Газорозподільна решітка топки

Реферат: Винахід належить до спалювання палива у псевдозрідженому шарі. Газорозподільна решітка топки має умонтовані по всій площі подовжні канали подачі газоподібного окислювача. Вони розділені подовжніми клиноподібними центральними тілами. Вершини центральних тіл мають наскрізні канали, через які подається газоподібний окислювач. Він створює газодинамічну "розділювальну стінку" і запобігає перегріванню стінок топки. Канали можуть бути прямокутними, круглими з діаметром d, що дорівнює ширині вершини центрального тіла, із кроком h=2,1d. Винахід сприяє ефективному запалюванню і стабільному горінню топки, підвищенню надійності і повноти згорання палива у топці. UA 99646 C2 (12) UA 99646 C2 UA 99646 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до апаратів спалювання палива у фонтануючому киплячому прошарку і може бути використаний у котельно-топковій галузі промисловості. Широко відомі різні варіанти газорозподільних решіток, що використовуються у киплячому прошарку. Газорозподільні решітки, як правило, створюють псевдозріджений шар, що складається з окремих осередків циркуляції твердих часток з інтенсивним їхнім перемішуванням у межах кожного осередку. Взаємний обмін твердих часток між осередками протікає дуже повільно. Між отворами, а також поперечними щілинами виникають застійні зони з цілком нерухомими частками. Між застійними зонами й осередками циркуляції мають місце малорухомі зони твердих часток. З метою підвищення якості спалювання палива використовують різноманітні види розподільних решіток, наприклад: із соплами, розділеними на дві групи, кожна з якої залучена в порядку, що чергується, через свій короб до автономного трубопроводу [1]; отворами і можливістю коливальних прямувань решіток у поперечному напрямку [2]. Недоліком зазначених пристроїв є жорсткість установки щілин, патрубків або кругових сопел, неможливість варіювати кутами їхнього нахилу для різноманітних режимів горіння, можливість зашлаковування газорозподільної решітки. Існує також засіб подачі газоподібного окислювача для спалювання вугілля над подовою решіткою топки фонтануючого киплячого прошарку [3]. Зазначена подова решітка містить центральне тіло клиновидного профілю, гострий край якого утоплено в топку, канали, що умонтовані по площі решітки з різною кутовою орієнтацією для подачі газоподібного окислювача й утворені зазорами між поворотними лопатками, встановленими опозиційно одна до одної на центральному тілі. Завдяки поворотам лопаток, що знаходяться в каналах для подачі окислювача (газу), усуваються застійні зони - основна причина зашлаковування. Недоліком цього пристрою є прилипання потоку окислювача до стінки топки і коливання фонтануючої маси палива від однієї стінки до іншої, що позначається на якості фонтанування і знижує ефективність процесу спалювання палива. Загальним суттєвими ознаками аналога є центральне тіло клиновидного профілю, гострий край якого утоплено в топку, канали, умонтовані по площі решітки. Однак у цьому пристрої внаслідок симетричної форми каналів спостерігається дифузорний ефект, тобто відрив потоку від однієї з плоских похилих стінок дифузора. Механізм цього явища полягає в наступному. Чисельними експериментами встановлено, що, якщо з круглого (плоского) сопла випливає потік повітря в затоплений простір, то поза поверхнею сопла потік утрачає свою циліндричну форму. Циліндрична форма поверхні потоку переходить у конічну з півкутом розширення конуса 6-8°. Розширення потоку обумовлено ежекційною властивістю, тобто спроможністю всмоктувати в себе навколишнє повітря, і зменшенням тиску при розширенні потоку до атмосферного. Тому при віддаленні від зрізу сопла кількість повітря в потоці поступово збільшується і потік розширюється. Оскільки потік всмоктує в себе навколишнє повітря, то останній починає рухатися, тобто потік зумовлює коливання навколишнього середовища. Потік прилипає до однієї поверхні каналу, потім до другої (у літературі явище прилипання потоку до твердої поверхні одержало назву ефекту Коанда). Разом із несиметричністю розподілу швидкостей існує і нестійкість відриву. Для відомої подової решітки два плоских потоки на деякій відстані від зрізу щілин зливалися в один плоский потік, що потім прилипав до поверхні топки. Все паливо, що фонтанує, з обсягу над однією щілиною перекидається окислювачем в об'єм над іншою щілиною. Найбільш близьким до запропонованого винаходу (прототипом) є газорозподільна решітка топки [4]. В основу цього винаходу поставлено задачу створення газорозподільної решітки, в якій за рахунок введення нових конструктивних елементів усунуто дифузорний ефект і знищено нестабільні коливання потоку і прилипання його до стінок топки, що приводить до підвищення ефективності спалення та стабілізації горіння. Поставлена задача вирішується тим, що для газорозподільної решітки топки, яка містить умонтовані по всій площі подовжні канали подачі газоподібного окислювача і має центральне тіло клиновидного профілю, гострий край якого утоплено в топку, згідно з винаходом, її центральне тіло клиновидного профілю забезпечено розділювальною стінкою, установленою у його центрі. Розділювальна стінка забезпечує заявлений ефект роботи топки [4], проте разом з тим має недоліки. Над клиновидним центральним тілом може з'явитися вихрова зона через різницю швидкостей супутніх потоків, що розділяються центральним тілом. Умови роботи центрального тіла і розділювальної стінки при відсутності охолодження можуть призвести до значного перегріву поверхні і скороченню терміну роботи топки. 1 UA 99646 C2 5 10 15 20 25 30 Загальними ознаками прототипу і винаходу, що заявляється, є газорозподільна решітка топки, яка містить умонтовані по всій площі подовжні канали подачі (4) (див. кресл.) газоподібного окислювача і має клиновидне центральне тіло (1), гострий край якого утоплено в топку, і через отвори каналів в вершині подається газоподібний окислювач (2) в топку. Недоліки прототипу усуваються наступним чином: на вершині центрального тіла зроблено додаткові канали, скрізь які подається додатковий потік (3) окислювача (газ, повітря). Ці канали можуть мати різну форму (круглі з діаметром d, рівним ширині вершини центрального тіла, із кроком h=2,1d, прямокутні) та різні кути нахилу до вертикальної осі (похилими в площині симетрії вершини центрального тіла під кутом 30° щодо вертикальної осі, нахиленими у протилежних напрямках у сусідніх центральних тілах, що розділяють ряди каналів піддування). Цим забезпечується: 1) охолодження центрального тіла; 2) забезпечення газодинамічної "розділювальної стінки", що вирівнює швидкості супутніх потоків; 3) створення умов для догоряння дрібних часток палива, що виносяться із киплячого прошарку в зоні центрального тіла. Таким чином, перевагою винаходу є забезпечення кращих умов для роботи топки з киплячим шаром палива, підвищення ефективності спалювання і стабілізації горіння шляхом зменшення коливань потоку палива і прилипання його до стінок топки, а також підвищення повноти згоряння палива за рахунок створення газодинамічної "розділювальної стінки". Джерела інформації: 1. А. с. 1638457 СССР, Газораспределительная решетка / В.Г. Литинецкая, А.В. Литинецкий МКИ F23 С 11/2 // опубл. 30.03.91, бюл. № 12, заявка № 98021435, опубл. 11.04.89. 2. А. с. 1629693 СССР, Топка с кипящим слоем /Кузнецов Г.Ф., Джундубаев А.К., Елюхин В.А., Осинцев В.В, Торопов Е.В. МКИ F23 С 11/2 // опубл. 23.02.91, бюл. № 7, заявка № 980021378, опубл. 08.08.88, 3. Патент України 18024А Подова решітка топки /Борисенко С.В., Малий Л.П., Северин С.С, Биковченко Г.I., Коваленко М.Д., Кулаков А.М. МКИ F23 Н 9/10//опубл. 17.06.1997, заявка № 96062375, опубл. 17.06.96. 4. Патент України 58078 А Газорозподільна решітка топки / Коваленко М.Д., Прядко Н.С. МКИ F23 Н 9/10 //опубл. 15.07.2003, бюл. № 7, заявка № 2002097512, опубл. 17.09.2002. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 1. Газорозподільна решітка топки, що містить умонтовані по всій площі подовжні ряди каналів для подачі газоподібного окислювача, які розділені подовжніми клиноподібними центральними тілами, яка відрізняється тим, що на вершині центрального тіла є додаткові наскрізні канали. 2. Решітка за п. 1, яка відрізняється тим, що додаткові канали виконано прямокутними. 3. Решітка за п. 1, яка відрізняється тим, що додаткові канали виконано круглими з діаметром d, що дорівнює ширині вершини центрального тіла, із кроком h=2,1d. 4. Решітка за п. 1, яка відрізняється тим, що додаткові канали мають різні кути нахилу до вертикальної осі. 2 UA 99646 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3