Делитель-концентратор пылегазового потока
DIVIDER-CONCENTRATOR OF DUST AND GAS FLOW

Изобретение относится к устройствам для сжигания пылевидного топлива, а именно к пылеконцентраторам, и может быть использовано в теплоэнергетике, например в устройствах для сжигания топлива на теплоэлектростанциях.
Устройства, обеспечивающие получение максимальной концентрации пылегазового потока с последующей его подачей в зону активного горения, а другой части максимально обеспыленного потока над указанной зоной получили в топочной технике название пылеконцентраторов.
Известен пылеконцентратор, содержащий цилиндрический корпус с соосно установленной выхлопной трубой и патрубком для отвода концентрированной аэросмеси и лопаточный завихритель (SU 742673, опубл 25.06.1980 г., F23K 1/00).
Такая конструкция устройства, где отсутствует как таковой рассекатель пылегазового потока, не позволяет эффективно разделять крупные и мелкие частицы потока аэросмеси.
Также известен пылеконцентратор, содержащий цилиндрический корпус с крышкой, в котором выполнено отверстие для отвода концентрированной аэросмеси и соосно размещены рассекатель с установленным на нем лопаточным завихрителем и выхлопной патрубок (RU 2138736, опубл. 27.09.1999 г., F23K 1/00).
В то же время для высоковлажных и низкокалорийных бурых углей и лигнитов требуется подача максимального количества пыли, в том числе и тонкодисперсной в зону активного горения, где указанная фракция обеспечивает надежное воспламенение и устойчивость горения. В данном случае необходимо устройство, обеспечивающее максимальное обеспыливание сбросного сушильного агента, подаваемого в топочную камеру над активной зоной горения, что позволяет повысить температуру факела в указанной зоне и тем самым обеспечить надежное сжигание высоковлажных низкокалорийных топлив. Устройства, обеспечивающие получение максимальной концентрации пылегазового потока с последующей его подачей в зону активного горения, а другой части максимально обеспыленного потока над указанной зоной получили в топочной технике название пылеконцентраторов, и они также рассматриваются, как один из вариантов концентраторов-делителей пылегазового потока настоящего изобретения в случае использования одной цилиндрической обечайки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, принятым за прототип, является делитель-концентратор пылегазового потока, который состоит из корпуса с завихрителем, основного и сбросного отводов. В указанном концентраторе пылегазовый поток поступает в корпус, проходит через завихритель, после которого во вращающемся потоке основная масса пыли отбрасывается к стенкам корпуса и поступает в основной отвод, а слабозапыленный поступает в сбросной отвод («Методические рекомендации по проектированию топочных устройств». Под ред. Э.Х. Вербовицкого, Н.Г. Жмерика, Санкт-Петербург, 1996 г., с. 143, чертеж 9-35).
Недостатком такого устройства является недостаточная эффективность по разделению пыли как по ее количеству, так и по фракционному составу. Так даже для высокоэффективных конструкций доля пыли, поступающая в основной отвод, находится на уровне 85%, а в пыли сбросного отвода присутствуют крупные частицы пыли. Указанные недостатки снижают эффективность работы топочных камер в части стабильности горения и экономичности сжигания высоковлажных низкокалорийных топлив.
Технической задачей предложенного изобретения является повышение производительности за счет повышения стабильности горения высоковлажных низкокалорийных топлив.
Для решения поставленной технической задачи предложен делитель-концентратор пылегазового потока, состоящий из цилиндрического корпуса, в котором коаксиально расположены цилиндрическая полая вставка и завихритель, в верхней выходной части цилиндрического корпуса размещены основной и сбросной отводы, отличающийся тем, что внутри цилиндрического корпуса установлен трубопровод с расположенным внутри него завихрителем, нижняя часть трубопровода присоединена к цилиндрической полой вставке, а верхняя часть трубопровода заканчивается выходной конусообразной частью напротив сбросного отвода, причем между верхней частью трубопровода, установленного внутри цилиндрического корпуса с расположенным внутри завихрителем и нижним концом сбросного отвода установлен полый конусный отражатель, состоящий из сваренных между собой по основанию конусов, расположенных коаксиально трубам сбросного отвода и трубопровода.
Диаметр выходной конусообразной части трубопровода цилиндрической полой вставки больше диаметра сбросного отвода на величину диаметра основания конусного отражателя, что обусловлено тем, что газовый поток должен иметь постоянную скорость, что обеспечивает стабильность движения пылегазоваго потока.
Также отличием является то, что в сбросном и основном отводах установлены регулирующие шиберы, позволяющие регулировать потоки в них.
Еще одним отличием является то, что в каждом завихрителе установлены лопатки с изменяющимся углом наклона, что позволяет менять центробежную силу разброса пылегазового потока в зависимости от влажности поступающего топлива.
Изобретение иллюстрируется чертежом, где на Фиг. 1 представлены предлагаемые устройства концентратора-делителя пылегазового потока.
Делитель-концентратор пылегазового потока, состоящий из цилиндрического корпуса 1, в котором коаксиально расположены цилиндрическая полая вставка 5 и завихритель 4, в верхней выходной части цилиндрического корпуса размещены основной 2 и сбросной 7 отводы, соединенные с топочной камерой 3. Внутри цилиндрического корпуса 1 установлен трубопровод 6 с расположенным внутри него завихрителем 8, нижняя часть трубопровода присоединена к цилиндрической полой вставке 5, а верхняя заканчивается в выходной части цилиндрического корпуса 1, напротив сбросного отвода 7. При этом между верхней частью трубопровода 6, установленного внутри цилиндрического корпуса 1 с расположенным внутри завихрителем 8 и нижним концом сбросного отвода 7, установлен конусный отражатель 11. В сбросном 8 и основном 2 отводах установлены регулирующие клапаны (шиберы) 9 и 10.
Делитель-концентратор пылегазового потока работает следующим образом.
Пылегазовый поток поступает в цилиндрический корпус 1, часть потока проходит через завихритель 4, приобретает вращательное движение, вследствие которого основная масса потока отжимается к стенкам корпуса 1, и далее поступает в основной отвод 2, слабозапыленный поток поступает в центральную часть корпуса 1 и затем в сбросной отвод 7. Пылегазовые потоки по отводам 2 и 7 поступают в топочную камеру 3. Другая часть пылегазового потока поступает в цилиндрическую полую вставку 5. Из цилиндрической полой вставки 5 поток направляется в трубопровод 6 и проходит через расположенный внутри его завихритель 8. После завихрителя 8 пылегазовый поток, за счет полученного вращательного движения, разделяется на высококонцентрированный по пыли у стенок трубопровода 6 и слабозапыленный в его центральной части. Далее вращающийся высококонцентрированный поток выходит из трубопровода 6 и отбрасывается к стенкам цилиндрического корпуса 1, затем поступает в основной отвод 2 и через него в топочную камеру 3. Слабозапыленный поток из центральной части трубопровода 6 направляется в сбросной отвод 7 и далее в топочную камеру 3. Установка между верхней частью трубопровода 6 и нижним концом сбросного отвода 7 полого конусного отражателя 11 позволяет за счет рикошетирования частиц пыли от корпуса обтекателя в сторону стенок корпуса 1 и дополнительного искривления траектории потока газа, поступающего в сбросной отвод 7, повысить эффективность очистки потока в сбросном отводе 7. Указанное повышение эффективности очистки от пылевых частиц обуславливается также усилением вращения пылегазового потока, прошедшего завихритель 4 вращающимся потоком, поступившим после дополнительного завихрителя 8 в пространство между верхней частью трубопровода 6 и нижним концом сбросного отвода 7. Суммирующийся эффект взаимодействия двух указанных однонаправленных вихревых потоков перед нижним концом сбросного отвода 7 существенно повышает центробежный фактор разделения и соответственно очистки газа, поступающего в сбросной отвод 7. При необходимости, изменение расходов в сбросном и основном отводах производится с помощью регулирующих шиберов, соответственно 9 и 10.
Делитель-концентратор пылегазового потока приведенной конструкции позволяет повысить экономические показатели работы топочных камер.