ПРЕДТОПОК

Полезная модель относится к области энергетики, а именно, к котельным установкам и может быть использована в водогрейных и паровых котлах, сушилках при переводе их с мазутного и газового топлива на искусственное композиционное жидкое топливо (ИКЖТ).
Известен циклонный предтопок, содержащий короб для подвода воздуха, размещенную в корпусе обмурованную цилиндрическую камеру с торцевыми крышками и с окнами. Предтопок оснащен устройством подачи воздуха и мазута в полость камеры содержащем спиралевидную стенку, установленную соосно корпусу, регулятор крутки, конус с окнами, крышку, периферийный завихритель, осевую форсунку с подводной грубой, имеющей окна. Устройство подачи газа содержит проходящий через крышку трубопровод, содержащий оснащенные задвижками осевую и тангенциальную ветви. Соосно камере сгорания установлен осевой газовый коллектор с радиальными отверстиями и осевыми соплами, оснащенными дозвуковыми эжекторными насадками. Газопроводы тангенциальной подачи газа в обечайку также оснащены соплами-насадками.
При работе предтопка воздух нагнетается в короб, где разветвляется и подается в камеру сгорания тангенциально через сопла и аксиально через завихритель. Часть воздуха перепускается из вихревой камеры в конус, образует кольцевую струю и вытесняет приосевое рециркулярное течение. Мазут подается форсунками в камеру сгорания, а регулировка подачи газа осуществляется посредством задвижек.
(см. патент РФ №2180074, кл. F23C 5/32, 2002 г.)
В результате анализа конструкции данного циклонного предтопка необходимо отметить, что при его функционировании на мазуте большое количество отходов выбрасывается в атмосферу, а возможности регулировки оптимального соотношения топливной смеси весьма малы, что ограничивает область его использования.
Известен циклонный предтопок котла, содержащий корпус, в котором образована обмурованная камера, на одном горце камеры установлена форсуночная горелка. Другой торец камеры выполнен открытым и сопрягается с кольцевым смесителем, выполненным в виде тора, в котором установлены тангенциальные патрубки для подачи инертных горячих газов из кольцевой смеситель из тонки котла, и тангенциальные сопла для эжекции смеси инертных горячих газов из кольцевого смесителя инертным горячим газом, поступающим из конвективной части котла. В смесителе имеется кольцевой канал для ввода смеси инертных газов в газификационную камеру, а также тангенциальные сопла для ввода растопочного топлива в кольцевой смеситель и патрубки для подачи сжатого воздуха, необходимого для распыления растопочного топлива и образования рабочей смеси и кольцевом смесителе, а также патрубки для подачи водяного пара. Форсуночная камера сообщена с камерой горения, а последняя - с камерой дожигания, на выходе которой имеется выходное сопло, сопрягаемое с топкой котла.
В процессе работы предтопка в газификационную камеру поступает растопочное топливо в виде аэросмеси через сопла из кольцевого смесителя, а в камеры горения и дожигания поступает нагретый воздух. Растопочное топливо сгорает в циклонном предтопке котла, создавая в нем температуру около 900 градусов. Далее через форсунку горения подают водоугольное топливо, которое смешивается с нагретым воздухом и загорается. После наличия устойчивого горения топлива, подача растопочного топлива в газификационную камеру прекращается. Из кольцевого смесителя и газификациоцную камеру подается смесь инертных горячих газон по тангенциальным соплам и кольцевому каналу. Из газификационной камеры летучие газы и частицы топлива попадают а камеру горения, воспламеняются и сгорают, несгоревшие частицы выносятся в камеру дожигания. Отходящие газы через выходное сопло в торце камеры дожигания поступают в гонку котла, где отдают тепло рабочей среде.
(см. патент РФ, №2013691, кл. F23C 5/00, 1994 г.).
В результате анализа выполнения данного предтопка необходимо отметить, что при его функционировании за счет наличия камеры дожигания обеспечивается высокая степень сжигания топливной смеси, однако данный результат обеспечивается за счет наличия дополнительной камеры, что увеличивает массу и габариты предтопка и создает сложности при его состыковки с котлом.
Известен предтопок, выполненный в виде короба с воздухозаборником, имеющим возможность стыковки с модулем нагнетания воздуха, например, компрессором. Тракт воздухозаборника радиальными перегородками разделен на несколько каналов подвода воздуха. В каждом канале установлена регулируемая задвижка. На коробе закреплены опоры для установки кожуха на основании. Опоры выполнены таким образом, чтобы обеспечить возможность поворота предтопка в вертикальной плоскости на 90 градусов, то есть, перевода его из горизонтального положения в вертикальное и наоборот.
В коробе размещены две обмурованные изнутри камеры сгорания цилиндрической формы. Камеры состыкованы торцами друг с другом. Камеры имеют разный внутренний диаметр.
К свободному торцу одной камеры пристыкован фланец с выходом, выполненным в виде диффузора, а к свободному торцу другой камеры при стыкован форсуночный блок. Форсуночный блок оснащен как минимум, одной форсункой, которая имеет два независимых регулируемых подвода, один из которых предназначен для подвода растопочного топлива (например, мазута) и ИКЖТ, а другой - для подвода воздуха к соплам форсунки.
Каналы подвода воздуха предназначены для подачи воздуха с целью обеспечения горения подаваемой из форсунки в камеру топливной смеси (смесь воздуха и мазута или смесь ИКЖТ и воздуха, в зависимости от стадии работы предтопка).
Каналы обеспечивают поступление воздуха в полость камер сгорания топлива при открытых регулируемых задвижках. В полость камер сгорания воздух подается через сопловые блоки, в каждом из которых по четыре сопла (не показаны), выходы которых расположены тюль внутренней образующей камер сгорания.
Для обеспечения функционирования предтопок состыковывают с топкой котла.
Для работы предтопка первоначально осуществляют его розжиг, для которого используют, как правило, подогретый мазут, который подаю в форсунку форсуночного узла, где он смешивается с воздухом и из форсунки газомазутная смесь подается внутрь камеры, где поджигается. Включается модуль подачи воздуха, который нагнетает воздух в каналы и к камеры сгорания, улучшая условия горения топлива в них и сообщая его компонентам спиралеобразное перемещение по камерам, что позволяет практически полностью осуществить сжигание газомазутной смеси.
Разогретые продукты горения поступают в топку котла для разогрева его теплоносителя.
(см. патент РФ на полезную модель №94312, кл. F23C 5/00, 2009 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа конструкции известного предтонка необходимо отметить, что она обеспечивает раздельную подачу воздуха от компрессора к (форсуночному узлу и в камеры, что позволяет обеспечить оптимальное условие горения в каждом из модулей предтопка за счет обеспечения оптимального соотношения компонентов топливной смеси, предтопок имеет возможность поворота на основании, что облегчает его стыковку с оборудованием (котлами и печами). Однако известный предтопок не обеспечивает регулировку объема рабочей камеры, применительно к каждому котельному, печному или сушильному агрегату, что ограничивает объем его использования и снижает эффективность работы за счет невозможности обеспечения оптимальной тепловой мощности.
Технической задачей настоящей полезной модели является разработка предтопка, обеспечивающего при работе практически полное сжигание топливной смеси при оптимальной тепловой мощности, простую и удобную состыковку с объектом, а также оптимальные размеры и габариты за счет модульной конструкции корпуса.
Указанный технический результат обеспечивается за счет того, что в предтопке, содержащем (футерованный термостойким материалом и установленный на основании корпус, в полости которого образована камера сгорания, смонтированные на корпусе форсуночный блок для подачи топлива в камеру сгорания и воздухозаборники для подвода в камеру сгорания воздуха, причем камера сгорания имеет возможность стыковки с топкой объекта, новым является то, что корпус выполнен в виде состыкованных друг с другом двух торцевых и размещенных между ними промежуточных секций, (форсуночный блок смонтирован на одной из торцевых секций, а другая торцевая секция имеет возможность стыковки с объектом, при этом воздухозаборники расположены на всех или нескольких промежуточный секциях, а на каждой секции имеются проушины, в которые вставлены резьбовые стяжки, на концы которых навинчены стягивающие гайки.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
на фиг.1 - предтопок, общий вид;
на фиг.2 - предтопок, осевой разрез.
Предтопок выполнен в виде установленного на основании корпуса, который является секционным (на графических материалах показано двенадцать секций, состыкованных в единую конструкцию, что не означает, что количество секций не может быть иным).
Количество секций корпуса может быть различным и зависит от объекта, к которому предстоит пристыковать предтопок. Корпус предтопка содержит две торцевые секции и расположенные между ними промежуточные секции. Внутренние полости которых образуют камеру сгорания. На одной из торцевых секций (поз.1) смонтирован (форсуночный блок для подачи рабочей смеси в камеру сгорания предтопка. Каждая промежуточная секция выполнена в виде кольца, внутренний диаметр и ширина которой могут быт различными и зависят от расчетной тепловой мощности предтопка.
Секции футерованы термостойким материалом, например, керамическим, способным выдерживать температуры примерно 1600°С.
На всех или нескольких промежуточных секциях имеются воздухозаборники. Так на промежуточных секциях, расположенных в области секции 1, имеются воздухозаборники 2 и 3, промежуточная секция 4 не имеет воздухозаборников, на двух следующих за секцией 4 промежуточных секциях имеются воздухозаборники 5 и 6. Секция 7 не имеет воздухозаборников, на трех следующих последовательно установленных промежуточных секциях имеются воздухозаборники 8, 9, 10, на промежуточной секции 11 воздухозаборники отсутствуют. С секцией 11 состыкована вторая торцевая секция 12, на которой имеется выход 13 для прохода газов, подаваемых в топочную камеру объекта. Форсуночный узел, смонтированный на секции 1, обозначен позицией 14. Собранные в единую конструкцию секции монтируются на основании 15. Целесообразно, чтобы воздухозаборники имели регулируемые заслонки, обеспечивающие регулирование их проходного сечения. Количество воздухозаборников на секции может быть различным.
Все секции при формировании заданного размера камеры сгорания предтопка стыкуются по торцам. Естественно, что стыки секций должны быть герметичными. Герметичность стыков секций может быть обеспечена различным известным образом, например, выполнением на одной стыкуемой поверхности кольцевого выступа, а на другой - кольцевого паза, в который при стыковке входит выступ. Возможно выполнение на секциях конических поверхностей, по которым осуществляется их центрирование и стыковка. Весьма целесообразно использование герметизирующих наст, сохраняющих свои свойства при высоких температурах. Таким образом, стыковка секций в единый модуль не представляет сложностей для специалистов.
После стыковки заданного количества секций в единый модуль осуществляется их фиксация. Для обеспечения фиксации на каждой секции предусмотрены проушины 16 (их может быть три под углом 120 градусов друг относительно друга или четыре под углом 90 градусов). В проушины вставляются резьбовые стяжки (па показаны), на свободные концы которых навинчиваются гайки 17, перемещением которых но стяжкам и осуществляется фиксация набора секций.
Предтопок работает следующим образом.
Первоначально, в зависимости от вида объекта, с которым предстоит осуществить стыковку предтопка, определяют потребное количество его промежуточных секций, количество которых формирует размеры камеры сгорания и определяет ее тепловую мощность.
В зависимости от видов используемых топлив, определяют потребное количество воздухозаборников.
Состыковывают секции друг с другом, в проушины 16 секций продевают стяжки, на свободные концы которых навинчивают гайки 17. Завинчивают гайки, стягивая секции. Собранный корпус монтируют на основание 15.
Посредством секции 12 предтопок состыковывают с объектом (котлом мазутным или газовым, обжиговой печью, сушилкой и пр.). Компоновку объекта и предтопка осуществляют таким образом, чтобы выход торцевой секции 12 сообщался с тонкой котла, обжиговой печи, сушилки и пр.
Соединяют воздухозаборники 2, 3, 5, 6, 8, 9, 10 с модулем нагнетания воздуха (например, компрессором). Устанавливают задвижки воздухозаборников в заданное положение.
Подсоединяют форсуночный блок 14 к каналам подачи мазута, воздуха, ИКЖТ.
В качестве ИКЖТ может быть использована смесь 40 процентов воды и горючего компонента - рядового угля, его отсевов, углешламов обогатительных фабрик, мелких фракций гидродобычи угля и пр. Твердый компонент топлива перед смешиванием с водой проходи тонкодисперсное измельчение, механохимическую активацию.
Из (форсуночного узла топливная смесь подается в камеру предтопка, где поджигается. Включается модуль подачи воздуха, который нагнетает воздух в каналы 2, 3, 5, 6, 8, 9, 10. По данным каналам воздух поступает в камеру, улучшая условия горения топлива в пей и сообщая его компонентам спиралеобразное перемещение по камере, что позволяет практически полностью осуществить сжигание газомазутной смеси.
Разогретые продукты горения через выход 13 секции 12 поступают в топку объекта, например, для разогрева его теплоносителя.
Выполнение предтопка к виде отдельных стыкуемых друг с другом секций дает возможность гибкого и оперативного подбора компоновки камеры сгорания оптимальной тепловой мощности для широкой гаммы объектов, а также позволяет обеспечить оптимальные условия сгорания различных видов топлив.