огневой стенд для испытания горелочных устройств

Формула изобретения

Огневой стенд для испытания горелочных устройств, содержащий камеру сгорания, снабженную узлами крепления горелочных устройств, газовоздушную, топливную системы и экранирующую поверхность, выполненную в виде змеевиков, отличающийся тем, что экранирующая поверхность выполнена с возможностью изменения степени экранирования от 0 до 85%, для чего огневой стенд снабжен узлами соединения со змеевиками, образующими экранирующую поверхность топки, и комплектами съемных змеевиков, отличающихся диаметром труб и шагом их размещения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для исследования процессов горения жидкого топлива и испытаний горелочных устройств.

Известна установка для испытания горелочных устройств, включающая камеру сгорания с водоохлаждаемыми трубами, вспомогательное оборудование для подачи мазута и воздуха и обеспечения сгорания, а также системы контрольно-измерительных приборов (см. Д.И.Рабинович, В.Ю.Горячкин "Исследование коррозии при сжигании сернистых мазутов с малыми избытками воздуха", ж. "Электрические станции" N 6, 1970, стр. 21-24, рис. 1).

При проведении испытаний на экспериментальной установке, в отличие от испытаний на промышленном агрегате, постоянство параметров процесса достигается относительно просто, что позволяет более четко выделить влияние отдельных параметров на процесс в целом. Однако подобный подход не позволяет учитывать влияние ряда факторов, связанных с конструктивными особенностями топочной техники, что снижает практическую ценность полученных результатов.

Известен также огневой стенд для испытания горелочных устройств, содержащий камеру сгорания, снабженную узлами крепления горелочных устройств, газовоздушную, топливные системы и охлаждающую поверхность, выполненную в виде сплошного змеевика (см. К.И.Иванов, К.Е.Зегер, В.М.Гуков. "Стендовый метод изучения золового заноса поверхности нагрева мазутных котлов", ж. "Теплоэнергетика", N 6, 1968, с. 21-22).

Это устройство наиболее близко к предлагаемому по технической сущности и выбрано в качестве прототипа.

Недостатками прототипа являются возможность проведения только модельных испытаний с нормированной производительностью и с неизменной степенью экранирования.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое решение, является возможность проведения на одном и том же стенде не только модельных, но и промышленных испытаний в топках с изменяемой степенью экранирования.

Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого решения, выражается в повышении тепловой мощности топочного объема камеры сгорания огневого стенда до значений, соответствующих топкам реальных паровых котлов, и расширении диапазона изменяемой в процессе исследований степени экранирования топки.

Поставленная задача решается тем, что огневой стенд для испытания горелочных устройств, содержащий камеру сгорания, снабженную узлами крепления горелочных устройств, газовоздушную, топливную системы и экранированную поверхность, выполненную в виде змеевиков, отличается тем, что экранирующая поверхность выполнена с возможностью изменения степени экранирования от 0 до 85%, для чего огневой стенд снабжен узлами соединения со змеевиками, образующими экранирующую поверхность топки, и комплектами съемных змеевиков, отличающихся диаметром труб и шагом их размещения.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения и признаков прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию "новизна".

Совокупность признаков отличительной части формулы изобретения обеспечивает возможность моделирования условия сжигания топлива в любых топках технологических печей и судовых паровых котлов и получить различную степень экранирования топки в целом и по длине факела горелочного устройства.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема огневого стенда, на фиг. 2 - общий вид камеры сгорания.

Огневой стенд (см. фиг. 1) содержит камеру сгорания 1; горелючное устройство 2 с узлами крепления; газовоздушную систему, включающую высоконапорный вентилятор 3, расходомерное сопло 4, воздушную заслонку 5 и температурный датчик 6; топливную систему, содержащую расходную топливную емкость 7, насос 8, фильтры грубой 9 и тонкой 10 очистки, подогреватель 11, регулировочный клапан 12; пароводяную систему, включающую сепаратор aтмocферного типа 13, циркуляционный насос 14, пароводяной 15 и водяной 16 коллекторы.

Камера сгорания 1 (см. фиг. 2) состоит из стального корпуса, включающего диффузорную, цилиндрическую и конфузорную части. Цилиндрическая часть состоит из четырех секций 17 с фланцевыми соединениями 18. Внутренняя поверхность корпуса камеры сгорания 1 выложена футеровочным кирпичом. Экранная поверхность нагрева образована в каждой части секции 17 камеры сгорания трубными элементами 19 змеевикового типа (змеевиками), последовательно соединенными через стаканы 20 с помощью фланцевого соединения с пароводяным 15 и водяным 16 коллекторами.

Путем перестановки по оси камеры сгорания 1 змеевиков 19 с различными шагами и диаметрами труб можно получить различную степень экранирования как топки в целом, так и по длине факела горелочного устройства. Для наблюдения за процессом горения и зондирования факела обечайки всех секций камеры сгорания оборудованы смотровыми окнами и лючками 21.

Огневой стенд работает следующим образом. Перед пуском стенда в цилиндрические секции 17 камеры сгорания 1 устанавливают змеевики 19 с необходимым для данного эксперимента шагом и диаметром труб (определяются расчетами) путем фланцевого соединения элементов 19 посредством стаканов 20. После сборки всех секций 17 камеры сгорания 1 устанавливают горелочное устройство 2, и стенд подготовлен к работе.

Перед пуском камеры сгорания 1 включают вентилятор 3, который нагнетает воздух в камеру сгорания через горелочное устройство 2, необходимый для горения топлива. Расход воздуха измеряют при помощи расходомерного сопла 4 и регулируют воздушной заслонкой 5. Температуру воздуха перед горелочным устройством 2 контролируют датчиком 6. Топливо из расходной топливной емкости 7 шестеренным насосом 8 нагнетают через фильтры 9, 10 и подогреватель 11 в горелочное устройство 2. Подогрев топлива осуществляют за счет теплоты пароводяной смеси, отбираемой из пароводяного коллектора 15 камеры сгорания 1. Расход топлива регулируют клапаном 12 и измеряют в топливной емкости 7 объемным методом. Из горелочного устройства 2 топливо в распыленном виде подают в камеру сгорания 1 на горение. Воду из сепаратора 13 забирают циркуляционным насосом 14 и нагнетают в водяной коллектор 16, из которого распределяют по трубным элементам 19 змеевикового типа экранной поверхности камеры сгорания 1. Образующаяся в элементах 19 пароводяная смесь поступает в собирающий пароводяной коллектор 16, из которого сбрасывается в сепаратор 13, где отделенную от пара воду смешивают с добавочной водой, вновь забирают циркуляционным насосом 8 и совершается движение по описанному пароводяному контуру. Сепаратор атмосферного типа 13 вертикального исполнения, кроме отделения пара от воды, поддерживает систему в определенном диапазоне рабочего давления при небалансе между генерацией и расходом пара.

После окончания эксперимента, при переходе на испытания с отличными от первоначальных геометрическими и режимными параметрами топочной техники, производят монтаж нового горелочного устройства 2 и замену трубных элементов 19 экранной поверхности с другими диаметрами и шагами труб с целью создания нужной степени экранирования.

Очередной запуск огневого стенда производится по вышеописанной схеме.

Преимуществами предлагаемого огневого стенда является его многофункциональность, т.к. на нем можно проводить: испытания экспериментальных и промышленных горелочных устройств и форсунок стационарных и транспортных (судовых) паровых котлов, экспериментальное изучение факельного процесса горения распыленного жидкого топлива, исследование процессов заноса золовыми отложениями и коррозии поверхностей нагрева паровых котлов при сжигании тяжелых сернистых мазутов, экологическое изучение условий образования токсичных веществ и газов в факеле горелочного устройства и продуктах сгорания жидкого топлива.