ЦИКЛОННЫЙ ПРЕДТОПОК

Циклонный предтопок относится к устройствам для сжигания отходов переработки древесной биомассы и может найти применение в промышленной теплоэнергетике.
Известен циклонный теплогенератор для выработки сушильного агента [1], причем в качестве основного топлива применяется древесно-шлифовальная пыль без ее предварительной подготовки. Устройство включает в себя вихревую двухкамерную горелку, циклонную камеру с аэродинамическим пережимом и смеситель. Предназначенный для разбавления топочных газов воздухом для снижения их температуры. Аэросмесь поступает в вихревую двухканальную горелку с аксиально-лопаточным завихрителем. Основная часть вторичного воздух подается тангенциально, распределенными по длине циклонной камеры, входными каналами в рабочее пространство топки и в аэромеханический пережим. Продукты сгорания топлива после смешения с разбавляющим воздухом направляются на очистку и сушку. (Э.Н. Сабуров, С.В. Карпов. Циклонные устройства в деревообрабатывающем и целлюлозно-бумажном производстве. М: Экология,1993 г. Стр. 64-65, рис. 2.6)
Недостатком данной конструкции циклонного устройства является неравномерность распределения по циклонной поверхности вторичного воздуха, а также невозможность обеспечить снижение образования оксидов азота.
Известна горизонтальная топочная камера с сухим шлакоудалением. В центре глухого торца установлена улитка для осевого ввода дополнительного воздух. Топливно-воздушная смесь подается в топку сверху в тангенциальном направлении с помощью эжектора. Ввод вторичного воздуха предусмотрен через систему прямоугольных шлиц, распределенных по длине и периметру топочного пространства. Объем топки кольцевым пережимом разделен на две части: предкамеру и камеру дожигания. Большая часть сопел вторичного дутья расположена на участке подъема по ходу движения топливных частиц. Удаляют золу из топки через щелевой канал, расположенный у выходного торца циклона. Дымовые газы выводятся через осесимметричный цилиндрический выходной канал, связывающий топку с камерой охлаждения парового котла. (Э.Н Сабуров, С.В. Карпов. Циклонные устройства в деревообрабатывающем и целлюлозно-бумажном производстве. М. Экология, 1993 г., стр. 56…59, рис. 2.2).
Данное техническое решение является наиболее близким к заявленному и принято за прототип
Недостатком данной конструкции циклонного устройства является неравномерность распределения по циклонной поверхности первичного и вторичного воздушных потоков, а также невозможность обеспечить снижение образования оксидов азота. Продукты газификации и несгоревшие частицы топлива выносятся из камеры дожигания в значительной степени через выхлопной патрубок Невозможность эффективного сжигания древесных отходов с повышенной влажностью до 60…65%.
На фиг. 1 изображен общий вид циклонного топочного устройства, вертикальный разрез; на фиг. 2 - поперечный разрез 1-1; на фиг. 3 - поперечное сечение 2-2; на фиг. 4 - поперечное сечение 3-3; на фиг. 5 - поперечное сечение 4-4.
Изделие имеет горизонтальную осевую компоновку и состоит из:
1) Камеры дожигания - 1;
2) Пережима - 4;
3) Циклонной камеры - 7;
4) Выпускного патрубка - 8.
Камера дожигания 1 расположена первой по ходу движения потока, за ней расположен пережим 4, выполненный из огнеупорного материала, далее расположена циклонная камера 7. Выпускной патрубок 8 расположен на дальнем торце циклонной камеры 7 и соединяет циклонную камеру с выходом из устройства.
Циклонный предтопок может быть смонтирован и эксплуатироваться с любым углом наклона его центральной оси к горизонту.
Описание конструкции:
1. Камера дожигания 1 расположена горизонтально и имеет полую форму тела вращения, например, цилиндрическую.
Камера дожигания снабжена:
1) Завихрителем - 2,
2) Устройством подачи топлива - 9.
Завихритель 2 имеет цилиндрическую форму, расположен на боковой цилиндрической поверхности камеры дожигания 1 и предназначен для подачи через коллектор 3 первичного дутья В1 в камеру дожигания 1. Направление потока первичного дутья В1 - тангенциально по отношению к цилиндрической форме камеры дожигания.
Устройство подачи топлива Т - поз. 9, расположено на входном торце камеры дожигания 1. Устройство подачи топлива представляет собой дозирующий аппарат, или винтовой конвейер, шнек в трубе, который имеет переменный шаг, что создает сгусток топлива (пыж) на входе в камеру дожигания 1 и препятствует обратному возгоранию топлива в устройстве подачи.
2. Пережим 4 представляет собой сужение цилиндрической полости камеры дожигания 1 и выполнен из огнеупорного материала, которого во время работы выполнят роль «огневого тела». Пережим 4 создает в камере дожигания сложное движение частиц топлива, так как раскрученные в вихре первичного дуться частицы топлива большого размера отбрасываются центробежными силами к стенкам камеры дожигания 1 и не могут пройти пережим 4 и выйти в циклонную камеру 7, они возвращаются в вихревой поток, который существует в камере дожигания. После выхода устройства на режим, стенки пережима 4 и стенки камеры дожигания 1, не занятые завихрителем 2, нагреваются до высокой температуры и начинают работать, как «огневое тело», которое при соприкосновении с ним части топлива, гарантирует досушку и возгорание частиц топлива, при этом частицы топлива, уменьшенные вследствие горения до определенного размера, проходят пережим и попадают в циклонную камеру 7, а те частицы топлива, которые не воспламенились вследствие повышенной влажности или еще не догорели до определенного размера, возвращаются в вихревой поток, существующий в камере дожигания.
Пережим 4 обеспечивает попадание в циклонную камеру 7 частиц топлива, которые высушены, воспламенены и прогорели до определенного размера. Таким образом, пережим стабилизирует режим работы камеры дожигания и обеспечивает многократное повторяющееся вихревое течение топливовоздушной смеси, в котором происходит дожигание крупных частиц топлива до определенного меньшего размера, после чего они с потоком газа выбрасываются в циклонную камеру.
3. Циклонная камера 7 расположена горизонтально и имеет форму тела вращения, например цилиндра. Циклонная камера соединена с выходом из устройства, через выпускной патрубок 8, который находится на выходном торце циклонной камеры. На боковой поверхности циклонной камеры 7 расположен завихритель 6, через который с помощью коллектора 5 подается вторичное дутье В2. Направление вторичного дутья В2 - тангенциальное по отношению к боковой поверхности циклонной камеры, в том же направлении, что и первичное дутье В1.
Выходной торец циклонной камеры изготовлен из огнеупорного материала или футерован огнеупором.
4. Выпускной патрубок 8, представляет собой изготовленный из огнеупорного материала, или футерованный изнутри огнеупорным материалом, канал, который обеспечивает выход продуктов сгорания из циклонной камеры 7 наружу. Диаметр отверстия выпускного патрубка 8 меньше диаметра выходного торца циклонной камеры 7, поэтому выходной торец циклонной камеры и внутренняя поверхность выпускного патрубка так же играют роль пережима и «огневого тела» на выходе продуктов сгорания из устройства.
В циклонной камере 7 существует сложный вихревой поток, частицы недогоревшего топлива отбрасываются к стенкам циклонной камеры и к периферийной области выходного торца циклонной камеры, соприкасаются с огнеупорным материалом, разогретым до высокой температуры, и выгорают до золы. Поток продуктов сгорания топлива, частично сохраняя закрученную структуру, выходит через выпускной патрубок 8 наружу и образует поток дымовых газов ДГ на выходе из устройства.
Полезная модель позволяет повысить полноту выгорания топлива, снизить образование оксидов азота в процессе горения, расширить диапазон эффективного сжигания древесных отходов с повышенной влажностью до 60…65%. Техническое решение позволяет эффективно уничтожать средне - и мелкофракционные отходы деревообрабатывающих производств, в том числе производств по изготовлению специальных материалов из древесины с применением связующих, содержащих вредные вещества:
1) Щепа;
2) Отходы производства фанеры с клеями на фенолформальдегидной основе и на основе прочих вредных веществ;
3) Отходы производства ДСП, ДВП, МДФ, ЮСБ и подобные;
4) Шлифовальные пыли указанных выше производств, в том числе пыли волокнистой структуры, пыли содержащие частицы абразивного материала, которые повышают зольность продуктов горения и сами, а свою очередь, содержат остатки связующих, являющиеся вредными веществами.
При сжигании указанных выше вредных отходов происходит разложение вредных веществ от воздействия высокой температуры, достигаемой при горении в устройстве - до 1250 градусов С.
В ходе работы проведены аэродинамические исследования модели циклонного предтопка и определены его оптимальные геометрические параметры.
Предлагаемый циклонный предтопок удобно компонуется с существующими котельными агрегатами, наличие пережима и выхода продуктов сгорания из камеры дожигания через выпускной патрубок, позволяет увеличить время нахождения частиц топлива в зоне горения и повысить полноту выгорания топлива, снизить образование оксидов азота Список документов, цитированных в отчете.
1. Э.Н. Сабуров, С.В. Карпов. Циклонные устройства в деревообрабатывающем и целлюлозно-бумажном производстве. М.: Экология,1993 г. Стр. 64-65, рис. 2.6)
2. Э.Н Сабуров, С.В. Карпов. Циклонные устройства в деревообрабатывающем и целлюлозно-бумажном производстве. М. Экология, 1993 г., стр. 56…59, рис. 2.2).