Пальник вихровий автоматизований

Реферат: Пальник вихровий автоматизований 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. Забезпечується максимальне спалювання палива. UA 110902 C2 (12) UA 110902 C2 UA 110902 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до енергетики, зокрема до пристроїв для спалювання твердого палива, переважно низькосортного дрібнофракційного гранульованого або сипучого твердого палива. Пальник вихровий автоматизований для твердого палива номінальною тепловою потужністю від 2000 до 8000 кВт, забезпечує високоефективне спалювання низькосортного дрібнофракційного палива в паровому котлі або в інших теплоагрегатах відповідної потужності. Як паливо можуть бути використані відходи різних видів сільськогосподарських культур (лушпиння соняшнику, рису, гречки та ін.) та гранульоване паливо (деревні та інші пелети, відходи деревообробки (тирса, стружка). Основна сфера застосування пальників - комплектування теплового обладнання, яке використовує теплову енергію продуктів згоряння органічного палива (парові і водогрійні котли, повітряні теплові генератори, сушарки та інше). Основні споживачі пальників - підприємства житлово-комунального, виробничого та сільськогосподарського призначення. Відома вихрова топка (Патент РФ № 2463520 С1, опубл. 10.10.2012), що має корпус з камерою згоряння, пристрій подачі палива, пристрій примусової подачі повітря, забезпечена щонайменше одним вентилятором, щонайменше одним колектором, повітроводами і соплами, розташованими по висоті камери згоряння тангенціально до умовного тіла обертання, а також розташований зверху канал відведення генераторного газу і розташований знизу пристрій видалення шлаку. При цьому пристрій подачі палива має можливість горизонтальної подачі і розташований знизу, камера згоряння забезпечена паливним каналом, колектором з трьома горизонтальними повітроводами, розташованими один над іншим і забезпеченими заслінками, встановлений зовні над пристроєм подачі палива. Між бічними стінами камери згоряння і корпусу є розташований по периметру зазор, всередині якого повітроводи відокремлені один від одного горизонтальними діафрагмами. Форма діафрагм відповідає формі зазору, який по висоті симетрично розділений поперечною вертикальною перегородкою, розташованою на протилежній від колектора стороні. Сопла розташовані горизонтально одне над іншим, по висоті щонайменше одне на кожен повітропровід, при цьому в горизонтальній площині сопла розташовані на рівній відстані один від одного в кількості не менше трьох на кожен повітровід. Даний пристрій вибрано за найближчий аналог. Найближчий аналог і винахід, що заявляється, мають наступні спільні ознаки: - корпус з камерою згоряння; - вентилятор; - канал відведення генераторного газу, розташований зверху; - горизонтальний шнек для подачі палива, розташований знизу; - повітровід; - сопла, розташовані по периметру камери згоряння тангенціально до умовного тіла обертання, при цьому в горизонтальній площині сопла розташовані на рівній відстані одне від одного, а в вертикальній площині сопла розташовані в декілька рядів; - пристрій для видалення шлаку (попелу), розташований знизу; - повітряна порожнина - між бічними стінками камери згоряння і корпуса (в найближчому аналогу - зазор); - шибери - в нижній частині корпуса пальника для регулювання співвідношення первинного та вторинного повітря (в найближчому аналогу - заслінки в повітроводах). Відомий пристрій має такі недоліки: - створення сопел в корпусі вихрової топки передбачає складне технічне виконання, свердління дуттьових сопел в шамотній цеглі - є досить трудомістким процесом; - вихід з відомої вихрової топки виконаний під кутом 90 °C до основного напряму газів, що створює досить великий аеродинамічний опір, гази втрачають швидкість і ушкоджують футерівку в місцях теплових ударів; - паливо в вихрову топку подається знизу шнековим транспортером. У такому випадку в топці може виникати накопичення палива, що веде до механічної неповноти згоряння та втрат тепла, внаслідок чого знижується коефіцієнт корисної дії топки; - при подачі палива з одного боку і розподілі палива внизу камери згоряння існує вірогідність не повного спалювання палива та накопичення надлишкового шлаку. В основу винаходу поставлена задача створення пальника, в якому за рахунок конструкції будуть усунені всі перераховані недоліки. Поставлена задача вирішена в пальнику вихровому автоматизованому, що містить корпус з камерою згоряння, вентилятор, канал відведення генераторного газу, розташований зверху камери згоряння, горизонтальний шнек для подачі палива, установлений знизу корпусу пальника, повітровід, дуттьові сопла, розташовані по периметру камери згоряння тангенціально 1 UA 110902 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 до умовного тіла обертання, на рівній відстані одне від одного в горизонтальній площині та в декілька рядів у вертикальній площині, повітряну порожнину, яка утворена бічними стінками камери згоряння і корпусу, пристрій для видалення попелу і пристрій для регулювання первинного та вторинного повітря, розташовані знизу корпусу пальника, згідно з винаходом, на відміну від найближчого аналога, по центру камери згоряння установлений вертикальний шнек для подачі палива в центр камери згоряння і колосникова решітка у формі зрізаного конуса з отворами, при цьому корпус з камерою згоряння виконаний у формі циліндра, камера згоряння з дуттьовими соплами виконана із спеціально відлитих форм з жароміцної суміші і має перетискне кільце на виході, а канал відведення генераторного газу виконаний вертикально. Пальник має вмонтований в горизонтальний шнек для подачі палива штуцер для подачі води. Горизонтальний шнек для подачі палива обладнаний приймальним патрубком для палива і двома люками: верхнім - для чищення та візуального контролю наявності палива, нижнім - для вивантаження палива. Пристрій для регулювання первинного та вторинного повітря виконаний у вигляді шиберів, установлених в перегородці в нижній частині корпусу пальника. Досягнення технічного результату можна пояснити наступним: Пальник вихровий автоматизований має вертикальну сталеву зварену герметичну газощільну конструкцію, яка всередині теплоізольована жаростійкою сумішшю (переклаз на фосфатній зв'язці) та відлита у спеціальні форми. Дані форми відразу відливаються з внутрішнім соплом. Пальник працює під наддуванням первинного повітря, що подається під колосникову решітку, виконану зі спеціальними отворами, охолоджуючи її. Вторинне повітря подається через обшивку циліндричної частини пальника по соплах тангенціально потоку відхідних газів, забезпечуючи при цьому завихрення газоповітряної суміші. Загальна кількість повітря, що потрапляє в камеру згоряння, має коефіцієнт надлишку повітря в інтервалі 1,15-1,2 для забезпечення оптимального температурного режиму і максимального спалювання палива. Повітря, проходячи через порожнину обичайки, відбирає тепло від корпусу. Таким чином, відбувається охолодження корпусу та підігрів повітря, що подається в камеру згоряння пальника. Знизу корпусу пальника розташовані два шибери для регулювання співвідношення повітря і видалення попелу з під колосникової решітки. Подача твердого палива відбувається з бункера, розташованого над прийомним патрубком пальника, за допомогою двох шнеків, які приводяться в дію мотор-редукторами. Подача палива, повітря, контроль температури, тиску, розрідження та інших параметрів повністю автоматизовані за допомогою пристроїв, які знаходяться в шафі управління. Співвідношення подачі первинного і вторинного повітря регулюється заслінками в ручному режимі. На відміну від вихрової топки, корпус пальника вихрового автоматизованого виконаний у формі циліндра з вихровою камерою і перетискним кільцем на виході з пальника. Подача палива в зону горіння здійснюється двома шнеками, розташованими перпендикулярно один до одного, при цьому один шнек - горизонтальний, другий - вертикальний. За допомогою вертикального шнека паливо надходить до центру вихрової камери і рівномірно розташовується на колосниковій решітці, виконаній у формі зрізаного конуса. У вихровій камері по всій довжині кола рівномірно розташовані сопла тангенціально осі обертання - для подачі вторинного повітря, що дозволяє створити стійкий вихор аеропаливної суміші усередині пальника. Це сприяє допалюванню газу, що утворюється та частинок палива. Перетискне кільце, що встановлене на виході вихрової камери згоряння не дозволяє вивітрюватися з неї легким недогорілим часткам палива. Вихрове спалювання палива з охолодженням поверхні камери спалювання забезпечує природну послідовність паливних процесів в паливному обсязі, стабілізує процес горіння, вирівнює провали по температурі горіння, в разі неоднорідності палива по вологовмісту та виключає можливість припинення процесу горіння при попаданні в камеру згоряння палива підвищеної вологості. Стабільність процесу горіння забезпечує збільшення економічності і можливість регулювання потужності пальника. Технічним результатом є забезпечення максимального спалювання палива, мінімізація втрат тепла, використання вторинного повітря для охолодження футеровки і підігріву повітря перед подачею в камеру згоряння, запобігання руйнування теплоізоляції, отримання факела номінальної потужності, вдосконалення та спрощення конструкції топки для підвищення її надійності та забезпечення нормального температурного режиму пальника. Опис пояснюється кресленнями, де: 2 UA 110902 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 фіг. 1 - загальний вигляд пальника, повздовжній розріз; фіг. 2 - вид пальника зверху, повздовжній розріз; фіг. 3 - переріз по А-А. Пальник вихровий автоматизований містить корпус (11), камеру згоряння (1), колосникову решітку (15) з отворами (16), вентилятор подачі первинного та вторинного повітря (9) з повітроводом (19), горизонтальній шнек для подачи палива (2), вертикальний шнек для подачі палива (3), мотор-редуктор (4), мотор-редуктор (13) з ланцюговою передачею (14). Камера згоряння (1) виконана у формі вертикального циліндра і футерована спеціально відлитими формами, виконаними з жароміцної суміші Камера згоряння (1) має перетискне кільце (18) на виході. По всій довжині кола внутрішньої порожнини камери згоряння (1) вертикально в кілька рядів розташовані дуттьові сопла (17) для подачі вентилятором (9) вторинного повітря. Дуттьові сопла (17) направлені тангенціально до умовного тіла обертання. Між бічними стінками камери згоряння (1) і корпусу пальника (11) є повітряна порожнина (12). На зовнішній обичайці пальника розташовані два люки (22) для видалення попелу механічним способом з-під колосникової решітці. Колосникова решітка виконана у формі зрізаного конуса. В нижній частині корпусу пальника (11) встановлена перегородка (20) з двома шиберами (10) з важелем (21) управління шиберами (10). Горизонтальний шнек обладнаний приймальним патрубком (7) для палива, двома люками: верхнім (5) - для чищення та візуального контролю наявності палива, нижнім (6) - для вивантаження палива (в цілях пожежної безпеки). З метою пожежної безпеки, передбачена автоматична подача води в горизонтальний шнек через вварений штуцер (8). Для цього пальник комплектується термоклапаном. Пальник вихровий автоматизований комплектується блоком автоматичного управління та працює наступним чином. Паливо з оперативного бункера самопливом надходить в приймальний патрубок (7) горизонтального шнека для подачі палива (2) пальника. Подача палива в камеру згоряння (1) здійснюється горизонтальним (2) і вертикальним (3) шнеками для подачі палива. Горизонтальний шнек для подачі палива (2) приводиться в дію мотор-редуктором (4), який управляється частотним перетворювачем. Вертикальний шнек для подачі палива (3) підхоплює паливо, що подається горизонтальним шнеком для подачі палива (2), і подає його безпосередньо всередину камери згоряння (1). Вертикальний шнек для подачі палива (3) приводиться в дію мотор-редуктором (13) через ланцюгову передачу (14). Даний шнек обертається безперервно з постійною частотою. Таким чином, виключається можливість скупчування тліючих часток палива на пір'ях і внутрішній поверхні шнека для подачі палива (3), а, отже - збільшується його термін служби. Потрапляючи в камеру згоряння (1), паливо, під дією сили ваги і подачі первинного повітря вентилятором (9), рівномірно розподіляється по колосниковій решітці (15). Повітря від вентилятора по повітроводу (19) надходить у повітряну порожнину (12), що є повітряним колектором, між внутрішньою і зовнішньою обичайками корпуса пальника (1), де, за допомогою перегородки (20), виконаної по всій довжині кола, поділяється на зони первинного і вторинного дуття. Регулювання співвідношення витрат первинного і вторинного повітря забезпечується за допомогою двох шиберів (10), встановлених в перегородці (20), яка розташована в нижній частині корпусу пальника (11). Дане регулювання здійснюється тільки при режимному налагодженні роботи пальника для конкретного виду палива. У процесі подальшої експлуатації регулювання не потрібно. Для зручності важіль (21) управління шиберами (10) виведений за межі зовнішнього корпусу пальника. Первинне повітря, що надходить через отвори (16) на колосниковій решітці (15) сприяє розпалюванню палива і створенню процесу газогенерації. В результаті горіння на колосниковій решітці (15) паливо втрачає форму і розпадається на легколеткі дрібні частинки, утворюючи аеропаливну суміш. Вторинне повітря, що надходить через дуттьові сопла (17), забезпечує створення стійкого вихору аеропаливної суміші всередині пальника і служить для допалювання газу і частинок палива. При роботі пальника корпус (1) отримує тепло. Повітря, що проходить через повітряну порожнину (12) відбирає тепло від корпуса. Таким чином, відбувається охолодження корпуса та підігрів повітря, що подається в камеру згоряння пальника. Принцип роботи пальника передбачає те, що при його правильному режимі роботи більша частина попелу виноситься димовими газами і в камері згоряння (1) практично не відбувається накопичення зольних залишків. Для видалення попелу механічним способом з під колосникової 3 UA 110902 C2 5 10 15 решітки служать шибери (10), доступ до яких забезпечують два люки (22), розташовані знизу на зовнішній обичайці пальника. Діапазон регулювання теплової потужності пальника здійснюється за рахунок зміни частоти обертання горизонтального шнека для подачі палива (2). Частота обертання шнека задається з меню контролера щита управління. Баланс окисника (повітря) для заданої шнеком кількості палива підтримується за допомогою частотного управління вентилятором (9). Полум'я має бути солом'яного кольору. Блакитне пульсуюче полум'я на виході жарильної труби говорить про надлишок повітря, що призводить до передчасного зносу футерівки і перетискного кільця пальника (18). Автоматика, застосовувана для управління пальником, повинна забезпечувати задане співвідношення частоти обертання шнека для подачи палива (2) і вентилятора (9). Неправильно задане співвідношення паливо-повітря призводить до неефективного згоряння палива і передчасного виходу з ладу пальника. Розпал пальника здійснюється за допомогою газоповітряних пальників серії ГВ з подовженою штангою через оглядовий люк теплоагрегату. Запропонований пальник вихровий автоматичний виготовлений і показав добру працездатність. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 30 35 1. Пальник вихровий автоматизований, що містить корпус з камерою згоряння, вентилятор, канал відведення генераторного газу, розташований зверху камери згоряння, горизонтальний шнек для подачі палива, установлений знизу корпусу пальника, повітровід, дуттьові сопла, розташовані по периметру камери згоряння тангенціально до умовного тіла обертання, на рівній відстані одне від одного в горизонтальній площині та в декілька рядів у вертикальній площині, повітряну порожнину, яка утворена бічними стінками камери згоряння і корпусу, пристрій для видалення попелу і пристрій для регулювання первинного та вторинного повітря, розташовані знизу корпусу пальника, який відрізняється тим, що по центру камери згоряння установлений вертикальний шнек для подачі палива в центр камери згоряння і колосникова решітка у формі зрізаного конуса з отворами, при цьому корпус з камерою згоряння виконаний у формі циліндра, камера згоряння з дуттьовими соплами виконана із спеціально відлитих форм з жароміцної суміші і має перетискне кільце на виході, а канал відведення генераторного газу виконаний вертикально. 2. Пальник за п. 1, який відрізняється тим, що має вмонтований в горизонтальний шнек для подачі палива штуцер для подачі води. 3. Пальник за п. 1, який відрізняється тим, що горизонтальний шнек для подачі палива обладнаний приймальним патрубком для палива і двома люками: верхнім - для чищення та візуального контролю наявності палива, нижнім - для вивантаження палива. 4. Пальник за п. 1, який відрізняється тим, що пристрій для регулювання первинного та вторинного повітря виконаний у вигляді шиберів, установлених в перегородці в нижній частині корпусу пальника. 4 UA 110902 C2 5 UA 110902 C2 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6