольцевая газовая камера и газораздаточный коллектор связаны с источником газа отдельными газопроводами, снабженным регулируемыми задвижками (при этом сами элементы трубопроводов и задвижки не отличаются по конструкции от известных узлов и элементов, используемых по сходному назначению);
- газовый коллектор 12 дополнительно подключен к дутьевому вентилятору 23 посредством воздухопровода 24, снабженного задвижкой 25. Выпускные сопла 17 выполнены в виде металлических патрубков одни концы которых открыты в полость газораздаточного коллектора 16, а другие размещены в плоскости выпускного отверстия тангенциальных сопел 7 подачи воздуха, симметрично относительно продольной оси 9 камеры сгорания 1 и оснащены дозвуковыми эжекторными насадками 27, аналогичными по конструкции соплам-насадкам 10, при этом число выпускных сопел 17, может быть равно или меньше числа рядов тангенциальных сопел. Число газораздаточных коллекторов 16, размещаемых вдоль циклонного предтопка, определяется требованиями заказчика и может быть от единицы до числа отдельных тангенциальных сопел в одном ряду.
Остальные конструктивные элементы и узлы предтопка, в том числе средства защиты от неблагоприятного (например, температурного) воздействия не отличаются по конструкции от известных узлов и элементов, используемых по сходному назначению. Направления движения воздушных
потоков показаны пунктирными стрелками, направления движения газовых потоков показаны сплошными стрелками, подача мазута показана жирной сплошной стрелкой.
При работе предтопка используется газообразное или жидкое топливо, которое в виде воздушно-топливной смеси подается в топку через полость предтопка, где известным образом инициируется ее горение. При этом, часть воздуха (до 70-75% от общего расхода воздуха подаваемого в топку), вводится дутьевым вентилятором 23 в полость короба тангенциального подвода воздуха 5, а оставшаяся часть - через короб торцового подвода воздуха 4. Поток воздуха идущий по коробу тангенциального подвода воздуха 5 последовательно отбирается в тангенциальные сопла 7 и попадает в камеру сгорания 1 предтопка (тангенциально продольной оси) несколькими потоками, число которых соответствует числу рядов тангенциальных сопел 7. Таким образом, в полости предтопка создается аэродинамическая защитная рубашка, в виде слоевого воздушного потока, закрученного вокруг продольной оси предтопка, омывающего поверхность футеровки. Эта аэродинамическая защитная рубашка исключает перегрев футеровки, забирая от нее тепло. Часть воздуха, подаваемая через короб торцового подвода воздуха 4, попадает в камеру сгорания 1 аксиально, через периферийный завихритель 3 (представляющий из себя систему лопаток размещенных в воздухоподающем канале, обеспечивающих закрутку движущегося через них воздушного потока) в виде спирально закрученного воздушного потока, что обеспечивает его эффективное перемешивание с мазутом (за счет диспергирования потока последнего на отдельные капли) подаваемым через осевую форсунку 2 и/или перемешивание с объемом газа подаваемым через узел торцового ввода газа (сопла-насадки 10, выполненные в виде дозвуковых эжекторов, подключенных к газовому коллектору 12 и радиальные отверстия 15 кольцевой газовой камеры). Газ, подаваемый через газораздаточный коллектор 16, через выпускные сопла 17 вводится в плоскости выпускного отверстия тангенциальных сопел 7, при этом число точек ввода газа может достигать
числа рядов тангенциальных сопел 7, что соответственно, повышает равномерность исходного распределения газа в газовоздушном потоке циркулирующем по поверхности футеровки. Это способствует стабилизации параметров факела (снижению его пульсации), за счет повышения однородности топливовоздушной смеси и, тем самым, снижению уровня вибрации топки котла.
В режиме сжигания только мазута, газовый коллектор 12 подключают к дутьевому вентилятору 23, для чего открывают задвижку 25 на воздухопроводе 24, в результате чего через сопла-насадки 10 течет воздух, охлаждающий их.
При необходимости регулирования процесса подачи топлива и воздуха на различных этапах работы камеры сгорания предтопка (розжиг, прогрев, работа на переменных режимах) используют регулируемые задвижки 22 установленные на газопроводах 19, 20 и 21, связывающих источник газа 18, соответственно, с газовым коллектором, кольцевой газовой камерой и газораздаточным коллектором, что обеспечивает соответствующее изменение расхода газа через узлы тангенциального и торцового ввода газа. Поскольку газораздающие элементы (газовый коллектор, кольцевая газовая камера и газораздаточный коллектор) связаны с источником газа независимо друг от друга, упрощается процесс регулирования подачи газа по всем трем зонам его ввода и, тем самым, обеспечивается высокое качества регулирования смесеобразования, в зависимости от потребностей рабочего режима котлоагрегата.