UA126996C2 - Пальник вихровий автоматизований - Google Patents

Abstract

Пальник містить теплоізольований корпус, оглядові вікна, виконані в теплоізольованому корпусі, камеру згоряння, розташовану всередині теплоізольованого корпусу, шнек-дозатор, мотор-редуктор, вентилятор первинного повітря, вентилятор вторинного повітря і прилад контролю температури. Новим у запропонованому пальнику є те, що він містить додатково жарову трубу, корпус складено з зовнішньої і внутрішньої циліндричних обичайок. Корпус і жарова труба з'єднані між собою за допомогою конусного або плоского переходу. Шнек-дозатор обладнаний люком для вивантаження палива. Циліндрична камера згоряння виконана вихровою. Циліндрична вихрова камера та циліндрична жарова труба футеровані вогнетривкими бетонними сегментами, зібраними в кільце. У вогнетривких бетонних сегментах циліндричної вихрової камери та циліндричної жарової труби виконані тангенціальні сопла для подачі повітря та створення вихору. Між зовнішньою і внутрішньою циліндричними обичайками корпусу розташована повітряна камера, яка герметично розділена металічною перегородкою на зони первинного та вторинного повітря. Забезпечується спрощення конструкції, зменшення габаритів з одночасним збільшенням потужності.

Description

Винахід належить до енергетики, зокрема до пристроїв для спалювання твердого палива, переважно низькосортного дрібнофракційного гранульованого або сипучого твердого палива.

Відомо технічне рішення Мо 2463520, КИ 2011 р., яке містить корпус з камерою згоряння, пристрій подачі палива, пристрій примусової подачі повітря, канал відведення генераторного газу і розташований знизу пристрій видалення шлаку.

Недоліком даного пальника є його конструкція, оскільки вона малообтічна, має повороти, що впливає на аеродинамічний процес проходження газів, призводить до втрат тепла та передчасного руйнування теплоізоляції.

Відомий також пальник вихровий автоматизований, що містить корпус з камерою згоряння, вентилятор, вертикальний канал відведення генераторного газу, розташований зверху камери згоряння, горизонтальний і вертикальний шнеки для подачі палива, дуттьові сопла по периметру камери згоряння, пристрій для видалення попелу і пристрій для регулювання первинного та вторинного повітря. Горизонтальний шнек для подачі палива установлений знизу корпусу пальника. Вертикальний шнек установлений по центру камери згоряння. Колосникова решітка виконана у формі зрізаного конуса з отворами. Корпус з камерою згоряння виконаний у формі циліндра. Між бічними стінками камери згоряння і корпусу є повітряна порожнина. Камера згоряння має перетискне кільце на виході. Дуттьові сопла розташовані тангенціально до умовного тіла обертання, на рівній відстані один від одного в горизонтальній площині та в декілька рядів у вертикальній площині (див. патент України на винахід Мо 110902, опубл. в 2016 р.).

Даний пальник має наступні недоліки: - вертикальний канал відведення генераторного газу, розташований зверху камери згоряння, який не дозволяє встановлення пальника горизонтально до топки тепло агрегату; - паливо в пальник подається двома шнековими транспортерами, що є досить складним та енергоємним вузлом; - первинне та вторинне повітря подається одним вентилятором, що при забрудненні колосника порушує баланс повітря та, як наслідок, якість спалювання; - видалення шлаку з камери згоряння пальника можливо лише через перетискне кільце при повній зупинці та охолодженні пальника і тепло агрегату;

Зо - відсутність оглядових вікон улеможливлює спостереження за процесом роботи пальника.

Найбільш близьким до винаходу, що заявляється, є твердопаливний вихровий пальник (див. патент України на корисну модель Мо 89724, опубл. в 2014 р.), що містить корпус з камерою згоряння, який складається з двох частин - циліндричної і конічної (сопло), пристрій подачі палива, пристрій примусової подачі повітря, а також колосникову решітку. Корпус має горизонтальну сталеву зварну герметичну, газощільну конструкцію і розташований на рухомих опорах. Пристрій примусової подачі повітря забезпечений вентиляторами для подачі первинного і вторинного повітря. Колосникова решітка виконана зі спеціальними отворами та розташована під нахилом. Пальник має обшивку по периметру циліндричної частини, на вході якої розміщені форсунки спеціальної конструкції типу сопла Лаваля. На передній стінці влаштовано люк для обслуговування, оглядове вікно та дверцята для видалення дрібної золи з- під колосникової решітки. В нижній частині пальника після колосникової решітки розташована ємність для збору золи. Над пальником розташовано бункер для подачі палива в пальник за допомогою шнекового механізму. Шнековий механізм або шлюзовий затвор приводяться в дію мотор-редуктором. Прилади автоматизованої подачі палива, повітря, контролю температури, тиску та інших параметрів знаходяться в шафі управління.

Твердопаливному вихровому пальнику притаманні такі недоліки: - наявність підсмоктування повітря в топку котла через обшивку сопла пальника за допомогою тяги димососа негативно впливає на роботу теплоагрегату; - відсутність оглядових вікон з боків пальника не дозволяє спостерігати за процесом спалювання та станом камери згорання; - охолодження конічної частини пальника за допомогою підсмоктування є малоефективним та призводить до значного перегріву і можливій деформації корпусу; - колосникова решітка має малу площу та нахил, що при роботі призводить до залежування палива та порушенню процесу спалювання; - відсутність тангенціальних сопел в циліндричній частині камери згорання не дозволяє якісно закрутити гази та підготувати паливо.

В основу винаходу поставлено задачу створити удосконалений пальник вихровий автоматизований, в якому, шляхом зміни та удосконалення конструкції, забезпечити спрощення конструкції, зменшення габаритів з одночасним збільшенням потужності.

Поставлена задача вирішена конструкцією пальника вихрового автоматизованого, що містить теплоїзольований корпус, оглядові вікна, виконані в теплоїзольованому корпусі, камеру згоряння, розташовану всередині теплоїзольованого корпусу, шнек-дозатор, мотор-редуктор, вентилятор первинного повітря, вентилятор вторинного повітря і прилад контролю температури, згідно з винаходом, на відміну від найближчого аналога, пальник містить додатково жарову трубу, корпус складено з зовнішньої і внутрішньої циліндричних обичайок, корпус і жарова труба з'єднані між собою за допомогою конусного або плоского переходу, шнек-дозатор обладнаний люком для вивантаження палива, а циліндрична камера згоряння виконана вихровою, при цьому циліндрична вихрова камера та циліндрична жарова труба футеровані вогнетривкими бетонними сегментами зібраними в кільце, у вогнетривких бетонних сегментах циліндричної вихрової камери та циліндричної жарової труби виконані тангенціальні сопла для подачі повітря та створення вихору, між зовнішньою і внутрішньою циліндричними обичайками корпусу розташована повітряна камера, яка герметично розділена металічною перегородкою на зони первинного та вторинного повітря.

Окрім того, - конусний перехід складено з із зовнішньої та внутрішньої конічних обичайок, - плоский перехід складено із зовнішнього та внутрішнього плоских кілець, - пальник забезпечено додатковою зовнішньою равликовою обичайкою, а в зоні первинного повітря повітряної камери установлено тангенціальне щілинне сопло, яке обладнане регулюючою шиберною заслінкою. - циліндрична жарова труба складена із зовнішньої і внутрішньої обичайок.

Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю заявлених ознак і досягненням технічного результату можна пояснити наступним. 1. Подача палива в пальник здійснюється в зону спрямованого потоку повітря, що сприяє залученню його в вихор і рівномірно розподіляє його по вихровій камері. 2. Рівномірно розподілені сопла подачі повітря по вихровій камері сприяють створенню рівномірного вихрового потоку повітря за обсягом камери.

З. Малий кут нахилу сопел щодо дотичній вихрової камери створює потік повітря по внутрішньому простору корпусу вихрової камери і дозволяє утримувати великі частки палива

Зо поблизу корпусу вихрової камери до часткового їх розкладання. 4. Сопла подачі повітря мають розташування відносно один одного по діаметральним кільцям, щоб потік, що виходить з них, був спрямований на наступне сопло: таке розташування дозволяє створити прикордонну до внутрішніх стінок вихровий камери зону потоку повітря і утримувати великі частки палива поблизу корпусу вихрової камери до часткового їх розкладання. 5. Подвійна обичайка з порожниною для проходу повітря на горіння необхідна для підігріву повітря, яке надходить на горіння і охолоджує внутрішню і зовнішню поверхні пальника. 6. Футеровка вихрової камери виконана з сегментів - це дозволяє заздалегідь виготовляти і футерувальні каміні, а не заливати на місці, а також сприяє компенсації теплових розширень при різних теплових навантаженнях в поздовжньому і поперечному напрямках без руйнувань та зносу футеровки і корпусу пальника. 7. Розділена вихрова камера на дві зони дозволяє подавати різну кількість повітря в зони пальника і тим самим регулювати процес утворення піролізного газу в зоні газогенерації і його допалювання в зоні догоряння, а також інтенсивність термічного розкладання палива за рахунок подачі контрольованої кількості повітря.

Пальник вихровий автоматизований, що заявляється, зображено на кресленні, де:

Фіг. 1 - зовнішній вигляд пальника, вигляд збоку,

Фіг. 2 - пальник, вигляд збоку, розріз по А-А на фіг. 1,

Фіг. З - вигляд прямого переходу до жарової труби,

Фіг. 4 - вигляд конусного переходу до жарової труби,

Фіг. 5 - пальник з додатковою зовнішньою равликовою обичайкою, вигляд збоку,

Фіг. 6 - пальник з додатковою зовнішньою равликовою обичайкою, розріз по Б-Б на фіг. 5.

Пальник містить корпус 1, циліндричну жарову трубу 5. Корпус 1 обладнаний шнеком- дозатором 2, оглядовими вікнами (із жаростійкого скла) б, люком-лазом 7, люками для очищення 8 та патрубками підключення повітря 12. Корпус 1 складається із зовнішньої 24 та внутрішньої 25 стальних циліндричних обичайок. Корпус 1 та циліндрична жарова труба 5 з'єднані між собою за допомогою конусного 14 (фіг. 4) або плоского 15 (фіг. 3) переходу.

Конусний перехід 14 складається з зовнішньої 28 та внутрішньої 29 стальних конічних обичайок.

Плоский перехід 15 складається з зовнішнього 30 та внутрішнього 31 стальних плоских кілець.

Циліндрична жарова труба 5 складається з зовнішньої 26 та внутрішньої 27 стальних циліндричних обичайок. Шнек-дозатор 2 приєднаний до торцевої стінки корпусу 1 пальника та забезпечений люком 11 для вивантаження палива (в цілях пожежної безпеки) і приймальним патрубком 10. З метою пожежної безпеки, також, передбачена автоматична подача води в шнек-дозатор 2 через вварений штуцер 13 та датчик температури 3. З зовні на корпусі 1 розташовані патрубки подачі повітря 12, яке подається вентиляторами первинного 19 та вторинного 20 повітря.

Всередині пальника розташована циліндрична вихрова камера 4, умовно поділена на зону газогенерації та зону догоряння. Торцева стінка 16 циліндричної вихрової камери 4 виконана плоскою. Циліндрична вихрова камера 4 та циліндрична жарова труба 5 футеровані вогнетривкими бетонними сегментами 17 зібраними в кільце. Вогнетривкі бетонні сегменти 17 у циліндричній вихровій камері 4 та циліндричній жаровій трубі 5 мають тангенціальні сопла 18 для подачі повітря та створення вихору. Між зовнішньою 24 і внутрішньою 25 сталевими циліндричними обичайками корпусу 1 розташована повітряна камера 21 герметично розділена металічною перегородкою 22 на зони первинного та вторинного повітря, яке потрапляє в тангенціальні сопла 18 бетонних сегментів 17.

В залежності від теплової потужності габаритні розміри пальника варіюються по довжині від 2800 до 4500 мм та по діаметру від 860 до 3000 мм.

Пальник комплектується щитом автоматичного управління 23 з контролером, який управляє мотор-редуктором 9 і вентиляторами подачі первинного 19 та вторинного 20 повітря.

Управління здійснюється відповідними частотними перетворювачами (на кресленні не показано).

Для спалювання важких видів палива пальник забезпечено додатковою зовнішньою равликовою обичайкою 32, яка з'єднана з патрубками подачі повітря 12, а в зоні первинного повітря повітряної камери 21 установлено тангенціальне щілинне сопло 33, яке обладнане регулюючою шиберною заслінкою 34 (фіг. 5, 6).

Працює пальник наступним чином.

Подача палива в зону газогенерації вихрової камери, розташованої в корпусі пальника 1, здійснюється шнеком-дозатором 2, що приводиться в дію мотор-редуктором 9, який

Зо управляється відповідним частотним перетворювачем.

Потрапляючи в зону газогенерації вихрової камери, паливо, під дією сили тяжіння і подачі первинного повітря вентилятором 19, рівномірно розподіляється по об'єму циліндричної вихрової камери 4, виконаної з вогнетривких бетонних сегментів 17.

Тангенціальні сопла 18 подачі первинного повітря, які виконані усередині вогнетривких бетонних сегментів 17, сприяють розпалюванню палива і створенню процесу газогенерації у вихровому потоці. Загальна кількість повітря, що потрапляє в зону газогенерації, має коефіцієнт надлишку повітря менше одиниці. В результаті горіння у вихровому потоці паливо втрачає форму і розпадається на легколеткі дрібні частинки, утворюючи повітряно-паливну суміш, яка повністю згорає у вихорі.

Зона газогенерації циліндричної вихрової камери 4 виконана в формі горизонтального циліндра і футерована вогнетривкими бетонними сегментами 17 з тангенціальними соплами 18 по всьому периметру, для подачі вентилятором 19 первинного повітря.

Повітряно-паливна суміш, утворена в зоні газогенерації вихровим потоком, переміщується в зону догорання циліндричної вихрової камери 4. Зона догорання циліндричної вихрової камери 4 є продовженням зони газогенерації і також виконана в формі горизонтального циліндра і футерована вогнетривкими бетонними сегментами 17 з тангенціальними соплами 18 по всьому периметру, для подачі вентилятором 20 вторинного повітря. Тангенціальні сопла 18 вторинного повітря забезпечують створення стійкого вихору повітряно-паливної суміші усередині пальника і служать для догорання утвореного газу і частинок палива.

Із зони догорання димові гази та факел, через плоский перехід, 14 конусний перехід 15 вихровим потоком, переміщується у жарову трубу 5 та надходять до тепло приймаючого обладнання (котел, теплогенератор та інші). Жарова труба 5 виконана в формі горизонтального циліндра і футерована вогнетривкими бетонними сегментами 17 з тангенціальними соплами 18 по всьому периметру, для подачі вентилятором 20 вторинного повітря.

Регулювання співвідношення витрат первинного і вторинного повітря забезпечується за рахунок зміни частоти обертання вентиляторів 19 та 20. Даний вид регулювання дозволяє підтримувати необхідне співвідношення паливо: повітря у всьому діапазоні регулювання потужності пальника; налаштування здійснюється при наладці роботи пальника для конкретного виду палива. Рівномірний розподіл тангенціальних дуттьових сопел по периметру циліндричної бо вихрової камери 4 їх мінімальний нахил до корпусу 1 пальника сприяє створенню рівнорозподіленого аеродинамічного вихору і дозволяє утримувати паливо в камерах до повного його розкладання.

При роботі пальника внутрішня частина корпусу 1 отримує тепло. Повітря (первинне і вторинне), проходячи через простір повітряної камери 21, відбирає тепло від циліндричної вихрової камери 4. Таким чином, відбувається охолодження циліндричної вихрової камери 4 та підігрів повітря, що подається у циліндричну вихрову камеру 4 пальника.

Принцип роботи пальника передбачає те, що, при правильному режимі роботи, велика частина золи переміщується з димовими газами і у вихровій камері згоряння 4 практично не відбувається накопичення зольних залишків.

Частина золи, що залишилася, видаляється механічно через люк-лаз 7 з періодичністю не частіше 1-2-х тижнів, в залежності від потужності пальника.

Скидання зольних залишків з повітряної порожнини вихрової камери згоряння 4 здійснюється шляхом відкриття люків 8 в нижній частині пальника.

Діапазон регулювання теплової потужності пальника здійснюється за рахунок зміни частоти обертання шнека-дозатора 2. Частота обертання шнека-дозатора 2 задається з меню контролера щита блока автоматичного управління 23. Баланс окиснювача (повітря) для заданого шнеком-дозатором 2 кількості палива підтримується за допомогою частотного управління вентиляторами 19, 20. Полум'я повинно бути солом'яного кольору. Блакитне пульсуюче полум'я на виході жарової труби 5 свідчить про недостатню кількість повітря, що призводить до передчасного зносу вогнетривких бетонних сегментів 17 - кілець пальника.

Спостерігати за наявністю і кольором полум'я можна через оглядові вікна 6, установлені в зонах газогенерації і догоряння відповідно. Автоматика (частотні перетворювачі), що застосовується для управління пальником, забезпечує задане співвідношення частоти обертання шнека- дозатора і дуттьових вентиляторів.

При спалюванні важких видів палива первинне повітря, проходячи між равликовою обичайкою 32 (фіг. б розріз Б-Б) та внутрішньої обичайкою 25, підігрівається, рівномірно розподіляється та надходить крізь тангенціальне щілинне сопло 33 в вихрову камеру пальника, підхоплюючи паливо. При цьому тангенціальне щілинне сопло 33, обладнане регулюючою шиберною заслінкою 34, формує таку струю повітря, що спроможна рухати важке паливо.

Claims (5)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Пальник вихровий автоматизований, що містить теплоїзольований корпус (1), оглядові вікна (6), виконані в теплоїзольованому корпусі (1), камеру згоряння (4), розташовану всередині теплоїзольованого корпусу (1), шнек-дозатор (2), мотор-редуктор (9), вентилятор (19) первинного повітря, вентилятор (20) вторинного повітря і прилад (3) контролю температури, який відрізняється тим, що пальник містить додатково жарову трубу (5), корпус (1) складено з зовнішньої (24) і внутрішньої (25) циліндричних обичайок, корпус (1) і жарова труба (5) з'єднані між собою за допомогою конусного (14) або плоского (15) переходу, шнек-дозатор (2) обладнаний люком для вивантаження палива (11), а циліндрична камера згоряння (4) виконана вихровою, при цьому циліндрична вихрова камера (4) та циліндрична жарова труба (5) футеровані вогнетривкими бетонними сегментами (17), зібраними в кільце, у вогнетривких бетонних сегментах (17) циліндричної вихрової камери (4) та циліндричної жарової труби (5) виконані тангенціальні сопла (18) для подачі повітря та створення вихору, між зовнішньою (24) і внутрішньою (25) циліндричними обичайками корпусу (1) розташована повітряна камера (21), яка герметично розділена металічною перегородкою (22) на зони первинного та вторинного повітря.

2. Пальник за п. 1, який відрізняється тим, що конусний перехід (14) складено з із зовнішньої (28) та внутрішньої (29) конічних обичайок.

3. Пальник за п. 1, який відрізняється тим, що плоский перехід (15) складено із зовнішнього (30) та внутрішнього (31) плоских кілець.

4. Пальник за п. 1, який відрізняється тим, що циліндрична жарова труба (5) складена із зовнішньої (26) і внутрішньої (27) обичайок.

5. Пальник за п. 1, який відрізняється тим, що він забезпечений додатковою зовнішньою завитковою обичайкою (32), а в зоні первинного повітря повітряної камери (21) установлено тангенціальне щілинне сопло (33), яке обладнане регулюючою шиберною заслінкою (34).