ОГНЕУПОРНЫЙ КАНАЛ ГОРЕЛОЧНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПЛАЗМЕННОГО ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ТОПЛИВА ГОРЕЛОК ТЕПЛОВОГО АГРЕГАТА

Область использования
Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована на тепловых электростанциях и промышленных котельных.
Уровень техники
Известен принятый в качестве прототипа заявляемой полезной модели огнеупорный канал горелочного устройства для плазменного воспламенения топлива горелок теплового агрегата, содержащий два разделенных огнеупорной стенкой цилиндрических концентричных канала: внутренний для подачи пылевоздушной смеси с использованием пыли того же топлива, что и в основных горелках; и внешний для подачи вторичного воздуха. Причем на входном участке внутреннего канала, выполнено отверстие для установки устройства воспламенения в виде воздушного плазмотрона. При этом входной участок в месте установки плазмотрона выполнен в виде сужения, имеющего форму равносторонней треугольной призмы со скругленными углами. Причем внутренний равносторонний треугольник поперечного сечения призмы вписан скругленными углами в окружность внутреннего канала со стороны выхода в него воспламененной плазмой пылевоздушной смеси. При этом диаметр внутреннего канала на входном участке со стороны входа пылевоздушной смеси в сужение выбран из условия, чтобы соответствующая этому диаметру окружность была вписана в указанный равносторонний треугольник, а каждый плазмотрон можно было установить на грани призмы таким образом, чтобы его продольная ось была ориентирована в сторону вершины указанного равностороннего треугольника (RU 2300053 C1, F23Q 9/00, 27.05.2007 [1]).
Недостатками известного из [1] технического решения являются высокая стоимость изготовления, большая масса устройства, недостаточное обеспечение защиты поверхности канала от возможных механических, термических, физических и химических повреждений, недостаточная тепловая изоляция канала и отсутствие охлаждения входного канала.
Раскрытие полезной модели
Задачей заявляемой полезной модели является сокращение затрат на растопку котла, а техническим результатом - повышение надежности и увеличение срока службы огнеупорного канала горелочного устройства.
Решение указанной задачи путем достижения указанного технического результата применительно к заявляемой полезной модели обеспечивается тем, что огнеупорный канал горелочного устройства для плазменного воспламенения топлива горелок теплового агрегата содержит: цилиндрический корпус из жаропрочной стали, футерованный с внутренней стороны двумя слоями керамических полуколец, ограничивающих внутренний канал; установленный на фланце вышеуказанного цилиндрического корпуса входной канал из жаропрочной стали, содержащий закрепленную на его стенке в месте расположения отверстия для установки воспламеняющего устройства водоохлаждаемую рубашку; и цилиндрический выходной канал, являющийся продолжением вышеуказанного корпуса из жаропрочной стали и футерованный с внутренней стороны одним слоем керамических полуколец, ограничивающих внутренний канал.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков патентуемой полезной модели и достигаемым техническим результатом заключается в том, что футеровка с внутренней стороны цилиндрического корпуса из жаропрочной стали двумя слоями керамических полуколец, ограничивающих внутренний канал, а также футеровка с внутренней стороны выходного цилиндрического канала из жаропрочной стали, являющегося продолжением вышеуказанного цилиндрического корпуса, одним слоем керамических полуколец, ограничивающих внутренний канал, обеспечивает защиту поверхности канала от возможных механических, термических, физических и химических повреждений, а также улучшает тепловую изоляцию канала, что позволяет повысить надежность и увеличить срок службы огнеупорного канала горелочного устройства. Также необходимо отметить, что футеровка с внутренней стороны именно двумя слоями керамических полуколец цилиндрического корпуса из жаропрочной стали снижает вероятность растрескивания указанных полуколец за счет более равномерного распределения термических напряжений. При этом наличие водоохлаждаемой рубашки, закрепленной на стенке входного канала из жаропрочной стали, установленного на фланце цилиндрического корпуса, в месте расположения отверстия для установки воспламеняющего устройства, обеспечивает надежное охлаждение входного канала, что также позволяет повысить надежность и увеличить срок службы огнеупорного канала горелочного устройства.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен огнеупорный канал горелочного устройства в продольном разрезе по оси симметрии. На фиг. 2 представлен вид огнеупорного канала в сечении Б-Б. На фиг. 3 представлены стыки первого и второго слоя полуколец.
Перечень позиций чертежей
1 - цилиндрический внутренний канал;
2 - первый слой керамических полуколец;
3 - второй слой керамических полуколец;
4 - цилиндрический корпус;
5 - входной канал из жаропрочной стали;
6 - водоохлаждаемая рубашка;
7 - отверстие для установки воспламеняющего устройства;
8 - цилиндрический выходной канал.
Осуществление полезной модели
Огнеупорный канал горелочного устройства для плазменного воспламенения топлива горелок теплового агрегата содержит цилиндрический корпус из жаропрочной стали 4, футерованный с внутренней стороны первым и вторым слоем керамических полуколец 2 и 3, ограничивающих цилиндрический внутренний канал 1. При этом на фланце цилиндрического корпуса 4 с помощью болтов и гаек установлен входной канал из жаропрочной стали 5, содержащий закрепленную на его стенке в месте расположения отверстия для установки воспламеняющего устройства 7 водоохлаждаемую рубашку 6. Цилиндрический выходной канал 8, футерованный с внутренней стороны одним слоем керамических полуколец 3, ограничивающих внутренний канал 1, является продолжением цилиндрического корпуса 4. В качестве жаропрочной стали используется сталь марки 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72. Угол скоса поверхности стыка керамических полуколец 2 и 3 составляет 30°, что позволяет сохранять целостность границ внутреннего канала при их смещении за счет теплового расширения. При этом керамические полукольца 2 и 3 имеют одинаковую толщину, что необходимо для более равномерного распределения возникающих в них термических напряжений и предотвращения их растрескивания. Выбор вышеуказанных параметров керамических полуколец позволяет дополнительно повысить надежность и увеличить срок службы огнеупорного канала горелочного устройства.
Огнеупорный канал горелочного устройства используется следующим образом.
Работа горелочного устройства основана на воспламенении угольной аэросмеси за счет впрыска в нее воздуха, нагретого низкотемпературной плазмой до 3000-5000°С. Низкотемпературную плазму получают в генераторах плазмы - плазмотронах постоянного тока двухкамерной схемы, в которых плазмообразующим газом является сжатый воздух.
Воспламеняющее устройство, выполненное в виде воздушного плазмотрона, устанавливается на входной канал 5 в отверстие для установки воспламеняющего устройства 7. Поступающая во входной канал 5 аэросмесь взаимодействует с плазменной струей, вытекающей из анода-сопла плазмотрона. При взаимодействии аэросмеси со струей плазмы со средней температурой 3000-5000°С происходит нагрев и газификация угольных частиц, прошедших через плазменный факел, а также частичное сгорание выделившихся летучих продуктов и нагрев всего потока аэросмеси и стенок внутреннего канала 1. Водоохлаждаемая рубашка 6 обеспечивает охлаждение поверхности входного канала 5. При этом керамические полукольца 2 и 3, ограничивающие внутренний канал 1, обеспечивают целостность границ внутреннего канала 1 и защищают поверхность цилиндрического корпуса из жаропрочной стали 4 в местах с наиболее высокими термическими напряжениями от возможных механических, термических, физических и химических повреждений и улучшают его тепловую изоляцию. На входе потока аэросмеси в цилиндрический выходной канал 8 ее температура уже не настолько высока и поэтому на внутренней стороне выходного канала 8 установлен только один слой керамических полуколец.
Промышленная применимость
Патентуемая полезная модель отвечает условию «промышленная применимость». Сущность технического решения раскрыта в формуле, описании и чертежах достаточно ясно для понимания и промышленной реализации соответствующими специалистами, а используемые средства просты и доступны для промышленной реализации в области теплоэнергетики.