УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ КУСКОВОГО ТВЕРДОГО И ЖИДКОГО ТОПЛИВ В ПУЛЬСИРУЮЩЕМ ПОТОКЕ
DEVICE TO BURN LUMP SOLID AND LIQUID FUELS IN PULSATING FLOW

Изобретение относится к топочной технике и может быть использовано для одновременного сжигания твердого и жидкого топлив в различных теплоэнергетических установках.
Известно устройство для сжигания кускового твердого топлива в пульсирующем потоке, содержащее вертикальную шахту с двумя параллельно расположенными горизонтальными колосниковыми решетками и размещенным между ними слоем топлива и установленную над верхней решеткой внутри шахты трубу, сечение которой меньше сечения шахты не более чем в 4 раза. Известное устройство не приспособлено для одновременного сжигания жидкого топлива (АС 673809 от 15.07.79 г., бюл. №26).
Известно также устройство, принятое за прототип (патент №688769, дополнительное к авторскому свидетельству №228216, опубл. 30.09.79 г., бюл.№36), включающее в себя вертикальную цилиндрическую шахту с горизонтальной колосниковой решеткой, размещенной над решеткой поверхностью нагрева, топливоподающую трубу в форме плоской горизонтальной спирали с отверстиями, бункер, зольник, электроды для воспламенения, отверстия для подачи дополнительного воздуха.
К основным недостаткам рассматриваемого устройства следует отнести низкую надежность работы топки на малых расходах жидкого топлива из-за частого коксования топливоподающей трубы, находящейся в высокотемпературной зоне (над колосниковой решеткой). Кроме того, наличие отверстий для подачи дополнительного воздуха, расположенных в шахте над колосниковой решеткой, приводят к большим акустическим потерям.
Предложено устройство для сжигания кускового твердого и жидкого топлив в пульсирующем потоке, содержащее шахту с горизонтальной колосниковой решеткой, трубу, поверхность нагрева, топливоподающую трубку,топливный бункер, устройство воспламенения, отличающееся тем, что поверхность нагрева удалена от зоны горения, топливоподающая трубка расположена вне шахты, причем ее свободный конец подключен к кольцеобразной тарелке, расположенной на расстоянии 1,5-2 диаметра шахты от ее нижнего среза.
Предлагаемое устройство позволяет повысить надежность работы топки, особенно на малых расходах жидкого топлива. Это достигается устранением условий коксообразования жидкого топлива на внутренних стенках поверхности нагрева. В предложенном устройстве поверхность нагрева вынесена из области высоких температур и расположена в верхней части шахты, где температура газов ниже температуры коксования углеводородных горючих жидкостей. Подогретое жидкое топливо сжигается открытым пламенем с поверхности в кольцеобразной тарелке, расположенной у нижнего среза шахты. Кольцеобразная форма тарелки предотвращает попадание зольного остатка в жидкое топливо. Зольный остаток концентрируется в тарелке. В предлагаемом устройстве сжигаемое жидкое топливо дополнительно подогревается от тепла зольного остатка сгоревшего твердого топлива, передаваемого через стенки тарелки. Расстояние от нижнего среза шахты до кольцеобразной тарелки, равное 1,5-2 диаметрам шахты, обеспечивает акустическую «развязку» шахты с тарелкой и поступление продуктов сгорания жидкого топлива в шахту за счет самотяги.
Для пояснения сущности изобретения на фиг.1 приведена схема устройства для сжигания твердого и жидкого топлив в пульсирующем потоке.
Устройство включает в себя:
кольцеобразную тарелку 1, устройство воспламенения твердого топлива 2, слой твердого топлива 3, бункер с загрузочным устройством 4, трубу 5, поверхность нагрева 6, колосниковые решетки 7, шахту 8, топливоподающую трубку 9.
Устройство работает следующим образом. Кусковое твердое топливо из бункера с загрузочным устройством 4 подается на нижнюю колосниковую решетку 7 и поджигается устройством воспламенения 2. Продукты сгорания поднимаются вверх по трубе 5 и удаляются в атмосферу. Подвод воздуха в зону горения твердого топлива осуществляется через нижний и верхний срез шахты 8 за счет самотяги. В первоначальный момент, до возгорания кускового твердого топлива, требуемая тепловая энергия в устройстве обеспечивается работой устройства воспламенения 2. В устройстве возбуждаются продольные автоколебания. После возгорания твердого топлива устройство воспламенения 2 отключается, и автоколебательный процесс поддерживается за счет тепловой энергии, выделяющейся при горении твердого топлива. Жидкое топливо предварительно подогревается в поверхности нагрева 6 и по топливоподающей трубке 9 подается в кольцеобразную тарелку 1. В кольцеобразной тарелке 1 топливо поджигается и продолжает гореть с поверхности открытым пламенем. Продукты сгорания подмешиваются с окружающим воздухом, после чего газовая смесь за счет самотяги направляется в шахту 8 с трубой 5. В шахте 8 продукты неполного сгорания догорают в высокотемпературной зоне. Зольный остаток проваливается через колосниковую решетку 7 и падает в кольцеобразную тарелку 1. Зольный остаток нагревает стенки кольцеобразной тарелки и через нее - жидкое топливо.
Пример конкретного выполнения.
Предложенное устройство используется как огневой блок в обогревательной системе, который состоит из: кольцеобразной тарелки 1, шахты 8, бункера с загрузочным устройством 4, трубчатого теплообменника 12, трубы 5, емкости для жидкого топлива 13, регулировочного вентиля 14, масляного радиатора 15, топливоподающей трубки 9, редуктора 16, газового баллона 17 (фиг.2).
Устройство работает следующим образом. Каменный уголь из бункера с загрузочным устройством 4 подается на колосниковую решетку и поджигается устройством воспламенения. Горючий газ на устройство воспламенения подводится из баллона 17, расход которого регулируется редуктором 16. После возгорания каменного угля подача горючего газа из баллона прекращается. В трубе 5 устанавливаются автоколебания газового потока, и ее стенки нагреваются. Труба 5 выполнена как единое целое с трубчатым теплообменником 12, заполненным термостойким маслом. Масло от нагретой стенки трубы 5 нагревается и за счет конвективного теплового потока начинает циркулировать по системе «трубчатый теплообменник - масляный радиатор». По мере возгорания каменного угля на кольцеобразную тарелку 1 из емкости 13 подается жидкое топливо, например отработанное масло. При движении жидкости по поверхности нагрева, расположенной в трубе 5, отработанное масло подогревается. После наполнения тарелки горючей жидкостью, последняя поджигается. Газообразные продукты сгорания, содержащие недогоревшие компоненты, направляются в шахту 8, где они подмешиваются с окружающим воздухом, проходят сквозь колосниковую решетку. При этом происходит дожиг недогоревших газовых компонентов, и выделяется дополнительное тепло. В процессе работы устройства соотношение твердого и жидкого топлив регулируется в широком диапазоне. При этом обеспечивается эффективное сжигание твердого и жидкого топлив, в том числе жидких горючих отходов. Основным преимуществом обогревательной системы является ее автономность - источников электрической энергии не требуется.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет одновременно сжигать жидкое и твердое топливо с высокой надежностью и полнотой сгорания.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна», предъявляемому к изобретениям, т.к. заявленная совокупность признаков не известна из проанализированного уровня техники.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», предъявляемому к изобретениям, т.к. заявленная совокупность признаков и достигнутые технические результаты получены благодаря тому, что в заявленном техническом решении обеспечивается создание устойчивого автоколебательного процесса без воздействия дополнительных устройств (например: тягодутьевых устройств), что является доказательством соответствия заявленного решения данному критерию.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям, т.к. заявленное техническое решение реализовано в опытно-промышленном образце с использованием обычных материалов и известных технологий.