КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА
BOILER PLANT

Изобретение относится к области теплоэнергетики и предназначено для сжигания топлива, преимущественно жидкого, в топках котлов, печей, и может быть использовано для сжигания мазута и любых других жидких топлив в разных топливосжигающих устройствах.
Известна котельная установка, содержащая тангенциальные каналы подачи мазута и воздуха или пара, ресивер с лопаточным завихрителем, смеситель, которая снабжена вторичным смесителем и дополнительным тангенциальным каналом подачи мазута, вторичный смеситель установлен соосно с основным смесителем, а канал подачи воздуха или пара в основной смеситель выполнен в виде инжектора, причем основной смеситель и вторичный смеситель соединены между собой посредством канала, который выполнен в виде инжектора, а дополнительный тангенциальный канал подачи мазута подведен во вторичный смеситель (см. патент РФ №2190156, 2002 г.).
Известна также котельная установка, содержащая воздухоподводящий тракт с дутьевым вентилятором, магистраль подачи мазута от расходной мазутной емкости, содержащую средства подачи мазута к топливному насосу, фильтрующий узел и топливоподогреватель, установленный перед топливным насосом, распыливающее устройство, камеру сгорания с газоотводящим трактом, блок управления установкой и комплекс задвижек (см. патент РФ №2013694, 1994 г.).
При использовании высоковязких тяжелых топлив, особенно в условиях низких наружных температур, в процессе запуска котельной установки, бесперебойная (эффективная) подача такого топлива по топливопроводам зачастую становится невозможной и невозможен запуск котельной установки. Кроме того, форсунки, например ротационных горелочных устройств, используемые в котельных установках за счет увеличения эррозии малых прожимных отверстий распылителей, выходят из рабочего состояния и не обеспечивают эффективное распыливание топлива.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является обеспечение бесперебойного запуска котельной установки в работу независимо от температуры окружающей среды и вязкости тяжелого топлива.
Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении запуска котельной установки в работу независимо от температуры окружающей среды и вязкости тяжелого топлива и повышении ресурса работы распылителей.
Поставленная задача решается тем, что котельная установка, содержащая воздухоподводящий тракт с дутьевым вентилятором, магистраль подачи мазута от расходной мазутной емкости, содержащую средства подачи мазута к топливному насосу, фильтрующий узел и топливоподогреватель, установленный перед топливным насосом, распыливающее устройство, камеру сгорания с газоотводящим трактом, блок управления установкой и комплекс задвижек, отличается тем, что дополнительно содержит емкость для маловязкого жидкого топлива, например дизельного, связанную дополнительным топливопроводом с топливным насосом, причем газоотводящий тракт снабжен дымовой трубой, выход которой выполнен в виде конфузора, при этом газоотводящий тракт дополнительно связан со входом дутьевого вентилятора газовой перемычкой, снабженной регулировочной шиберной заслонкой, кроме того, воздухоподводящий тракт снабжен регулировочной шиберной заслонкой. Кроме того, магистраль подачи мазута снабжена диспергирующим аппаратом, гидравлически связанным с источником нефтесодержащих вод.
Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».
Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач:
Признаки «… дополнительно содержит емкость для маловязкого жидкого топлива, например дизельного, связанную дополнительным топливопроводом с топливным насосом …» позволяют дополнительно (кроме мазутного, т.е. высоковязкого топлива) использовать маловязкое жидкое топливо, что, в свою очередь, обеспечивает эффективную очистку от мазутного топлива, остающегося (при известной схеме его сжигания) в системе топливоподачи, а также гарантирует розжиг высоковязкого жидкого топлива независимо от условий его розжига (например, температуры воздуха, подаваемого на горение, степени прогрева котельной системы и т.п.).
Признаки «…газоотводящий тракт снабжен дымовой трубой, выход которой выполнен в виде конфузора, при этом газоотводящий тракт дополнительно связан с входом дутьевого вентилятора газовой перемычкой, снабженной регулировочной шиберной заслонкой…» обеспечивают эффективное перемешивание подаваемого вторичного воздуха с топочными газами, что позволяет повысить температуру подаваемого воздуха и КПД котельной установки в целом.
Признак, указывающий, что «воздухоподводящий тракт снабжен регулировочной шиберной заслонкой», позволяет регулировать количество воздуха, используемого для сжигания топлива, в зависимости от количества последнего и мощности котла с обеспечением оптимального их соотношения.
Признаки дополнительного пункта формулы изобретения «… магистраль подачи мазута снабжена диспергирующим аппаратом, гидравлически связанным с источником нефтесодержащих вод …» обеспечивают возможность утилизации нефтесодержащих вод, отработанных масел и нефтеостатков.
На чертеже показана принципиальная схема котельной установки.
Котельная установка содержит воздухоподводящий тракт 1 с дутьевым вентилятором 2, магистраль 3 подачи высоковязкого топлива, например мазута, от ее расходной емкости 4, содержащую средства подачи 5 мазута к топливному насосу 6, фильтрующий узел 7, топливоподогреватель 8, установленный перед топливным насосом 6, распыливающее устройство 9, камеру сгорания 10 с газоотводящим трактом 11, снабженным дымовой трубой 12 с конфузором 13, блок 14 управления установкой. Кроме того, дополнительно содержит емкость 15 для маловязкого жидкого топлива, например дизельного, связанную дополнительным топливопроводом 16 с топливным насосом 6. Выход дымовой трубы 12 связан посредством газовой перемычки 17, снабженной регулировочной шиберной заслонкой 18 с входом воздухоподводящего тракта 1. Причем воздухоподводящий тракт 1 снабжен регулировочной шиберной заслонкой 19. Магистраль 3 подачи мазута снабжена диспергирующим аппаратом 20, гидравлически связанным с источником 21 нефтесодержащих вод, отработанных масел и нефтеостатков. На чертеже также показаны электрод 22 розжига и фотодатчик 23 и комплекс задвижек - электромагнитный клапан 24, быстрозапорный клапан (БЗК) 25, электромеханический клапан 26, редукционный клапан 27, электромагнитный клапан 28, механический клапан 29.
Работу котельной установки осуществляют следующим образом. При пуске в работу котельной установки в ручную открывают механические клапаны (на чертеже не показаны), необходимые для работы схемы. Из емкости 15 маловязкое жидкое топливо, например дизельное, по дополнительному топливопроводу 16, через электромагнитный клапан 24, топливным насосом 6 под давлением через быстрозапорный клапан (БЗК) 25 поступает на распиливающее устройство 9 ротационного горелочного устройства (РГУ). Распыленное топливо в мелкодисперсном виде поступает в топочный объем под действием первичного и вторичного воздуха. Перед подачей топлива на распиливающее устройство 9 включают питание на электрод 22 розжига и фотодатчик 23. В топочном объеме образуется факел от горения дизельного топлива, топку прогревают и подготавливают для работы на высоковязком тяжелом топливе типа М-100, ТКМ и их разновидности. В это же время из расходной емкости 4 мазут через фильтрующий узел 7, средством подачи 5, через диспергирующий аппарат 20 (если необходима утилизация нефтесодержащих вод, то посредством известных средств дозировано подают в диспергатор из источника 21 нефтесодержащих вод) на топливоподогреватель 8. Далее, через электромеханический клапан 26 и редукционный клапан 27 высоковязкое жидкое топливо поступает в линию обратной подачи в расходную емкость 4, т.е. происходит рециркуляция топлива, нагревая его до заданной температуры и подготавливая для подачи на сжигание в объем топки.
При достижении прогрева топки (т.е. поверхностей нагрева) до температуры 50-60°С воды в трубах котла (контролируемой блоком управления 14), на дополнительном топливопроводе 16 блок управления 14 начинает закрывать электромагнитный клапан 24, а электромагнитный клапан 28 начинает открывать, электромагнитный клапан 26 на перемычке после электроподогревателя 8 закрывается и мазут постепенно начинает поступать вместе с дизельным топливом на топливный насос 6, причем количество дизельного топлива постепенно уменьшается, а мазута растет. При достижении прогрева воды в трубах котла до температуры 50-60°С блок управления 14 закроет электромагнитный клапан 24 на дополнительном топливопроводе 16 и котельный агрегат начинает работать на высоковязком тяжелом топливе.
Вторичный воздух (окислитель) на горение дизельного топлива и мазута поступает от вентилятора 2. Температуру и количество газов, поступающих в вентилятор 2, регулируют шиберной заслонкой 19. Механический клапан 29 служит для регулировки давления в схеме топливоподготовки, одновременно им можно регулировать расход топлива или производительность котла.
Для визуального и фиксированного изменения параметров котла и системы топливоподготовки установлены необходимые приборы.
При выводе камеры сгорания 10 из рабочего состояния (т.е. при нажатии кнопки «СТОП») блок 14 управления начинает отрабатывать обратную зависимость перехода с мазута на дизельное топливо. Блок 14 управления начинает постепенно закрывать электромагнитный клапан 28, а электромагнитный клапан 24 открывать. Таким образом, котельная установка переходит на сжигание дизельного топлива, при этом промывая подводящий трубопровод 3 от мазута, который может в нем застыть, т.к. температура застывания высоковязких тяжелых топлив лежит в диапазоне (15…24)°С.