ОГНЕУПОРНЫЙ КАНАЛ ГОРЕЛОЧНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПЛАЗМЕННОГО ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ТОПЛИВА ГОРЕЛОК ТЕПЛОВОГО АГРЕГАТА

Область использования
Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована на тепловых электростанциях и промышленных котельных.
Уровень техники
Известен принятый в качестве прототипа заявляемой полезной модели огнеупорный канал горелочного устройства для плазменного воспламенения топлива горелок теплового агрегата, содержащий два разделенных огнеупорной стенкой цилиндрических концентричных канала: внутренний для подачи пылевоздушной смеси с использованием пыли того же топлива, что и в основных горелках; и внешний для подачи вторичного воздуха. Причем на входном участке внутреннего канала, выполнено отверстие для установки устройства воспламенения в виде воздушного плазмотрона. При этом входной участок в месте установки плазмотрона выполнен в виде сужения, имеющего форму равносторонней треугольной призмы со скругленными углами. Причем внутренний равносторонний треугольник поперечного сечения призмы вписан скругленными углами в окружность внутреннего канала со стороны выхода в него воспламененной плазмой пылевоздушной смеси. При этом диаметр внутреннего канала на входном участке со стороны входа пылевоздушной смеси в сужение выбран из условия, чтобы соответствующая этому диаметру окружность была вписана в указанный равносторонний треугольник, а каждый плазмотрон можно было установить на грани призмы таким образом, чтобы его продольная ось была ориентирована в сторону вершины указанного равностороннего треугольника (RU 2300053 C1, F23Q 9/00, 27.05.2007 [1]).
Недостатками известного из [1] технического решения являются высокая стоимость изготовления, большая масса устройства, недостаточное обеспечение защиты поверхности канала от возможных механических, термических, физических и химических повреждений, недостаточная тепловая изоляция канала и отсутствие охлаждения входного канала.
Раскрытие полезной модели
Задачей заявляемой полезной модели является сокращение затрат на растопку котла, а техническим результатом - повышение надежности и увеличение срока службы огнеупорного канала горелочного устройства.
Решение указанной задачи путем достижения указанного технического результата применительно к заявляемой полезной модели обеспечивается тем, что огнеупорный канал горелочного устройства для плазменного воспламенения топлива горелок теплового агрегата содержит: цилиндрический внутренний канал, состоящий из четырех объединенных посредством пазовых соединений секций из жаропрочной стали и облицованный с внешней стороны слоем шамотного кирпича, ограниченного цилиндрическим кожухом из стали с внешней стороны; установленный на фланце вышеуказанного цилиндрического кожуха входной канал из жаропрочной стали, присоединенный к цилиндрическому внутреннему каналу и содержащий закрепленную на его стенке в месте расположения двух отверстий для установки воспламеняющих устройств водоохлаждаемую рубашку; и цилиндрический выходной канал, являющийся продолжением вышеуказанного внутреннего канала.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков патентуемой полезной модели и достигаемым техническим результатом заключается в том, что облицовка с внешней стороны слоем шамотного кирпича, ограниченного цилиндрическим кожухом из стали с внешней стороны, цилиндрического внутреннего канала из жаропрочной стали, обеспечивает тепловую изоляцию внутреннего канала от внешних воздействий и защищает поверхность цилиндрического кожуха от возможных механических, термических, физических и химических повреждений, что позволяет повысить надежность и увеличить срок службы огнеупорного канала горелочного устройства. При этом выполнение цилиндрического внутреннего канала в виде четырех объединенных посредством пазовых соединений секций обеспечивает сохранение целостности внутреннего канала при его тепловом расширении, а наличие водоохлаждаемой рубашки, закрепленной на стенке входного канала из жаропрочной стали, установленного на фланце цилиндрического кожуха, в месте расположения отверстия для установки воспламеняющего устройства, обеспечивает надежное охлаждение входного канала, что также позволяет повысить надежность и увеличить срок службы огнеупорного канала горелочного устройства.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен вид огнеупорного канала горелочного устройства со стороны входного канала. На фиг. 2 представлен вид огнеупорного канала сбоку. На фиг. 3 представлен вид огнеупорного канала в сечении Б-Б. На фиг. 4 представлен вид огнеупорного канала в сечении А-А.
Перечень позиций чертежей
1 - входной канал;
2 - цилиндрический кожух;
3 - секция А;
4 - секция Б;
5 - секция В;
6 - секция Г;
7 - слой шамотного кирпича;
8 - заглушки;
9 - прокладка;
10 - болты;
11 - гайки;
12 - водоохлаждаемая рубашка;
13 - отверстия для установки воспламеняющих устройств;
Осуществление полезной модели
Огнеупорный канал горелочного устройства для плазменного воспламенения топлива горелок теплового агрегата содержит цилиндрический внутренний канал, состоящий из четырех объединенных посредством пазовых соединений секций из жаропрочной стали А, Б, В и Г (3, 4, 5 и 6 соответственно). При этом внутренний канал облицован с внешней стороны слоем шамотного кирпича 7, ограниченного цилиндрическим кожухом из стали 2 с внешней стороны. В качестве шамотного кирпича используется кирпич марки ША-1 ГОСТ 8691-73. Причем на фланце цилиндрического кожуха 2 с помощью болтов и гаек 10, 11 установлен входной канал из жаропрочной стали 1, приваренный к цилиндрическому внутреннему каналу и содержащий закрепленную на его стенке в месте расположения отверстий для установки воспламеняющих устройств 13 водоохлаждаемую рубашку 12. Огнеупорный канал также содержит цилиндрический выходной канал, являющийся продолжением секции Г внутреннего канала. В качестве жаропрочной стали используется сталь марки 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72. В боковых стенках цилиндрического внутреннего канала, цилиндрического кожуха и слое шамотного кирпича имеются ориентированные соосно сквозные отверстия, в которые установлены заглушки из жаропрочной стали 8, дополнительно повышающие прочность конструкции огнеупорного канала за счет дополнительной фиксации его компонентов относительно друг друга, при этом на фланце цилиндрического кожуха установлена уплотнительная прокладка 9, которая предотвращает утечку угольной аэросмеси, а слой шамотного кирпича состоит из кирпичей трапецеидальной формы, обеспечивающей более равномерное заполнение пространства между внутренним каналом и цилиндрическим кожухом при их тепловом расширении, что также повышает надежность и увеличивает срок службы огнеупорного канала.
Огнеупорный канал горелочного устройства используется следующим образом.
Работа горелочного устройства основана на воспламенении угольной аэросмеси за счет впрыска в нее воздуха, нагретого низкотемпературной плазмой до 3000-5000°С. Низкотемпературную плазму получают в генераторах плазмы - плазмотронах постоянного тока двухкамерной схемы, в которых плазмообразующим газом является сжатый воздух.
Воспламеняющие устройства, выполненные в виде воздушных плазмотронов устанавливаются на входной канал 1 в отверстия для установки воспламеняющих устройств 13. Поступающая во входной канал 1 аэросмесь взаимодействует с плазменной струей, вытекающей из анодов-сопел плазмотронов. При взаимодействии аэросмеси со струей плазмы со средней температурой 3000-5000°С происходит нагрев и газификация угольных частиц, прошедших через плазменный факел, а также частичное сгорание выделившихся летучих продуктов и нагрев всего потока аэросмеси и стенок секций внутреннего канала 3, 4, 5 и 6. Водоохлаждаемая рубашка 12 обеспечивает охлаждение поверхности входного канала 1. При этом слой шамотного кирпича 7 защищает поверхность цилиндрического кожуха из стали 2 в местах с наиболее высокими термическими напряжениями от возможных механических, термических, физических и химических повреждений и обеспечивает его тепловую изоляцию. На входе потока аэросмеси в цилиндрический выходной канал, являющийся продолжением секции Г внутреннего канала, ее температура уже не настолько высока и поэтому на внешней стороне выходного канала облицовка слоем шамотного кирпича не предусмотрена.
Промышленная применимость
Патентуемая полезная модель отвечает условию «промышленная применимость». Сущность технического решения раскрыта в формуле, описании и чертежах достаточно ясно для понимания и промышленной реализации соответствующими специалистами, а используемые средства просты и доступны для промышленной реализации в области теплоэнергетики.