RU172250U1

RU172250U1 - VORTEX CHAMBER FOR HEAT PROCESSING OF GRINDED LOCAL COAL

Info

Publication number: RU172250U1
Application number: RU2016142255U
Authority: RU
Inventors: Валерий Андреевич Моисеев; Владимир Георгиевич Андриенко; Владимир Георгиевич Пилецкий; Валерий Анатольевич Донченко; Николай Иванович Митрофанов; Павел Анатольевич Котов; Александр Глебович Нецветаев; Олег Игоревич Шора
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Компомаш - ТЭК"
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2017-07-03

Abstract

Полезная модель относится к оборудованию для подготовки угольного топлива к сжиганию на энергетических установках.Вихревая камера содержит полый цилиндрический корпус с тангенциально расположенными на боковой его поверхности у торцов входным и выходным патрубками. Вихревая камера содержит входной осевой патрубок, расположенный на торце корпуса у входного патрубка, трубопровод, вход которого размещен в полости корпуса по его центральной оси, перед его входным торцом установлен экран конической формы, закрепленный на трубопроводе, обращенный раструбом к торцу трубопровода и установленный на нем с зазором относительно торца трубы, при этом выход трубопровода подсоединен к выходному патрубку, установленному на боковой поверхности корпуса тангенциально и оснащенному термометром, а в трубопровод, соединяющий полость корпуса с выходным патрубком, встроен вентиль с регулируемым проходным сечением.Технический результат настоящей полезной модели заключается в повышении качества пропускаемого через вихревую камеру измельченного бурого угля.2 ил.The utility model relates to equipment for preparing coal fuel for burning in power plants. The vortex chamber contains a hollow cylindrical body with inlet and outlet nozzles tangentially located on its side surface at the ends. The vortex chamber contains an axial inlet nozzle located at the end of the housing at the inlet nozzle, a pipeline whose inlet is located in the housing cavity along its central axis, a conical shape is installed in front of its inlet end, mounted on the pipeline, facing the end of the pipe and installed on it with a gap relative to the end of the pipe, while the outlet of the pipeline is connected to the outlet nozzle mounted on the side surface of the housing tangentially and equipped with a thermometer, and in the pipeline, with Dinh body cavity with outlet pipe, a controlled valve is integrated feedthrough secheniem.Tehnichesky result of this utility model is to improve the quality of the transmitted through the vortex chamber pulverized lignite uglya.2 yl.

Description

Полезная модель относится к оборудованию для подготовки угольного топлива и может быть использована для тепловой обработки измельченного бурого угля в составе установок для его подготовки к сжиганию на энергетических установках.The utility model relates to equipment for the preparation of coal fuel and can be used for heat treatment of crushed brown coal as a part of plants for its preparation for burning at power plants.

Известна вихревая камера для осуществления процессов тепломассообмена, содержащая корпус, в котором напротив друг друга установлены входные улиткообразный закручивающий коллектор и направляющий аппарат, причем торцевые стенки корпуса имеют гиперболическую форму и выполнены из материала-катализатора, на внутренней поверхности которого имеются микроканалы. В средней части корпуса напротив друг друга размещены выходные патрубки. В процессе работы камеры через коллектор и направляющий аппарат подаются навстречу друг другу материал и разогретый газ (теплоноситель), которые перемешиваются в полости корпуса, в результате чего газ разогревает материал, отдавая ему свое тепло, и разогретая масса удаляется из полости корпуса через выходные патрубки. Гиперболический профиль торцевых стенок корпуса позволяет удерживать обрабатываемый материал в рабочем объеме до удаления его из полости корпуса (см. патент РФ №2338986, кл. F28C 3/00, 2008 г.).A vortex chamber for carrying out heat and mass transfer processes is known, comprising a casing in which an input cochlear-shaped swirling collector and a guiding apparatus are installed opposite each other, the end walls of the casing having a hyperbolic shape and made of catalyst material, on the inner surface of which there are microchannels. In the middle part of the body opposite each other are placed outlet pipes. During the operation of the chamber, through the collector and the directing apparatus, material and heated gas (coolant) are fed towards each other, which are mixed in the body cavity, as a result of which the gas warms up the material, giving off its heat, and the heated mass is removed from the body cavity through the outlet pipes. The hyperbolic profile of the end walls of the casing allows you to hold the processed material in the working volume until it is removed from the cavity of the casing (see RF patent No. 2338986, class F28C 3/00, 2008).

В результате анализа известного решения необходимо отметить, что устройство обеспечивает разогрев материала и его каталитическую обработку, однако оно не обеспечивает контроль температуры разогрева и последующее разделение материала и теплоносителя.As a result of the analysis of the known solution, it should be noted that the device provides heating of the material and its catalytic treatment, however, it does not provide control of the heating temperature and the subsequent separation of the material and the coolant.

Известна вихревая камера, содержащая полый цилиндрический корпус, в центральной части которого равномерно по окружности размещены тангенциальные входные патрубки. В полости корпуса в нижней его части установлена вставка, разделяющая корпус на рабочую и приемную полости. Вставка выполнена в виде усеченной конической поверхности с перфорированной верхней частью. Внутри корпуса в верхней его части установлен сетчатый отбойник. В верхней торцевой части корпуса установлен штуцер для вывода газов, а в нижней торцевой части корпуса установлены штуцеры для вывода твердых и жидких компонентов.Known vortex chamber containing a hollow cylindrical body, in the Central part of which the tangential inlet nozzles are evenly spaced around the circumference. An insert is installed in the cavity of the housing in its lower part, dividing the housing into a working and receiving cavity. The insert is made in the form of a truncated conical surface with a perforated upper part. Inside the body in its upper part a mesh bump is installed. In the upper end part of the housing there is a fitting for the discharge of gases, and in the lower end part of the housing there are fittings for the output of solid and liquid components.

В процессе работы вихревой камеры при подаче в корпус под давлением через тангенциальные входные патрубки жидкости, содержащей растворенный газ и твердые частицы, в рабочей полости камеры образуется вихрь - закрученный поток жидкости. Благодаря наличию равномерно расположенных тангенциальных входных патрубков, в полости корпуса формируется симметричная упорядоченная структура вихря. За счет разности в плотности компонентов, составляющих поток, под действием центробежных сил более тяжелые частицы отбрасываются к стенкам корпуса, за счет собственного веса опускаются вдоль стенки корпуса вниз и выгружаются через штуцеры для вывода твердых компонентов. Более легкие фрагменты - дегазированная жидкость, концентрируются в центральной части рабочей полости, опускаются вниз, проходя через перфорированную часть вставки, прекращают вращение и через штуцер выводятся из корпуса. Газ, выделенный из смеси, в виде закрученного потока поднимается к сетчатому отбойнику, который предотвращает прохождение на выход твердых частиц в составе газа (при их наличии), и под действием избыточного давления выходит через штуцер в верхней части корпуса (см. патент РФ №54537, кл. В04С 5/081, 2006 г.) - наиболее близкий аналог.During operation of the vortex chamber, when a fluid containing dissolved gas and solid particles is fed into the housing under pressure through the tangential inlet nozzles, a vortex — a swirling fluid flow — is formed in the chamber’s working cavity. Due to the presence of evenly spaced tangential inlet nozzles, a symmetrical ordered vortex structure is formed in the body cavity. Due to the difference in the density of the components that make up the flow, under the action of centrifugal forces, heavier particles are discarded to the walls of the body, due to their own weight they are lowered down along the wall of the body and discharged through fittings to output solid components. Lighter fragments - degassed liquid, are concentrated in the central part of the working cavity, go down, passing through the perforated part of the insert, stop rotation and are removed from the body through the nozzle. The gas released from the mixture in the form of a swirling flow rises to the mesh chipper, which prevents the passage of solid particles in the gas composition (if any), and under the influence of excess pressure exits through the fitting in the upper part of the housing (see RF patent No. 544537 , class B04C 5/081, 2006) is the closest analogue.

В результате анализа выполнения известной вихревой камеры необходимо отметить, что она обеспечивает качественное разделение пропускаемого через нее материала на твердую, жидкую и газообразную фазы. Однако конструкция данной камеры не обеспечивает тепловую обработку сепарируемого материала и тем более его выдачу с заданной температурой разогрева для последующего использования (сжигания в качестве топлива).As a result of the analysis of the implementation of the known vortex chamber, it should be noted that it provides a high-quality separation of the material passed through it into solid, liquid and gaseous phases. However, the design of this chamber does not provide heat treatment of the separated material and, all the more, its delivery with a predetermined heating temperature for subsequent use (burning as fuel).

Технический результат настоящей полезной модели заключается в повышении качества пропускаемого через вихревую камеру измельченного бурого угля за счет повышения в результате тепловой обработки его теплотворной способности и выдачи прошедшего тепловую обработку измельченного бурого угля, имеющего заданную температуру разогрева.The technical result of this utility model is to improve the quality of crushed brown coal passed through a vortex chamber due to an increase in its calorific value as a result of heat treatment and the delivery of crushed brown coal having a heat treatment having a predetermined heating temperature.

Указанный технический результат достигается тем, что в вихревой камере для тепловой обработки измельченного бурого угля, содержащая полый цилиндрический корпус с тангенциально расположенным на боковой его поверхности входным патрубком у одного из его торцов, а также выходной патрубок у другого торца корпуса, новым является то, что вихревая камера дополнительно содержит входной осевой патрубок, расположенный на торце корпуса у тангенциального входного патрубка, а также трубопровод, вход которого размещен в полости корпуса по его центральной оси таким образом, что его входной торец находится ближе к входным патрубкам, чем выходной патрубок, причем на трубопроводе перед его входным торцом размещен экран конической формы, закрепленный на трубопроводе, обращенный раструбом к торцу трубопровода и установленный на нем с зазором относительно торца трубы, при этом, выход трубопровода подсоединен к выходному патрубку, установленному на боковой поверхности корпуса тангенциально и оснащенному термометром, а в трубопровод, соединяющий полость корпуса с выходным патрубком, встроен вентиль с регулируемым проходным сечением.The specified technical result is achieved in that in the vortex chamber for heat treatment of crushed brown coal, containing a hollow cylindrical body with an inlet pipe tangentially located on its side surface at one of its ends, as well as an output pipe at the other end of the case, it is new that the vortex chamber further comprises an axial inlet nozzle located at the end of the housing at the tangential inlet nozzle, as well as a pipeline, the inlet of which is placed in the cavity of the housing at its center of the axial axis in such a way that its inlet end is closer to the inlet pipes than the outlet pipe, and a conical screen is placed on the pipeline in front of its inlet end, fixed to the pipeline, facing the pipe end to the pipe end and installed on it with a gap relative to the pipe end, at the same time, the pipeline outlet is connected to the outlet pipe mounted tangentially on the side surface of the housing and equipped with a thermometer, and in the pipeline connecting the housing cavity to the outlet pipe, oen valve with adjustable flow area.

Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:The essence of the claimed utility model is illustrated by graphic materials on which:

- на фиг 1 - вихревая камера, общий вид;- in Fig 1 - swirl chamber, General view;

- на фиг. 2 - вид А по фиг. 1.- in FIG. 2 is a view A of FIG. one.

Вихревая камера для тепловой обработки измельченного бурого угля содержит полый корпус 1, выполненный в виде цилиндрической трубы с крышками (позициями не обозначены) по ее торцам. На одном торце корпуса по его центральной оси установлен осевой входной патрубок 2, а на образующей боковой поверхности корпуса у этого торца размещен тангенциальный входной патрубок 3.The vortex chamber for heat treatment of crushed brown coal contains a hollow body 1 made in the form of a cylindrical pipe with covers (positions are not indicated) at its ends. An axial inlet pipe 2 is installed on one end of the housing along its central axis, and a tangential inlet pipe 3 is placed on the generating side surface of the housing at this end.

У противоположного торца корпуса на его образующей боковой поверхности установлен тангенциальный выходной патрубок 4, на выходной горловине которого размещен один или несколько термометров 5.At the opposite end of the housing, a tangential output pipe 4 is installed on its generating side surface, one or more thermometers 5 are placed on the output neck of which.

Через торцевую крышку корпуса у выходного патрубка в полость корпуса по его центральной оси введен трубопровод 6. Вход трубопровода 6 расположен в корпусе таким образом, что его входной торец находится ближе к патрубкам 2 и 3, чем выходной патрубок 4. На трубопроводе 6 перед его входным торцом размещен экран 7 конической формы, закрепленный на трубопроводе, обращенный раструбом к торцу трубопровода и установленный на нем с зазором относительно торца трубы. Экран может быть перфорирован отверстиями (позициями не обозначены).A pipe 6 is introduced through the end cap of the housing at the outlet pipe into the cavity of the housing along its central axis. The pipe inlet 6 is located in the housing so that its inlet end is closer to the pipes 2 and 3 than the outlet pipe 4. On the pipe 6 in front of its inlet an end face is provided with a conical shape screen 7 mounted on the pipeline, facing the end of the pipeline with a bell and mounted on it with a gap relative to the end of the pipe. The screen can be perforated with holes (positions are not indicated).

Трубопровод 6 выведен из полости корпуса 1, а его выход подведен к выходному патрубку 4.The pipeline 6 is removed from the cavity of the housing 1, and its output is connected to the outlet pipe 4.

На трубопроводе 6 имеется вентиль 8 с регулируемым проходным сечением. Регулирование проходного сечения может быть осуществлено различным известным образом, например рукояткой 9.On the pipeline 6 there is a valve 8 with an adjustable flow area. The adjustment of the bore can be carried out in various known ways, for example, by the handle 9.

Работу вихревой камеры рассмотрим в составе установки для подготовки бурого угля к сжиганию в энергетической котельной установке с использованием для тепловой обработки измельченного бурого угля разогретых дымовых газов, отводимых от топки котельного агрегата.We will consider the operation of the vortex chamber as part of a facility for preparing brown coal for burning in an energy boiler plant using heated flue gases discharged from the furnace of the boiler unit for heat treatment of ground brown coal.

Вихревая камера встраивается в установку за циклоном, в котором осуществляется отделение влаги от измельченного угля, и перед котельным агрегатом энергетической установки. Патрубок 2 при этом подсоединяется к газоходу отвода горячих дымовых газов от топки котельного агрегата, а патрубок 3 - к выходу циклона, через который осуществляется выдача измельченного бурого угля. Выходной патрубок 4 подсоединяется к загрузочному каналу топки котельного агрегата.The vortex chamber is built into the installation behind the cyclone, in which moisture is separated from the crushed coal, and in front of the boiler unit of the power plant. At the same time, pipe 2 is connected to the flue gas duct for removing hot flue gases from the furnace of the boiler unit, and pipe 3 is connected to the outlet of the cyclone through which crushed brown coal is dispensed. The outlet pipe 4 is connected to the loading channel of the furnace of the boiler unit.

Вихревая камера работает следующим образом.The swirl chamber operates as follows.

В процессе работы установки из циклона обезвоженный измельченный бурый уголь поступает под давлением на тангенциальный вход 3 вихревой камеры, где происходит его закрутка, в процессе которой он захватывается подаваемыми в полость корпуса 1 разогретыми дымовыми газами, поступающими в полость корпуса через патрубок 2.During the operation of the installation, the dehydrated crushed brown coal is supplied from the cyclone under pressure to the tangential inlet 3 of the vortex chamber, where it swirls, during which it is captured by the heated flue gases supplied to the cavity of the housing 1, entering the cavity of the housing through the pipe 2.

Разогретые дымовые газы имеют температуру до 700°С. В полости корпуса 1, в процессе перемещения газоугольной смеси к выходному патрубку 4, происходит окончательное обезвоживание измельченного бурого угля (влага при этом практически моментально испаряется), а частицы измельченного бурого угля под действием разогретых дымовых газов, очень быстро разогреваются - подвергаются тепловому удару, вызывающему деструкцию частиц угля и образование низкомолекулярных кислородосодержащих соединений (СО₂, СО и др.), что повышает теплотворную способность термообработанного бурого угля примерно в 1.5-1.7 раза.Heated flue gases have temperatures up to 700 ° C. In the cavity of the housing 1, in the process of moving the gas-coal mixture to the outlet pipe 4, the final dehydration of the crushed brown coal takes place (the moisture evaporates almost instantly), and the particles of the crushed brown coal are very quickly heated by the action of heated flue gases - they are subjected to thermal shock, causing the destruction of coal particles and the formation of low molecular weight oxygen-containing compounds (СО ₂ , СО, etc.), which increases the calorific value of heat-treated brown coal by about 1.5-1.7 times.

При прохождении закрученного потока смеси измельченного бурого угля и дымовых газов от входных патрубков к выходному смесь под действием центробежных сил сепарируется, частицы угля располагаются на периферии корпуса, у его стенки, а дымовые газы, имеющие достаточно высокую температуру, - в центральной части корпуса. При достижении выходного патрубка 4 частицы бурого угля закручиваются в нем, и их поток поступает на выход. В процессе перемещения по корпусу, после разделения с дымовыми газами и при прохождении через выходной патрубок, частицы бурого угля быстро остывают, и их температура становится ниже температуры, необходимой при поступлении в топку на сжигание. Для решения этой проблемы используются газы, осуществляющие тепловую обработку угля. При прохождении через корпус данные газы, имея достаточно высокую температуру, концентрируются в центральной части корпуса и, обтекая экран 7 (и частично проходя через его отверстия - при наличии их), поступают в трубопровод 6, на выходе из которого в патрубок 4 смешиваются с потоком закрученных в патрубке 4 частиц угля и разогревают его (уголь) до требуемой температуры. Температура угля на выходе из патрубка 4 контролируется термометрами 5 и в зависимости от его показаний регулируется изменением количества подаваемого теплового агента - газа из трубопровода 6. Количество подаваемого теплового агента регулируется за счет изменения проходного сечения трубопровода 6 вентилем 8.During the passage of a swirling flow of a mixture of crushed brown coal and flue gases from the inlet pipes to the outlet mixture, the mixture is separated by centrifugal forces, coal particles are located on the periphery of the casing, near its wall, and flue gases having a sufficiently high temperature are located in the central part of the casing. Upon reaching the outlet pipe 4, brown coal particles are twisted in it, and their flow enters the outlet. In the process of moving around the body, after separation with flue gases and when passing through the outlet pipe, brown coal particles cool off quickly, and their temperature becomes lower than the temperature required when entering the furnace for combustion. To solve this problem, gases are used that heat treat coal. When passing through the housing, these gases, having a sufficiently high temperature, are concentrated in the central part of the housing and, flowing around the screen 7 (and partially passing through its openings, if any), enter the pipeline 6, at the outlet of which they are mixed with the flow into the pipe 4 4 particles of coal twisted in a nozzle and heat it (coal) to the required temperature. The temperature of the coal at the outlet of the pipe 4 is controlled by thermometers 5 and, depending on its indications, is controlled by changing the amount of supplied heat agent - gas from the pipeline 6. The amount of supplied heat agent is regulated by changing the flow area of the pipeline 6 by valve 8.

После выхода из патрубка 4 смесь дымовых газов и угольных частиц поступает в сепаратор котельного агрегата, где осуществляется разделение дымовых газов и угля, которые поступают соответственно в атмосферу и в топку на сжигание.After leaving the pipe 4, the mixture of flue gases and coal particles enters the separator of the boiler unit, where the flue gases and coal are separated, which enter the atmosphere and the combustion chamber, respectively.

Наличие экрана обеспечивает исключение попадания в трубопровод 6 частиц угля, а расположение входа трубопровода ближе к входным патрубкам, чем выходной патрубок 4, позволяет отбирать из полости корпуса 1 газы довольно высокой температуры при относительно ламинарном их потоке.The presence of the screen ensures that no particles of coal get into the pipeline 6, and the location of the inlet of the pipeline closer to the inlet pipes than the outlet pipe 4 allows you to select gases of a rather high temperature with a relatively laminar flow from the cavity of the housing 1.

Использование вихревой камеры обеспечивает подачу на сжигание измельченного термообработанного угля с оптимальной температурой его разогрева.The use of a vortex chamber ensures the supply of chopped heat-treated coal to the combustion with the optimum temperature for heating it.

Вихревая камера проста конструктивно, технологична при изготовлении, удобна при использовании и обслуживании.The vortex chamber is simple structurally, technologically advanced in manufacture, and is convenient to use and maintain.

Claims

A vortex chamber for heat treatment of crushed brown coal, comprising a hollow cylindrical body with an inlet pipe tangentially located on its lateral surface at one of its ends, and an outlet pipe at the other end of the body, characterized in that the vortex chamber further comprises an axial inlet located at the end of the housing at the tangential inlet pipe, as well as the pipeline, the inlet of which is placed in the cavity of the housing along its central axis so that its inlet end is closer to the inlet pipes than the outlet pipe, and on the pipeline in front of its inlet end there is a conical screen mounted on the pipe, facing the pipe end to the pipe end and installed on it with a gap relative to the pipe end, while the pipe outlet is connected to the outlet pipe installed on the side surface of the housing tangentially and equipped with a thermometer, and in the pipeline connecting the cavity of the housing with the outlet pipe, a valve with an adjustable flow area is built-in.