УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВ В ПУЛЬСИРУЮЩЕМ ПОТОКЕ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВ В ПУЛЬСИРУЮЩЕМ ПОТОКЕ
Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам для сжигания твердых малореакционных топлив, отработанных ими, резиновых отходов с целью утилизации тепла, при содержании з их продуктах сгорания малой концентрации канцерогенных веществ.
Известно устройство, содержащее циклон, в котором крупные частицы сжигаются до некоторого размера и выносятся потоком, содержащим много газообразного топлива, камеру воспламенения, резонаторную трубу для дожигания остаточных горючих элементов LC6. Вибрационное горение в некоторых модельных устройствах. Казань, Изд-во КГУ, 1970, с.148-1493.
Недостатком вышеприведенного устройства является необходимость дробления топлива (шин) на куски, неустойчивость вибрационного горения, связанная с неравномерностью подачи топлива в камеру воспламенения, большой механический унос из резонаторной трубы в атмосфеИзвестно также устройство (прототип), содержащее камеру вое пламенения, примыкающую к ней резонансную трубу, воздуховоды, камеру предварительной тепловой подготовки топлива LA.C. СССР 237324, F 23d 11/34, 1969, БН  83.
Это устройство имеет такой недостаток, как срыв вибрационного горения, возникающий вследствие плохой термической обработки топлива в камере, из-за отсутствия возможности регулирования подачей горючих элементов и при сильных порывах ветра. При срывах пульсаций потока зона воспламенения перемещается в резонансную трубу, а конструкция устройства не позволяет вернуть горение в пульсационный режим. Как следствие - резкое ухудшение экологических параметров на срезе резонаторной трубы: увеличение дымности, повышенный химический недожег. В данном устройстве не представляется возможным удерживать механические примеси, выносимые потоком в окружающую среду и защитить ее от теплового загрязнения. К недостатку устройства относится также необходимость предварительной механической обработки топлива с целью его превращения в пылевидную форму, в результате которого технология становится дорогостойкой, неэффективной и приводит к снижению к.п.д. агрегата.
MIK F 23d ii/34
Технический результат - создание экономически высокоэффективной конструкции, обеспечивающей экологически чистое сжигание твердого топлива, в том числе изношенных шин, без их предварительной механической обработки с возможностью утилизации тепла, выделяющегося при горении.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве для сжигания топлив в пульсирующем потоке, содержащем камеры воспламенения и предварительной тепловой подготовки его, воздуховоды, резонаторную трубу, отличающееся тем, что резонаторная труба состоит из двух частей и примкнута к камере воспламенения, образуя кольцевой зазор меду ее верхней и нижней частями, при этом в верхней половине трубы расположен турбулизатор, а камера предварительной подготовки соединена с камерой воспламенения.
Турбулизатор состоит из нескольких составных частей, имеющих возможность перемещаться друг относительно друга по оси резонаторной трубы.
Величина кольцевого зазора между верхней и нижней частями резонаторной трубы регулируется перемещением ее нижней части.
Указанный технический результат также достигается тем, что в резонаторную трубу вмонтирована дополнительная многосопловая диффузионнная горелка, а сама труба снабжена теплообменником и золоуловителем, золоуловитель одновременно является ветрозащитным колпаком.
На фиг.1 показан общий вид устройства, смонтированного на металлическом каркасном основании; на фиг.2 - устройство в разрезе с загруженными в бункер изношенными шинами.
Устройство установлено на каркасном основании 2 (фиг.1), сваренном из стальных уголков. Устройство включает камеру воспламенения 4, к которой сверху крепится бункер 5 (камера предварительной тепловой подготовки топлива) цилиндрической формы с крышкой 81 Для открывания и закрывания крышки в предлагаемом устройстве предусмотрен рычаг 7 с защелкой 6. Внутри бункера 5 размещена плита 10 (фиг.2), которая служит для уменьшения объема бункера 5 по мере выгорания изношенных шин. Плита 10 связана с крышкой 8 тросом 12 (фиг,2), предназначенным для подъема плиты 10 при открывании крышки 8 бункера 5. Крышка 8 в открытом положении фиксируется защелкой 6 (фиг.1).
конусной части зольника 1 примкнуты воздуховоды 3. На нижнем основании камеры воспламенения 4 (фиг.2) расположен колосник 7f изго товленный из чугуна. Под колосником 7 размещена кольцевая гаговая горелка 2 с электрическим запальником 6. К камере воспламенения 4 (фиг.1) соосно со смещением примкнута резонаторная труба, состоящая из двух частей - верхней 13 (фиг.2) и нижней 20. На верхней части резонатора 13 смонтирован цилиндрический теплообменник 11 с входным и выходным штуцерами 16, 14 соответственно. К основанию верхней части резонатора 13 прикреплена многосопловая диффузионная гсрелка 17. Для поджига горелки на боковой поверхности камеры воспламенения имеется окно с заглушкой 18. Над горелкой в резонаторной трубе размещен сетчатый турбулизатор 15, состоящий из нескольких составных частей (пластин). Причем зазор между пластинами регулируется. К выходному срезу верхней части резонатора 13 прикреплен золоуловитель 14 (фиг.1) со сборником 12. Нижняя часть резонатора 20 (фиг.2) примкнута к камере воспламенения при помощи патрубка 19, в котором она перемещается свободно вдоль своей оси под действием рычага 9 (фиг.1). В нужном положении нижняя часть резонатора 20 закрепляется фиксатором 10.
Устройство работает следующим образом. Рычагом 7 (фиг.1) открывается крышка 8 бункера 5, которая тросом 12 тянет за собой плиту 10. В открытом положении крышка 8 удерживается защелкой 6 (фиг.1). В бункер 5, который одновременно служит камерой тепловой подготовки топлива загружаются изношенные шины 9. При снятии рычага с защелки 6 закрывается крышка 8. При этом плита 10 (фиг.2) плотно прилегает к верхней шине. Герметичное закрывание бункера обеспечивается уплотнитель ным устройством между бункером и крышкой. Электрозапальником 6 (фиг.2) поджигается горючий газ, продукты сгорания которого воспламеняют резину. Высоконагретые газы, содержащие недогоревшие горючие элементы, через кольцевой зазор, образованный между верхним и нижним частями резонаторной трубы 13 и 20 соответственно, двигаются в сторону золоуловителя 14 (фиг.1). Включается диффузиозная горелка 17 (фиг.2), которая может работать как на газовом, так и на жидком топливах. Поджигается это топливо высоконагретыми газами или фитилем через окно 18 (на время поджига заглушка снимается).
Истекающее из горелки 17 (фиг.2) горючее образует маленькие диффузионные струйки, которые сильно турбулизируются за сетчатым турбулизатором 15. Образуется плоская зона горения, расположенная на высоте одной четвертой части общей длины резонаторяой трубы. В
последней возбуждаются продольные акустические колебания, способствующие энергичному перемешиванию газовоздушной смеси. Недогоревшие элементы, содержащиеся в продуктах сгорания горящей резины, проходя через высокотемпературную зону полностью догорают, увеличивая теплонапряженность этой зоны. Высокая температура и акустические колебания обеспечивают экологическую чистоту продуктов сгорания в момент розжига резины. Акустические возмущения через кольцевой зазор резонаторной трубы проникают и в камеру воспламенения 4 с зольником 1, где принуждают фронту пламени колебаться у поверхности горения резины. Интенсивность розжига определяется амплитудой акустических пульсаций и регулируется изменением расхода топлива в диффузионной горелке и изменением величины зазора резонатора.
Розжиг резины активизируется сносом продуктов сгорания от поверхности горения акустическими пульсациями, т.е. периодическим обдувом. Создаются благоприятные условия для свободного доступа кислорода воздуха к поверхности горения. В камеру воспламенения 4 необходимый для горения воздух поступает через воздуховоды 3, которые заодно играют роль аэродинамических клапанов. По мере разгорания резины газ на горелке 2 (фиг.2) отключается и уменьшается расход топлива на диффузиозной горелке 17. Продукты сгорания после полного розжига резины интенсивно втягиваются в резонаторную трубу и активно смешиваются со вторичным воздухом в межсеточном пространстве турбулизатора 15. Подача топлива на диффувиозную горелку 17 (фиг.2) прекращается, устанавливается определенная величина зазора между верхним и нижним частями резонатора, соответствующая устойчивому автоколебательному процессу. Резиновое топливо в камере предварительной подготовки (бункере) проходит необходимую термическую обработку от нагретых газов. Это способствует быстрому воспламенению и интенсивному горению шины в камере воспламенения.
В зоне горения поддерживается высокая тешюнапряженность, происходит разрушение и разрыхление поверхности горения, увеличивается скорость горения. На эти процессы положительно влияют пульсации: увеличивается скорость обдувания топливных частиц, возрастает турбулизация потока, приводящая к энергичному смесеобразованию и конвективному прогреву. При прохождении продуктов сгорания через турбулизатор 15, расположенный в резонаторной трубе, происходит их смешивание со вторичным воздухом и активное догорание остаточных горючих элементов. В следствие этого тепловая напряженность турбулизатора остается достаточно высокой для поддержания автоколебательного процесса.
Вышеприведенные факторы обеспечивают высокую полноту сгорания, резкое снижение механического уносз. стабильное вибрационного горения. В резонаторной трубе высоконагретые газы совершают колебательное движение, которое увеличивает теплоотдачу от газа к стенке к препятствует шлаковому отложению на стенках трубы. По мере движения незначительного количества оставшихся механических частиц вдоль трубы под акустическим воздействием происходит их агломерация. В золоуловителе скорость движения твердых взвесей резко падает. Это приводит к осаждению частиц, которые накапливаются в сборнике 12 (фиг.1). Золоуловитель также способствует устойчивости вибрационного горения, благодаря своим ветрозащитным свойствам. По мере выгорания последней резиновой шины на диффузионную горелку вновь подается топливо, обеспечивающее необходимую тепловую мощность турбулизатора для поддержания автоколебательного процесса. Тем самым обеспечивается экологическая чистота продуктов сгорания в конце процесса до полного выгорания резинового топлива.
Таким образом предлагаемое устройство позволяет сжечь изношенные автомобильные шины без их предварительной механической обработки, другие виды твердых топлив - с их частичной механической обработкой. Благодаря стабильному пульсирующему горению достигается высокая полнота сгорания, обеспечивающая защиту окружающей среды от вредных веществ, а высокая скорость теплопередачи, наблюдающаяся при этом, обеспечивает утилизацию и тепла и защиту окружающей среды от теплового загрязнения. Предлагаемое устройство также позволять фильтровать продукты сгорания твердых топлив от механических примесей.
Уполномоченное лицо /} яг/Р Г.И.Павлов
1.0$.98 г.