ГОРЕЛКА ДЛЯ ТОПЛИВА В ФОРМЕ ЧАСТИЦ Российский патент 2016 года по МПК F23D1/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к горелке для топлива в форме частиц, в частности, из биомассы, с первичной трубой и расположенной в первичной трубе центральной трубой, причем первичная труба и центральная труба образуют зазор первичной трубы, который выполнен для направления потока из топлива в форме частиц и газообразного средства для горения с конца со стороны входа, к отверстию со стороны выхода первичной трубы.

Уровень техники

Горелки для сжигания топлива в форме частиц, как, в частности, угля в топочной камере известны уже весьма длительное время. В этой связи речь идет также о пылеугольных топках.

Такая горелка, например, описана в ЕР 0571704 А2. Горелка имеет центральную трубу, которая предназначена для пропуска воздуха и копье горелки для воспламенения топлива в форме частиц. Концентрически к центральной трубе расположена первичная труба, которая с центральной трубой образует кольцевой зазор, который на своем заднем конце соединен с трубопроводом для пыли. Через трубопровод для пыли к горелке подводится смесь из угольных частиц и первичного средства для горения (первичный воздух). Смесь из угольных частиц и средства для горения с помощью расположенного в кольцевом зазоре завихрителя приводится во вращение, так что угольные частицы концентрируются во внешней области кольцевого зазора. Концентрически к первичной трубе дополнительно предусмотрены вторичная труба и третичная труба, которые определяют вторичный и третичный кольцевой зазор с соответственно внутренней трубой, через которые пропускаются вторичное и третичное средство для горения (вторичный воздух и третичный воздух). Во вторичном и третичном кольцевых зазорах точно также предусмотрены завихрители, чтобы приводить средство для горения в завихрение. На конце вторичной трубы и третичной трубы со стороны выхода в стенке топочной камеры предусмотрены конические расширения.

На конце первичной трубы со стороны выхода предусмотрен так называемый стабилизатор пламени, который имеет направленную внутрь кромку, которая ведет к срыву потока и завихрению угольных частиц. Так возникает направленный внутрь топочной камеры поток с высокой турбулентностью и высокой концентрацией угольных частиц. Этот поток «обрамляется» потоками, выходящими из центральной трубы, вторичного кольцевого зазора и третичного кольцевого зазора. Благодаря высокой турбулентности богатого частицами потока летучие компоненты очень быстро удаляются из угольных частиц. Благодаря высокой концентрации частиц соотношение воздуха сильно ниже стехиометрического, вследствие чего образуется меньше оксидов азота (Nox).

Горелки названного вида могут в принципе применяться также для сжигания другого топлива в форме частиц чем, например, биомассы. Для этого, правда, биомасса должна очень тонко размалываться, что из-за в большинстве случаев волокнистой и вязкой структуры обычной биомассы связано с повышенными затратами на оборудование и энергетическими затратами. В частности, тонкий помол часто влечет за собой высокий износ применяющихся для этого аппаратов. Отсюда биомасса в большинстве случаев размалывается не так тонко как уголь. При каменном угле размер частиц обычно в 90% меньше, чем 90 дм и при буром угле в 90% меньше 200 дм. При биомассе напротив средний размер частиц желателен примерно от около 1 мм.

Летучие компоненты частиц биомассы удаляются медленнее уже по причине их размера, что может отрицательно сказываться на стабильном горении биомассы. К тому же должно применяться соответственно большее количество воздуха, так называемого несущего воздуха, чтобы большие по размеру частицы биомассы свободно от отложений от устройства для измельчения транспортировать через горелку в топочную камеру. Большое количество несущего воздуха, проходящее через кольцевой зазор между первичной трубой и центральной трубой, может вместе с замедленным высвобождением летучих компонентов может привести к местному переизбытку воздуха при горении. В качестве следствия этого образуется больше оксидов азота.

Раскрытие изобретения

В изобретении поставлена задача устранения или, по меньшей мере, уменьшения недостатков, возникающих при применении крупнозернистых частиц, преимущественно биомассы, в качестве топлива для пылеугольной топки, без увеличения затрат на оборудование и/или без дополнительных энергетических потерь.

Эта задача решается в горелке признаками пункта 1 формулы изобретения, а именно тем, что предусмотрено по меньшей мере одно устройство для центрирования потока внутри первичной трубы в области конца первичной трубы со стороны выхода.

Изобретение выявило, что недостаток повышенного количества несущего воздуха и значительно большего диаметра частиц при горении крупнозернистого топлива, как биомасса, может во всяком случае частично компенсироваться с помощью аэрогидродинамического отклонения части первичного воздуха в направлении центральной зоны устья горелки. Отклонение позволяет часть первичного воздуха обводить вокруг стабилизатора пламени или направлять по центру через него, без того, чтобы эта часть первичного воздуха направлялась в турбулентную зону потока частиц, примыкающую к стабилизатору пламени. Это осуществляется только в более поздний момент времени, в котором турбулентная зона потока частиц будет расширена и летучие компоненты частиц топлива большей частью уже выйдут. В итоге концентрация частиц в последующем потоке частиц к стабилизатору пламени станет более высокой. Таким образом, не смотря на замедленный выход летучих компонентов пламя горелки может стабилизироваться. К тому же - концентрация кислорода в последующем потоке частиц к стабилизатору пламени заметно ниже стехиометрической, что противодействует образованию оксидов азота.

Отклонение части первичного воздуха в центральной области горелки становится возможным благодаря завихрению первичного воздуха в первичном кольцевом зазоре, которое концентрирует частицы топлива во внешней области первичного кольцевого зазора и направляет к стабилизатору пламени. Концентрирование частиц топлива во внешней области первичного кольцевого зазора идет с обогащением частиц во внутренней области потока первичного воздуха. Изобретение пользуется этим, чтобы отклонить часть первичного воздуха в центральную область горелки, без того, чтобы это заметным образом сказалось бы на транспорте частиц топлива. Для частичного отклонения потока первичного воздуха, однако, нужно приспособить геометрию горелки таким образом, чтобы создать место для не подлежащего отклонению потока первичного воздуха. Этого места при обычной геометрии горелки нет.

Согласно изобретению не нужно, чтобы частицы топлива с помощью воздушного потока транспортировались по зазору первичной трубы, даже если это напрашивается из экономических соображений. Вместо воздуха могло бы применяться также другое из известных средств для горения. Могло бы быть возможно применение не содержащего кислорода газа, если необходимый для горения кислород предоставляется по-другому. Но дальше ради простоты применяется термин первичный воздух.

К тому же в принципе не имеется каких-либо ограничений также в отношении центральной трубы. По центральной трубе может пропускаться содержащий кислород газ или газ, не содержащий кислорода, что, в частности, может быть целесообразно для охлаждения центральной трубы. В качестве альтернативы или дополнительно в центральной трубе может быть установлено копье для горелки для создания основного или факела зажигания. В общем могут быть предусмотрены центральные трубы, которые устроены известным самим по себе способом. Вследствие отклонения части потока первичного воздуха можно при необходимости отказаться от протекания через центральную трубу. К тому же это может благоприятствовать отклонению первичного воздуха в центральную область горелки позади центральной трубы.

Специалисту становится понятно, что центральная труба и первичная труба имеют преимущественно круглое поперечное сечение, и они расположены концентрически друг к другу, так как это благоприятно в аэрогидродинамическом отношении. В этом случае центральная труба и первичная труба образуют зазор первичной трубы в форме симметричного кольцевого зазора. В принципе можно было бы отказаться как от круглого поперечного сечения центральной трубы и первичной трубы и/или от концентрического расположения этих труб, даже если это в регулярном случае менее предпочтительно. Однако в данном случае ради простоты вместо «центральный канал», и «первичный канал» применяются термины «центральная труба» и «первичная труба», не ограничиваясь этим обязательно в части толкования.

В первом варианте исполнения изобретения центральная труба оканчивается, если смотреть в продольном направлении горелки, перед первичной трубой. Внутренняя часть первичного воздуха таким образом может своевременно попадать перед стабилизатором пламени в центральную область горелки и там свободно от влияния стабилизатора пламени обходить его в по возможности ламинарном течении. Чтобы внутренняя часть первичного воздуха могла поступать в центральную область соответственно центральную область горелки и по возможности образовывать равномерное течение, должно быть предусмотрено достаточное расстояние между концом центральной трубы со стороны выхода и концом первичной трубы со стороны выхода соответственно стабилизатором пламени - если имеется. В продольном направлении первичной трубы это расстояние должно составлять по меньшей мере 50% средней радиальной ширины зазора первичной трубы. Более благоприятным с аэрогидродинамической точки является, однако, если это расстояние составляет по меньшей мере 75%, в частности по меньшей мере 100%. В сравнении с этим более короткое расстояние может быть непродуктивным, в частности, если центральная труба оканчивается резко. Близкий к центральной трубе поток в первичном зазоре может там срываться и расширять после стабилизатора пламени турбулентную область. То есть именно никакого частичного потока первичного воздуха не обводится вокруг стабилизатора пламени и поток, богатый частицами, не обводится вокруг примыкающей к стабилизатору давления турбулентную области.

В качестве альтернативы или дополнительно центральная труба может быть образована с сужением в направлении к ее концу со стороны выхода. Сужение концевой трубы имеет по сравнению с резким концом центральной трубы преимущество в том, что поток может направляться более равномерно. Срыв потока и турбулентность могут таким образом предотвращаться в области внутренней части потока первичного воздуха. В частности, предпочтительно, если сужение центральной трубы идет с расстоянием в продольном направлении от стабилизатора пламени соответственно отверстия первичной трубы с одной стороны и конца центральной трубы со стороны выхода с другой стороны.

Из аэрогидродинамических соображений центральная труба может иметь постоянное сужение по направлению к ее концу со стороны выхода. При этом сужение может быть равномерным или неравномерным. В аэрогидродинамическом плане является благоприятным, если сужение уменьшается к концу со стороны выхода, чтобы предотвратить срыв потока перед концом центральной трубы.

Для выравнивания потока, в частности, при круглой центральной трубе предпочтительно, если она сужается по направлению к своему концу со стороны выхода конусно. При этом угол наклона не должен быть слишком большим, чтобы предотвратить срыв потока. При этом углы наклона менее 20° предпочтительны. Чтобы предотвратить срыв потока также при более высоких скоростях потока предлагаются углы наклона менее 10°. В экспериментах особенно хорошие результаты были достигнуты с углами наклона примерно 7°, при необходимости с отклонением ±1°.

Для поддержания отклонения части первичного воздуха на конце со стороны выхода и вне центральной трубы в первичной трубе может быть предусмотрено устройство для отклонения внутрь потока, движущегося в зазоре первичной трубы вблизи центральной трубы. Благодаря этому, может, например, обеспечиваться, что желательная доля первичного воздуха отклоняется также в направлении центра. К тому же с помощью дополнительных поверхностей устройства для отклонения отклоненный частичный поток становится более ламинарным. Устройство для отклонения выступает преимущественно в зазор первичной трубы, в частности в поток первичного воздуха.

Чтобы предотвратить отклонение частиц топлива в центральную область горелки, устройство для отклонения может быть образовано для отклонения примерно от 30 до 70% по объему воздушного потока в зазоре первичной трубы. При этом предлагается, что устройство для отклонения выступает в зазор первичной трубы преимущественно радиально на от свыше 30 до 70% ширины его. Особенно хорошие результаты достигаются, если устройство для отклонения образовано для отклонения примерно от 40 до 60% по объему воздушного потока в зазоре первичной трубы и/или выступает в зазор первичной трубы на величину от свыше 40 до 60% ширины его.

Между центральной трубой и устройством для отклонения преимущественно предусмотрен проточный канал, через который продувается отклоненный поток первичного воздуха. При этом с аэрогидродинамической точки зрения особенно предпочтительно, что свободное поперечное сечение потока в проточном канале устройства для отклонения остается постоянным. Таким образом, может предотвращаться неблагоприятное изменение скорости потока.

В качестве альтернативы или дополнительно к другим устройствам в зазоре первичной трубы может быть предусмотрено, по меньшей мере, одно устройство для направления потока для придания завихрения близкой к центральной трубе части движущегося в зазоре первичной трубы потока. Благодаря приданию завихрения, по меньшей мере, близкому к центральной трубе потоку, может оказываться противодействие, например, расширению потока первичного воздуха после выхода из зазора первичной трубы, что способствует центрированию близкого к центральной трубе частичного потока первичного воздуха. Однако может предусматриваться большое количество устройств для направления потока, преимущественно с распределением по периметру зазора первичной трубы. Число устройств для направления потока при этом должно увеличиваться преимущественно с диаметром первичной трубы.

По меньшей мере одно устройство для направления потока может быть ориентировано в продольном направлении первичной трубы. Завихрение, по меньшей мере, близкой к центральной трубе части потока первичного воздуха вследствие этого, по меньшей мере, ослабляется, что благоприятно может сказываться на условиях обтекания. Чтобы направить поток, но не продолжительно создавать помехи, по меньшей мере одно устройство для направления потока должно быть образовано в продольном направлении много шире, чем в направлении периметра зазора первичной трубы.

По меньшей мере одно устройство для направления потока в качестве альтернативы может также быть ориентировано поперек к продольному направлению, т.е. частично в направлении периметра первичной трубы. При этом ориентирование по меньшей мере одного устройства для направления потока может отклоняться от ориентирования в продольном направлении первичной трубы таким образом, что завихрение потока первичного воздуха с помощью по меньшей мере одного устройства направления потока усиливается, по меньшей мере, для близкой к центральной трубе части потока первичного воздуха. Но в точно также возможном, ориентировании, смотрящем более в продольном направлении первичной трубы по меньшей мере одно устройство для направления может также уменьшать завихрение потока первичного воздуха. По меньшей мере одно устройство для направления может быть также ориентировано встречным образом к направлению завихрения потока первичного воздуха.

Это может, например, вести к тому, что направление завихрения потока первичного воздуха, по меньшей мере, для близкой к центральной трубе части потока первичного воздуха становится обратным. Чтобы, например, местами усилить завихрение потока первичного воздуха, может быть целесообразно наклонить по меньшей мере одно устройство для направления потока на от 35° до 45° по отношению к продольному направлению первичной трубы. Чтобы, например, ослабить завихрение потока первичного воздуха, может быть благоприятно по меньшей мере одно устройство для направления потока наклонить по отношению к продольному направлению первичной трубы на менее 25°, в частности на менее 15°.

В зависимости от аэрогидродинамических краевых условий каждое из этих ориентирований по меньшей мере одного устройства для направления потока может с собой принести позитивный эффект. В принципе с помощью различного по силе завихрения или различно направленного завихрения частей потока первичного воздуха может достигаться аэрогидродинамическое разделение этих частей, так как они имеют различные аэрогидродинамические свойства. Чтобы сделать возможным управление горелкой по меньшей мере одно устройство для направления потока может быть образовано изменяющимся в отношении своего ориентирования, т.е. наклона по отношению к центральной трубе.

Также возможно, что по меньшей мере одно устройство для направления потока имеет наклон, изменяющийся в продольном направлении первичной трубы, чтобы добиться постепенного изменения направления завихрения близкой к центральной трубе части потока первичного воздуха. В качестве альтернативы или дополнительно могут быть предусмотрены также несколько устройств для направления потока или по периметру центральной трубы друг за другом распределенные группы устройств для направления потока. При этом особенно предпочтительно, если изменяется наклон относительно продольного направления первичной трубы от устройства для направления потока к устройству для направления потока соответственно от одной группы устройств для направления потока к следующей группе устройств для направления потока в продольном направлении первичной трубы.

Впрочем, простым способом может достигаться, что завихрение внешнего потока в зазоре первичной трубы остается вне зоны воздействия по меньшей мере одного устройства для направления потока, чтобы не причинить вред стабильности пламени. Для этого устройство для направления потока не предусматривается в последних внешних 20% зазора первичной трубы. Если внешние 20% или даже 30% зазора первичной трубы могут оставаться свободными от устройств для направления потока, это является благоприятным в аэрогидродинамическом плане. Увеличение внешней свободной аэрогидродинамической области может, например, реализоваться с помощью того, что увеличивается число расположенных со стороны периметра устройств для направления потока.

Для установки определенного состояния потока в зазоре первичной трубы может быть предпочтительно, если по меньшей мере одному устройству для направления потока для создания завихрения последовательно в направлении потока включено устройство для завихрения. Устройство для завихрения при этом, в частности, предусмотрено в зазоре первичной трубы, даже если поток в принципе уже может приводиться во вращение благодаря подводу в зазор первичной трубы. Создание завихрения в потоке первичного воздуха может осуществляться с помощью завихрителя, где-то в форме направляющих лопаток или направляющих щитков. Они могут быть наклонены предпочтительно на от 20° до 30°, в частности примерно на 25°, по отношению к продольному направлению первичной трубы.

По меньшей мере одно устройство для направления потока, преимущественно в направлении потока предусмотрено перед устройством для отклонения, чтобы поток первичного воздуха мог подводиться устройством для отклонения подходящим образом. При этом устройство для направления потока при необходимости может быть предусмотрено перед устройством для отклонения. Может быть даже предусмотрено, что устройство для направления потока и устройство для отклонения соединены друг с другом, чтобы в промежуточном пространстве исключить возможное причинение вреда потоку. Чтобы предотвратить повышенное истирание частицами топлива, для устройств для направления потока могут применяться различные материалы, как наплавка твердым сплавом или керамика.

На конце первичной трубы со стороны выхода для стабилизации пламени может быть предусмотрен выступающий внутрь в поток первичной трубы стабилизатор пламени. Преимущественно радиально внутрь смотрящая кромка стабилизатора пламени может быть сплошной или с разрывами. Возможна также зубчатая кромка, которая может создавать высокую турбулентность.

Краткое описание чертежей

Изобретение ниже более подробно поясняется с помощью чертежа, представляющего только примеры осуществления. На чертеже показывают:

фиг.1 - пример осуществления предложенной в соответствии с изобретением горелки в продольном разрезе,

фиг.2 - деталь горелки согласно фиг.1 в продольном разрезе,

фиг.3 - деталь второго примера осуществления предложенной в соответствии с изобретением горелки в продольном разрезе,

фиг.4 - деталь третьего примера осуществления предложенной в соответствии с изобретением горелки в продольном разрезе и

фиг.5 - деталь четвертого примера осуществления предложенной в соответствии с изобретением горелки в продольном разрезе.

На фиг.1 представлен продольный разрез горелки 1, которая расположена в стенке W топочной камеры F. Внутренняя часть горелки 1 на фиг.1 ради лучшей наглядности на фиг.2 изображена в увеличенном масштабе.

Осуществление изобретения

В центре горелки 1 предусмотрена центральная труба 2, в которой может быть предусмотрена не изображенное копье горелки. Также возможны другие устройства, которые здесь изображены только чисто схематически. Центральная труба 2 расположена концентрически к первичной трубе 3, так что между центральной трубой 2 и первичной трубой 3 предусмотрен идущий по кругу концентрический зазор 4 первичной трубы. К нему через не изображенные устройства подводится смесь из биомассы в форме частиц и средства для горения, первичного воздуха. В зазоре 4 первичной трубы предусмотрено устройство 5 для завихрения в форме направляющих лопаток, установленных примерно под углом 25° к продольному простиранию первичной трубы, которые приводят во вращение поток первичного воздуха. В направлении потока частицы биомассы затем под действием центробежных сил перемещаются во внешнюю область, где возрастает концентрация частиц биомассы, в то время как она в области, близкой к центральной трубе, снижается. На конце 6 первичной трубы 3 со стороны выхода предусмотрен стабилизатор 7 пламени, который определяет выпускное отверстие 8 первичной трубы. На внутренней стороне стабилизатора 7 пламени предусмотрена смотрящая радиально внутрь зубчатая кромка 9, которая находится в контакте с потоком первичного воздуха и частицами биомассы и затем создает предпосылки в нем для завихрения потока, что на фиг.1 показано с сильно изогнутыми стрелками А.

Концентрически к первичной трубе 3 предусмотрена вторичная труба 10, которая с первичной трубой 3 образует зазор 11 вторичной трубы. Через зазор 11 вторичной трубы пропускается вторичный воздух, который с помощью устройств 12 для завихрения в форме направляющих лопаток, установленных по направлению к продольной протяженности первичной трубы в зазоре 11 вторичной трубы, подвергается завихрению.

В случае вторичного воздуха речь не должна идти о воздухе в собственном смысле. На конце 13 вторичной трубы 10 предусмотрен вторичная горловина 14, которая представляет коническое расширение вторичной трубы 10 и отклоняет поток вторичного воздуха радиально наружу.

На конце 6 первичной трубы 3 со стороны выхода предусмотрена смотрящая наружу первичная горловина 15 в форме конического расширения, которое способствует отклонению потока вторичного воздуха наружу и ведет к срыву потока на стабилизаторе 7 пламени. Этот срыв потока поддерживает образование турбулентного завихрения частиц биомассы после стабилизатора 7 пламени, как оно представлено стрелками В на фиг.1.

Концентрически к вторичной трубе 10 предусмотрена третичная труба 16, которая со вторичной трубой 10 образует зазор 17 третичной трубы. Через зазор 17 третичной трубы в топочную камеру F направляется третичный воздух, причем речь не должна идти о воздухе в классическом смысле, который с помощью устройств для завихрения 18 в зазоре 17 третичной трубы приводится во вращение. Третичная труба 16 на своем конце 19 со стороны выхода имеет коническое расширение, которое также называется муфель 20 и преимущественно имеет больший угол наклона, чем вторичная горловина 14. Муфель 20 служит для отклонения потока третичной трубы наружу. С целью охлаждения предназначенные муфелю трубопроводы L для охлаждения предусмотрены в стенке W топочной камеры F. В представленной и таким образом предпочтительной горелке 1 вторичная горловина 14 по отношению к муфелю 20 смещена назад внутрь. Вторичная горловина 14, однако, могла бы быть образована соосно с муфелем 20, в частности, заподлицо со стенкой W топочной камеры F.

Конец 21 центральной трубы 2 со стороны выхода находится не только четко перед стабилизатором 7 пламени. Центральная труба 2 имеет на конце 21 со стороны выхода к тому же еще коническое сужение 22. Осевое расстояние D между центральной трубой 2 и стабилизатором 7 пламени в представленной и в этом отношении предпочтительной горелки 1, по меньшей мере, равно, если не больше радиального расстояния R между центральной трубой 2 и первичной трубой 3, т.е. ширине зазора 4 первичной трубы.

Сообразно с этим наружный диаметр центральной трубы 2 в области конца 21 со стороны выхода уменьшается с увеличением приближения к концу 21 со стороны выхода в продольном направлении. В представленном и таким образом предпочтительном примере осуществления коническое сужение 22 имеет на конце 21 со стороны выхода постоянный угол наклона α в основном 7°. Благодаря такому исполнению центральной трубы и осевого расстояния D между центральной трубой 2 и стабилизатором 7 пламени частичный поток первичного воздуха, близкий к центральной трубе, отклоняется на конце 21 центральной трубы 2 со стороны выхода и сообразно с этим в направлении осевой центральной области горелки 1. Таким образом, имеет место центрирование потока первичного воздуха на конце центральной трубы 2 со стороны выхода, но, в частности, и на конце первичной трубы 3 со стороны выхода. Это центрирование ведет, как это показано с помощью стрелок С на фиг.1, к тому, что часть первичного воздуха отклоняется в центр вокруг стабилизатора 7 пламени, в частности вокруг направленной внутрь кромки 9 стабилизатора 7 пламени, без того, чтобы этот частичный поток попадал непосредственно в высокотурбулентную богатую частицами область потока, созданную стабилизатором 7 пламени. В более поздний момент времени, в котором отклоненный в центр частичный поток первичного воздуха находится глубже внутри топочной камеры F, отклоненный частичный поток, однако при необходимости может с большой вероятностью вступать во внутренний контакт с частицами топлива, чтобы их окислить.

На фиг.3 изображена деталь горелки 30 в продольном разрезе соответственно фиг.1 и 2. Одинаковые конструктивные элементы при этом имеют одинаковые позиции. Существенное различие между горелками 1, 30, изображенными на фиг.1 и 3, заключается в том, что центральная труба на своей наружной боковой поверхности 31 имеет большое количество идущих по кругу устройств 32 для направления потока, которые в направлении периметра образованными тонкими. Устройства 32 для направления потока простираются параллельно продольной протяженности горелки 30 соответственно центральной трубы 2 и поэтому отклоняют часть первичного воздуха в осевом направлении.

Устройства для направления потока в качестве альтернативы могли бы также иметь наклон влево или вправо, т.е. проходить как в продольном направлении, так и поперек к продольному направлению первичной трубы, подобно как это имеет место в устройствах для завихрения. В зависимости от того, в каком направлении, с каким наклоном устройства для направления потока наклонены в направлении периметра центральной трубы, усиливается или ослабляется завихрение близкой к центральной трубе части потока первичного воздуха. Наклон более 45°-90° при этом менее предпочтителен, так как заметно бы тормозился поток первичного воздуха.

Устройства 32 для направления воздуха представленной и таким образом предпочтительной горелки 30 позволяют устранение вращения первичного воздуха, по меньшей мере, близкой к центральной трубе части потока первичного воздуха. В представленной горелке внешний примыкающий к первичной трубе 3 частичный поток первичного воздуха не находится под воздействием устройств 32 для направления потока. Таким образом, этот частичный поток первичного воздуха остается дальше во вращении. Для этой цели радиальное удлинение устройств 32 для направления потока в представленной и таким образом предпочтительной горелки 30 соответствует только примерно 40% радиального расстояния R между центральной трубой 2 и первичной трубой 3.

В основном осевой центральный поток в зазоре 4 первичной трубы особенно хорошо отклоняется в центральную область горелки 1 благодаря конической области 32 центральной трубы 2 и осевому расстоянию D по отношению к стабилизатору 7 пламени, как это показано на фиг.3 с помощью стрелки С.

На фиг.4 в продольном разрезе представлена деталь горелки 40, которая дополнительно к горелке 30 согласно фиг.3 имеет устройство 41 отклонения. Устройство 41 для отклонения придано концу 21 центральной трубы 2 со стороны выхода и образует концентрический зазор, примыкающий к центральной трубе 2. В изображенной и таким образом предпочтительной горелке 40 устройство 41 для отклонения перекрывает в виде конуса сужающийся участок 22 центральной трубы 2, который в этом примере осуществления образуется с помощью уменьшения толщины материала центральной трубы 2. Перед в виде конуса сужающимся участком устройство 41 для отклонения образует область 42 входа, в которой поток ориентируется в основном аксиально, а не радиально. Область 42 входа может образовываться с помощью трубчатой втулки. В области в виде конуса сужающегося участка 22 центральной трубы 22 устройство 41 для отклонения имеет в представленной и таким образом предпочтительной горелке участок, сужающийся с одинаковым углом наклона α, что и центральная труба 2. Чтобы поперечное сечение потока не слишком сильно уменьшалось в устройстве 41 для отклонения, конический участок устройства 41 для отклонения при необходимости также может быть несколько менее наклонным, чем конический участок 22 центральной трубы 2, так что в устройстве 41 для отклонения подготавливается, например, постоянное поперечное сечение потока. Устройство 41 для отклонения образовано преимущественно в виде осевого идущего по кругу конструктивного элемента, который оканчивается в той же плоскости, что и центральная труба 2. Устройство 41 для отклонения отстоит на расстоянии от устройств 43 для направления потока и имеет в представленной и таким образом предпочтительной горелке 40, по меньшей мере, подобную радиальную конструктивную высоту, что и устройства 43 для направления потока.

На фиг.5 изображена деталь горелки 50, в которой расположенные с распределением по периметру центральной трубы 2 устройства 51 для направления потока непосредственно соединены с устройством 52 для отклонения. Упрощенно говоря, устройства 51 для направления потока направляют близкий к центральной трубе частичный поток в зазоре 4 первичной трубы в устройство 52 для отклонения, которое образовано в виде осевого идущего по кругу конструктивного элемента. В представленной на фиг.4 горелке 50 устройство 52 для отклонения простирается дальше в направлении конца 6 первичной трубы со стороны выхода соответственно стабилизатора 7 пламени, чем центральная труба 2. Устройство 52 для отклонения выступает в итоге по отношению к центральной трубе 2 в направлении потока для отделения по отношению к турбулентности, созданной стабилизатором 7 пламени.

Изобретение относится к области энергетики. Горелка (1) для топлива в форме частиц, в частности из биомассы, с первичной трубой (3) и расположенной в первичной трубе (3) центральной трубой (2), причем первичная труба (3) и центральная труба (2) образуют зазор (4) для обеспечения направления потока из топлива в форме частиц и газообразного средства для горения от конца со стороны входа к отверстию первичной трубы (3) со стороны выхода, центральная труба (2), в продольном направлении горелки (1), заканчивается перед первичной трубой (3), при этом предусмотрено по меньшей мере одно устройство для центрирования потока внутри первичной трубы (3) в области конца первичной трубы (3) со стороны выхода. Осевое расстояние между концами со стороны выхода центральной трубы (2) и первичной трубы (3) в продольном направлении первичной трубы (3) составляет по меньшей мере 50%, преимущественно по меньшей мере 75%, в частности по меньшей мере 100%, средней ширины зазора (4) первичной трубы. Центральная труба (2) выполнена сужающейся по направлению к своему концу со стороны выхода. На конце со стороны выхода центральной трубы (2) в зазоре (4) первичной трубы предусмотрено отклоняющее устройство для отклонения внутрь близкой к центральной трубе части идущего в зазоре (4) первичной трубы потока. Технический результат - снижение NO_X. 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Горелка (1, 30, 40, 50) для топлива в форме частиц, в частности из биомассы, с первичной трубой (3) и расположенной в первичной трубе (3) центральной трубой (2), причем первичная труба (3) и центральная труба (2) образуют зазор (4) для обеспечения направления потока из топлива в форме частиц и газообразного средства для горения от конца со стороны входа к отверстию (8) первичной трубы (3) со стороны выхода, отличающаяся тем, что центральная труба (2), в продольном направлении горелки (1, 30, 40, 50), заканчивается перед первичной трубой (3), при этом предусмотрено по меньшей мере одно устройство (22, 32, 41, 52) для центрирования потока внутри первичной трубы (3) в области конца (6) первичной трубы (3) со стороны выхода.

2. Горелка по п.1, отличающаяся тем, что осевое расстояние (D) между концами (6, 21) со стороны выхода центральной трубы (2) и первичной трубы (3) в продольном направлении первичной трубы (3) составляет по меньшей мере 50%, преимущественно по меньшей мере 75%, в частности по меньшей мере 100%, средней ширины (R) зазора (4) первичной трубы.

3. Горелка по п.2, отличающаяся тем, что центральная труба (2) выполнена сужающейся по направлению к своему концу (21) со стороны выхода.

4. Горелка по п.3, отличающаяся тем, что центральная труба (2) выполнена постоянно сужающейся по направлению к своему концу (21) со стороны выхода.

5. Горелка по п.4, отличающаяся тем, что центральная труба (2) выполнена суженой в виде конуса по направлению к своему концу (21) со стороны выхода, преимущественно с углом наклона α менее 20°, в частности менее 10°, при необходимости примерно 7°.

6. Горелка по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что на конце (21) со стороны выхода центральной трубы (2) в зазоре (4) первичной трубы предусмотрено отклоняющее устройство (41, 52) для отклонения внутрь близкой к центральной трубе части идущего в зазоре (4) первичной трубы потока.

7. Горелка по п.6, отличающаяся тем, что отклоняющее устройство (41, 52) выполнено с возможностью отклонения примерно от 30 до 70% по объему, преимущественно от 40 до 60% по объему, потока, идущего в зазоре (4) первичной трубы.

8. Горелка по п.6, отличающаяся тем, что между центральной трубой (2) и устройством (41, 52) для отклонения предусмотрен проточный канал и что свободное поперечное сечение потока проточного канала в направлении потока остается постоянным.

9. Горелка по п.1, отличающаяся тем, что в зазоре (4) первичной трубы предусмотрено, по меньшей мере, устройство (32, 43, 51) для направления потока для создания завихрения близкой к центральной трубе части потока, движущегося в зазоре (4) первичной трубы.

10. Горелка по п.9, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно устройство (32, 43, 51) для направления потока установлено горизонтально в продольном направлении первичной трубы (3) и выполнено преимущественно в продольном направлении много шире, чем в направлении периметра.

11. Горелка по п.9, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно устройство для направления потока наклонено поперек к продольному направлению первичной трубы.

12. Горелка по п.9, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно устройство (32, 43, 51) для направления потока расположено внутри зазора (4) первичной трубы и занимает 80%, преимущественно 70%, в частности 60% ширины.

13. Горелка по п.9, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно устройство (32, 43, 51) для направления потока предусмотрено с включением последовательно в направлении потока преимущественно расположенного в зазоре (4) первичной трубы устройства (5) для завихрения движущегося в зазоре (4) первичной трубы потока.

14. Горелка по п.9, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно устройство (51) для направления потока предусмотрено в направлении потока преимущественно непосредственно перед устройством (52) для отклонения.

15. Горелка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что на конце (6) первичной трубы (3) со стороны выхода предусмотрен выступающий внутрь в поток первичной трубы (2) стабилизатор пламени (7).