РОТАЦИОННАЯ ГОРЕЛКА ДЛЯ ЖИДКОГО ТОПЛИВА Российский патент 1997 года по МПК F23D11/04 

Изобретение относится к энергетике, а именно к ротационным горелкам для жидкого топлива, предназначенным для подачи мазута и воздуха в топки паровых и водогрейных котлов малой мощности.

Известна горелка для жидкого топлива, содержащая корпус с камерой сгорания, в стенках которого выполнено отверстие для подвода первичного воздуха. Этот воздух отбирается из зоны, смежной с основанием камеры сгорания, и подогревается перед поступлением в отверстие. В верхней части камеры сгорания расположен ободок с отверстиями для подвода вторичного воздуха, отбираемого из области, расположенной выше ободка (1).

Недостатком известной горелки является сложность конструктивного выполнения камеры сгорания, а следовательно относительно невысокая надежность в работе.

Известна ротационная горелка для жидкого топлива, преимущественно мазута, содержащая закрепленный на опорной плите корпус с полым валом внутри для подачи жидкого топлива, на одном конце которого расположена форсунка, разбрызгиватель, установленный в корпусе соосно полому валу с возможностью принудительного вращения от привода, вентилятор подачи первичного воздуха, имеющий рабочее колесо с лопастями, расположенное в кожухе, закрепленном на корпусе, и каналы подачи вторичного и третичного воздуха, причем канал подачи вторичного воздуха расположен коаксиально каналу первичного воздуха (2).

К недостаткам известного технического решения (2), принятого в качестве прототипа, относятся конструктивная сложность выполнения системы подачи воздуха в камеру сгорания горелки, также разбрызгивателя.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка ротационной горелки для жидкого топлива, преимущественно для мазута, с получением при этом технического результата, заключающегося в упрощении конструкции и повышении надежности в работе.

Для достижения указанного результата в известной ротационной горелке для жидкого топлива, преимущественно мазута, содержащей закрепленный на опорной плите корпус с полым валом внутри для подачи жидкого топлива, на одном конце которого расположена форсунка, разбрызгиватель, установленный в корпусе соосно полому валу с возможностью принудительного вращения от привода, вентилятор подачи первичного воздуха, имеющий рабочее колесо с лопастями, расположенное в кожухе, закрепленном на корпусе, и каналы подачи вторичного и третичного воздуха, причем канал подачи вторичного воздуха расположен коаксиально каналу первичного воздуха, разбрызгиватель выполнен в виде втулки с конической внутренней поверхностью, расширяющейся в направлении открытого торца, внутри которой у другого закрытого торца размещена форсунка с возможностью подачи топлива на коническую поверхность, вентилятор подачи первичного воздуха снабжен направляющим элементом и соплом, закрепленным на его кожухе, причем сопло расположено коаксиально втулке разбрызгивателя, канал подачи вторичного воздуха образован между кожухом вентилятора и плитой крепления корпуса, выполненной с отверстием с установленным в нем кольцевым экраном, охватывающим с зазором сопло с возможностью формирования потока вторичного воздуха, а канал третичного воздуха расположен коаксиально потоку вторичного воздуха и выполнен в виде закрепленного на плите короба с отверстием для выхода третичного воздуха, расположенным напротив сопла.

Кроме этого, сопло установлено с возможностью фиксированного изменения положения относительно втулке разбрызгивателя; вентилятор первичного воздуха снабжен регулятором подачи воздуха в виде дросселя; плоскость короба с отверстием расположена со смещением относительно кольцевого экрана; кольцевой экран установлен на плите с возможностью фиксированного изменения положения относительно сопла; кольцевой экран выполнен с конусом, расширяющимся в сторону отверстия короба.

На чертеже изображена принципиальная схема ротационной горелки для жидкого топлива.

Ротационная горелка для жидкого топлива, в частности для мазута, содержит опорную плиту 1, на которой закреплен корпус 2 с полым валом 3 внутри для подачи жидкого топлива, на одном конце которого расположена форсунка 4. Разбрызгиватель выполнен в виде втулки 5 с конической внутренней поверхностью 6, расширяющейся в направлении открытого торца, внутри которой у другого закрытого торца размещена форсунка с возможностью подачи топлива на коническую поверхность, по которой мазут поступает к свободному ее концу, увлекается во вращательное движение и при достижении открытого торца происходит его разбрызгивание.

Для установки требуемого режима работы горелки используют регулятор 7, расположенный в системе трубопровода.

Для сгорания топлива в камере сгорания предусмотрена подача первичного воздуха через систему воздухоподачи горелки. Осуществляется подача первичного воздуха при помощи встроенного в горелку вентилятора, вторичного и третичного воздуха за счет естественной тяги и дымососа.

Первичный воздух в количестве 20% от общего расхода воздуха подается вентилятор, состоящий из рабочего колеса 8 с лопастями, расположенного в кожухе 9, закрепленном на корпусе 2. Лопасти рабочего колеса загнуты вперед по вращению. Воздух поступает в вентилятор через отверстие в корпус 2, расположенное с его нижней стороны. Вентилятор выполнен с направляющим элементом 10 и соплом 11 на выходе.

Сопло 11 установлено с возможностью фиксированного изменения положения относительно втулки разбрызгивателя, например, при помощи винтового соединения.

Регулирование угла раскрытия факела осуществляется за счет изменения расстояния между торцами сопла 11 и втулки 5 разбрызгивателя. Это расстояние устанавливается экспериментальным путем.

В случае недостаточности или избыточности первичного воздуха предусмотрена возможность регулирования, которое может быть ступенчатым (за счет изменения диаметром шкивов привода вентилятора) или бесступенчатым при помощи дросселя 12. Вторичный воздух поступает по каналу 14, расположенному коаксиально каналу 13 первичного воздуха, и образованного между кожухом 9 вентилятора и плитой 1 крепления корпуса. Плита выполнена с отверстием с установленным в нем кольцевым экраном 15, охватывающим зазором сопло 11 с возможностью формирования потока вторичного воздуха. В одном из вариантов кольцевой экран выполнен на конце с конусом, расширяющимся в сторону движения мазута, и установлен на плите с возможностью фиксированного изменения положения относительно сопла 11. Расход воздуха зависит от разности атмосферного давления и давления в полости камеры сгорания и не регулируется. В зависимости от конкретных условий количество поступающего в камеру сгорания вторичного воздуха составляет 10 20% от общего количества необходимого воздуха.

Канал 16 третичного воздуха расположен коаксиально потоку вторичного воздуха и выполнен в виде закрепленного на плите короба 17 с отверстием 18 для выхода третичного воздуха, расположенным напротив сопла 11. Плоскость короба 17 с отверстием 18 смещена в сторону движения мазута от сопла.

Количество третичного воздуха зависит от разности атмосферного давления и давления в камере сгорания 19 и не регулируется. Расчетное количество третичного воздуха составляет 70 80% от общего количества необходимого воздуха, поэтому расстояние от основания 20 до входного отверстия короба составляет не менее 1,5 ширины короба.

Устройство работает следующим образом. Перед пуском горелки осуществляют вентиляцию камеры сгорания, зажигают запальный факел и после образования стабильного запального факела включают привод разбрызгивателя, вентилятор и подают мазутное топливо, регулируя его количество регулятором 7. Количество сгорания мазутного топлива наблюдается по цвету отходящих из камеры сгорания 19 дымовых газов и цвету факела. Если цвет дымовых газов станет светло-серым, значит сгорание газов не полное и подачу топлива следует несколько уменьшить. При излишней подаче топлива наблюдается также падение крупных капель мазута на под камеры сгорания и образование не сгоревших частиц углерода (копоть).

Далее топливо через форсунку 4 подается на коническую поверхность 6 втулки 5 разбрызгивателя, увлекается во вращательное движение и при достижении открытого торца втулки разбрызгивается. На выходе из разбрызгивателя топливо, находящееся в мелкодисперсном состоянии, перемешиваются с первичным воздухом, поступающим из вентилятора, после чего смесь смешивается последовательно с вторичным воздухом, поступающим из канала 14, и третичным воздухом, поступающим из канала 16. Образованная таким образом топливная смесь поступает в камеру сгорания 19 полностью сгорает с образованием при этом необходимого количества тепла.

Полное сгорание топлива стало возможным благодаря использованию разбрызгивателя в виде втулки 5 с конической поверхностью 6, обеспечивающей образование мелкодисперсного состояния топлива, а также подачи первичного воздуха при помощи встроенного вентилятора с закручиванием его посредством направляющего элемента 10, эжектирования при помощи сопла 11 вторичного и третичного воздуха через коаксиально расположенные каналы 14 и 16 соответственно. При этом подача вторичного и третичного воздуха осуществляется естественным путем по каналам, сжимая расход воздуха, образованного вентилятором до 20% Остальной объем воздуха, идущий на образование топливной смеси, формируется за счет тяги по каналам 14 и 16.

Применение ротационной горелки согласно изобретению наряду с упрощением конструкции позволяет снизить энергетические затраты на образование воздушных потоков для формирования топливной смеси.

Изготовление настоящей горелки возможно при использовании существующих средств производства с применением известных технологий.

Использование: в энергетике, относится к ротационным горелкам для жидкого топлива, предназначенным для подачи мазута и воздуха в топки паровых и водогрейных котлов малой мощности. Сущность изобретения: ротационная горелка для жидкого топлива. Разбрызгиватель выполнен в виде втулки 5 с конической внутренней поверхностью 6, расширяющейся в направлении открытого торца, внутри которой у другого закрытого торца размещена форсунка 4 с возможностью подачи топлива на коническую поверхность 6. Вентилятор подачи первичного воздуха снабжен направляющим элементом 10 и соплом 11, закрепленным на корпусе 9, сопло 11 расположено коаксиально втулке 5 разбрызгивателя, канал 14 подачи вторичного воздуха образован кожухом 9 вентилятора и плитой 1, канал 16 третичного воздуха образован коробом 17. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Ротационная горелка для жидкого топлива, преимущественно мазута, содержащая закрепленный на опорной плите корпус с полым валом внутри для подачи жидкого топлива, на одном конце которого расположена форсунка, разбрызгиватель, установленный в корпусе соосно с полым валом с возможностью принудительного вращения от привода, вентилятор подачи первичного воздуха, имеющий рабочее колесо с лопастями, расположенное в кожухе, закрепленном на корпусе, и каналы подачи вторичного и третичного воздуха, причем канал подачи вторичного воздуха расположен коаксиально каналу первичного воздуха, отличающаяся тем, что разбрызгиватель выполнен в виде втулки с конической внутренней поверхностью, расширяющейся в направлении открытого торца, внутри которой у другого закрытого торца размещена форсунка с возможностью подачи топлива на коническую поверхность, вентилятор подачи первичного воздуха снабжен направляющим элементом и соплом, закрепленным на его кожухе, причем сопло расположено коаксиально втулке разбрызгивателя, канал подачи вторичного воздуха образован между кожухом вентилятора и плитой крепления корпуса, выполненной с отверстием с установленным в нем кольцевым экраном, охватывающим с зазором сопло с возможностью формирования потока вторичного воздуха, а канал третичного воздуха расположен коаксиально потоку вторичного воздуха и выполнен в виде закрепленного на плите короба с отверстием для выхода третичного воздуха, расположенным напротив сопла. 2. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что сопло установлено с возможностью фиксированного изменения положения относительно втулки разбрызгивателя. 3. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что вентилятор первичного воздуха снабжен регулятором подачи воздуха в виде дросселя. 4. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что полость короба с отверстием расположена со смещением относительно кольцевого экрана. 5. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что кольцевой экран установлен на плите с возможностью фиксированного изменения положения относительно сопла. 6. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что кольцевой экран выполнен с конусом, расширяющимся в сторону отверстия короба.