ЦИКЛОННЫЙ ПРЕДТОПОК
CYCLONE FURNACE EXTENSION

Изобретение относится к устройствам для сжигания отходов переработки древесной биомассы и может найти применение в промышленной теплоэнергетике.
Известен циклонный предтопок, содержащий циклонную камеру, камеру дожигания, колосниковую решетку, расположенную в циклонной камере, и тангенциальные сопла. Конструкция предтопка предусматривает двухступенчатое сжигание древесных отходов в нижней и верхней камерах горения. Измельченное топливо из бункера гидравлическим плунжером подается по трубе большого диаметра на колосниковую решетку через специальное отверстие в ее центре. Образующаяся коническая куча древесных отходов воспламеняется газовой запальной горелкой, автоматически отключающейся после начала устойчивого горения топлива (Э.Н.Сабуров, С.В.Карпов. Циклонные устройства в деревообрабатывающем и целлюлозно-бумажном производстве. М.: Экология, 1993 г., стр.77…79).
Известен вертикальный циклонный предтопок [патент на изобретение №2196273 РФ по заявке №2001114059, авт. изобр. Сабуров Э.Н., Любов В.К., Горохов С.Г.], содержащий циклонную камеру, камеру дожигания, колосниковую решетку и тангенциальные сопла, камера дожигания смонтирована под циклонной камерой, между камерами установлен круглый пережим с буртиком, колосниковая решетка выполнена конической и расположена в камере дожигания, выходной патрубок размещен на боковой поверхности камеры дожигания.
Данное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.
Недостатками прототипа являются недостаточные полнота выгорания топлива и диапазон эффективного сжигания древесных отходов с повышенной влажностью.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение полноты выгорания топлива, расширение диапазона эффективного сжигания древесных отходов с повышенной влажностью до 65%.
Это достигается тем, что в устройстве, содержащем циклонную камеру, снабженную тангенциальными соплами первичного воздуха и патрубком для аксиального ввода топлива, камеру дожигания крупных фракций, расположенную под циклонной и соединенную с ней пережимом, коническую колосниковую решетку с подводом вторичного воздуха под нее, установленную в нижней части камеры дожигания, на боковой поверхности которой расположен выходной патрубок, циклонная камера ниже тангенциальных сопл первичного воздуха имеет форму круглого усеченного конуса.
На фиг.1 изображен общий вид, совмещенный с продольным разрезом циклонного предтопка; на фиг.2 - горизонтальный разрез А-А; на фиг.3 - горизонтальный разрез В-В.
Циклонный предтопок содержит две камеры: циклонную 1, которая ниже тангенциальных сопл имеет форму круглого усеченного конуса, и камеру дожигания крупных фракций 2 с конической колосниковой решеткой 3, патрубок 4 для подачи вторичного воздуха, патрубок 5 для подачи топлива, пережим 6, четыре тангенциальных сопла 7 для подвода первичного воздуха и выходной патрубок 8.
Работа циклонного предтопка осуществляется следующим образом.
Подача топлива производится аксиально через патрубок 5. Через четыре тангенциальных сопла 7 в рабочий объем камеры 1, где осуществляется основной процесс горения, вводится первичный воздух. Здесь происходит взаимодействие топлива с закрученным потоком. Для увеличения времени пребывания топливных частиц в объеме циклонной камеры, повышения надежности воспламенения и выгорания топлива циклонная камера, ниже тангенциальных сопл 7, выполнена в виде круглого усеченного конуса. Продукты газификации и несгоревшие частицы топлива через отверстие пережима 6 попадают в камеру дожигания, где поток также является закрученным, но в значительно меньшей степени. Осевой обратный ток, формирующийся в камере дожигания и проникающий обратно в циклонную камеру, благоприятствует горению топлива и перемешиванию продуктов сгорания. Для завершения процесса горения крупных фракций организован процесс их слоевого сжигания на колосниковой решетке 3 конического типа, под которую через патрубок 4 подается вторичный воздух. Отверстия колосниковой решетки выполнены таким образом, чтобы обеспечить дополнительную подкрутку газов по направлению основного вращения и повысить полноту и скорость их выгорания. Отвод продуктов сгорания в объем топочной камеры котлоагрегата осуществляется через выходной патрубок 8.
В ходе работы проведены аэродинамические исследования модели циклонного предтопка и определены его оптимальные геометрические и режимные параметры.
Предлагаемый циклонный предтопок хорошо компонуется с существующими котельными агрегатами, наличие конусности боковой поверхности циклонной камеры, ниже тангенциальных сопл, позволит повысить полноту выгорания топлива и увеличить диапазон эффективного сжигания древесных отходов с повышенной влажностью.