Устройство для сжигания жидкого топлива (варианты)

Устройство для сжигания жидкого топлива (варианты)
Полезная модель относится к области энергетики и может быть иснользовано преимущественно в котельных установках небольшой мощности.
Известно устройство для сжигания без предварительной подготовки жидкого, твердого топлива и отходов нефтеперерабатьтающих и сельскохозяйственных комплексов патент RU 2066022, 1996. Устройство содержит топку, колосниковую решетку, собранную в замкнутую цепь из колосников-скребков, имеюшую горизонтальную часть в топке и наклонную часть, расположенную в бункере топлива. Сгорание жидкого топлива происходит без его распыла испарением с поверхности объема, набранного в скребки. Известное устройство не пригодно для использования в котельных установках небольшой мощности.
Известен бойлер с устройством для сжигания жидкого топлива, которое включает цилиндрическую камеру сгорания, форсунку в нижней части камеры, предназначенной для подачи топлива на полый перфорированный цилиндр сгорания, также расположенный в нижней части камеры, причем через перфорацию в этом цилиндре подается воздух, который смешивается с топливом, испаряющимся с поверхности цилиндра сгорания в кольцевой камере смешения между внутренней поверхностью камеры и наружной поверхностью цилиндра сгорания заявка JP60-118337, 1985, опубл. 06.12.1986, публ. JP61-27665 6. В верхней части камеры сгорания смонтирован теплообменник для нагрева воды. Подача топлива через форсунку сбоку камеры не обеспечивает эффективного перемешивания топлива с воздухом.
Известно устройство для сжигания жидкого топлива, содержащее цилиндрическую чашу с боковой перфорацией для подвода воздуха и размешенные в ней испаритель и топливный питатель, который вьшолнен в виде кольцевого коллектора с выходными отверстиями, равномерно размещенными на его боковой поверхности, расположенный в донной зоне чащи, при этом испаритель выполнен в виде слоя металлической стружки, частично заполняющий чащу авт.св. SU 1651026, 1991. Применение периферийной подачи воздуха снижает эффективность сжигания топлива, т.к. радиальные поданные с периферии струи воздуха не обеспечивают эффективное перемещивание с испаряющимся топливом.
В качестве прототипа выбрано устройство для сжигания жидкого топлива, содержащее цилиндрическую камеру с боковой перфорацией, выполненной в виде нескольких горизонтальных поясов равномерно расположенных по окружностям отверстий, и топливоподающий узел, установленный в нижней части камеры сгорания, под2003104195
nniniiiniiiiH
, О о Э I о if 1 9 5
МПК F23 Cl 1/04; F24 HI/22 держивающий поверхность топлива на дне камеры на одном уровне патент RU
2100698, 1997. На боковой поверхности камеры выполнено дополнительно несколько участков отверстий, смещенных друг относительно друга по оси камеры и расположенных между горизонтальными поясами равномерно расположенных по окружности отверстий, причем камера размещена в цилиндрическом кожухе с образованием между боковыми стенками камеры и кожуха кольцевой полости, которая сообщается с внутренней полостью камеры сгорания через перфорацию и через выходное устройство, выполненное в виде плоской щели между верхним и нижним фланцами, закрепленными соответственно на кожухе и на камере, а с атмосферой отверстием, проходное сечение которого регулируется, например, заслонкой. Применение периферийной подачи воздуха увеличивает габаритные размеры устройства и снижает эффективность сжигания топлива, т.к. радиальные поданные с периферии струи воздуха не обеспечивают эффективное перемешивание с испаряющимся топливом, особенно в центральной части камеры. Тонливоподающий узел в известном устройстве не проработан.
Рещаемые технические задачи - повышение эффективности сжигания жидкого топлива, испаряющегося со свободной поверхности нижней части камеры сгорания, и уменьщение габаритных размеров устройств для такого сжигания жидкого топлива, а также обеспечение надежной системы подачи топлива и поддержания его требуемого уровня.
Предлагается два варианта решения поставленных технических задач.
Общим для обоих вариантов является то, что устройство для сжигания жидкого топлива содержит вертикальную цилиндрическую камеру сгорания, воздухоподающий узел, выполненный с возможностью подачи воздуха в зону горения через нескольких горизонтальных поясов отверстий, расположенных по окружностям, соосным оси камеры сгорания, и топливоподающий узел, установленный в нижней части камеры сгорания, выполненный с возможностью поддержания определенного уровня топлива на дне камеры сгорания.
Согласно первому варианту новым является то, что воздухоподающий узел выполнен в виде вертикальной трубы, заглушенной с одного конца, и имеется возможность принудительной подачи воздуха с другого ее конца, смонтированной коаксильно внутри камеры сгорания, а горизонтальные пояса отверстий выполнены в стенках вертикальной трубы выше уровня топлива. Т.о. воздух подается в зону горения из центральной части, что улучшает процесс смешивания его с топливом, а предлагаемая компановка уменьшает диаметральные размеры устройства.
2 Лучше, когда высота камеры сгорания, измеряемая от уровня топлива,
больше диаметра камеры.
Лучше, когда наружный диаметр вертикальной трубы в четыре и более раз меньше внутреннего диаметра камеры сгорания.
Лучше, когда отверстия соседних поясов расположены в шахматном порядке, что обеспечивает более равномерное перемешивание.
Лучше, когда отверстия более нижнего пояса выполнены с диаметром большим, чем диаметр отверстий более верхнего пояса, т.к. в нижней части зоны горения требуется большее количество воздуха.
В стенке камеры сгорания над уровнем топлива вблизи его может быть выполнено окно с крышкой, используемое, например для удаления шлака или предварительного розжига топливо-воздушной смеси.
Камера сгорания может быть выполнена из теплопроводного материала. В этом случае лучше, когда толш,ина дна камеры сгорания больше, чем толщина ее стенок, т.е. дно будет аккумулировать теплоту, отдавая ее для подогрева топлива для его лучшего испарения. Вокруг стенок камеры сгорания может быть смонтирован водяной кожух, что превращает устройство в бойлер, при этом лучше, когда нижний край водяного кожуха расположен выше уровня топлива, за счет чего теплота сгорания топлива может передаваться для подогрева самого топлива.
На вертикальной трубе могут быть смонтированы сопла, выходные отверстия которых равномерно расположены вблизи уровня топлива выше его на горизонтальной окружности, диаметр которой больше внешнего диаметра вертикальной трубы и меньше внутреннего диаметра камеры сгорания. Выходные отверстия таких сопел расположены не выше уровня самого нижнего пояса отверстий в вертикальной трубе. Сопла лучще направить к дну камеры сгорания так, что оси их выходных отверстий были расположены под острым углом к вертикали, при этом выходящие из сопел струи воздуха подаются к поверхности топлива, одновременно раздувая образующийся на поверхности слой шлака, что улучшает испарение топлива, позволяя использовать практически любое жидкое топливо, в частности отработанное масло. Оси сопел при этом могут быть расположены под одинаковым острым углом к вертикали и/или в вертикальных плоскостях и наклонены в одну сторону по ходу горизонтальной окружности, что создает вращение факела и обеспечивает более полное сгорание топлива.
Согласно второму варианту новым является то, что топливоподающий узел выполнен в виде дозатора, содержащего корпус с поплавковой камерой, соединенной с источником топлива через поплавковый клапан и непосредственно соединенной с нижней частью
3
камеры сгорания. Т.о. топливо поступает на дно камеры сгорания по принципу сообщающихся сосудов, а его необходимый уровень поддерживается поплавковым клапаном.
Поплавковый клапан может включать поплавок с вертикальным конусом, сужающимся кверху, а сверху поплавковой камеры в корпусе выполнено топливоподающее вертикальное конусное отверстие, расширяющееся книзу, с углом конуса равным углу конуса поплавка.
Поплавковую камеру лучше соединить с нижней частью камеры сгорания с помощью колена, изогнутого так, чтобы предотвратить попадание газов из камеры сгорания в поплавковую камеру.
Лучше, когда высота камеры сгорания, измеряемая от уровня топлива, больше диаметра камеры.
В стенке камеры сгорания над уровнем топлива вблизи его может быть выполнено окно с крышкой.
Камера сгорания может быть выполнена из теплопроводного материала. В этом случае лучше, когда толищна дна камеры сгорания больше, чем толщина ее стенок. Вокруг стенок камеры сгорания может быть смонтирован водяной кожух, при этом лучше, когда нижний край водяного кожуха расположен выше уровня топлива.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором на одной фигуре представлен общий вид автономного бойлера в разрезе. Воздухоподающая труба (позиция 9) со своими элементами не разрезана.
Полезная модель поясняется на примере конструкции автономного бойлера.
Устройство для сжигания топлива бойлера содержит: цилиндрическую камеру сгорания 1, включающую утолщенное днище 2, окно 3 с крыщкой 4, топливоподающее отверстие 5, ножки 6, крьппку 7 и выходной патрубок 8; воздухоподающую трубу 9, включающую торцевую заглущку 10, снабженную четырьмя трубчатыми соплами 11, горизонтальные нояса сквозных отверстий 13 (по четыре отверстия в каждом поясе, равномерно расположенных по диаметру трубы 9), расположенных в щахматном порядке от пояса к поясу, входной патрубок 14. Диаметр отверстий 13 в двух нижних поясах вьщолнен в 1,5 раза большим, чем в остальных верхних поясах. Вокруг стенок камеры сгорания 1 расположен кожух 15с входным 16 и выходным 17 патрубками, заполненный водой 18. Дозатор топлива, входящий в конструкцию бойлера, содержит: корпус 19 с входным патрубком 20 и коническим отверстием 21, поплавковую камеру 22 с поплавком 23, снабженным коническим штоком 24 (угол конусности штока 24 равен углу конусности отверстия 21), колено 25. Практически все детали бойлера выполнены из стали, днище 2 и корпус 19 - из чугуна, поплавок 23 - пустотелым из пластмассы. Пе/г
ред началом работы камера 22 заполнена жидким топливом 26, при этом конус штока 24 плотно входит в отверстие 21, перекрывая его, а уровень поверхности топлива 27 в нижней части камеры 1 соответствует уровню топлива 26 в камере 22 за счет их прямого сообщения через колено 25.
При работе бойлера воздух от нагнетателя (не показан) через патрубок 14 поступает внутрь трубы 9, где нагревается и попадает в зону горения через отверстия 13 и сопла И, причем струи воздуха, выходящие через сопла не только обеспечивают смешение воздуха с испаряющимся топливом у поверхности 27, но и раздувают с поверхности 27 образующийся шлак. Жидкое профильтрованное топливо через патрубок 20 и отверстие 21 поступает в камеру 22, при этом поплавок 23 с пальцем 24 регулируют подачу топлива для поддержания его на установленном уровне. Из камеры 22 топливо 26 поступает через колено 25 и отверстие 5 в нижнюю часть камеры 1, где нагревается, в частности от нагретого днища 2, тепло к которому передается через стенки камеры 1, незакрытые кожухом 15. Изгиб колена 25 не позволяет пузырькам кипящего топлива попасть в камеру 22. Внутри камеры 1, испаряющееся с поверхности 27 кипящее топливо смешивается с воздухом во всех областях факела и сгорает, образующиеся при сгорании газы через патрубок 8 и трубу (не показана) выбрасываются в атмосферу, а теплота сгорания нагревает воду 18, подаваемую в патрубок 16 и выпускаемую через патрубок 17.
Для запуска бойлера открывают крыщку 4 и через окно 3 на поверхность 27 добавляют легковоспламеняющееся топливо, например керосин, подают в трубу 9 воздух и зажигают верхний слой керосина с помощью факела. Крьппку 4 после прогрева камеры закрывают. Выход на рабочий режим происходит после полного прогрева днища 2. Периодически бойлер отключают и через отверстие 3 удаляют шлак.
Результаты испытаний опытного бойлера такой конструкции: топливомазут, отработанное масло
высота камеры сгорания, мм950
диаметр камеры сгорания, мм325
расход топлива, л/час2-5
производительность, кКал/час50000
потребляемая мощность нагнетателя воздуха, Вт100.