Фильтр-сепаратор и горелка твердого топлива - RU2446020C2
Код документа: RU2446020C2
Чертежи
Описание
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к фильтру-сепаратору, который выделяет и собирает мелкую пыль из потока двухфазовой пылегазовой смеси. Настоящее изобретение также относится к горелке для твердого топлива, снабженной таким сепаратором и применяемой в составе различных видов оборудования для сжигания твердого топлива, например котел с пылеугольным сжиганием, с отоплением биомассой или отходами.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] При транспортировке мелкой пыли в потоке воздуха образуется двухфазовая пылевоздушная смесь. Обычно пыль выделяют из потока воздуха фильтром-сепаратором, например циклоном или центрифугой. Таким фильтром-сепаратором также оборудуют твердотопливную горелку (далее «горелка») для сжигания пылевидного слабогорючего топлива в котле с пылеугольным отоплением, который работает на подобном топливе, например антраците, нефтяном коксе, биомассе, отходах, размолотых в мелкую пыль.
Также очевидно, что доля воздуха в такой смеси выше, чем требуется для получения штатной топливно-воздушной смеси для котла с пылеугольным отоплением с момента измельчения или во время подачи в зависимости от типа топлива, например биомассы. В этом случае избыточный для сжигания воздух следует отделить на входе в горелку, для чего также служит фильтр-сепаратор.
[0003] Для примера на фиг.8А и фиг.8В показан типичный для уровня техники фильтр-сепаратор 1, содержащий корпус 2 в форме цилиндра или воронки круглого сечения, пылевоздушный канал 3 для подачи потока пылевоздушной смеси по касательной, воздушный канал 4 по оси корпуса 2 фильтра-сепаратора и пылевой канал 5, примыкающий к корпусу 2 фильтра-сепаратора снизу.
В фильтре-сепараторе 1 поток пылевоздушной смеси поступает в корпус 2 по касательной и совершает вихревое движение вдоль его периметра. В результате этого в завихренном потоке возникает воздействующая на пылевоздушную смесь центробежная сила, которая выгоняет твердые частицы из потока воздуха. А именно сравнительно тяжелые твердые частицы прижимаются к стенке корпуса и под действием силы тяжести падают вниз и собираются в пылевом канале 5, тогда как сравнительно легкий воздух истекает вверх через воздушный канал 4, заведенный срезом внутрь корпуса 2. Следует отметить, что корпус 2 фильтра-сепаратора не обязательно имеет круглое сечение, он может также иметь форму цилиндра с прямоугольным или многоугольным сечением.
[0004] Другой пример уровня техники показан на фиг.9А и фиг.9В. Здесь предусмотрена отклоняющая пластина 6, размещенная в месте присоединения пылевоздушного канала 3 к корпусу 2 и выступающая из патрубка 3а канала 3 внутрь корпуса 2 фильтра-сепаратора. Отклоняющая пластина 6 представляет собой плоскую прямоугольную деталь, которая направляет поступающий в корпус 2 поток пылевоздушной смеси на стенку корпуса, в результате чего возрастает эффективность отделения твердых частиц.
В качестве разделителя фракций, который выделяет из потока частицы с диаметром больше заданного и пропускает с потоком частицы меньше заданного диаметра, предлагались устройства, содержащие подвижную заслонку, посредством которой можно менять поперечное сечение входного патрубка канала подачи пылевоздушной смеси, а также отклоняющую пластину, установленную с возможностью поворота вокруг вертикальной оси в цилиндрической гильзе (см., например, цитируемый патент 1).
Цитируемый патент 1: японская нерассмотренная патентная заявка, публикация № Hei 5-277444 (см. фиг.1).
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] Для повышения эффективности отделения частиц в вышеописанном фильтре-сепараторе предпринимались меры к развитию в нем повышенной центробежной силы, в том числе:
(1) увеличение расхода пылевоздушной смеси;
(2) увеличение диаметра корпуса фильтра-сепаратора;
(3) перенос места присоединения пылевоздушного канала на внешнюю часть корпуса;
(4) размещение в корпусе фильтра-сепаратора отклоняющей пластины на выходе из пылевоздушного канала.
[0006] Однако для повышения расхода, поскольку при этом возрастает потеря давления, требуется предусмотреть дополнительное оборудование, например нагнетатель, что влечет за собой повышение стоимости.
Увеличение диаметра корпуса фильтра-сепаратора приводит к росту габаритов устройства в целом, что влечет за собой повышение стоимости.
Кроме того, перенос места присоединения пылевоздушного канала на внешнюю часть корпуса также приводит к росту габаритов устройства в целом, что опять же влечет за собой повышение стоимости. Хуже того, при неизменном диаметре корпуса фильтра-сепаратора возникает другая проблема, а именно рост потери давления.
[0007] Далее, установка отклоняющей пластины в силу того, что прямоугольное плоское тело оказывается расположено в таком месте, где оно препятствует обращению вихревого потока внутри корпуса фильтра-сепаратора, влечет за собой появление области, в которой весьма вероятно развитие турбулентности в окрестностях отклоняющей пластины. Это явление затрудняет подбор оптимальной формы пластины, особенно для фильтра-сепаратора с непостоянной нагрузкой.
Поэтому, например, для фильтра-сепаратора при горелке котла с пылеугольным отоплением, работающего на размолотом в мелкую пыль слабогорючем топливе, желательно предпринять меры, которые позволили бы устройству реагировать на изменения нагрузки, в результате которых изменяются потребные объемы подаваемых в котел топлива и воздуха.
[0008] С учетом вышеизложенного требуется повысить эффективность отделения частиц фильтра-сепаратора, который отделяет мелкую пыль от потока пылевоздушной смеси, и при этом избежать повышения себестоимости, обусловленного дополнительным оборудованием и увеличением габаритов устройства. Кроме того, требуется повысить эффективность отделения частиц для фильтра-сепаратора с непостоянной нагрузкой путем снижения или предотвращения турбулентности в вихревом потоке.
[0009] Настоящее изобретение предложено с учетом вышеизложенного и имеет своей задачей предложить фильтр-сепаратор с повышенной эффективностью отделения частиц при минимальном участии дополнительного оборудования и увеличении габаритов устройства.
Другая задача настоящего изобретения - предложить фильтр-сепаратор, способный реагировать на колебания нагрузки, в результате которых изменяются потребные объемы подаваемых в котел топлива и воздуха в том случае, если фильтр-сепаратор обслуживает горелку котла с пылеугольным отоплением, работающего на размолотом в мелкую пыль слабогорючем топливе.
Еще одна задача настоящего изобретения - предложить горелку твердого топлива, оснащенную вышеописанным фильтром-сепаратором и работающую в составе различного топочного оборудования на слабогорючем топливе, например котла с пылеугольным отоплением.
[0010] Вышеуказанные задачи решаются в рамках настоящего изобретения следующим образом.
Первый аспект настоящего изобретения относится к фильтру-сепаратору, который выделяет и собирает мелкую пыль, транспортируемую в потоке пылевоздушной смеси, причем фильтр-сепаратор неподалеку от места присоединения к корпусу фильтра-сепаратора пылегазового канала для подачи потока пылевоздушной смеси в корпус по касательной содержит дефлектор, предназначенный для создания повышенной концентрации твердых частиц в потоке пылевоздушной смеси по периметру корпуса фильтра-сепаратора.
[0011] При вышеописанной конструкции фильтра-сепаратора, поскольку он содержит неподалеку от места присоединения к корпусу фильтра-сепаратора пылегазового канала для подачи потока пылевоздушной смеси в корпус по касательной дефлектор, предназначенный для создания повышенной концентрации твердых частиц в потоке пылевоздушной смеси по периметру корпуса фильтра-сепаратора, твердые частицы концентрируются по периметру и действующая на них центробежная сила возрастает. Это позволяет эффективнее отделять частицы от потока воздуха.
В качестве дефлектора может быть предусмотрен отбойник, ленточный завихритель потока или их комбинация. Если ленточный завихритель потока размещен на прямом участке канала, желательно предусмотреть перед ним отбойник, чтобы заранее образовать область повышенной концентрации частиц в соответствующей части сечения канала.
При этом корпус фильтра-сепаратора может иметь цилиндрическую форму, форму воронки круглого, прямоугольного или многоугольного сечения или иную подобную форму.
[0012] Для первого аспекта настоящего изобретения желательно придать повышенную износоустойчивость той части воздуховода, в которой размещают дефлектор. Это увеличит ее долговечность в том месте, где на нее падает поток пылевоздушной смеси с повышенной концентрацией частиц.
[0013] Второй аспект настоящего изобретения относится к фильтру-сепаратору, который выделяет и собирает мелкую пыль, транспортируемую в потоке пылевоздушной смеси, причем фильтр-сепаратор содержит отклоняющую пластину, установленную в месте присоединения к корпусу фильтра-сепаратора пылевоздушного канала для подачи потока пылевоздушной смеси в корпус круглого сечения по касательной с возможностью изменения глубины выступания пластины из выходного патрубка пылегазового канала в корпус фильтра-сепаратора.
[0014] При такой конструкции, поскольку фильтр-сепаратор содержит отклоняющую пластину, установленную в месте присоединения к корпусу фильтра-сепаратора пылевоздушного канала для подачи потока пылевоздушной смеси в корпус круглого сечения по касательной с возможностью изменять глубину выступания пластины из выходного патрубка пылевоздушного канала в корпус фильтра-сепаратора, можно поддерживать удовлетворительную эффективность отделения частиц при колебаниях нагрузки путем регулирования глубины выступания пластины сообразно изменению концентрации частиц и расхода воздуха.
[0015] Для второго аспекта настоящего изобретения желательно придать нижней (обращенной к середине корпуса) части отклоняющей пластины клиновидную форму. Это позволит снизить или исключить вероятность возникновения в вихревом потоке турбулентности, обусловленной присутствием отклоняющей пластины.
[0016] Горелка твердого топлива согласно третьему аспекту настоящего изобретения отделяет пылевидное твердое топливо, подаваемое с потоком воздуха, посредством одного из вышеописанных фильтров-сепараторов и сжигает его путем подачи в сопло высокой концентрации и сопло низкой концентрации в топке.
[0017] При такой конструкции, поскольку подаваемое с потоком воздуха пылевидное твердое топливо отделяют на одном из вышеописанных фильтров-сепараторов, можно повысить эффективность отделения частиц топлива, а также поддерживать удовлетворительную эффективность при колебаниях нагрузки.
[0018] Настоящее изобретение, как описано выше, предлагает фильтр-сепаратор с повышенной эффективностью отделения частиц при минимальных задействовании вспомогательного оборудования и увеличении габаритов устройства.
Также можно предложить фильтр-сепаратор, способный реагировать на колебания нагрузки, в результате которых изменяются потребные объемы подаваемых в котел топлива и воздуха в том случае, если фильтр-сепаратор обслуживает горелку котла с пылеугольным отоплением, работающего на размолотом в мелкую пыль слабогорючем топливе.
Кроме того, можно предложить горелку твердого топлива с фильтром-сепаратором, работающую в составе различного топочного оборудования на слабогорючем топливе, например котла с пылеугольным отоплением, которая позволяет не только повысить эффективность отделения частиц при минимальных задействовании вспомогательного оборудования и увеличении габаритов устройства, но и поддерживать удовлетворительную эффективность при колебаниях нагрузки, в результате которых изменяются потребные объемы подаваемых в котел топлива и воздуха.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0019]
Фиг.1А показывает спереди рабочую часть фильтра-сепаратора согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.1В показывает горизонтальный разрез фильтра-сепаратора с фиг.1А.
Фиг.2А показывает горизонтальный разрез первого примера дефлектора с фиг.1А и фиг.1В.
Фиг.2В показывает разрез фиг.2А по линии А-А.
Фиг.3 показывает в разрезе второй пример дефлектора с фиг.1А и фиг.1В.
Фиг.4А показывает горизонтальный разрез третьего примера дефлектора с фиг.1А и фиг.1В.
Фиг.4В показывает разрез фиг.4А по линии В-В.
Фиг.5А показывает спереди рабочую часть фильтра-сепаратора согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.5В показывает горизонтальный разрез фильтра-сепаратора с фиг.5А.
Фиг.6 показывает в разрезе пример конструкции горелки для слабогорючего твердого топлива согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.7 показывает пример участка, обрабатываемого с целью повышения износостойкости.
Фиг.8А показывает в горизонтальном разрезе пример традиционного фильтра-сепаратора.
Фиг.8В показывает спереди рабочую часть примера традиционного фильтра-сепаратора.
Фиг.9А показывает в горизонтальном разрезе другой пример традиционного фильтра-сепаратора.
Фиг.9В показывает спереди рабочую часть другого примера традиционного фильтра-сепаратора.
Номерами позиций обозначены:
[0020]
1А, 1В: фильтр-сепаратор
2: корпус фильтра-сепаратора
3: пылевоздушный канал
4: воздушный канал
5: пылевой канал
10: дефлектор
11: отбойник
12, 12А: ленточный завихритель потока
20: отклоняющая пластина
21: клиновидная часть
30: горелка для слабогорючего топлива
НАИЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0021] Ниже описываются варианты осуществления заявляемых фильтра-сепаратора и горелки твердого топлива в связи с прилагаемыми чертежами.
Первый вариант осуществления изобретения
Показанный на фиг.1А и фиг.1В фильтр-сепаратор 1А содержит цилиндрический корпус 2, пылевоздушный канал 3 для подачи пылевоздушной смеси в корпус 2 фильтра-сепаратора по касательной, воздушный канал 4 по оси корпуса 2 и пылевой канал (не показан), примыкающий к нижней части корпуса 2. Поскольку конструкция фильтра-сепаратора 1А такова, что поток пылевоздушной смеси, подаваемый в корпус 2 по касательной, приходит в вихревое движение по периметру сечения корпуса, на смесь действует вызванная таким движением центробежная сила.
В данном и нижеописанных вариантах осуществления корпус 2 фильтра-сепаратора имеет цилиндро-коническую форму, обращенную конусом вниз. Однако настоящее изобретение не ограничено такой конструкцией, корпус 2 может также иметь форму воронки прямоугольного или многоугольного сечения.
[0022] Центробежная сила прижимает сравнительно большие и тяжелые частицы к стенке корпуса 2 и под действием силы тяжести они падают вниз, тогда как сравнительно легкий воздух истекает вверх через воздушный канал 4, срез которого заведен внутрь корпуса 2. Отделенные от воздушного потока твердые частицы собирают в пылевом канале и подают в требуемое место. Следует отметить, что истекающий через воздушный канал 4 поток, строго говоря, представляет собой поток воздуха с пониженной концентрацией частиц, а в пылевой канал вместе с частицами может поступать и воздух.
[0023] В данном варианте осуществления при фильтре-сепараторе 1А вышеописанной конструкции предусмотрен дефлектор 10, создающий повышенную концентрацию частиц в требуемой части сечения канала, установленный в пылевоздушном канале 3 для подачи пылевоздушной смеси в корпус 2 фильтра-сепаратора по касательной. Дефлектор 10 установлен поблизости от места присоединения пылевоздушного канала 3 к корпусу 2 и сконструирован так, чтобы создавать повышенную концентрацию частиц в пылевоздушной смеси по периметру корпуса 2 фильтра-сепаратора. Иначе говоря, из дефлектора 10 в корпус 2 поступает такой поток, в котором концентрация частиц выше в той части сечения пылевоздушного канала 3, которая подает поток ближе к периферии корпуса 2.
[0024] Поскольку фильтр-сепаратор 1А содержит вышеописанный дефлектор 10, частицы в пылевоздушном потоке сконцентрированы ближе к стенке корпуса 2 фильтра-сепаратора и на них воздействует повышенная центробежная сила. Поскольку же твердые частицы тяжелее молекул воздуха и в большей степени подвержены действию центробежной силы, они теряют кинетическую энергию при столкновении со стенкой корпуса 2, отделяются от воздушного потока и падают вниз под действием силы тяжести. Иначе говоря, воздушный поток, который легче твердых частиц и слабо подвержен действию центробежной силы, истекает из корпуса 2 через воздушный канал 4, тогда как твердые частицы, которые вполне подвержены действию центробежной силы, отделяются от воздушного потока и выпадают из корпуса 2 вниз. Это позволяет повысить эффективность отделения частиц от воздушного потока.
[0025] Желательно обработать для повышения износоустойчивости, например покрыть слоем керамики и установить закаленный экран (чугун с 25% содержанием хрома, сталь с 3% хрома и подобные материалы) в той части воздуховода, где установлен вышеописанный дефлектор 10. Такая обработка позволит предотвратить износ поверхности воздуховода, обусловленный тем, что отклоненный поток пылевоздушной смеси с повышенной концентрацией частиц концентрически ударяет в стенку в этой части канала. Обработка для повышения износостойкости таких мест, как внутренняя поверхность пылевоздушного канала 3, в котором установлен дефлектор 10, а также внутренняя стенка входного патрубка, соединяющего канал 3 с корпусом 2, в которую ударяет поток с высокой концентрацией частиц, позволяет увеличить долговечность устройства.
[0026] Ниже описываются примеры конструкции дефлектора 10 в связи с фиг.2А-фиг.4В.
В качестве первого примера дефлектора на фиг.2А и фиг.2В показан отбойник 11. Отбойник 11 представляет собой деталь практически треугольного сечения, неподвижно установленную внутри пылевоздушного канала 3. Он направляет поток с высокой концентрацией частиц к стенке корпуса 2 фильтра-сепаратора, отжимая поток пылевоздушной смеси в соответствующую половину поперечного сечения канала перед входным патрубком корпуса 2.
[0027] А именно, как видно на фиг.2А, отбойник 11 в пылевоздушном канале 3 преграждает поток примерно на половине сечения канала и своей наклонной поверхностью 11а направляет его в проход 3а в канале. В результате поток пылевоздушной смеси за отбойником 11 мнется так, чтобы пройти через проход 3а, который составляет примерно половину сечения канала, как показано штриховкой W на фиг.2В. Мятый поток за проходом отличается повышенной концентрацией частиц. При этом образованный отбойником 11 проход 3а в пылевоздушном канале 3 проецируется на стенку корпуса 2, что позволяет направить поток пылевоздушной смеси, смятый и с повышенной концентрацией частиц, в сторону стенки корпуса 2 фильтра-сепаратора.
На форму сечения отбойника 11 не накладывается особых ограничений. Например, это может быть отбойник 11′ с практически треугольным сечением и наклонной поверхностью, показанный пунктиром на фиг.2А.
[0028] В качестве второго примера дефлектора на фиг.3 показан ленточный завихритель 12 потока. Завихритель 12 потока представляет собой деталь в форме Архимедова винта, полученную перекручиванием пластины, которая неподвижно установлена в пылевоздушном канале 3. Например, как видно на фиг.3, ленточный завихритель 12, установленный в пылевоздушном канале 3 за коленом или в другом подходящем месте потока, может переместить мятый поток с повышенной концентрацией частиц в другую область сечения канала.
[0029] А именно при проходе через колено поток пылевоздушной смеси мнется и на внешней стороне сечения канала под действием центробежной силы возникает повышенная концентрация частиц (штриховка W1 на фиг.3). При проходе через ленточный завихритель 12 часть потока с повышенной концентрацией последовательно переходит из части W1 сечения канала в часть W2 и далее в часть W3. В результате, в примере на фиг.3 смятый в колене поток пылевоздушной смеси проходит через завихритель 12, часть потока с повышенной концентрацией разворачивается практически на 180° и переходит на противоположную сторону сечения пылевоздушного канала 3, т.е. с внешней стороны сечения на внутреннюю.
Установка ленточного завихрителя 12 потока у входного патрубка корпуса 2 фильтра-сепаратора смеси таким образом, чтобы часть мятого потока с высокой концентрацией частиц поступала к периметру корпуса 2, позволяет направить поток пылевоздушной смеси, мятый и с высокой концентрацией частиц, к внешней стенке корпуса 2. Ленточный завихритель 12 потока позволяет перемещать часть потока с высокой концентрацией частиц в другую область сечения канала, что весьма полезно, если мятие потока вызвано коленом или изгибом канала поблизости от входного патрубка корпуса 2 фильтра-сепаратора.
[0030] В качестве третьего примера на фиг.4А и фиг.4В показан ленточный завихритель 12А потока, установленный в прямолинейном участке канала. В этом случае для смятия потока перед завихрителем 12А установлен отбойник 11. Другими словами, если ленточный завихритель 12А установлен в прямолинейном участке пылевоздушного канала 3, где отсутствует мятие потока, необходимо предварительно создать его выше по потоку. Штриховкой W на фиг.4В показана область сечения канала, в которой наблюдается повышенная концентрация частиц на выходе ленточного завихрителя 12А.
Такая конструкция не только позволяет устанавливать ленточный завихритель 12А потока в прямолинейный участок канала, но также дополнительно повышать концентрацию частиц на выходе из завихрителя.
[0031] Таким образом, для смятия потока можно применять отбойник 11, ленточный завихритель 12 потока или их сочетание, что позволяет уверенно направлять часть потока пылевоздушной смеси с повышенной концентрацией частиц к периметру корпуса 2 сообразно конструкции подведенного к корпусу 2 пылевоздушного канала 3, т.е. в зависимости от того, имеется ли в нем участок с мятием потока, например колено, поблизости от входного патрубка корпуса 2 фильтра-сепаратора.
[0032] Второй вариант осуществления
Ниже описывается второй вариант осуществления настоящего изобретения применительно к фиг.5А и фиг.5В. Совпадающие с вышеописанными элементы обозначены теми же номерами позиций, а их подробное описание опускается.
Показанный на фиг.5А и фиг.5В фильтр-сепаратор 1В снабжен отклоняющей пластиной 20, установленной с возможностью изменения глубины ее выступания в корпус 2 фильтра-сепаратора, где транспортируемую потоком воздуха пыль отделяют от потока пылевоздушной смеси и собирают. Отклоняющая пластина 20 установлена с возможностью скольжения в направлении стрелки S на фиг.5А, фиг 5В в месте, где пылевоздушный канал 3 для подачи потока пылевоздушной смеси по касательной входит в корпус 2, таким образом, что можно регулировать глубину L выступания пластины из патрубка канала 3 в корпус 2.
[0033] Регулирование глубины L возможно за счет того, что отклоняющая пластина 20 присоединена изнутри к детали (ближе к оси корпуса 2), соединяющей пылевоздушный канал 3 и корпус 2 с возможностью перемещения вглубь корпуса 2 и в обратном направлении. Регулирование глубины L позволяет придавать отклоняющей пластине 20 оптимальное положение сообразно изменениям расхода пылевоздушной смеси. Иначе говоря, регулируя глубину L выступания отклоняющей пластины 20 сообразно колебаниям нагрузки, которые влекут за собой изменения расхода пылевоздушной смеси, можно поддерживать в ходе эксплуатации удовлетворительную эффективность отделения частиц, соответствующую текущей нагрузке.
[0034] С учетом этого показанная на фиг.5А отклоняющая пластина 20 имеет клиновидную часть 21, полученную путем отрезания угла у прямоугольника. Клиновидная часть 21 получена отрезанием треугольной пластины у нижнего угла, обращенного к центру (внутрь) корпуса 2, таким образом, чтобы уменьшить площадь, обдуваемую вихревым потоком, циркулирующим в корпусе 2 фильтра-сепаратора.
При наличии у отклоняющей пластины 20 клиновидной части 21 можно исключить или снизить обусловленную пластиной турбулентность в вихревом потоке, циркулирующем в корпусе 2. Иначе говоря, клиновидная часть 21 отклоняющей пластины 20 не только позволяет предотвратить рост потери давления за счет исключения или уменьшения турбулентности в вихревом потоке в корпусе 2, но также повысить эффективность отделения частиц.
[0035] Третий вариант осуществления
Ниже описывается пример горелки твердого топлива, обслуживаемой вышеописанным фильтром-сепаратором 1А с дефлектором 10 в связи с фиг.6 и фиг.7. При этом подразумевается, что горелка 30 для слабогорючего топлива (далее «горелка») работает при котле с пылеугольным отоплением на слабогорючем топливе, размолотом в мелкую пыль.
Горелка 30 установлена в топке 40, например в котле с пылеугольным отоплением. Горелка 30 представляет собой устройство для сжигания частиц (мелкой пыли) слабогорючего топлива, подаваемого с потоком воздуха в топку 40. В качестве примеров слабогорючего топлива можно назвать антрацит и нефтяной кокс.
Ниже описывается горелка 30 для сжигания пылевидного угля, в которую подают слабогорючее топливо, а именно антрацит, размолотый в мелкую пыль.
[0036] Горелка 30 образована системой подачи пылевидного угля, в которую подают пылевидный уголь совместно со сравнительно холодным первичным воздухом с температурой порядка 100°С, и системой вторичного воздуха, в которую подают сравнительно горячий вторичный воздух с температурой порядка 300-350°С.
Система подачи пылевидного угля расположена практически по центру горелки 30 и содержит фильтр-сепаратор (далее «сепаратор») 1А, который разделяет смесь первичного воздуха и пылевидного угля на части с высокой и низкой концентрацией, описанные ниже, для улучшения условий воспламенения. Сепаратор 1А выполнен в виде циклона с центробежным отделением частиц, причем пылевоздушный канал 3 (канал первичного воздуха) для подачи пылевоздушной смеси топлива и воздуха по касательной присоединен к стенке корпуса 2 сепаратора (цилиндру). Пылевой канал 5 (канал с высокой концентрацией частиц) присоединен к узкой части 2а цилиндро-конического корпуса 2, а к другому его концу присоединено сопло 31 высокой концентрации, направленное в топку 40.
[0037] Далее, воздушный канал 4 (канал с низкой концентрацией частиц) заведен по оси внутрь корпуса 2. Воздушный канал 4 выходит из корпуса 2 в направлении, противоположном пылевому каналу 5, и разворачивается на пол-оборота, а к его противоположному концу присоединено сопло 32 низкой концентрации, расположенное поблизости от сопла 31 высокой концентрации и практически на той же высоте. Срез 4а воздушного канала 4 расположен по потоку пылевоздушной смеси ниже места входа пылевоздушного канала 3 в корпус 2.
Взаимное пространственное расположение сопла 31 высокой концентрации и сопла 32 низкой концентрации таково, что сопло 32, предназначенное для сжигания воздуха с низким содержанием частиц, расположено ближе к стенке 41 топки 40.
[0038] Сепаратор 1А при вышеописанной горелке 30 снабжен дефлектором 10 на подходящем участке пылевоздушного канала 5 поблизости от места входа в корпус сепаратора. Дефлектор 10 может быть представлен отбойником 11, ленточным завихрителем 12 потока или их сочетанием в зависимости от того, что лучше соответствует конструкции пылевоздушного канала 3.
Как указано выше, установка дефлектора 10 в пылевоздушном канале 3 сепаратора 1А позволяет повысить эффективность отделения частиц угольной пыли, подаваемых как топливо в составе смеси высокой концентрации.
[0039] Также вышеописанную горелку 30 может обслуживать сепаратор 1В с отклоняющей пластиной 20, показанный на фиг.5А и фиг.5В. Как и в случае с дефлектором 10, это позволяет повысить эффективность отделения частиц угольной пыли, подаваемых как топливо в составе смеси высокой концентрации.
Для корпуса 2 сепаратора, в который подают поток пылевоздушной смеси с повышенной в дефлекторе 10 концентрацией частиц, можно предусмотреть увеличение толщины стенки верхней цилиндрической или нижней конической части или применение материала с высоким содержанием хрома. Однако, если требуется дополнительное повышение износостойкости, предпочтительно, например, как показано на фиг.7, повышать ее путем обработки части 50 поверхности, например, можно покрыть ее слоем керамики и установить закаленный экран (чугун с 25% содержанием хрома, сталь с 3% хрома и подобные материалы).
Как вариант, коническую часть корпуса 2 можно сделать съемной, что позволит в порядке борьбы с износом заменять только сам конус.
[0040] Вышеописанные фильтры-сепараторы 1А и 1В согласно настоящему изобретению позволяют повысить эффективность отделения частиц при минимальных задействовании дополнительного оборудования и увеличении габаритов устройства. Кроме того, фильтр-сепаратор 1В способен реагировать на колебания нагрузки, влекущие за собой изменение потребных объемов подаваемого в котел топлива в случае, если он обслуживает горелку твердого топлива, например горелку 30 при котле с пылеугольным отоплением.
Кроме того, при работе в составе различного топочного оборудования на слабогорючем топливе, например котла с пылеугольным отоплением, фильтры-сепараторы 1А и 1В согласно настоящему изобретению позволяют повысить эффективность отделения частиц при минимальных задействовании вспомогательного оборудования и увеличении габаритов устройства, а также поддерживать удовлетворительную эффективность при колебаниях нагрузки, в результате которых изменяется потребный объем подаваемого в котел топлива.
Подразумевается, что настоящее изобретение не ограничивается описанными выше вариантами осуществления, но может быть модифицировано без изменения сущности настоящего изобретения.
Реферат
Изобретение предназначено для отделения частиц из пылевоздушной смеси. Фильтр-сепаратор (1А) содержит дефлектор (10), установленный в пылевоздушном канале (3) вблизи участка соединения пылегазового канала с корпусом (2) сепаратора для подачи пылевоздушной смеси в корпус по касательной. Дефлектор выполнен с возможностью образования повышенной концентрации частиц в потоке пылевоздушной смеси по периферии корпуса фильтра-сепаратора. Дефлектор представляет собой отбойник, установленный на боковой поверхности пылевоздушного канала, или ленточный завихритель, установленный за коленом пылевоздушного канала по направлению потока пылевоздушной смеси. Горелка твердого топлива отделяет подаваемое в потоке воздуха пылевидное твердое топливо посредством фильтра-сепаратора и сжигает его посредством раздачи топлива в расположенные в топке сопло с высокой концентрацией частиц и в сопло с низкой концентрацией частиц. Технический результат: повышение эффективности отделения частиц при минимальном использовании вспомогательного оборудования и минимальном увеличении габаритов устройства. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 15 ил.
