Силовая установка с активным котлом-утилизатором высокотемпературного кипящего слоя, устройством очистки уходящих газов и узлом смешения газов
POWER PLANT WITH AN ACTIVE WASTE-HEAT BOILER OF A HIGH-TEMPERATURE FLUIDIZED BED, AN EXHAUST GAS CLEANING DEVICE AND A GAS MIXING UNIT

Изобретение относится к области машиностроения, и предназначено для совместной выработки тепловой и электрической энергии.
Известна силовая установка содержащая дизель-генератор, магистраль впуска воздуха в дизель, котел утилизатор с топочной камерой, подключенной газовпускным патрубком к выхлопному коллектору дизеля, магистраль подачи питательной воды в котел утилизатор, теплоизоляционный кожух, охватывающий топочную камеру и образующий вокруг воздушную рубашку (Авторское свидетельство SU 1321880 А1, опубликовано 07.07.87. Бюл. №25).
Известна силовая установка содержащая дизель-генератор, активный котел утилизатор высокотемпературного кипящего слоя, с топкой высокотемпературного кипящего слоя, включающего механическое топочное устройство с наклонной к горизонту подвижной колосниковой решеткой, поверхности нагрева, дутьевые зоны первичного и вторичного воздуха, питатель топлива, эжектор возврата уноса, к газовпускному патрубку котла утилизатора подключен дутьевой вентилятор, к выхлопному коллектору дизель-генератора подключен газоход перепуска отработавших газов в атмосферу с глушителем шума, на линии нагнетания дутьевого вентилятора, на газовпускном патрубке котла утилизатора и на газоходе перепуска отработавших газов в атмосферу установлены устройства регулирования расхода сред. (Патент на изобретение Силовая установка с активным котлом утилизатором высокотемпературного кипящего слоя. С.В. Александров, А.В. Смирнов, А.В. Бондарев. Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей РФ 06.04.2018 г. №2650018.)
Недостатком данных установок является
- высокое содержание в уходящих газах механических примесей в виде твердых частиц: летучей золы и несгоревшего топлива, что приводит к загрязнению окружающей среды;
- возможность возникновения критических режимов, когда поток дутьевого воздуха подаваемого высоконапорным вентилятором «запирает» выхлопной коллектор дизель-генератора в месте его присоединения к газовпускному патрубку котла, при этом противодавление в выхлопном коллекторе дизель-генератора увеличивается, что приводит к уменьшению эффективной мощности дизеля, снижению частоты вращения вплоть до полной остановки;
Задачей настоящего изобретения является уменьшение вредного влияния на окружающую среду и недопущение возникновения режимов при которых поток дутьевого воздуха подаваемого вентилятором «запирает» выхлопной коллектор дизель-генератора.
Задача по снижению вредного влияния на окружающую среду решается за счет установки на газоходе уходящих газов устройства очистки уходящих газов в виде инерционного золоуловителя.
Задача по недопущению возникновения режимов при которых поток дутьевого воздуха подаваемого высоконапорным вентилятором «запирает» выхлопной коллектор решается за счет установки узла смешения отработавших газов дизеля и дутьевого воздуха.
Схема силовой установки с активным котлом утилизатором высокотемпературного кипящего слоя и устройством очистки уходящих газов приведена на чертеже.
Силовая установка с активным котлом утилизатором высокотемпературного кипящего слоя и устройством очистки уходящих газов включает в себя дизель-генератор 1, котлоагрегат с топкой высокотемпературного кипящего слоя 2, включающего механическое топочное устройство 4 с наклонной к горизонту подвижной колосниковой решеткой 7, дутьевые зоны первичного 5 и вторичного воздуха 6, питатель топлива 8, поверхности нагрева 9, эжектор возврата уноса 10, к газовпускному патрубку 11 котла утилизатора 2 подключен дутьевой высоконапорный вентилятор 15, к выхлопному коллектору 3 дизель-генератора 1 подключен газоход перепуска отработавших газов в атмосферу 13 с глушителем шума 14, на линии нагнетания 12 дутьевого вентилятора 15, на выхлопном коллекторе 3 и на газоходе перепуска отработавших газов в атмосферу 13 установлены устройства регулирования расхода сред (задвижки) 16, 17, 18. В месте соединения выхлопного коллектора 3 дизель-генератора и газовпускного патрубка 11 котла утилизатора установлен узел смешения отработавших газов дизель-генератора и дутьевого воздуха. Воздух в дизель-генератор поступает через воздухозаборное устройство 19. На газоходе уходящих газов установлено устройство очистки уходящих газов в виде инерционного золоуловителя 22. Для преодоления увеличившегося с установкой золоуловителя аэродинамического сопротивления газовоздушного тракта на газоходе уходящих газов устанавливается дымосос 23.
Вода подается в котел-утилизатор насосом 20 по трубопроводу 21, нагревается в котле-утилизаторе 2 и подается потребителю. Топливо в топочное устройство котла утилизатора подается питателем 8. Отработавшие газы дизель-генератора 1 имеющие высокий коэффициент избытка воздуха через выхлопной коллектор 3 и газовпускной патрубок 11 подаются в топочное устройство котла утилизатора где осуществляется их дожигание. Для создания высокотемпературного кипящего слоя дутьевым высоконапорным вентилятором 15 по линии нагнетания 12 воздух подается в газовпускной патрубок 11, где он смешивается с отработавшими газами дизель-генератора и поступает в первичную 5 и вторичную 6 дутьевые зоны.
Количество воздуха и количество отработавших газов подаваемых в топочное устройство и перепускаемых в атмосферу регулируется при помощи устройств регулирования расхода сред (задвижек) 16, 17, 18
Уходящие газы, содержащие твердые частицы летучей золы и несгоревшего топлива поступают в устройство очистки уходящих газов 22 тангенциально. Устройство очистки уходящих газов работает по принципу отделения твердых частиц от потока газов под действием инерционных сил. Коэффициент очистки зависит от фракционного состава золы, который определяется видом твердого топлива и, главным образом, способом его сжигания и может достигать 85%.
Установка устройства очистки уходящих газов неизменно приводит к увеличению аэродинамического сопротивления газовоздушного тракта котла. Для его преодоления устанавливается дымосос 23. Обеспыленные в золоуловителе уходящие газы при помощи дымососа 23 поступают в дымовую трубу 26 и рассеиваются в атмосфере.
Для недопущения возникновения режимов при которых поток дутьевого воздуха подаваемого высоконапорным вентилятором 15 «запирает» выхлопной коллектор 3 дизель-генератора в месте соединения выхлопного коллектора и газовпускного патрубка 11 котлоагрегата устанавливается узел смешения отработавших газов дизеля и дутьевого воздуха.
Узел смешения отработавших газов дизель-генератора и дутьевого воздуха выполнен в виде участка газовпускного патрубка котлоагрегата к которому присоединяется выхлопной коллектор 3 дизель-генератора. На конце выхлопного коллектора дизель-генератора устанавливается патрубок отработавших газов 24. Патрубок отработавших газов 24 выполнен в виде трубы, изогнутой под углом 90°, выходная часть патрубка направлена в строну движения потока первичного воздуха.
Участок газовпускного патрубка котлоагрегата в месте установки патрубка отработавших газов 24 дизель-генератора имеет сужение 25.
Дутьевой воздух по газовпускному патрубку 11 подается вентилятором в топочное устройство, в сужающейся части газовпускного патрубка скорость дутьевого воздуха возрастает, а давление снижается. Дутьевой воздух, перемещаясь по газовпускному патрубку 11, под действием высоконапорного вентилятора 15, омывает патрубок отработавших газов 24 дизель-генератора и вызывает эжекцию отработавших газов двигающихся по выхлопному коллектору 3 в общий поток дутьевого воздуха. Изгиб патрубка отработавших газов 24 под углом 90° по направлению движения дутьевого воздуха препятствует «запиранию» выхлопного коллектора 3 и уменьшению эффективной мощности дизель-генератора.
Предложенная «силовая установка с активным котлом утилизатором высокотемпературного кипящего слоя, устройством очистки уходящих газов и узлом смешения газов» не выявлена из существующего уровня развития техники, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизны».
Выше приведенная совокупность отличительных признаков заявленного технического решения не известна на данном уровне развития техники и не следует из общеизвестных правил известных устройств, технологий (способов), что доказывает соответствию критерию «изобретательский уровень».
Конструктивная реализация заявленного технического решения с указанной совокупностью признаков не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей, откуда следует соответствие критерию «промышленное применение».
Литература.
1. Силовая установка. В.Г. Кривов, С.А. Синатов, А.Н. Орлов, С.Д. Гулин, С.Н. Скоков, В.А. Акатьев, Патент SU 1321880 А1, опубликовано 07.07.87. Бюл. №25.
2. Силовая установка с активным котлом утилизатором высокотемпературного кипящего слоя. С.В. Александров, А.В. Смирнов, А.В. Бондарев. Патент на изобретение. Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей РФ 06.04.2018 г. №2650018.