ГОРЕЛКА ДЛЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА С ФАКЕЛЬНОЙ ТРУБКОЙ Российский патент 1997 года по МПК F23B1/04 

Изобретение относится к горелке с факельной трубкой для подключения к отопительному котлу для его нагрева.

Известные мазутные и газовые горелки (так называемые "голубые горелки") имеют топливную форсунку и камеру сгорания, которые покрываются копотью и при известных обстоятельствах не обеспечивают сгорания с оптимальным выбросом вредных веществ и при хорошем КПД. Для сжигания твердых материалов, например, промышленной щепы и стружки, мазутные и газовые горелки непригодны.

Для сжигания твердых материалов предусмотрены так называемые первичные печи, располагающиеся в установках перед отопительными котлами и работающие с одной горелкой. В условиях производства подаваемый твердый материал сжигается в первичных печах, из которых пламя по факельной трубке направляется в камеру сгорания отопительного котла. В свою очередь, факельная трубка выполнена в виде так называемой "горячей" камеры сгорания, температура которой достигается 1080^oC. В качестве горячей камеры сгорания трубка может при подаче тепла потребителю снова воспламенить подаваемое в камеру сгорания топливо, после чего работа прерывается (работа горелки с интервалами). Хотя в горячей камере сгорания при накаленной факельной трубке снижается выжигание частиц вообще и СО, в частности, но не происходит уменьшение NO_x. Более того, при горячей камере сгорания или факельных трубках степень образования NO_x увеличивается. Образование NO_x начинается при 800-850^oC.

Задачей изобретения является создание горелки с "горячей" факельной трубкой, которая имела бы простую конструкцию и с помощью простых средств не только обеспечивала бы хороший тепловой КПД с малым содержанием вредных веществ в продуктах сгорания, а также выжигание не только редуцированного СО, но и сокращение NO_x.

Положенная в основу изобретения задача решается с помощью признаков отличительной части пункта 1.

Предпочтительные варианты выполнения изобретения приводятся в зависимых пунктах 1-13.

Существо изобретения заключается в выполнении факельной трубки водоохлаждаемой, в частности, на участке последней трети трубки, который обращен к отопительному котлу и обычно находится вне корпуса горелки. На этом участке предусмотрено водяное охлаждение в виде водяной рубашки с прямым и обратным течением, причем водяная рубашка предполагается по наружному периметру факельной трубки, которая предпочтительно выполнена из керамики или имеет керамическую вставку.

Из ЕР 0445437 известная горелка с воздушным дутьем для сжигания твердого топлива, в которой дутье осуществляется первичным воздухом через первый воздушный канал к нижней стороне загрузочной шахты под колосниковой решеткой и вторичным воздухом через второй воздушный канал над колосниковой решеткой, а по другому воздушному каналу происходит охлаждение факельной или дожигательной трубки, чтобы снизить температуру факела при работе горелки. Однако последний воздушный канал является сравнительно сложным, а его изготовление связано с высокими затратами. Если горелка не оборудована дополнительно предварительной горячей (вихревой) камерой сгорания, обеспечивается на выходе уменьшенное количество NO_x, однако, количество СО остается сравнительно высоким, так как дожигательная трубка слишком "холодна" во время работы вследствие воздушного охлаждения для эффективного сокращения СО.

Благодаря водоохлаждаемой факельной трубке прежде всего снижается количество СО в горячей зоне, а в примыкающей водоохлаждаемой зоне снижается количество NO_x, так как там локальная температура факела более низкого порядка. Было доказано, что в результате изобретения количество NO_x может быть снижено с 400-470 до 70-80 мг.

Целесообразно водоохлаждаемую факельную трубку соединить с водоохлаждаемой горелкой, то есть с водяной рубашкой горелки в зоне корпуса горелки.

Водоохлаждаемая факельная трубка не только имеет прямое и обратное течение, но и предпочтительно снабжена (отдельным) циркуляционным насосом, чтобы поддерживать постоянной циркуляцию воды между факельной трубкой и корпусом котла.

Горелка представляет собой предпочтительную горелку с воздушным дутьем для сжигания твердого топлива с керамической трубкой, которая может подключаться к самым различным типам отопительных котлов.

Изображение поясняется ниже чертежами, на которых показано
фиг. 1 схема присоединения водоохлаждаемой факельной трубки горелки с воздушным дутьем для твердого топлива к отопительному котлу, вид в перспективе; фиг. 2- горелка с отопительным котлом по фиг. 1 с деталями внутреннего устройства, вид в перспективе; фиг. 3 вертикальное сечение горелки по фиг. 2.

Горелка 1, выполненная в виде горелки с воздушным дутьем для твердого топлива и снабженная нагревателем 20, содержит расположенную над колосниковой решеткой 21 трубчатую завихрительную камеру 22, открытую со стороны кожуха, и соединенную с ней соосно дожигательную трубку в виде факельной трубки 2. Как показано на фиг. 3, последняя треть факельной трубки 2 выступает из корпуса 23, горелки, который прикреплен сбоку к теплообменнику или отопительному котлу 3 (фиг. 1 и 2). Как горелка 1, так и котел 3 снабжен водяной рубашкой 24 и 25, причем водоохлаждаемая горелка 1 присоединена к отопительному котлу.

Факельная трубка 2, которая в качестве так называемой "горячей" камеры сгорания выполнена из керамического материала, также является водоохлаждаемой и имеет водяное охлаждение 4 с водяной рубашкой 5 в последней, выступающей из горелки трети трубки с прямым и обратным течением относительно водяной рубашки 25 отопительного котла, как это показано на фиг. 1 и 2.

К нижней стороне водяной рубашки 25 отопительного котла проходит трубопровод с задвижкой 7, циркуляционным насосом 6 и гравитационным тормозом 8 перед разветвлением 9, причем после разветвления первое ответвление 10 снабжено дроссельным клапаном 14 и ведет к нижней стороне водяной рубашки 5 факельной трубки 2, а второе ответвление 11 с краном 15 для заполнения и опорожнения котла ведет к нижней стороне водяной рубашки 24 горелки 1.

Верхняя сторона водяной рубашки 4 факельной трубки 2 через третье, верхнее ответвление 12 трубопровода, снабженное вторым разветвлением 18, регулятором 16 температуры и другой задвижкой 17, соединена с верхней стороной водяной подушки 25 отопительного котла, как это схематично показано на фиг. 1.

Второе разветвление 18 через четвертое ответвление 13 трубопровода сообщается с верхней стороной водоохлаждаемой горелки 1, причем в ответвлении 13 расположен предохранительный клапан 19.

Первое ответвление 10 и третье ответвление 12 включены между разветвлениями 9 и 18 параллельно второму ответвлению 11 и четвертому ответвлению 13. С помощью циркуляционного насоса 6 в сочетании с дроссельным клапаном 14 водоохлаждаемая факельная трубка 2 снабжается холодной водой в соответствии с температурой, установленной на терморегуляторе 16, поэтому последняя треть трубки во время работы охлаждается до уровня ниже 800^oC, тогда как остальная часть трубки 2, а также расположенная до нее завихрительная камера 22 остаются горячими в диапазоне температур до 1080^oC. В горячей зоне прежде всего снижается количество СО, а в водоохлаждаемой зоне количество NO_x. Благодаря изобретению, то есть комбинации горячей и примыкающей к ней водоохлаждаемой зоны, оба вышеназванных вредных вещества доводятся до удовлетворительного уровня. При наличии расположенной впереди завихрительной камеры 22 горячая зона может быть образована этой камерой. Завихрительная камера 22 представляет собой главным образом керамическую вставку. В этом случае вся факельная трубка 2 может быть водоохлаждаемой по периметру, чтобы сократить окислы азота. Если завихрительная камера 22 не предусмотрена, водоохлаждаемой является только последняя часть факельной трубки 2. Остальная, не водоохлаждаемая часть трубки 2 представляет собой в этом случае горячую камеру сгорания, в которой подвергается обработке окись углерода. Факельная трубка 2 может быть выполнена более длинной, чем это представлено на фиг. 3. Преимущественно это единичная трубка. Но возможен также пакет из нескольких трубок меньшего диаметра. Если все параллельные трубки омываются водой по их периметрам, например, на участке последней трети, то образуется более обширная поверхность теплообмена, чем при цельной факельной трубке 2.

Использование: для сжигания твердого топлива в отопительных котлах. Сущность изобретения: в горелке 1 предусматривается водоохлаждаемая факельная трубка 2, причем ее водяное охлаждение 4 связано с водоохлаждаемым корпусом горелки. При подключении горелки 1 к теплообменнику или отопительному котлу 3 можно его водяную систему использовать для водяного охлаждения 4 факельной трубки 2. 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Горелка для твердого топлива с факельной трубкой для подключения к отопительному котлу для его нагрева, отличающаяся тем, что факельная трубка имеет водяное охлаждение с подачей и сливом на или во внешнем периметре факельной трубки. 2. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что водяное охлаждение включает водяную рубашку, которая, в частности, предусмотрена по длине ее последней трети, которая соединена с отопительным котлом. 3. Горелка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что водяное охлаждение факельной трубки соединено с водяной рубашкой водоохлаждаемого корпуса горелки. 4. Горелка по одному из пп.1 3, отличающаяся тем, что водоохлаждаемая факельная трубка снабжена циркуляционным насосом, который в зоне нижней стороны связан с водяной рубашкой отопительного котла. 5. Горелка по п.4, отличающаяся тем, что перед циркуляционным насосом расположена заслонка. 6. Горелка по п. 4 или 5, отличающаяся тем, что после циркуляционного насоса расположен гравитационный тормоз. 7. Горелка по п. 4 или 5, отличающаяся тем, что после циркуляционного насоса расположено разветвление, причем первое ответвление ведет к нижней стороне водяной рубашки факельной трубки, а второе ответвление соединено с нижней стороной водяной рубашки корпуса горелки. 8. Горелка по п.7, отличающаяся тем, что в первом ответвлении трубопровода расположен дроссельный клапан. 9. Горелка по п. 7 или 8, отличающаяся тем, что во втором ответвлении трубопровода расположен кран для заполнения и опорожнения отопительного котла. 10. Горелка по одному из пп. 4 9, отличающаяся тем, что в верхнем, третьем ответвлении трубопровода после водяной рубашки факельной трубки расположены регулятор температуры и/или вторая заслонка, при этом второе ответвление в зоне верхней стороны соединено с водяной рубашкой отопительного котла. 11. Горелка по п.10, отличающаяся тем, что в третьем ответвлении трубопровода предусмотрено второе разветвление, которое через четвертое ответвление трубопровода соединено с предохранительным клапаном и с верхней стороной водяной рубашки корпуса горелки. 12. Горелка по одному из пп.1 11, отличающаяся тем, что факельная трубка выполнена в виде керамической вставки. 13. Горелка по одному из пп.1 12, отличающаяся тем, что горелка представляет собой горелку с дутьем для твердого топлива.