НИЗКОЭМИССИОННАЯ ВИХРЕВАЯ ТОПКА

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, а именно, к топкам для сжигания органического топлива, в частности, для сжигания топлива в виде пыли, и может быть использована на тепловых электрических станциях.
Известна топка котла (авторское свидетельство СССР №483559, МПК F23C 5/12, Опубл.05.09.1975. Бюл.№33), содержащая горелку и сопло, установленное в устье холодной воронки топки. В топку через горелку вводится топливно-воздушная смесь, а через сопло - вторичный воздух. В результате взаимодействия вводимых потоков в топочной камере образуется две зоны горения: факельная и вихревая.
Недостатком известной топки котла является сепарация крупных частиц в нижнюю часть топки.
Известна низкоэмиссионная вихревая топка (патент РФ №2067724, МПК F23С 5/24, опубл. 10.10.1996.) содержащая камеру сгорания с установленной на ее стенке, по меньшей мере, одной наклоненной вниз горелкой для подачи топливовоздушной смеси, с холодной воронкой призматической формы, имеющей щелевое устье, образованное скатами стенок нижней части камеры сгорания и размещенным под устьем холодной воронки устройством ввода нижнего дутья, при этом горелка выполнена, по меньшей мере, из двух расположенных друг над другом каналов для подачи топливовоздушной смеси, каждый из каналов снабжен устройством для регулирования соотношения «топливо-воздух», а устройства выбраны так, что отношение количества воздуха к количеству топлива для вышерасположенного канала всегда оказывается больше, чем для нижерасположенного канала, причем топка дополнительно снабжена устройством для подачи в каждый канал топлива заданного фракционного состава, При работе такой топки в топочном объеме формируется три функциональные зоны: зона воспламенения и активного горения, зона восстановления в которую подается слабозапыленный поток, и зона дожигания.
Недостатком известной топки котла является сепарация крупных частиц в нижнюю часть топки, приводящая к увеличению недожога с провалом.
Заявляемое техническое решение направлено на решение задачи, заключающейся в исключении сепарации крупных частиц в нижнюю часть топки и снижении выбросов оксидов азота.
Поставленная задача решается тем, что в низкоэмиссионной вихревой топке, содержащей камеру сгорания с установленной, по меньшей мере, одной наклоненной горелкой с холодной воронкой призматической формы, имеющей щелевое устье, которое образовано скатами стенок нижней части камеры сгорания, и размещенным под устьем холодной воронки устройством ввода нижнего дутья, при этом горелка имеет, по меньшей мере, два расположенных друг над другом канала для подачи топливовоздушной смеси, каждый из которых снабжен устройством для регулирования соотношения «топливо-воздух», согласно полезной модели, на задней стенке топки установлено сопло вторичного дутья таким образом, что устройство ввода нижнего дутья и сопло вторичного дутья находятся в одной вертикальной плоскости.
Расположение на задней стенке сопла вторичного дутья и устройства ввода нижнего дутья в холодной воронку позволяют исключить сепарацию крупных частиц в нижнюю часть холодной воронки и снизить выбросы оксидов азота.
На чертеже схематично изображена низкоэмиссионная вихревая топка (вертикальный разрез).
1
2
1
2
1
2
1
2
2
1
Низкоэмиссионная вихревая топка содержит камеру 1 сгорания с установленным на ее задней стенке соплом 2 вторичного дутья, а на противоположной стенке, по меньшей мере, одной наклоненной вверх горелкой, выполненной в виде двух расположенных друг над другом каналов 3 и 3 для подачи топливовоздушной смеси и для подачи концентрированной смеси, соответственно. Камера сгорания выполнена с холодной воронкой 4 призматической формы, имеющей щелевое устье 5, образованное скатами стенок нижней части камеры сгорания. Под устьем холодной воронки размещено устройство ввода 6 нижнего дутья, при этом каждый из каналов 3 (3) снабжен устройством 7 (7) для регулирования соотношения «топливо-воздух». Эти устройства выбраны так, что отношение количества воздуха к количеству топлива для вышерасположенного канала всегда оказывается больше, чем для нижерасположенного канала. Заявляемая низкоэмиссионная вихревая топка снабжена пылеконцентратором 8 для подачи в каждый канал 3 и 3 топлива заданного фракционного состава. Вышерасположенный канал 3соединен с источником 9 низкоконцентрированного потока топливовоздушной смеси пылеконцентратора 8, а нижерасположенный канал 3 соединен с источником 10 пыли высокой концентрации.
Низкоэмиссионная вихревая топка работает следующим образом.
2
1
1
2
1
2
1
В пылеконцентратор 8 подает топливно-воздушная смесь. В вышерасположенный канал 3 подается слабозапыленный поток от источника 9 низкоконцентрированного потока топливовоздушной смеси, а в нижерасположенный канал 3 поступает пыль высокой концентрации от источника 10. Одновременно через каналы 3 (3) подают воздух, регулируя его расход с помощью устройств 7 (7) соответственно так, что в нижерасположенный канал подается больше воздуха, чем в вышерасположенный канал. Кроме того, одновременно подают воздух с помощью расположенных в одной вертикальной плоскости сопла 2 вторичного дутья и устройства 6 нижнего дутья через щелевое устье 5. При взаимодействии потока топливно-воздушной смеси с недогоревшими крупными частицами топлива, поступающими в топку из нижерасположенного канала 3, и встречного воздушного потока из сопла 2 вторичного дутья и устройства ввода 6 нижнего дутья в нижней части топки образуется горизонтальный вихревой поток, который разделяет зону горения на две независимые области. Это предотвращает сепарацию твердых частиц в холодную воронку 4, так как происходит дожигание крупных частиц в горизонтальном вихревом потоке и подавление образования оксидов азота.
Таким образом, получен результат в соответствии с поставленной технической задачей, т.к. предлагаемая низкоэмиссионная вихревая топка позволяет исключить сепарацию крупных частиц в нижнюю часть холодной воронки и снизить образование оксидов азота.