ЦИКЛОННЫЙ ПРЕДТОПОК

Полезная модель относится к энергетике и может быть использована для сжигания топлива в вихревых камерах.
Известен циклонный предтопок, содержащий короб подвода воздуха, обмурованную цилиндрическую обечайку снабженную воздухоподающей рубашкой, связанной с полостью обечайки, щелевидными соплами, тангенциальными продольной оси обечайки (см. отчет по НИР, №71056671 «Разработка и наладка циклонных предтопков к котлу Шутова-Берлина А-7. - Владивосток, ДВПИ, 1975, с.11-12).
Недостаток этого решения в его низкой надежности.
Известен также циклонный предтопок, содержащий, металлическую обечайку, внешняя сторона которой снабжена воздушной рубашкой, связанной с полостью обечайки, щелевидными соплами, тангенциальными продольной оси обечайки, при этом внутренняя поверхность обечайки снабжена футеровкой, выполненной в виде сформированных между щелевидными соплами, рядов кирпичной кладки из клиновидных кирпичей, при этом концевые кирпичи рядов, примыкающие к щелевидным соплам выполнены фасонными, снабжены средствами их фиксации на корпусе обечайки и использованы как футеровка щелевидных сопел (см. а.с. СССР №1298481, МКИ F 23 С 6/02, 1987 г.).
Недостаток этого решения состоит в том, что надежность работы предтопка определяется стабильностью поверхности футеровки, а ее стабильность зависит от стабильности подпора участка футеровки (расположенного между щелевидными соплами) концевыми фасонными кирпичами. При этом, фактически, только нижний из концевых фасонных кирпичей скреплен с обечайкой (остальные кирпичи рядов, удерживаются взаимной расклинкой) и поэтому изменения длины ряда из-за действия знакопеременных термических нагрузок при работе предтопка воспринимаются узлом крепления этого кирпича (его клямером). Изменения
режима работы котельного агрегата, частью которого является предтопок приводят к изменению температуры в полости предтопка и, соответственно, температурным деформациям ряда футеровки. В результате крепление (клямер) разрушается и участок футеровки испытывающий действие гравитационных сил обрушается в полость предтопка. Таким образом нарушаются условия циркулирования воздуха в аэродинамической защитной рубашке, омывающей поверхность футеровки, повышается вероятность разрушения обечайки.
Задача на решение которой направлено заявленное решение выражается в повышении надежности работы предтопка.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи выражается в обеспечении возможности существенного продления ресурса предтопка, в условиях реальной работы котельных установок (при достаточно частых изменениях режима их работы) за счет компенсациии термических деформаций футеровки.
Поставленная задача решается тем, что циклонный предтопок, содержащий, металлическую обечайку, внешняя сторона которой снабжена воздушной рубашкой, связанной с полостью обечайки, щелевидными соплами, тангенциальными продольной оси обечайки, при этом внутренняя поверхность обечайки снабжена футеровкой, выполненной в виде сформированных между щелевидными соплами, рядов кирпичной кладки из клиновидных кирпичей, при этом концевые кирпичи рядов, примыкающие к щелевидным соплам выполнены фасонными, снабжены средствами их фиксации на корпусе обечайки и использованы как футеровка щелевидных сопел, отличается тем, что, по меньшей мере, ряды кирпичной кладки, размещенные в верхнем секторе футеровки, снабжены термическим компенсатором, содержащим подпружиненный упор, контактирующий с обращенным к нему торцом фасонного кирпича, причем, этот кирпич и подпружиненный упор установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения, кроме того, последний из
клиновидных кирпичей противоположного конца ряда оперт на жесткую полку, жестко скрепленную с корпусом обечайки, а примыкающий к нему фасонный кирпич скреплен с корпусом обечайки, посредством клямера, выполненного в виде пластины переменной ширины, размещенной в зазоре между соседними рядами кирпичей, узкий конец которой жестко скреплен с обечайкой, а широкий снабжен отверстием, через которое и соосное с ним сквозное отверстие, фасонного кирпича пропущен металлический стержень. Кроме того, подпружиненный упор и взаимодействующий с ним фасонный кирпич оперты на верхнюю стенку щелевидного сопла с возможностью возвратно-поступательного перемещения в зазоре между ней и стенкой обечайки. Кроме того, со стороны полости предтопка, зазор между фасонным кирпичом, и соседним с ним клиновидным кирпичом, опертым на полку равен 0.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".
Совокупность признаков формулы полезной модели обеспечивает повышение надежности работы предтопка.
На фиг.1 показана верхняя часть разреза поперек продольной оси корпуса циклонного предтопка между рядами кирпичной кладки футеровки (повернуто на 90); на фиг.2 показан вид клямера в плоскости между рядами кирпичной кладки футеровки; на фиг.3 показан разрез поперек фасонного кирпича.
На чертежах показаны, металлическая обечайка 1, внешняя сторона которой снабжена воздушной рубашкой 2 связанной с полостью обечайки, щелевидными соплами 3, тангенциальными продольной оси обечайки, Также показаны футеровка, включающая ряды кирпичной кладки из клиновидных 4 кирпичей, и фасонных кирпичей 5 и 6, термический компенсатор, содержащий подпружиненный упор 7 и пружины 8, верхняя стенка 9 щелевидного сопла 3 и зазор 10 между ней и стенкой обечайки 1,
полка 11, крепежный элемент (клямер), включающий фигурную пластину 12, с отверстием 13, через которое и, соосное с ним, сквозное отверстие 14 фасонного кирпича 6, пропущен металлический стержень 15. Также показан зазор 16 между соседними рядами фасонных кирпичей 6.
Металлическая обечайка 1, оболочка воздушной рубашки 2, упор 7, полка 11, выполнены из обычной стали, например, Ст.3. Щелевидные сопла 3, фигурная пластина 12, металлический стержень 15 выполнены из жаропрочной стали, например 12Х10Т. Пружины 8 выполнены из термостойкой стали, типа используемой для изготовления пружин сжатия, устанавливаемых в системах газораспределения двигателей внутреннего сгорания и имеют длину порядка 80 мм (количество пружин подбирается в зависимости от их параметров и размеров предтопка) и жесткость, исключающую сжатие пружины под действием веса ряда кирпичей футеровки. Целесообразно, чтобы упор 7 был составным, из нескольких участков, каждый из которых контактирует с отдельным рядом футеровки, что позволяет более точно учитывать неодинаковость тепловой нагрузки на футеровку по длине предтопка. Клиновидные 4 и фасонные 5 и 6 кирпичи выполнены из огнестойкого материала, предпочтительно, шамота класса А. Сквозное отверстие 14 в фасонном кирпиче 6 выполняют сверлением, по диаметру металлического стержня 15.
Конец фасонного кирпича 5, контактирующий с упором 7, оперт на верхнюю стенку 9 щелевидного сопла 3, в результате чего зазор 10 между ней и стенкой обечайки 1 изолирован от внутренней полости металлической обечайки 1.
Заявленное устройство работает следующим образом. Монтаж корпуса циклонного предтопка, производят при вертикальном положении стенок обечайки 1, при этом, кладку футеровки начинают после установки и монтажа термического компенсатора, при этом «заостренный» конец фасонного кирпича 5 вводят в контакт с упором 7 и укладывают клиновидные кирпичи 4 по периметру корпуса обечайки 1, пока не
достигнут места установки полки 11, при этом, к кладке прилагают давление в направлении фасонного кирпича 5, до небольшого поджатия пружины 8 (работающей на этот ряд футеровки - если предусмотрена термокомпенсация каждого отдельного ряда) или всех пружин упора 7 (если предусмотрена термокомпенсация одновременно всех рядов футеровки, т.е. сразу по всей длине предтопка). После этого к обечайке приваривают полку 11, далее устанавливают фасонный кирпич 6, поджимают его к полке 11 и приваривают к обечайке фигурную пластину 12, так, чтобы ее отверстие 13, совпало со сквозным отверстием 14 фасонного кирпича. Далее пропускают через отверстие 13 и сквозные отверстия 14 фасонного кирпича металлический стержень 15 (длина стержня зависит от проектной нагрузки на клямер и варьирует от 1 до 3-4, соответственно и длина стержня будет кратной одному или четырем кирпичам).
Таким же образом ведут работы на других участках обечайки, до окончания футеровки обечайки в ее области, снабженной щелевыми соплами. Затем выполняют обмуровку выходной части предтопка, так называемый пережим, из шамотного кирпича класса А типа клин-торец. После этого, предтопок стыкуют известным образом с топочной камерой (на чертежах не показана) герметично.
При работе предтопка используют газообразное, жидкое или пылеугольное топливо, которое в виде воздушно-топливной смеси подается в топку через полость предтопка, где известным образом инициируется ее горение. При этом, часть воздуха (до 70-75%) от общего расхода воздуха подаваемого в топку, вводится вентилятором (на чертежах не показан) в полость воздушной рубашки 2, откуда через щелевидные сопла 3 вводится в полость предтопка (тангенциально ее продольной оси). Таким образом в полости предтопка создается аэродинамическая защитная рубашка, в виде слоевого воздушного потока, закрученного вокруг продольной оси предтопка, омывающего поверхность футеровки. Эта аэродинамическая защитная рубашка исключает перегрев футеровки, забирая от нее тепло. В
процессе работы предтопка, температура футеровки постепенно растет, что приводит к увеличению линейных размеров кирпичей, слагающих футеровку, Поскольку полка 11 жестко связана с корпусом обечайки, расширение ряда футеровки происходит в сторону фасонного кирпича 5, конец которого отжимает упор 7 на соответствующую величину, сжимая пружину 8. Таким образом механические нагрузки на полку 11 не могут превысить предела прочности ее материала. При снижении температуры в предтопке уменьшаются линейные размеры кирпичей, слагающих футеровку, это приводит к уменьшению давления со стороны фасонного кирпича 5 на упор 7, поэтому сжатая перед этим пружина 8 соответственно отжимает упор 8, плотно прижимая его к фасонному кирпичу 5 и сохраняя тем самым распорное усилие в кладке кирпичей футеровки. Далее все повторяется. Таким образом обеспечивается возможность многократного сжатия-растяжения футеровки, без ослабления распирающих усилий. Тем самым обеспечивается стабильность условий обтекания воздухом внутренней поверхности предтопка. Одновременно, узкая часть пластины 12 клямера легко деформируется в ту или другую сторону, компенсируя температурное расширение фасонного кирпича 6.