ПЫЛЕУГОЛЬНАЯ ГОРЕЛКА С АЭРОДИНАМИЧЕСКИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПОТОКА АЭРОСМЕСИ Российский патент 2009 года по МПК F23D1/06 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в качестве пылеугольной горелки для котлов тепловых электростанций и промышленных котельных.

Известна принимаемая в качестве ближайшего аналога изобретения вихревая пылеугольная горелка, содержащая центральный канал для размещения поджигового устройства, последовательно расположенные вокруг центрального канала соосно с ним кольцевые каналы для подачи аэросмеси и вторичного воздуха с лопаточными завихрителями в каждом канале и установленный в канале для подачи аэросмеси за завихрителем по ходу аэросмеси аэродинамический преобразователь потока [1]. Аэродинамический преобразователь согласно [1] выполнен в виде последовательно установленных вдоль движения потока конфузорно-цилиндрической вставки и конфузорно-диффузорного насадка, что позволяет уменьшить образование топливных оксидов азота в результате оптимального распределения составляющих аэросмеси по сечению кольцевой струи на выходе из горелки. К недостаткам горелки [1] следует отнести конструктивную сложность технического решения, а также ухудшенные условия осуществления первой стадии (при недостатке кислорода) двухступенчатого процесса сжигания угольной пыли, возникающие в результате оттеснения центральным концентрированным пылевым потоком движущихся ему навстречу высокотемпературных приосевых газов рециркуляции.

Достигаемым результатом изобретения является упрощение конструкции, повышение скорости воспламенения и полноты сгорания топлива в процессе двухступенчатого сжигания угольной пыли при сохранении уменьшенного выхода топливных оксидов азота.

Это обеспечивается тем, что в вихревой пылеугольной горелке, содержащей центральный канал для размещения растопочного устройства, последовательно расположенные вокруг центрального канала соосно с ним кольцевые каналы для подачи аэросмеси и вторичного воздуха с лопаточными завихрителями в каждом канале и установленный в канале для подачи аэросмеси за завихрителем по ходу аэросмеси аэродинамический преобразователь потока, аэродинамический преобразователь согласно изобретению выполнен в виде по меньшей мере трех продольных радиальных перегородок, равномерно расположенных по окружности кольцевого канала и образующих систему прямоточных параллельных каналов.

При этом рекомендуемое оптимальное число перегородок составляет 4÷8, а оптимальная длина каждой перегородки 1,5÷2,5 D, где D - больший из двух внутренних диаметров кольцевого канала.

На фиг.1 изображена пылеугольная горелка согласно изобретению в продольном разрезе; на фиг.2 - вид по стрелке В фиг.1.

Горелка содержит центральный канал 1 для размещения растопочного устройства, в качестве которого в данном конкретном случае служит мазутная форсунка 2 с патрубком 3 для подачи в канал части воздуха (центральный воздух). Вокруг центрального канала 1 соосно с ним концентрически последовательно расположены кольцевой канал 4 для подачи аэросмеси и два кольцевых канала 5 и 6 для подачи вторичного воздуха. Каналы 4, 5, 6 оборудованы входными патрубками соответственно 7, 8, 9. В каждом канале 1, 4, 5, 6 установлены лопаточные завихрители соответственно 10, 11, 12, 13 (фиг.1). При этом завихрители во всех каналах, кроме канала 4 для подачи аэросмеси, установлены на их выходных участках, а завихритель 11 в канале 4 - на входном участке этого канала. За завихрителем 11 на выходном участке канала 4 для подачи аэросмеси установлен аэродинамический преобразователь потока, выполненный в данном примере в виде шести продольных радиальных перегородок 14, равномерно расположенных по окружности кольцевого канала 4 и образующих систему прямоточных параллельных каналов 15 (фиг.2) для выпуска струй 16 пылевого потока. Длина L каждой перегородки (фиг.1) составляет 1,5÷2,5 D, где D - больший из двух внутренних диаметров кольцевого канала 4. Каждая перегородка 14 может быть выполнена вогнутой со стороны набегающего завихренного потока аэросмеси. Горелка установлена в амбразуре стены 17 топочной камеры.

Вихревая пылеугольная горелка согласно изобретению работает следующим образом. Вначале подают топливо и воздух соответственно в растопочное устройство (мазутную горелку 1) и патрубок 3 центрального канала 1. Затем по подводящим патрубкам 7,8,9 подают соответственно аэросмесь и вторичный воздух. Все потоки воздуха и аэросмеси при поступательном движении вдоль соответствующих каналов завихриваются с помощью лопаточных завихрителей 10, 11, 12, 13. Завихренный поток аэросмеси в выходной части канала 4 набегает на радиальные перегородки 14 (аэродинамический преобразователь потока). На каждой перегородке 14 при встрече с набегающим потоком завихренной аэросмеси концентрируется поток обедненной воздухом угольной пыли. В топочном пространстве эти потоки движутся прямолинейно и попадают в приосевую зону рециркуляции продуктов сгорания с низким содержанием кислорода. При этом, с одной стороны, благодаря прямоточному характеру движения пылевых струй не происходит отбрасывания центробежными силами угольных частиц к внутренней поверхности потока вторичного воздуха, где обычно происходит интенсивное подмешивание кислорода к воспламенившимся летучим топлива. За счет этого обеспечивается уменьшенный выход топливных оксидов азота. С другой стороны, по сравнению с [1] горелка согласно изобретению благодаря разделению сплошного потока концентрированной пыли на отдельные струи при конструктивной простоте обеспечивает более благоприятные условия для эффективного протекания первой стадии двухступенчатого процесса сжигания топлива.

Источники информации

1. Патент RU № 2053442, 7 F 23 D 1/06, 1992.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в качестве пылеугольной горелки для котлов тепловых электростанций и промышленных котельных. Достигаемый технический результат изобретения заключается в упрощении конструкции, повышении скорости воспламенения и полноты сгорания топлива в процессе двухступенчатого сжигания угольной пыли при сохранении уменьшенного выхода топливных оксидов азота. Это обеспечивается тем, что аэродинамический преобразователь, установленный в кольцевом канале для подачи аэросмеси за завихрителем по ходу аэросмеси, выполнен в виде, по меньшей мере, трех продольных радиальных перегородок, равномерно расположенных по окружности кольцевого канала и образующих систему прямоточных параллельных каналов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Вихревая пылеугольная горелка, содержащая центральный канал для размещения растопочного устройства, последовательно расположенные вокруг центрального канала соосно с ним кольцевые каналы для подачи аэросмеси и вторичного воздуха с лопаточными завихрителями в каждом канале и установленный в канале для подачи аэросмеси за завихрителем по ходу аэросмеси аэродинамический преобразователь потока, отличающаяся тем, что аэродинамический преобразователь выполнен в виде по меньшей мере трех продольных радиальных перегородок, равномерно расположенных по окружности кольцевого канала и образующих систему прямоточных параллельных каналов.2. Вихревая пылеугольная горелка по п.1, отличающаяся тем, что число перегородок составляет 4-8.3. Вихревая пылеугольная горелка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что длина каждой перегородки составляет 1,5-2,5 D, где D - больший из двух внутренних диаметров кольцевого канала.