СПОСОБ СЖИГАНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ТОПЛИВА Российский патент 1995 года по МПК F23D14/62 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к сжиганию органического топлива в топках и камерах сгорания топливоэнергетических установок.

Широко известны способы сжигания органического топлива, заключающиеся в подводе топлива и окислителя в зону горения [1]
Известен способ сжигания органического топлива, заключающийся в предварительном смешении его с воздухом, закручивании и подаче потока топливовоздушной смеси с углом раскрытия в зону сгорания [2] принятый за прототип.

Недостаток известного способа заключается в том, что при сжигании топлива при пониженных нагрузках в указанном горелочном устройстве ухудшается смешение топлива с воздухом и тем самым снижается КПД устройства, кроме того, процесс сгорания топлива протекает с образованием относительно большого количества токсичных веществ в продуктах сгорания. Предложенным способом сжигания органического топлива решается задача повышения степени регулирования горелочного устройства в широком диапазоне изменения тепловой нагрузки без снижения качества сгорания топлива при снижении вредных выбросов в атмосферу.

Решение задачи достигается тем, что в способе сжигания органического топлива, заключающемся в предварительном смешении его с воздухом, закручивании и подаче потока топливовоздушной смеси с углом раскрытия в зону сгорания, согласно изобретению закрученную топливовоздушную смесь подают в зону сгорания не менее, чем двумя концентричными кольцевыми потоками с соотношением расходов 1:2:4. от центра к периферии, а угол раскрытия каждого потока уменьшают от 100 до 60^о от центра к периферии, причем потоки топливовоздушной смеси подают с коэффициентами избытка воздуха, увеличивающимися от 0,3 до 2,0 от центра к периферии.

Соотношение расходов кольцевых потоков топливовоздушной смеси 1:2:4. от центра к периферии и угол раскрытия каждого потока от 100 до 60^о определяются тем, что при других соотношениях расходов усложняется конструкция горелочного устройства за счет существенного отличия значений высот по радиусу кольцевых смесительных камер и ухудшается качество смешения топлива с воздухом, а углы раскрытия вытекающих потоков топливовоздушной смеси в зону сгорания, уменьшающихся от центра к периферии, создают более стабильный факел.

Нижний предел коэффициента избытка воздуха 0,3 определяется тем, что при холодных стенках (ниже 1000^оС) возможно выделение сажи, а верхний 2,0 не может быть превышен по причине ухудшения экономических показателей теплоэнергетических установок.

Пример осуществления способа.

Подачу топливовоздушной смеси на основе газообразного, жидкого или твердого топлива в зону сгорания (топку котла) осуществляют с предварительной закруткой регистром с углом установки лопаток 45^о тремя кольцевыми потоками с соотношением расходов 1:2:4 от центра к периферии и с углом раскрытия потоков соответственно 100^о, 80^о, 60^о также от центра к периферии. Коэффициент избытка воздуха при этом выбран увеличивающимся от 0,3 до 2,0 к периферии.

На фиг.1 представлено горелочное устройство, продольный разрез; на фиг.2 то же, вид с торца.

Горелочное устройство содержит ряд размещенных концентрично один в другом идентичных горелочных устройств, каждое из которых включает в себя воздухоподводящий корпус 1, периферийный топливный коллектор 2 с радиальными соплами 3, лопаточный завихритель 4, расположенный в кольцевой смесительной камере 5 с выходным соплом 6, воздуховод 7 с размещенной в нем заслонкой 8, топливопровод 9 с запорно-регулирующей арматурой 10, центральный канал 11.

Горелочное устройство работает следующим образом.

В центральный канал 11 вводят устройство для поджига топлива (на чертежах не показано), подают окислитель (воздух) в воздухоподводящий корпус 1 внутреннего горелочного устройства по воздуховоду 7, открывая заслонку 8. Затем открывают запорно-регулирующую арматуру 10 на топливопроводе 9 и подают топливо в периферийный топливный коллектор 2. Через радиальные сопла 3 топливо направляют в воздухоподводящий корпус 1. Далее топливо вместе с воздухом подают в кольцевую смесительную камеру 5 с лопаточным завихрителем 4, где образуется однородная топливовоздушная смесь, которая затем направляется через свое выходное сопло 6 в топочное пространство с определенным углом раскрытия. Аналогичным образом включают в работу второе горелочное устройство, расположенное концентрично вокруг первого, затем третьего, концентрично расположенное вокруг второго, и так далее.

Коэффициент избытка воздуха в топливовоздушной смеси, образуемой в концентрично расположенных кольцевых смесительных камерах 5, выбирается разным, минимальным во внутренней и максимальным во внешней камере в пределах 0,3-2,0. Применяя различные углы раскрытия ϕ₁,ϕ₂,ϕ₃ истекающей топливовоздушной смеси и сопел 6 в зону горения, максимальный у внутреннего и минимальный у внешнего выходного сопла в пределах от 100 до 60^о, добиваются минимального содержания вредных компонентов в продуктах сгорания и максимального КПД горелочного устройства.

Прилагаемый способ сжигания может быть использован для сжигания любого вида топлива: газообразного, жидкого, твердого или же смеси.

Использование: в теплоэнергетике, для сжигания органического топлива в топках и камерых сгорания топливоэнергетических установок. Сущность изобретения: закрученную топливовоздушную смесь подают в зону сгорания не менее, чем с двумя концентричными кольцевыми потоками с соотношением расходов 1 2 4 от центра к периферии, а угол раскрытия каждого потока уменьшают от 100 до 60° от центра к периферии. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. СПОСОБ СЖИГАНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ТОПЛИВА путем предварительного смешения его с воздухом, закручивания и подачи потока топливовоздушной смеси с углом раскрытия в зону сгорания, отличающийся тем, что закрученную топливовоздушную смесь подают в зону сгорания не менее чем двумя концентричными кольцевыми потоками с соотношением расходов 1 2 4 от центра к периферии, а угол раскрытия каждого потока уменьшают от 100 до 60^o от центра к периферии. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что потоки топливовоздушной смеси подают с коэффициентами избытка воздуха, увеличивающимися от 0,3 до 2,0 от центра к периферии.