ФОРСУНКА ДЛЯ ПОДАЧИ ПЫЛЕУГОЛЬНОЙ СМЕСИ
PULVERISED-COAL MIXTURE SUPPLYING ATOMISER

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для организации сжигания пылевидных топлив при подаче в горелку или прямо в факел горелки высококонцентрированной смеси пыли твердого топлива с воздухом - пыли высокой концентрации или ПВК, называемой также аэропылью (АП). АП представляет собой так называемую флюидизированную пыль, которая может подаваться по трубам подобно жидкости.
Известна пылеугольная горелка с трубой для подачи пылевоздушной смеси, на выходе из которой установлен конический рассекатель, образующий кольцевой зазор со стенкой трубы для раскрытия пылевоздушного потока (см., например, ЛИПОВ Ю.М., ТРЕТЬЯКОВ Ю.М. Котельные установки и парогенераторы. Москва-Ижевск. НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика». 2000, с.154) [1]. По трубе подается ПВК, ее скорость составляет около 10 м/с. Распыл пыли в воздухе горелки осуществляется через кольцевой канал. Поскольку при движении по трубе до горелки по длинному, слабонаклоненному пылепроводу происходит ее концентрация в нижней части сечения пылепровода вследствие оседания под действием силы тяжести, для равномерного впрыска по кольцу выходного сечения распыливающий конус смещен вниз, в предполагаемое место «центра» потока пыли. Поскольку длины пылепроводов к разным горелкам различны, обеспечение таким образом равномерной раздачи потока ПВК по углу является весьма маловероятным.
Частично указанный недостаток устранен в форсунке, содержащей трубу подачи ПВК в горелку или в факел горелки, в которой размещены завихритель и конусный рассекатель, установленный в выходном участке трубы и обращенный вершиной конуса навстречу потоку ПВК (см., например, ЧЕРНЫШЕВ Е.В. и др. Опыт внедрения системы концентрированной подачи угольной пыли и аэропитателей. Электрические станции, 2000, №11, с.10) [2]. Указанное техническое решение выбрано в качестве наиболее близкого технического решения к заявленному. Технический результат от использования заявленного изобретения заключается в обеспечении равномерного распределение ПВК по углу распыливания при ее впрыске и обеспечении большей глубины проникновения струй пыли в спутный воздушный поток горелки. Указанный технический результат достигается в форсунке, содержащей трубу подачи высококонцентрированной смеси пыли твердого топлива с воздухом - пыли высокой концентрации (ПВК) или аэропыли в горелку или в факел горелки, в которой размещены завихритель и конусный рассекатель, установленный в выходном участке трубы и обращенный вершиной конуса навстречу потоку аэропыли, причем на боковой поверхности выходного участка трубы в зоне установки рассекателя выполнены, по меньшей мере, два окна для выпуска струй аэропыли, а сам завихритель размещен по ходу потока аэропыли перед окнами и вершиной конуса рассекателя.
пп
На чертеже изображен общий вид форсунки для подачи ПВК. Форсунка содержит трубу 1 подачи ПВК, лопаточный завихритель 2 и конусный рассекатель 3. На боковой поверхности выходного участка трубы 1 в зоне установки рассекателя 3 выполнены, по меньшей мере, два окна 4 для выпуска струй ПВК. Угол установки лопаток завихрителя 2 должен быть достаточным для перемешивания ПВК, осевшей при движении по трубе 1. В случае двухлепесткового завихрителя 2 величина угла между лопаткой и осью трубы 15…30° обеспечивает достаточную закрутку потока ПВК, сопротивление завихрителя 2 при этом составляет величину, близкую к скоростному напору ПВК. Площадь проходного сечения окон 4 зависит от требуемой глубины проникновения струй ПВК и располагаемого напора аэропитателя (на чертеже не показан). При суммарной площади поперечного сечения окон 4, равной площади поперечного сечения S трубы 1, сопротивление выхода будет небольшим.
пп
пп
Уменьшение суммарной площади поперечного сечения окон 4 до величины, меньшей S и составляющей, например, 0,5S, потребует величины напора, равная четырем скоростным напорам ПВК.
Подача угля в форме пыли с частицами размером примерно в диапазоне 0…500 мкм осуществляется с помощью небольшого количества (0,1…0,3% всего расхода через горелку) сжатого воздуха, который обеспечивает достаточно хорошую текучесть угольной пыли по пылепроводу малого диаметра - около 100 мм. Сама угольная пыль содержит до 40…90 кг пыли на кг воздуха.
3
2
2
aп
пп
Если на 1 кг транспортирующего воздуха приходится 50 кг пыли, плотность АП составит 51 кг/м при температуре воздуха 100°С. При расходе пыли через одну форсунку 10 т/час или 2,8 кг/с, скорость в трубе (см. [1]) составит V=11м/с, а скоростной напор Н=3085 Па. Четыре скоростных напора будут равны 4Н=12000 Па, т.е., 0,12 кг/см, что может быть много для реального аэросмесителя, обеспечивающего, например, напор 0,17 кг/см. Таким образом, площадь окон 4 для раздачи пыли целесообразно выбирать в диапазоне(0,5…1)S.
Угол при вершине конуса рассекателя 3, устанавливаемого на выходе из трубы 1, выбирают в пределах 30°-120° в зависимости от требуемой формы факела распыла.