RU92156U1 - VENTRICULAR HEAT GENERATOR FOR COMBUSTION OF SUSPENSIONAL COAL FUEL - Google Patents

Abstract

Теплогенератор для получения горячего рабочего агента, включающий вихревую камеру сжигания суспензионного угольного топлива с системой подачи топлива, теплообменник с системой подачи рабочего агента, оборудование для отвода дымовых газов, отличающийся тем, что вихревая камера сжигания дополнительно снабжена устройством для удаления образующегося шлака, расположенным в нижней части камеры и выполненным, например, в виде шурующей планки или решетки с поворотными колосниками.A heat generator for producing a hot working agent, including a vortex chamber for burning suspension coal fuel with a fuel supply system, a heat exchanger with a system for supplying a working agent, flue gas exhaust equipment, characterized in that the vortex combustion chamber is additionally equipped with a device for removing slag formed in the bottom parts of the chamber and made, for example, in the form of a screwing strap or grille with rotary grates.

Description

Изобретение относится к устройствам получения горячего рабочего агента (газообразного или жидкого), используемого для технологий сушки различных материалов или отопления бытовых и производственных помещений в различных отраслях народного хозяйства (сельское хозяйство, производство строительных материалов, угольная промышленность и т.д.).The invention relates to a device for producing a hot working agent (gaseous or liquid) used for drying technologies of various materials or heating household and industrial premises in various sectors of the national economy (agriculture, construction materials, coal industry, etc.).

Известны теплогенераторы для получения горячего воздуха или смеси воздуха и дымовых газов, используемые для сушки зерна в сельском хозяйстве (Атаназевич В.И. Сушка зерна. - М.: ВО - Агропромиздат, 1989. - С.136-160). В существующих теплогенераторах используются либо прямоточные топки, работающие на жидком нефтяном или газообразном топливе, либо слоевые топки для сжигания рядового угля.Known heat generators for producing hot air or a mixture of air and flue gases used for drying grain in agriculture (Atanazevich V.I. Grain drying. - M .: VO - Agropromizdat, 1989. - S.136-160). The existing heat generators use either direct-flow furnaces operating on liquid petroleum or gaseous fuels, or layered furnaces for burning raw coal.

Недостатком аналогов является невозможность работы на суспензионном водоугольном топливе.The disadvantage of analogues is the inability to work on suspension coal-water fuel.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату является теплогенератор для получения горячего рабочего агента (газообразного или жидкого), используемого для технологий сушки различных материалов или отопления производственных, бытовых и прочих помещений и производств в различных отраслях народного хозяйства (Заявка №2008134039 от 18.08.2008).The closest solution in terms of technical nature and the achieved result is a heat generator for producing a hot working agent (gaseous or liquid) used for drying technologies of various materials or heating industrial, domestic and other premises and industries in various sectors of the national economy (Application No. 2008134039 of 18.08. 2008).

Указанный теплогенератор оборудован вихревой топкой для сжигания суспензионного угольного топлива с системой подачи топлива, а также теплообменником с системой подачи рабочего агента и оборудованием для удаления дымовых газов. При этом вихревая камера оборудована устройством для зажигания водоугольного топлива, теплообменник оборудован камерами для сбора и удаления золы, а система отвода дымовых газов включает устройства для улавливания пыли.The specified heat generator is equipped with a swirl furnace for burning suspension coal fuel with a fuel supply system, as well as a heat exchanger with a working agent supply system and equipment for removing flue gases. In this case, the vortex chamber is equipped with a device for ignition of coal-water fuel, the heat exchanger is equipped with chambers for collecting and removing ash, and the flue gas exhaust system includes devices for collecting dust.

Недостатком прототипа является то, что при сжигании суспензий, приготовленных из углей с легкоплавкой золой, происходит шлакование внутренней поверхности топки и образующийся шлак собирается в нижней части топки. По этой причине работа топки нарушается, так как отложения шлака нарушают расчетное вихревое течение газов внутри топки.The disadvantage of the prototype is that when burning suspensions prepared from coal with low melting ash, slagging of the inner surface of the furnace occurs and the resulting slag is collected in the lower part of the furnace. For this reason, the operation of the furnace is disrupted, since slag deposits violate the calculated vortex flow of gases inside the furnace.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является устранение недостатков, присущих аналогам и прототипу.The problem solved by the invention is the elimination of the disadvantages inherent in analogues and prototype.

Поставленная задача решается тем, что камера сжигания суспензионного угольного топлива теплогенератора для получения горячего рабочего агента, выполненная в виде вихревой камеры сгорания, оборудованной устройством для зажигания суспензионного угольного топлива, дополнительно снабжена устройством для удаления образующегося шлака, расположенным в нижней части камеры и выполненным, например, в виде шурующей планки или решетки с поворотными колосниками.The problem is solved in that the combustion chamber of the suspension coal fuel of a heat generator to produce a hot working agent, made in the form of a vortex combustion chamber equipped with a device for igniting the suspension of coal fuel, is additionally equipped with a device for removing slag formed in the lower part of the chamber and made, for example , in the form of a shuruyushchy plank or lattice with rotary grid-irons.

Теплогенератор состоит из следующих основных частей (см. фиг.1-2): форкамеры 1, форсунки суспензионного угольного топлива 2, вихревой камеры сгорания 3 с пережимным окном 4, теплообменника 5 с камерой для сбора и удаления золы 6 и системы пылеулавливания 10, в нижней части вихревой камеры сгорания расположен поворотный колосник 12, а также (или) камера оборудована шурующей планкой 11 для удаления отложений шлака. При этом форкамера 1 расположена тангенциально к внутренней поверхности вихревой камеры сгорания 3, а форсунка суспензионного угольного топлива 2 установлена на оси форкамеры 1 так, что распыленная струя топлива направлена тангенциально к внутренней поверхности вихревой камеры сгорания 3. Выход продуктов сгорания в теплообменник осуществляется через пережимное окно 4. В нижней части теплообменника 5 расположена камера для сбора и удаления золы 6. Газоход 9 соединяет теплообменник 5 с системой пылеулавливания 10. Для подачи нагреваемого рабочего агента в теплообменник 5 предназначен входной патрубок 7, а для отвода нагретого рабочего агента - выходной патрубок 8.The heat generator consists of the following main parts (see Fig. 1-2): pre-chambers 1, nozzles of suspension coal fuel 2, a vortex combustion chamber 3 with pinch window 4, a heat exchanger 5 with a chamber for collecting and removing ash 6 and dust collection system 10, the rotary grate 12 is located at the bottom of the vortex combustion chamber, and also (or) the chamber is equipped with a screwing bar 11 to remove slag deposits. In this case, the prechamber 1 is located tangentially to the inner surface of the vortex combustion chamber 3, and the nozzle of the suspension coal fuel 2 is mounted on the axis of the prechamber 1 so that the sprayed fuel jet is directed tangentially to the inner surface of the vortex combustion chamber 3. The combustion products exit to the heat exchanger through a pinch window 4. In the lower part of the heat exchanger 5 there is a chamber for collecting and removing ash 6. A gas duct 9 connects the heat exchanger 5 with a dust collection system 10. For supplying a heated slave agent in which the heat exchanger 5 is the inlet pipe 7, and for discharging the heated working fluid - the outlet 8.

Теплогенератор работает следующим образом.The heat generator operates as follows.

Сначала вихревая камера сгорания разогревается, например, при сжигании какого-либо топлива на колоснике.First, the vortex combustion chamber heats up, for example, when burning any fuel on the grate.

После прогрева камеры сгорания до 600-г850°С через форсунку суспензионного топлива подается распыленная водоугольная суспензия. Разработанная конструкция форкамеры обеспечивает высокую надежность зажигания основного топлива. Воспламененная струя основного топлива поступает в вихревую камеру сгорания тангенциально внутренней поверхности последней. Благодаря этому она естественным образом, без разрушения, вовлекается в вихревое движение, которое дополнительно формируется тангенциальной подачей вторичного воздуха (на фиг.1 не показано). Температура в камере сгорания начинает быстро повышаться. При достижении рабочей температуры 800-1050°С (в зависимости от марки угля, из которого приготовлена суспензия) дальнейшая работа теплообменника обеспечивается за счет горения только лишь водоугольной суспензии, без подсветки растопочным топливом. При этом повышение температуры в камере до значений 1100-1200°С достигается без каких-либо трудностей, но зола многих углей при столь высоких температурах существенно размягчается и в вихревой камере за счет слипания отдельных частиц золы образуются отложения, которые накапливаются и нарушают нормальную работу топки. Для удаления этих отложений предназначены шурующая планка и (или) поворотный колосник. Если превышение температуры в топке над температурой размягчения золы мало, то образующиеся конгломераты непрочны. Они легко разрушаются при работе шурующей планки. Получающиеся при разрушении мелкие частицы вовлекаются в вихревое движение и удаляются из топки. Для улавливания мелких частиц предназначена система пылеулавливания.After heating the combustion chamber to 600 -850 ° C, a sprayed coal-water suspension is fed through the nozzle of the suspension fuel. The developed design of the prechamber ensures high reliability of ignition of the main fuel. The ignited jet of the main fuel enters the vortex combustion chamber of the tangentially inner surface of the latter. Due to this, it is naturally, without destruction, involved in the vortex motion, which is additionally formed by the tangential supply of secondary air (not shown in Fig. 1). The temperature in the combustion chamber begins to rise rapidly. Upon reaching a working temperature of 800-1050 ° C (depending on the brand of coal from which the suspension was prepared), further operation of the heat exchanger is ensured by burning only a water-carbon suspension, without backlighting with starting fuel. In this case, increasing the temperature in the chamber to 1100-1200 ° C is achieved without any difficulties, but the ash of many coals at such high temperatures is significantly softened and deposits form in the vortex chamber due to the sticking of individual ash particles, which accumulate and interfere with the normal operation of the furnace . To remove these deposits, a screwing bar and / or a rotary grate are intended. If the excess of the temperature in the furnace over the softening temperature of the ash is small, then the conglomerates formed are fragile. They are easily destroyed during the operation of the screwing bar. The resulting small particles are involved in a vortex motion and are removed from the furnace. A dust collection system is designed to capture small particles.

При более высоких значениях температуры образующиеся конгломераты оказываются более прочными и для удаления этих шлаковых отложений следует применять шурующую планку не для разрушения кусков, а для выталкивания их из топки в систему шлакоудаления. Также эффективно для удаления из топки шлаковых включений работает поворотный колосник.At higher temperatures, the conglomerates formed are more durable, and to remove these slag deposits, a screwing bar should be used not to destroy pieces, but to push them from the furnace to the slag removal system. Also effective for removing slag inclusions from the furnace is a rotary grate.

Таким образом, конструкции форкамеры и вихревой камеры обеспечивают надежное воспламенение и устойчивое горение основного топлива. Вихревое движение горящих частиц в камере с пережимным окном обеспечивает пребывание частиц в камере на протяжении времени, необходимого для полного выгорания всех частиц. Камеру покидают с дымовыми газами только самые легкие, с полностью выгоревшим горючим, частицы. Согласно полученным данным, остаток горючих веществ в золовых частицах не превышает 3%, а насыпная плотность их не более 350 кг/м³. Для сравнения: в шлаке и золе от сжигания угля в слоевых топках содержится от 15 до 55% углерода.Thus, the design of the prechamber and the vortex chamber provide reliable ignition and stable combustion of the main fuel. The vortex motion of burning particles in a chamber with a pinch window ensures that the particles remain in the chamber for the time necessary for the complete burning of all particles. Only the lightest particles with completely burnt out fuel leave the chamber with flue gases. According to the data obtained, the balance of combustible substances in ash particles does not exceed 3%, and their bulk density is not more than 350 kg / m ³ . For comparison: from 15 to 55% of carbon is contained in slag and ash from coal combustion in layer furnaces.

В теплообменнике наиболее крупные частицы золы оседают в камере, расположенной в нижней части теплообменника. Из этой камеры осевшая зола периодически удаляется.In a heat exchanger, the largest particles of ash settle in a chamber located at the bottom of the heat exchanger. Settled ash is periodically removed from this chamber.

Рабочий агент, проходящий через теплообменник, нагревается горячими газами. Соответственно, дымовые газы, проходящие через теплообменник, охлаждаются. При этом теплопередача происходит через стенки теплообменника без смешения дымовых газов и рабочего агента.The working agent passing through the heat exchanger is heated by hot gases. Accordingly, the flue gases passing through the heat exchanger are cooled. In this case, heat transfer occurs through the walls of the heat exchanger without mixing flue gases and a working agent.

Отдавшие тепло газы с остатками тонких пылевых частиц поступают в систему пылеулавливания, после чего выбрасываются в атмосферу.Gases that emit heat with residues of fine dust particles enter the dust collection system and are then released into the atmosphere.

Claims (1)

Теплогенератор для получения горячего рабочего агента, включающий вихревую камеру сжигания суспензионного угольного топлива с системой подачи топлива, теплообменник с системой подачи рабочего агента, оборудование для отвода дымовых газов, отличающийся тем, что вихревая камера сжигания дополнительно снабжена устройством для удаления образующегося шлака, расположенным в нижней части камеры и выполненным, например, в виде шурующей планки или решетки с поворотными колосниками.

A heat generator for producing a hot working agent, including a vortex chamber for burning suspension coal fuel with a fuel supply system, a heat exchanger with a system for supplying a working agent, flue gas exhaust equipment, characterized in that the vortex combustion chamber is additionally equipped with a device for removing slag formed in the bottom parts of the chamber and made, for example, in the form of a screwing strap or grille with rotary grates.