ГАЗОМАЗУТНАЯ ГОРЕЛКА Российский патент 1994 года по МПК F23D17/00 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для сжигания газообразного и жидкого топлив в топках энергетических котлов, камерах сгорания газотурбинных и парогазовых установок, а также в промышленных печах.

Известна газомазутная горелка, содержащая цилиндрический воздушный короб с лопатками завихрителя, соосно установленной форсункой и газоподводящей трубой, снабженной сопловым насадком с отверстиями, выполненными зауженным по ходу потока. Лопатки закреплены консольно на цилиндрическом участке короба, а их внутренние кромки расположены в зоне соплового насадка с образованием зазора с его поверхностью.

Недостатком такой горелки является отсутствие наружного конического завихрителя для подачи обедненной смеси окислителя и топлива с целью огранизации вторичной зоны выгорания и поддержания оптимального избытка воздуха на различных нагрузках и связанной с этим снижения токсичности ее работы.

Известна газомазутная горелка, содержащая кольцевой газовый коллектор с сопловыми отверстиями, центральную форсунку жидкого топлива и размещенный вокруг нее газовый коллектор с сопловыми отверстиями, образующий с кольцевым газовым коллектором воздушный канал, снабженный лопаточным завихрителем, размещенным в зоне сопловых (газораздающих) отверстий обоих газовых коллекторов.

Недостатками известной горелки являются:
1. Отсутствие наружного конического завихрителя воздуха для создания вторичной зоны выгорания топлива.

2. Неудовлетворительное качество получаемой смеси воздуха и топлива при раздаче газа у сопловых отверстий обоих газораздающих устройств (центрального и периферийного) в единый поток окислителя.

Целью изобретения является снижение токсичности продуктов сгорания при оптимальном избытке воздуха с помощью организации предварительного смесеоб- разования топлива с воздухом, путем перераспределения подачи топлива (газа) через центральные и периферийные газораздающие устройства и создания двух зон выгорания топлива при оптимальной полноте выгорания и устойчивости факела.

Указанные цели достигаются тем, что предлагаемая горелка, состоит из внутреннего завихрителя с консольными лопатками, конического газораздающего насадка с отверстиями, направленными в межлопаточные каналы внутреннего завихрителя, форсунки жидкого топлива, установленной по оси горелки, наружного газораздающего коллектора и лопаток, установленных между корпусом внутреннего завихрителя и наружным газораздающим коллектором, которые образуют наружный конический завихритель. А отверстия наружного газораздающего коллектора расположены перед лопатками конического завихрителя и образуют с входной кромкой лопатки угол α= 0-90^о.

Сопоставительный анализ предлагаемой горелки с прототипом показывает, что она отличается тем, что наличие наружного конического завихрителя воздуха и подача части топлива перед кромками лопаток наружного регистра позволяет значительно увеличить коэффициент перемешивания топлива с окислителем, причем, если через центральный газораздающий насадок происходит подача основного (наибольшего) количества газа и его окисление протекает при недостатке кислорода (коэффициент избытка воздуха α< 1), то обедненная вторичная зона окисления, образованная наружным коническим завихрителем, позволяет доокислять переобогащенную смесь первичной зоны выгорания. Таким образом, подавая меньшую часть топлива перед коническим завихрителем и варьируя расходом топлива центральной и периферийной раздачи газа, мы получаем возможность достижения оптимальных параметров смесеобразования в зоне окисления, повышение полноты выгорания и снижение токсичности продуктов окисления при достаточно устойчивом горении на различных режимах работы горелки. Таким образом, предлагаемая газомазутная горелка соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение предлагаемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них приз- наки, отличающие предлагаемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображена горелка, продольный разрез; на фиг. 2 - вид спереди на фиг. 1. Горелка состоит из центрального газораздающего насадка 1, снабженного отверстиями 2 первичного газа, центрального завихрителя воздуха 3, форсунки жидкого топлива 4, трубопроводов для транспортировки периферийного газа 5, периферийного газораздающего коллектора 6 с отверстиями 7 для раздачи газа перед лопатками периферийного завихрителя 8. Степень предварительной перемешиваемости топлива с воздухом зависит от угла раздачи топлива и направления потока воздуха или угла, образованного струей газа и кромкой лопатки (β ), который выбирается от 0^о до 90^о.

Работа горелки основана на варьировании подачи горячего газа через отверстия 2 первичного газа центрального газораздающего насадка 1 и отверстия 7 периферийного коллектора 6. После розжига горелки при подаче газа через центральный газораздающий насадок 1 газ попадает в первичную зону окисления, образованную центральным завихрителем 3, где происходит частичное окисление горючего газа (при α<< 1), после чего неокисленная часть топлива попадает во вторичную зону окисления, образованную топливо-воздушной смесью (обедненной α<<1) от периферийного конического завихрителя 8. При этом осуществляется более совершенное перемешивание топлива с окислителем и соответствующее его окисление. Варьируя количеством подаваемого топлива через центральный газораздающий насадок 1 и периферийный коллектор 6 можно добиваться улучшенного перемешивания топлива с окислителем, вести процесс окисления выгорания топлива при оптимальных, с точки зрения образования вредных выбросов, избытках окислителя и, тем самым, добиваться снижения токсичности его работы.

Таким образом, в сравнении с прототипом, где отсутствует инструмент образования двух зон окисления, предлагаемое горелочное устройство позволяет проводить сжигание топлива с пониженными выбросами вредных веществ, уменьшенным недожогом на различных нагрузках при достаточной стабилизации факела.

(56) Авторское свидетельство СССР N 775523, кл. F 23 D 17/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР N 1138601, кл. F 23 D 17/00, 1979.

Использование: для сжигания газообразного и жидкого топлив в топках энергетических котлов, камерах сгорания газотурбинных и парогазовых установок. Сущность изобретения: между центральным завихрителем 3 и наружным кольцевым газораздающим коллектором 6 установлен наружный конический лопаточный завихритель 8, входные кромки лопаток которого образуют угол с осями отверстий 7 наружного газораздающего коллектора 6, составляющий 0 - 90 град. 2 ил.

ГАЗОМАЗУТНАЯ ГОРЕЛКА, содержащая центральный завихритель с консольными лопатками, центральный конический газораздающий насадок с отверстиями, размещенными между лопатками центрального завихрителя, форсунку жидкого топлива, установленную по оси горелки, наружный кольцевой газораздающий коллектор с газораздающими отверстиями, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности и снижения токсичности продуктов сгорания, между центральным завихрителем и наружным кольцевым газораздающим коллектором установлен наружный конический лопаточный завихритель, входные кромки лопаток которого образуют угол с осями отверстий наружного газораздающего коллектора, составляющий от 0 до 90^o.