КОМБИНИРОВАННАЯ ГОРЕЛКА Российский патент 1997 года по МПК F23D17/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при совместно-раздельном сжигании видов топлива, таких как мазута, газа, водомазутной эмульсии, водоугольной суспензии, водоугольномазутной суспензии, аэросмеси.

Известна комбинированная горелка, содержащая по оси мазутную форсунку, концентрично расположенные вокруг нее газовый коллектор со щелями, воздушный канал, в зоне которого размещен лопаточный завихритель [1]
Недостатком известной горелки является невозможность одновременного сжигания трех и более видов топлива, низкая эффективность из-за несовершенства процесса смесеобразования в горелке и, как следствие, отсутствие высокой стабильности горения при наличии повышенного содержания вредных выбросов.

Задача изобретения заключается в расширении функциональных возможностей сжигания различных видов топлива, пылевидного, газообразного и жидкого, повышение эффективности сжигания за счет активного смесеобразования внутри горелки до зоны начала воспламенения, снижение вредных выбросов за счет организации стадийного сжигания топлива.

Сущность изобретения заключается в том, что у комбинированной горелки, содержащей по оси трубу с жидкостной форсункой, концентрично расположенные вокруг нее направляющий патрубок, газоподающую трубу со щелями, короб первичного воздуха, в зоне которого размещен лопаточный завихритель с развернутыми под углом лопатками, каждая из которых выполнена полой и соединена через щель с газоподающей трубой, в стенках лопаток и в зоне выхода воздуха из лопаточного завихрителя выполнены сопловые отверстия, короб первичного воздуха снабжен рассекателями аэросмеси, каждый из которых расположен впереди соответствующей лопатки со стороны входа воздуха, на примыкании к коробу первичного воздуха и концентрично оси трубы дополнительно установлен короб аэросмеси, вокруг короба первичного воздуха короб вторичного воздуха, а каждая из лопаток соединена трубопроводом подачи вторичного воздуха и/или пара, при этом трубе с форсункой установлены с возможностью совместного осевого перемещения и фиксации, причем труба снабжена смесителем, который соединен гибкими шлангами с патрубками подачи, например, водоугольный суспензии, мазута, каждый рассекатель выполнен У-образной формы, а короб третичного воздуха снабжен завихрительными лопатками.

На фиг. 1 изображена горелка, продольный прорезь, фиг. 2 сечение А-А с вырывами на фиг. 1, на фиг. 3 разрез Б-Б с вырывами на фиг. 2.

Горелка содержит по оси трубу 1 с жидкостной форсункой 2, смесителем 3, соединенными гибким шлангом 4 через запорный вентиль 5 с патрубком подачи мазута, гибким шлангом 7 через вентиль 8 с патрубком 9 подачи водоугольной суспензии и через вентиль 10 с водяным патрубком 11, концентрично расположенный относительно трубы 1 направляющий патрубок 12 с опорами 13, на которые опирается труба 1, газоподающую трубу 14, соединенную трубопроводом 15 через коллектор 16, трубопровод 17, вентили 18, 19 с патрубком 20 подачи газа, со щелями 21/фиг. 2, 3/, короб 22 первичного воздуха, в зоне которого размещен лопаточный завихритель, каждая лопатка 23 которого выполнена полой и соединена через щель 21 с газоподающей трубой 14 и трубопроводом 24 через коллектор 25, смеситель 26 и вентиль 27 с водяным патрубком 28, а через вентили 29, 30 с патрубком 31 подачи вторичного воздуха и/или пара, при этом у каждой лопатки 23 в зоне выхода воздуха из лопаточного завихрителя выполнены сопловые отверстия 32/фиг. 1, 2/, рассекатели 33 аэросмеси, каждый из которых выполнен У-образной формы/фиг. 2/, расположен внутри короба 22 первичного воздуха впереди соответствующей пустотелой лопатки 23 со стороны входа воздуха и так, что в коробе 22 первичного воздуха образует окна 34/фиг. 2, 3/, короб 35 аэросмеси, установленный на примыкании к коробу 22 первичного воздуха и концентрично оси трубы 1, короб 3,6 третичного воздуха, установленный вокруг короба 22 первичного воздуха с завихрительными лопатками 37. Труба 1 совместно с форсункой 2 и смесителем 3 имеет возможность осевого перемещения в направляющем патрубке 12 опорах 13 и фиксироваться при помощи приводного узла 38. Между вентилями 18, 19 установлен сбросной патрубок 39 с вентилем 40, а между вентилями 29, 30 сбросной патрубок 41 с вентилем 42.

Горелка работает следующим образом на примере совместного сжигания природного газа, водоугольномазутной суспензии и аэросмеси.

До начала работы вентиль 40 открыт, а вентили 5, 8, 10, 18, 19, 27, 29, 30, 42 и шиберы в коробах 22, 33 и 36 закрыты.

После вентиляции топочной камеры зажигается запальник на фиг. не показан, вентиль 40 закрывается и одновременно открывается вентиль 42.

Розжиг горелки осуществляется путем открытия вентиля 18, 19, через которые из патрубка 20 поступает природный газ. Через трубопровод 17, коллектор 16, трубопровод 15, газоподающую трубу 14, щели 21/фиг. 2, 3/, полые лопатки 23, сопловые отверстия 32 газ поступает в камеру сгорания, где загорается от факела запальника. После чего открывается шибер короба 22, и первичный воздух через окна 34 /фиг. 2, 3/, внутренние полости рассекателей 33 разделяется лопатками 23, обтекая их, встречается с газовыми струями, выходящими из сопловых отверстий 32, активно перемешивается и закручивается на выходе из лопаток 23.

Открытием шибера в коробе 37 подается третичный воздух между завихрительными лопатками 37 в зону горения. Положением шибера в коробе 22 устанавливается оптимальный режим горения газа.

Открытием шибера в коробе 36 подается аэросмесь в полости между рассекателями 33, разгоняется и, дополнительно эжектируя первичный воздух, сначала перемешивается с ним в полостях между лопатками 23, а затем с природным газом, поступающим через сопловые отверстия 32, и, двигаясь далее, аэросмесь закручивается развернутым под углом лопатками 23 в одном направлении, а газом в противоположном направлении, благодаря чему образуется высококачественное перемешивание воздуха и топлив, поступающих в зону горения.

Между лопатками 23 на выходе из них газовые струи благодаря высокой скорости и динамическому напору, подхватывая мелкие частицы пыли из аэросмеси, уносят их на внешнюю оболочку газового факела, где они легко загораются и сгорают, а крупные частицы пыли, обогащенные воздухом, уносятся им во внутрь газового факела, где в зоне максимальных температур по пути движения интенсивно нагреваются, быстро загораются и полностью сгорают, снижая потери тепла от механического недожога.

Изменением подачи газа устанавливается оптимальный режим горения пылегазовоздушной смеси.

Открытием вентиля 5, 8 из патрубка 6 подается мазут по гибкому шлангу 4 в смеситель 8, куда одновременно подается водоугольная суспензия из патрубка 9 по гибкому шлангу 7, где, смешавшись с мазутом, образуется водоугольномазутная суспензия, которая по трубе 1 поступает в жидкостную форсунку 2 и распыливается в виде факела в зоне начала воспламенения топлива.

Водоугольномазутная суспензия распыливается в виде частиц угольной пыли, обволоченных пленкой мазута и воды, и частиц мазута, обволоченных пленкой воды, которые подхватывают крупные частицы пыли аэросмеси, освобождают их пленкой воды и мазута, перемешиваясь поступают в зону высоких температур, в результате чего происходит разрыв частиц, что обеспечивает их выгорание и полноту сгорания.

В случае забаластированности аэросмеси, подаваемой на сжигание, возникает необходимость для обеспечения гарантированной полноты сгорания подачи пара в каждую из полых лопаток 23 через трубопровод 24, коллектор 254, трубопровод 24, смеситель 26, открытые вентили 29, 30 от патрубка 31, при этом вентиль 42 закрыт. Поступающий пар в полости каждой из полых лопаток 23 смешивается с газом, конденсируется и в виде парогазоводяной смеси подается через сопловые отверстия 32 в поток аэросмеси.

Для различных комбинаций сжигания одного или нескольких видов топлива, их качества и количества, для обеспечения оптимальных режимов работы горелки и котла предусмотрены возможности регулировки как в ручном, так и в автоматическом режиме с использованием запорно регулирующих устройств: шиберов для регулировки подачи воздуха и аэросмеси, вентилей для подачи газа, мазута, водоугольной суспензии, пара и воды, а также перемещение ствола с жидкостной форсункой.

В случае необходимости регулировки степени концентрации водоугольной суспензии предусмотрен вентиль 10 с подачей дополнительной воды из патрубка 11. Для регулировки степени увлажнения пара перед его смешением с газом в лопатках 23 предусмотрен смеситель 26, куда вода подается через вентиль 27 из патрубка 28.

Безопасная работа горелки обеспечивается чередованием открытия и закрытия вентилей 40, 42 для исключения попадания газа из патрубка 20 в патрубок 31 вторичного воздуха и наоборот.

При сжигании легковоспламеняющихся/взрывоопасных/ аэросмесей транспортировка пылевидных частиц в короб 35 аэросмеси производится горячим оборотным дымовым инертным газом, отобранным после котла. При этом подача первичного воздуха в коробе 22 увеличивается.

В результате использования комбинированной горелки расширяются функциональные возможности сжигания различных видов топлив благодаря повышению эффективности смесеобразования и сжигания, что позволяет при существующем энергетическом кризисе производить электрическую и тепловую энергию сочетанием большого количества топлива, в том числе забалластированного, снизить габариты и металлоемкость выпускаемых промышленностью такого типа горелок, а на действующих горелках выполнить переделку с минимальными затратами, снизить эксплуатационные затраты и концентрацию выбросов вредных веществ.

Использование: при совместно-разделенном сжигании различных видов топлива, таких как мазута, газ, водоугольной суспензии, водомазутной эмульсии, аэросмеси. Сущность изобретения: горелка содержит по оси трубу 1 с жидкостной форсункой 2, смеситель 3, гибкими шлангами 4 соединенный с патрубком 6 мазута и патрубком 9 водоугольной суспензии, газоподающую трубу 14, соединенную с патрубком 20 подачи газа, и имеет щели 21, короб 22 первичного воздуха, в зоне которого размещены пустотелые лопатки 23, соединенные щелями с газоподающей трубой 14, причем каждая лопатка 23 трубопроводом 24 соединена с патрубком подачи вторичного воздуха и/или пара и имеет сопловые отверстия 32, рассекатели 33, каждый из которых выполнен У-образной формы, расположен внутри короба 22 впереди соответствующей лопатки 23 со стороны входа воздуха и так, что в коробе 22 образует окно 34, короб 35 аэросмеси на примыкании к коробу 22, короб 36 третичного воздуха вокруг короба 22 с завихрительными лопатками 37. Труба 1 с форсункой 2 и смесителем 3 имеет возможность осевого перемещения и фиксации. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Комбинированная горелка, содержащая по оси ствол с жидкостной форсункой, концентрично расположенные вокруг нее направляющий патрубок, газоподающую трубу с щелями, короб первичного воздуха с размещенным в нем лопаточным завихрителем с развернутыми под углом лопатками, отличающаяся тем, что каждая лопатка выполнена полой и соединена через щель с газоподающей трубой, в стенках лопаток в зоне выхода воздуха из лопаточного завихрителя выполнены сопловые отверстия, причем короб первичного воздуха снабжен рассекателями аэросмеси, каждый из которых расположен перед соответствующей пустотелой лопаткой со стороны входа воздуха, на примыкании к коробу первичного воздуха и концентрично оси ствола дополнительно установлен короб аэросмеси, вокруг короба первичного воздуха короб третичного воздуха, а каждая из полых лопаток дополнительно соединена с трубопроводом подачи вторичного воздуха и/или пара, при этом ствол с форсункой установлен с возможностью местного осевого перемещения и фиксации. 2. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что ствол снабжен смесителем, соединенным гибкими шлангами с патрубками подачи водоугольной суспензии и мазута. 3. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что каждый рассекатель выполнен Y-образной формы. 4. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что короб третичного воздуха снабжен завихрительными лопатками.