Результат интеллектуальной деятельности: РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ПЫЛЕГАЗОВОГО ПОТОКА

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в системах подготовки топлива к сжиганию и газификации в энергетических установках.

Известен распределитель пылегазового потока, включающий входной патрубок, два отводных патрубка, корпус, конфузорно-диффузорный пережим, размещенный в корпусе между входным и отводными патрубками, поворотный клапан, ось которого установлена с зазором от «ветвящейся части» распределителя (RU 2279606, МПК: F23K 3/02, опубликован 10.07.2006).

Недостатком известного распределителя пылегазового потока является то, что он не обеспечивает равномерной и регулируемой раздачи пыли по отводам из-за поступления частиц пыли, отраженных от стенок в верхней части корпуса, через зазор между ветвлением отводов и клапаном во входные сечения отводов, а также не обеспечивает раздачу пыли более чем на два отвода (для раздачи пыли на большее число отводов необходима последовательная установка таких распределителей).

Известен распределитель пылевого и пылегазового потока, включающий входной патрубок, корпус с крышкой, отводные патрубки, размещенные на крышке корпуса, конфузорно-диффузорный пережим, размещенный в корпусе между входным и отводными патрубками (Методические указания по проектированию топочных устройств энергетических котлов. - СПб, 1996 г. - Рис.9.41, «д» и «е»).

Это известное устройство является наиболее близким к предлагаемому по совокупности признаков и принято за прототип.

Недостатком известного устройства, принятого за прототип, а также причиной, препятствующей достижению желаемого технического результата при использовании упомянутого известного устройства, является то, что этот распределитель хотя и дает возможность раздачи пылегазового потока на несколько отводов, но не обеспечивает высокой и регулируемой равномерности распределения мелкодисперсной пыли из-за того, что пылевой слой тонкой пыли попадает после отжатия в пережиме на стенку противоположного участка корпуса и может стекать по ней в один или в часть отводов. При этом пылевой слой мелких фракций, который образуется на стенках корпуса после гибов пылепроводов, сепараторов и т.д., движется по винтовой линии, конфигурация которой зависит от множества случайных факторов, и его положение после отжатия в пережиме и отводы, в которые он может стекать, являются непредсказуемыми.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым.

Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков позволило выявить в заявленном устройстве совокупность существенных отличительных признаков по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, изложенную в нижеприведенной формуле изобретения.

Заявленное техническое решение позволяет исключить указанные недостатки и обеспечить высокую и регулируемую равномерность распределения мелкодисперсной пыли за счет того, что под крышкой корпуса, между входными сечениями каждого отвода и внутренней частью корпуса, размещены перегородки, выполненные в нижней части или полностью поворотными, при этом окружность, описываемая их нижними кромками при повороте, пересекает ось корпуса на расстоянии от проходного сечения пережима, равном Н=(0,6-1,5)R*tgα, где α - угол наклона входного конфузора пережима, R - минимальное расстояние от края проходного сечения пережима до оси корпуса (для круглой диафрагмы - радиус ее проходного сечения). В зависимости от конкретных режимных параметров работы и компоновочных условий перегородки могут быть выполнены из двух участков - верхнего, жестко закрепленного на крышке корпуса, и нижнего - консольного поворотного (при этом оси поворотной части размещены с минимальным конструктивным зазором от верхней части перегородок), или закреплены на осях, размещенных с минимальным конструктивным зазором от крышки корпуса. В случае установки только двух отводов установлена только одна перегородка, которая размещена в осевой плоскости корпуса симметрично сечениям отводов. При большем количестве отводов и симметричном размещении их входных сечений относительно оси корпуса перегородки в плане также размещены симметрично оси корпуса.

Использование предлагаемого технического решения приводит к повышению надежности, экономичности и экологической чистоты теплоэнергетической установки.

Предложен распределитель пылегазового потока, включающий входной патрубок, корпус, имеющий в верхней части торцевую крышку, по периферии (наружной части) которой размещены отводные патрубки, конфузорно-диффузорный пережим (диафрагму), размещенный в корпусе между входным и отводными патрубками, причем под крышкой корпуса размещены выполненные в нижней своей части или полностью поворотными перегородки, в верхней части пересекающие в плане отрезки, соединяющие ось корпуса и оси соответствующих отводов, при этом окружности, описываемые их нижними кромками при повороте, пересекают ось корпуса на расстоянии от проходного сечения диафрагмы, равном Н=(0,6-1,5)R*tgα, где α - угол наклона входного конфузора пережима, R - минимальное расстояние от края проходного сечения пережима диафрагмы до оси корпуса (для круглой диафрагмы - радиус ее проходного сечения). Кроме того, перегородки выполнены из двух участков - верхнего, жестко закрепленного на крышке корпуса, и нижнего - консольного поворотного, при этом оси поворотной части закреплены на верхней части перегородок или размещены с минимальным конструктивным зазором от них. Причем перегородки закреплены на осях, размещенных с минимальным конструктивным зазором от крышки корпуса, а при симметричном размещении входных сечений отводов относительно оси корпуса перегородки в плане размещены симметрично оси корпуса.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 представлен вариант конструктивной схемы распределителя на четыре отвода.

На фиг.2 - вид А-А по фиг.1.

На фиг.3 - вариант конструктивной схемы распределителя на два отвода.

На фиг.4 - вид А-А по фиг.3.

Распределитель пылегазового потока включает цилиндрический или цилиндрическо-конический корпус 1, который в нижней части соединен с коническим входным патрубком 2, а сверху закрыт торцевой крышкой 3, по перифирийной части которой установлены отводные патрубки 4. Внутри корпуса 1 установлен конфузорно-диффузорный пережим 5, имеющий выходную диффузорную часть 6 и входной конфузорный участок 7, выполненный в виде конусной поверхности. Между входными сечениями 8 каждого отводного патрубка 4 и внутренней части корпуса 1, включающей его ось 9, под крышкой 3 размещены перегородки 10, нижние части которых 11 закреплены в размещенных во втулках 12 осях 13 и выполнены поворотными таким образом, что окружности 14, описываемые их кромками при повороте, пересекают ось 9 корпуса на расстоянии от проходного сечения пережима 5, равном Н=(0,6-1,5)R*tgα, где α - угол наклона входного конфузорного участка 7 пережима 5, a R - радиус его проходного сечения. Перегородки 10 выполнены из двух участков - верхнего, жестко закрепленного на крышке корпуса 1, и нижнего - консольного поворотного, при этом оси поворотной части закреплены на верхней части перегородок 10 или размещены с минимальным конструктивным зазором от них. Перегородки закреплены в размещенных во втулках 12 осях 13, размещенных с минимальным конструктивным зазором от крышки 3 корпуса.

При симметричном размещении входных сечений отводов 4 относительно оси корпуса 1 перегородки 10 в плане размещены симметрично оси 9 корпуса 1.

Устройство работает следующим образом.

Исходная пылегазовая смесь поступает во входной патрубок 2 с неравномерной концентрацией пыли по сечению (из-за отжатия ее к стенкам после поворотов в пылепроводах, в сепараторах и т.д.). В результате у стенок входного патрубка 2 образуется слой тонкой пыли, который движется под действием газа вдоль поверхности стенок, при этом он может иметь как осевую, так и тангенциальную составляющие скорости, т.е. двигаться по винтовой линии.

После поступления в корпус 1 этот слой по конфузорной поверхности 7 пережима 5 отводится от стенок в объем корпуса 1, в его внутреннюю приосевую область. При этом перегородки 10 с нижними поворотными частями 11, размещенные между входным сечением 8 отводных патрубков 4 и осью 9 корпуса 1, препятствуют попаданию слоя пыли из указанного объема непосредственно в отводы 4, а также на противоположную стенку корпуса 1, по которой пыль может стекать в отводные патрубки 4, как это происходит в существующих устройствах. Отжатый в объем корпуса 1 слой пыли поступает в его внутреннюю приосевую область (где он смешивается с пылью, поступающей из объема входного патрубка) и разрушается нижними поворотными участками 11 перегородок 10. При этом угол поворота каждого наклонного участка 11 перегородок 10 устанавливается таким образом, чтобы пыль попадала в каждый отвод в требуемом количестве (что достаточно просто осуществляется путем наладки). В каком бы месте на поверхности конфузора 7 не находился слой пыли, после отжатия в объем корпуса при прямолинейном своем движении при равномерном движении по инерции он будет пересекать ось 9 на расстоянии от проходного сечения 5 пережима, равном H₀=R*tgα, где α - угол наклона входного конфузора 7, R - радиус проходного сечения пережима (см. фиг.1 и фиг.3). Однако в случае значительных осевых скоростей газового потока слой может сноситься выше этого расстояния, а в случае наличия значительной тангенциальной составляющей скорости слой может смещаться ниже величины H₀. Экспериментальные исследования показали, что в реальных устройствах пыль сосредотачивается в приосевой области на расстоянии, равном Н=(0,6-1,5)Н₀, т.е. Н=(0,6-1,5)R*tgα. Следовательно, при выполнении нижних поворотных частей 11 перегородок 10 таким образом, что окружность, описываемая их кромками при повороте, пересекает ось 9 корпуса 1 на расстоянии Н=(0,6-1,5)R*tgα от проходного сечения пережима 5 (где обеспечивается нахождение основной массы пыли), они наиболее эффективно воздействуют на распределение ее по отводам. Здесь же происходит соударение, перемешивание струй пыли и выравнивание ее концентрации. В результате даже небольшое изменение угла наклона поворотных частей 11 перегородок 10 (на 2-5 градусов, что практически не влияет на распределение газовой фазы) значительно изменяет количество пыли, поступающей в разные отводы. Таким образом обеспечивается не только выравнивание расхода пыли по отводам, но и возможность регулирования ее концентрации в отводах в заданном соотношении при минимальном воздействии на газовый поток.

Конструктивное выполнение перегородок зависит от конкретных условий компоновки распределителя и режимных параметров его работы.

В большинстве случаев наиболее рациональное исполнение - выполнение перегородок из двух участков - верхнего, жестко закрепленного на крышке корпуса, и нижнего - консольного поворотного, при этом оси поворотной части закреплены на верхней части перегородок или размещены с минимальным конструктивным зазором от них (см. фиг.1 и 3). Однако при стесненной компоновке перегородки могут быть выполнены полностью поворотными и закреплены на осях, размещенных с минимальным конструктивным зазором от крышки корпуса.

При раздаче пыли на два отвода для обеспечения перекрытия их входных сечений и реализации регулирования требуемого количества поступающей в них пыли, достаточно установки только одной перегородки в случае закрепления ее на крышке в плоскости оси корпуса (симметрично отводам) и размещения нижней кромки ее поворотной части на расстоянии Н=(0,6-1,5)R*tgα, от проходного сечения пережима, как это показано на фиг.3.

В случае симметричного размещения входных сечений отводов относительно оси корпуса, с целью обеспечения равномерного поля скоростей потока, перегородки в плане размещены симметрично оси корпуса (фиг.2 и фиг.4).