Способ сжигания твердого топлива
METHOD FOR BURNING SOLID FUEL

Изобретение относится к области теплотехники и может использоваться для сжигания твердого топлива в топочных устройствах пылеугольных котлов и промышленных печей.
Известен аналог - способ сжигания твердого топлива, по которому поток пылевидного твердого топлива вместе с первичным воздухом подают в горелку и воспламеняют, воспламененный поток топлива вместе с первичным воздухом направляют из горелки в соединенный с основной топкой предтопок, куда подают поток вторичного воздуха, и образовавшуюся смесь сжигают (см. книгу Белоусов В.Н., Смородин С.Н., Смирнова О.С. Топливо и теория горения. 4.1. Топливо: учебное пособие / СПбГТУРП. - СПб, 2011. С. 56). Этот аналог принят в качестве прототипа.
Недостатками аналога и прототипа являются дополнительные затраты на подогрев первичного воздуха, повышенный механический недожог твердого топлива и шлакообразование, повышенное содержание оксидов азота в продуктах сгорания.
Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является улучшение экономических и экологические характеристик сжигания твердого топлива за счет снижения затрат теплоты на подогрев первичного воздуха, уменьшения механического недожога, снижения шлакообразования, уменьшения содержания оксидов азота в продуктах сгорания.
Для достижения указанного технического результата предложен способ сжигания твердого топлива, по которому поток пылевидного твердого топлива вместе с первичным воздухом подают в горелку и воспламеняют, воспламененный поток топлива вместе с первичным воздухом направляют из горелки в соединенный с основной топкой предтопок, куда подают поток вторичного воздуха, и образовавшуюся смесь сжигают.
Особенностью заявляемого способа является то, что перед подачей в горелку поток пылевидного твердого топлива вместе с первичным воздухом направляют в устройство температурной стратификации, в котором разделяют на нагретый и охлажденный потоки, после чего нагретый поток подают в горелку, а охлажденный поток смешивают с потоком вторичного воздуха и подают в соединенный с основной топкой предтопок.
Рассмотрим пример реализации заявленного способа сжигания твердого топлива.
На чертеже изображена принципиальная схема топочного устройства, в котором реализуется новый способ.
Топочное устройство содержит горелку 1, соединенную с устройством температурной стратификации 2, состоящим из камеры смешения 3, дозвукового 4 и сверхзвукового 5 каналов, предтопок 6, соединенный с одной стороны горелкой 1 и с другой стороны подведенный к основной топке 7, подключенный к предтопку 6 канал 8 подачи вторичного воздуха, в устройстве температурной стратификации 2 дозвуковой канал 4 соединен трубопроводом 9 с каналом 8 подачи вторичного воздуха, а сверхзвуковой канал 5 соединен трубопроводом 10 с горелкой 1.
Пылевидное твердое топливо, предварительно приготовленное в системе пылеприготовления и смешанное с первичным воздухом подают в камеру смешения 3 устройства температурной стратификации 2. В камере смешения 3 получают состоящий из пылевидного топлива и воздуха дисперсный поток и далее разделяют его на два потока, первый из которых направляют в дозвуковой канал 4 устройства температурной стратификации 2 и охлаждают, а второй - направляют в сверхзвуковой канал 5 устройства температурной стратификации 2 и нагревают. Нагретый в сверхзвуковом канале 5 устройства температурной стратификации 2 поток по трубопроводу 10 подают в горелку 1 и воспламеняют. Охлажденный в дозвуковом канале 4 устройства температурной стратификации 2 поток по трубопроводу 9 направляют в канал 8 для подачи вторичного воздуха и образовавшуюся смесь охлажденного потока и вторичного воздуха направляют в предтопок 6, где также воспламеняют, образовавшуюся смесь сжигают сначала в предтопке и далее в основной топке 7.
Использование в устройстве температурной стратификации 2 механизма безмашинного разделения обладающего начальным избыточным давлением потока пылевидного топлива с первичным воздухом на нагретый и охлажденный потоки позволяет повысить начальную температуру горения нагретого потока, а понижение температуры вторичного воздуха за счет смешения его с охлажденным потоком в канале 8 и подача полученной смеси в предтопок 6 приводит к образованию вихря, обеспечивающего условия для многократной циркуляции частиц топлива в вихревом потоке и понижение температуры в зоне активного горения, способствующее снижению образования оксидов азота.
Таким образом, заявленный способ позволяет повысить экономические и экологические характеристики сжигания твердого топлива за счет снижения затрат теплоты на подогрев первичного воздуха, уменьшения механического недожога, снижения шлакообразования, уменьшения содержания оксидов азота в продуктах сгорания.