НИЗКОЭМИССИОННАЯ ВИХРЕВАЯ ТОПКА

Полезная модель относится к теплоэнергетике, а именно к топкам для сжигания органического топлива, в частности, для сжигания топлива в виде пыли, и может быть использована на тепловых электрических станциях.
Известна топка котла (авторское свидетельство СССР №483559, МПК F23C 5/12, Опубл. 05.09.1975. Бюл. №33), содержащая горелку и сопло, установленное в устье холодной воронки топки. В топку через горелку вводится топливно-воздушная смесь, а через сопло - вторичный воздух. В результате взаимодействия вводимых потоков в топочной камере образуется две зоны горения: факельная и вихревая.
Недостатком известной топки котла является сепарация крупных частиц в нижнюю часть топки.
Известна низкоэмиссионная вихревая топка (патент РФ №2067724, МПК F23C 5/24. Опубл. 10.10.1996.) содержащая камеру сгорания с установленной на ее стенке, по меньшей мере, одной наклоненной вниз горелкой для подачи топливовоздушной смеси, с холодной воронкой призматической формы, имеющей щелевое устье, образованное скатами стенок нижней части камеры сгорания и размещенным под устьем холодной воронки устройством ввода нижнего дутья, при этом горелка выполнена, по меньшей мере, из двух расположенных друг над другом каналов для подачи топливовоздушной смеси, каждый из каналов снабжен устройством для регулирования соотношения «топливо-воздух», а устройства выбраны так, что отношение количества воздуха к количеству топлива для вышерасположенного канала всегда оказывается больше чем для нижерасположенного канала, причем топка дополнительно снабжена устройством для подачи в каждый канал топлива заданного фракционного состава, При работе такой топки в топочном объеме формируется три функциональные зоны: зона воспламенения и активного горения, зона восстановления в которую подается слабозапыленный поток и зона дожигания. Этим обуславливается снижение выбросов оксидов азота.
Недостатком известной топки котла является сепарация крупных частиц в нижнюю часть топки, приводящая к увеличению недожога с провалом.
Задача, решаемая полезной моделью - снижение выбросов оксидов азота и исключение сепарации крупных частиц в нижнюю часть топки.
Поставленная задача решается тем, что в низкоэмиссионной вихревой топке, содержащей камеру сгорания с установленной на ее стенке, по меньшей мере, одной наклоненной горелкой, с холодной воронкой призматической формы, имеющей щелевое устье, образованное скатами стенок нижней части камеры сгорания, и размещенным под устьем холодной воронки устройством ввода нижнего дутья, при этом горелка выполнена по меньшей мере в виде двух расположенных друг над другом каналов для подачи топливовоздушной смеси, каждый из каналов снабжен устройством для регулирования соотношения «топливо-воздух», а эти устройства выбраны так, что отношение количества воздуха к количеству топлива для вышерасположенного канала всегда оказывается больше, чем для нижерасположенного канала, согласно полезной модели, горелка с каналами для подачи топливовоздушной смеси и устройство ввода нижнего дутья находятся в одной вертикальной плоскости и направлены вверх.
На чертеже схематично изображена низкоэмиссионная вихревая топка (вертикальный разрез).
1
2
1
2
2
1
Низкоэмиссионная вихревая топка содержит камеру 1 сгорания с установленной на ее стенке, по меньшей мере, одной наклоненной вверх горелкой, выполненой в виде двух расположенных друг над другом каналов 2. и 2. для подачи топливовоздушной смеси и для подачи концентрированной смеси. Камера сгорания выполнена с холодной воронкой 3 призматической формы, имеющей щелевое устье 4, образованное скатами стенок нижней части камеры сгорания. Под устьем холодной воронки размещено устройство ввода нижнего дутья 5, при этом каждый из каналов 2 и 2 снабжен устройством 6 и 7 для регулирования соотношения «топливо-воздух», соответственно. Эти устройства выбраны так, что отношение количества воздуха к количеству топлива для вышерасположенного канала всегда оказывается больше, чем для нижерасположенного канала. Низкоэмиссионная топка снабжена пылеконцентратором 8 для подачи в каждый канал топлива заданного фракционного состава. Согласно полезной модели, вышерасположенный канал 2 соединен с источником 9 низкоконцентрированной топливовоздушной смеси пылеконцентратора 8, а нижерасположенный канал 2 соединен с источником пыли высокой концентрации 10.
Низкоэмиссионная вихревая топка работает следующим образом.
2
1
1
2
1
В пылеконцентратор 8 подают топливно-воздушную смесь. В вышерасположенный канал 2 подается слабозапыленный поток от источника 9, а в нижерасположенный канал 2 поступает пыль высокой концентрации (ПВК) от источника 10. Одновременно через каналы 2 подают воздух, регулируя его расход с помощью устройств 6 и 7 для регулирования соотношения «топливо-воздух», соответственно так, что в нижерасположенный канал 2 подается больше воздуха, чем в вышерасположенный канал 2. Кроме того, одновременно подают воздух с помощью устройства 5 нижнего дутья через щелевое устье 4. Расположение горелки с направленными вверх каналами 2, позволяет направить пылевоздушный поток к верху топки, тем самым сопутствуя устойчивому горению топлива. При взаимодействии потока топливно-воздушной смеси с недогоревшими крупными частицами топлива, поступающими в топку из нижерасположенного канала 2 и встречного воздушного потока из устройства 5 нижнего дутья, в нижней части топки образуется горизонтальный вихревой поток, который предотвращает сепарацию твердых частиц в холодную воронку 3, так как происходит дожигание крупных частиц в горизонтальном вихревом потоке. Ввод холодного воздуха из устройства 5 нижнего дутья позволяет снизить образование оксидов азота.
Таким образом, предлагаемая низкоэмиссионная вихревая топка позволяет исключить сепарацию крупных частиц в нижнюю часть холодной воронки и снизить образование оксидов азота.