Муфельный предтопок для растопки котлов

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована для растопки паровых и водогрейных котлов.
Известно горелочное устройство [RU №2564465, F23D 1/02, опубл. 10.10.2015], содержащее трубу с горелочным насадком, установленные горизонтально, на входной вертикальной стенке которой размещены под острым углом к стенке тангенциальные патрубки подачи высоконапорного воздуха и аксиальное сопло подачи пыли высокой концентрации, а также обечайку и электронагреватели, установленные между трубой и обечайкой. Тангенциальные патрубки подачи высоконапорного воздуха, в количестве не менее двух, расположены на вертикальной стенке по окружности, при этом размер и форма горелочного насадка на выходном торце соответствует размеру и форме амбразуры топки котла, к которой пристыкован горел очный насадок.
Недостатком известного горелочного устройства является пульсация скоростей потока воздуха и пыли высокой концентрации, снижение скорости потока воздуха ниже скорости витания пыли и выпадение пыли в нижнюю часть трубы, что может привести к выходу горелочного устройства из эксплуатации.
Известно горелочное устройство [RU №139594, F23D 1/02, опубл. 20.04.2014], содержащее растопочную горелку, включающую горизонтальную циркуляционную трубу с горелочным насадком, перед входным торцом которой установлено кольцевое сопло, заведенное внутрь циркуляционной трубы, снабженное тангенциальными воздушными патрубками, причем внутрь кольцевого сопла заведено аксиальное воздушное сопло, при этом горелочное устройство содержит также обечайку и трубчатые электронагреватели, установленные между циркуляционной трубой и обечайкой, количество которых равно числу, кратному трем, отличающееся тем, что внутри аксиального воздушного сопла размещен осевой патрубок подачи пыли высокой концентрации (ПВК), при этом тангенциальные воздушные патрубки кольцевого сопла установлены под острым углом к вертикальной плоскости, горелочный насадок выполнен в виде раструба, образующего в сечении форму эллипса, а трубчатые электронагреватели изготовлены из карбида кремния и снабжены электроизоляторам.
Недостатком известного устройства является низкая эффективность растопки котла.
Известно горелочное устройство [RU №208437, F23D 1/00, опубл. 17.12.2021], содержащее муфельный предтопок, соединенный с топкой котла, воздухопровод подачи первичного воздуха с дополнительным каналом, проложенным внутри стенок муфельного предтопка, вихревую пылеугольную горелку с теплоизоляцией, электрический нагреватель стенок вихревой пылеугольной горелки, вихревой канал подачи вторичного воздуха, пылепровод и электронагреватель первичного и вторичного воздуха.
Недостатком вышеописанного способа является отсутствия контроля температуры внутри горелки, что может привести к перегреву корпуса горелки и аварийному режиму работы.
Задачей полезной модели является повышение эффективности, экологической безопасности и надежности работы горелочного устройства для безмазутной растопки паровых и водогрейных котлов.
Поставленная задача решается тем, что в муфельном предтопке для растопки котлов, включающим в себя муфельный предтопок соединенный с топкой котла, канал для подачи первичного воздуха, электронагреватель первичного воздуха, пылепровод для подачи пылеугольного топлива, новым является то, что цилиндрическая вихревая камера соединена с камерой горения, оборудованной тремя термопарами и каналами для охлаждения ее стенок.
Надежность устройства достигается контролем температуры внутри камеры горения летучих веществ тремя термопарами и устойчивым воспламенением угольной пыли в камере горения за счет конвективного теплообмена между угольной пылью и горячим воздухом, предварительно разогретым электронагревателем с продолжительным сроком службы из-за отсутствия прямого взаимодействия с высокотемпературной агрессивной средой.
Эффективность устройства достигается за счет работы данного способа для всех видов твердых топлив.
Экологическая безопасность устройства достигается увеличением времени нахождения пылеугольной смеси внутри муфельного предтопка, сопровождающееся максимальным выгоранием летучих веществ, содержащихся в растопочном топливе в камере сгорания, перед попаданием в топку котла, минимизируя при этом образование газообразных вредных веществ в топке котла, а также исключение применения жидкого топлива (мазута).
Конструктивные особенности, отличающие заявляемое техническое решение от описанных аналогов, заключаются в дополнительном подогреве первичного воздуха электронагревателем до температуры 1000°С, обеспечивающее воспламенение пылеугольной смеси, которая контролируется тремя термопарами, установленными внутри камеры горения, а так же в снижении скорости движения пылеугольного потока внутри камеры горения за счет предварительного завихрения горячего воздуха внутри цилиндрического вихревого смесителя, что благоприятно сказывается на воспламенении и выгорании летучих веществ в камере горения перед попаданием горящего пылеугольного потока в топку котла, снижая этим содержание газообразных вредных веществ при растопке, а наличие каналов для охлаждения стенок камеры горения уходящими газами позволяют избежать перегрева стенок камеры горения.
Схема муфельного предтопка для растопки котлов поясняется чертежом. На чертеже изображена схема муфельного предтопка для растопки котлов.
Муфельный предтопок для растопки котлов включает в себя пылепровод для подачи пылеугольного топлива 1; электронагреватель 2; канал (воздухопровод) для подачи первичного воздуха 3; цилиндрическая вихревая камера смешения 4; канал для подачи уходящих газов 5; термопары 6; камеру горения 8.
Муфельный предтопок для растопки котлов работает следующим образом.
В муфельный предтопок, состоящий из цилиндрической вихревой камеры смешения 4 и камеры горения 8, соединенных между собою, подается первичный воздух через канал 3, нагреваемый в электронагревателе 2 до температуры 1000°С. Горячий воздух по каналу 3 попадает в цилиндрическую вихревую камеру смешения 4, в которой происходит тангенциальное закручивание потока и далее в камеру горения 8. После достижения в камере горения 8 температуры 700-800°С мелкодисперсное топливо подается по пылепроводу 1, которое смешиваясь с первичным воздухом вовлекается в многократную циркуляцию, тем самым снижая скорость пылеугольного потока обеспечивая стабильное воспламенение пылеугольной смеси. В камере горения 8, за счет лучисто-конвективного теплообмена, происходит воспламенение и максимальное выгорание летучих веществ, способствующее зажиганию коксового остатка и образуя факел, выходящий в топку 7 котла. Для исключения перегрева стенок камеры горения 8 через канал 5, соединенный с топкой 7 котла, подаются уходящие газы, которые охлаждают стенки камеры горения, предотвращая их перегрев, температура внутри камеры горения во время растопки котла контролируется термопарами 6.
Предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность воспламенения пылеугольного топлива в условиях лучисто-конвективного теплообмена, что исключает применение мазута в качестве растопочного топлива.