ЗОЛОУЛОВИТЕЛЬ С ВИХРЕВЫМИ ФОРСУНКАМИ
ASH CATCHER WITH SWIRL-TYPE NOZZLES

Изобретение относится к золоуловителям и может быть использовано на тепловых электрических станциях.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является золоуловитель по патенту РФ №2471534, C02B 1/10, содержащий входной патрубок, корпус, выходной патрубок, бункер, оросительные и распылительные сопла (прототип).
Недостатком золоуловителя является сравнительно невысокая степень ресурсосбережения и очистки дымовых газов.
Технический результат - повышение эффективности ресурсосбережения и очистки дымовых газов путем увеличения поверхности распыла за счет применения вихревой форсунки.
Это достигается тем, что в золоуловитель с вихревыми форсунками, содержащий входной патрубок, корпус, выходной патрубок, бункер, оросительные и распылительные сопла, в качестве которых используются форсунки для распыливания жидкости, форсунки оросительного устройства выполнены вихревыми, каждая содержит полый корпус с соплом и центральным сердечником, при этом корпус выполнен с каналом для подвода жидкости и содержит соосную, жестко связанную с ним втулку, с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки, верхняя цилиндрическая ступень которой соединена посредством резьбового соединения с центральным сердечником, состоящим из цилиндрической части, и соосным с ней коническим раструбом, установленным с кольцевым зазором относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки, а кольцевой зазор соединен, по крайней мере, с тремя радиальными каналами, выполненными в двухступенчатой втулке, соединяющими его с кольцевой полостью, образованной внутренней поверхностью втулки и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени, причем кольцевая полость связана с каналом корпуса для подвода жидкости, при этом к коническому раструбу, в его нижней части, жестко прикреплена розетка в виде торцевой круглой пластины с, по крайней мере семью, радиальными лепестками, которые отогнуты в сторону кольцевого зазора между соплом и раструбом, а на боковой поверхности раструба выполнено, по крайней мере, два ряда цилиндрических дроссельных отверстий, с осями, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси раструба, а в каждом ряду выполнено, по крайней мере, три отверстия, причем в торцевой круглой пластине выполнено, по крайней мере, три конических дроссельных отверстия с углом при вершине конуса, лежащим в диапазоне от 45° до 90°, а на внутренних поверхностях цилиндрических дроссельных отверстий, выполненных на боковой поверхности раструба, имеются винтовые канавки.
На фиг.1 изображен общий вид золоуловителя, на фиг.2 - вид сверху фиг.1, на фиг.3 - фронтальный разрез форсунки для распыливания жидкости.
Золоуловитель с вихревыми форсунками (фиг.1, 2) содержит входной патрубок 1, корпус 2, выходной патрубок 3, бункер 4, оросительные 5 и распылительные 6 сопла, в качестве которых используются вихревые форсунки для распыливания жидкости (фиг.3). Оросительные 5 и распылительные 6 сопла выполнены в виде вихревых форсунок.
Форсунка (фиг.3) содержит цилиндрический полый корпус 7 с каналом 9 для подвода жидкости и соосную, жестко связанную с корпусом втулку 8 с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки 10, верхняя цилиндрическая ступень 12 которой соединена посредством резьбового соединения с центральным сердечником, состоящим из цилиндрической части 13 и соосным с ней коническим раструбом 14, установленным с кольцевым зазором 15 относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки 10. Кольцевой зазор 15 соединен, по крайней мере, с тремя радиальными каналами 11, выполненными в двухступенчатой втулке 10, соединяющими его с кольцевой полостью 20, образованной внутренней поверхностью втулки 8 и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени 12, причем кольцевая полость 20 связана с каналом 9 корпуса 7 для подвода жидкости.
К коническому раструбу 14, в его нижней части, жестко прикреплена розетка в виде торцевой круглой пластины 17 с, по крайней мере семью, радиальными лепестками 18, которые отогнуты в сторону кольцевого зазора 15 между соплом и раструбом. На боковой поверхности раструба выполнено, по крайней мере, два ряда цилиндрических дроссельных отверстий 16, с осями, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси раструба 14, а в каждом ряду выполнено, по крайней мере, три отверстия 16. В торцевой круглой пластине 17 выполнено, по крайней мере, три конических дроссельных отверстия 19 с углом при вершине конуса, лежащим в диапазоне от 45° до 90°. На внутренних поверхностях цилиндрических дроссельных отверстий 16, выполненных на боковой поверхности раструба 14, имеются винтовые канавки, что позволит повысить мелкодисперсность потока жидкости из-за образования турбулентных вихрей.
Золоуловитель работает так:
В мокром золоуловителе (фиг.1, 2) отсепарированная за счет центробежных сил пыль оседает на пленке воды, стекающей по стенке аппарата, что уменьшает вторичный захват зольных частиц потока. Более высокая степень улавливания достигается при применении акустических форсунок в качестве оросительных 5 и распылительных 6 сопел, а также мокрых скрубберов с устройством для предварительного увлажнения газа (например, предварительно включенным аппаратом Вентури с распылительными соплами 6).
Форсунка для распыления жидкости (фиг.3) работает следующим образом.
Жидкость под давлением подается в полость корпуса форсунки 7 и затем поступает по двум направлениям: первое - в кольцевую полость 20 через радиальные каналы 11 в кольцевой зазор 15 между соплом и центральным сердечником. При давлениях на входе более 0,2 МПа жидкость разгоняется на внешней конусной поверхности раструба 14 с образованием пленки жидкости, которая не отрывается от внешней поверхности раструба 14. Разгон жидкости на конической поверхности сопровождается понижением в ней статического давления и в результате этого парообразованием и выделением растворимых газов. Это явление дополнительно подготавливает жидкость к дроблению на мелкие капли. При достижении жидкостного потока встречных потоков, истекающих из цилиндрических дроссельных отверстий 16, происходит многократное дробление пленки с образованием мелкодисперсной фазы.
Второе направление, по которому поступает жидкость - через канал 9 для подвода жидкости в полость центрального сердечника, а затем в конический раструб 14, из которого часть жидкости истекает через радиальные отверстия 16, а часть через конические дроссельные отверстия 19. При этом происходит многократное дробление капельных потоков жидкости, истекающих из дроссельных отверстий.
Наличие газовых включений в жидкости дополнительно возмущает ее поверхность, что приводит к волнообразованию и объемному дроблению жидкостной пленки. Потери механической энергии при внешнем разгоне (по внешней конической поверхности) уменьшаются по сравнению с таким же разгоном в закрытом канале.
Форсунка может использоваться в различных отраслях техники, где требуется создать распыленные потоки жидкости как в замкнутом, так и в открытом пространстве. Жидкостная форсунка может применяться, например, в стационарных системах пожаротушения спринклерного типа, а также в двигательном машиностроении - для распыления топлива. Кроме того, форсунка может использоваться в различных технологических процессах, в которых требуется обеспечить высокую эффективность тепломассообменных процессов при распылении жидкостей.