Область техники
Изобретение относится к горелке для сжигания, применяемой к котлу для образования пара с целью выработки электроэнергии, снабжения завода или т.п.; и котлу, оснащенному такой горелкой для сжигания.
Предшествующий уровень техники
Например, обычный котел для сжигания угольной пыли оснащен топкой, установленной в вертикальном положении с образованием полого профиля, при этом на стенке топки обеспечено множество горелок для сжигания, расположенных в окружном окружности и на множестве уровней в вертикальном направлении. Горелка для сжигания обеспечивает подачу смеси первичного воздуха (воздуха) и пылевидного угля (топлива), полученного посредством размалывания угля, и подачу воздуха высокой температуры для горелки для сжигания (вторичного воздуха для угля), при этом смесь и воздух из горелки для сжигания впрыскиваются в топку с образованием пламени так, чтобы сжигание в топке стало возможным. Кроме того, к верхней части топки присоединена жаровая труба, в которой обеспечен теплообменник, такой как пароперегреватель, промежуточный перегреватель, экономайзер или т.п., для рекуперации тепла отходящих газов, при этом между водой и отходящими газами, образующимися при сжигании в топке, происходит теплообмен, и, таким образом, вырабатывается пар.
Пример горелки для сжигания в котле для сжигания угольной пыли описан в следующем патентном документе JP 2011149676 A (патентный документ 1). В патентном документе 1 описана горелка для сжигания, содержащая топливную форсунку, распыляющую топливный газ, в котором смешаны твердое топливо и первичный воздух; воздушную форсунку горелки для сжигания, распыляющую воздух горелки для сжигания из внешней периферии топливной форсунки; и стабилизатор пламени, обеспеченный в отверстии топливной форсунки. Стабилизатор пламени горелки для сжигания, описанной в патентном документе 1, имеет конструкцию, по существу, пересекающую отверстие топливной форсунки, и разделенный профиль, который отводит топливный газ в направлении потока топливного газа; топливная форсунка и воздушная форсунка горелки для сжигания имеют конструкцию, распыляющую топливный газ и воздух горелки для сжигания в виде прямого потока; и множество стабилизаторов пламени соединены с перекрещиванием и расположены с перекрещивающейся частью в центральной области отверстия топливной форсунки.
Раскрытие изобретения
В горелке для сжигания обеспечен стабилизатор пламени внутри топливной форсунки, как и в устройстве, описанном в патентном документе 1, и, следовательно, можно реализовать внутреннее зажигание топливного газа, при котором происходит смешивание твердого топлива и воздуха, а количество образующихся окислов азота можно уменьшить. Однако в горелке для сжигания, описанной в патентном документе 1, осуществляется зажигание газа сгорания и воздуха горелки для сжигания (так называемое внешнее зажигание) с образованием высокотемпературной области с высоким содержанием кислорода, вследствие чего возникает проблема образования большого количества окислов азота.
Кроме того, внутри топливной форсунки обеспечен стабилизатор пламени, как в патентном документе 1, твердое топливо, такое как угольная пыль, имеет меньшую скорость горения, чем газообразное топливо, может произойти срыв пламени и т.п., поэтому реализация стабилизированного зажигания в стабилизаторе пламени представляет собой относительно трудную задачу. Следовательно, стабильное зажигание предпочтительно обеспечивается за счет уменьшения скорости потока топливного газа для ее приближения к скорости горения.
С учетом изложенного выше, задачей изобретения является создание горелки для сжигания, позволяющей достигать стабильного зажигания посредством уменьшения скорости потока топливного газа, при которой топливо и воздух смешиваются с приближением к скорости горения для уменьшения количества образующихся окислов азота; и котла, оснащенного горелкой.
Решение проблемы
Горелка для сжигания в соответствии с одним аспектом изобретения для достижения вышеуказанной цели представляет собой горелку для сжигания, включающую в себя топливную форсунку, способную впрыскивать топливный газ, в котором смешаны топливо и воздух; по меньшей мере один стабилизатор пламени, обеспеченный со стороны торцевого конца топливной форсунки вблизи центральной оси; и разделительный элемент, разделяющий внутренний проточный канал, в котором обеспечен стабилизатор пламени, и внешний проточный канал с внешней стороны внутреннего проточного канала, внутри топливной форсунки, причем площадь поперечного сечения внутреннего проточного канала, отделенная разделительным элементом, увеличивается в направлении потока топливного газа.
В топливной форсунке обеспечен разделительный элемент, разделяющий внутренний проточный канал, в котором обеспечен стабилизатор пламени, и внешний проточный канал с внешней стороны внутреннего проточного канала, при этом площадь поперечного сечения внутреннего проточного канала увеличивается в направлении потока топливного газа под воздействием разделительного элемента, и, следовательно, можно уменьшить скорость потока топливного газа во внутреннем проточном канале. При этом срыв пламени подавляется благодаря приближению скорости потока топливного газа к скорости горения, и, следовательно, возможно получение более стабильного пламени. Таким образом, улучшается внутренняя стабилизация пламени, причем пламя стабилизируется изнутри со стороны центральной оси горелки для сжигания, при этом высокотемпературная область с высоким содержанием кислорода, которая может возникать с внешней окружной стороны топливной форсунки, подавляется, и, таким образом, можно уменьшить количество окислов азота.
Кроме того, в горелке для сжигания в соответствии с одним аспектом изобретения разделительный элемент представляет собой элемент в виде кожуха.
Внутренний проточный канал и внешний проточный канал разделены элементом в виде кожуха. Форма поперечного сечения, перпендикулярная потоку топливного газа в элементе в виде кожуха, является произвольной, однако может применяться многоугольная форма, такая как четырехугольник или т.п., или круглая, эллиптическая или овальная форма.
Кроме того, в горелке для сжигания в соответствии с одним аспектом изобретения разделительный элемент имеет два тела пластинчатой формы, которые проходят взаимно, обеспечивая расстояние с расположенным между ними стабилизатором пламени, при этом тела пластинчатой формы присоединены к поверхности стенки, очерчивая внешнюю периферию топливной форсунки.
Разделительный элемент имеет два тела пластинчатой формы, при этом тела пластинчатой формы присоединены к поверхности стенки, очерчивая внешнюю периферию топливной форсунки. Посредством этого образуется внутренний проточный канал, окруженный поверхностью стенки топливной форсунки и двумя телами пластинчатой формы.
Горелка для сжигания в соответствии с одним аспектом изобретения включает в себя воздушную форсунку горелки для сжигания, подающую воздух из пространства снаружи топливной форсунки, причем площадь поперечного сечения внешнего проточного канала, отделенная разделительным элементом, уменьшается в направлении потока топливного газа.
Площадь поперечного сечения внешнего проточного канала, расположенного с внешней стороны разделительного элемента, уменьшается в направлении потока топливного газа, и, следовательно, возрастает скорость потока топливного газа, протекающего через внешний проточный канал. Таким образом, можно уменьшить разность скорости потока между воздухом, подаваемым из воздушной форсунки горелки для сжигания, и топливным газом, протекающим через внешний проточный канал, при этом подавляется зажигание и смешивание воздуха, подаваемого из воздушной форсунки горелки для сжигания, и топливного газа, протекающего через внешний проточный канал, и, таким образом, образования высокотемпературной области с высоким содержанием кислорода удается избежать в максимально возможной степени.
Следует отметить, что понятие «внешний проточный канал», как правило, относится к проточному каналу между разделительным элементом и участком внутренней стенки топливной форсунки (в некоторых случаях участок внутренней стенки воздушной форсунки горелки для сжигания функционирует в качестве участка внутренней стенки топливной форсунки).
Кроме того, в горелке для сжигания в соответствии с одним аспектом изобретения разделительный элемент имеет угол наклона, который представляет собой угол с направлением, параллельным направлению потока топливного газа, который уменьшается относительно верхнего по потоку концевого участка в направлении потока топливного газа при приближении к стороне торцевого конца.
Угол наклона, представляющий собой угол с направлением, параллельным направлению потока топливного газа, уменьшается относительно верхнего по потоку концевого участка в направлении потока топливного газа при приближении к стороне торцевого конца, и, следовательно, можно подавить отделение топливного газа, протекающего через внутренний проточный канал, и можно эффективно уменьшить скорость потока топливного газа.
Кроме того, в горелке для сжигания в соответствии с одним аспектом изобретения на поверхности внутренней стенки разделительного элемента обеспечена направляющая поверхность, отклоняющаяся в сторону центральной оси топливной форсунки по мере перемещения в направлении потока топливного газа.
На поверхности внутренней стенки разделительного элемента обеспечена направляющая поверхность, отклоняющаяся в сторону центральной оси топливной форсунки по мере перемещения в направлении потока топливного газа, и, следовательно, топливный газ, протекающий по внутренней поверхности стенки разделительного элемента, может быть направлен в сторону центральной оси топливной форсунки, и, таким образом, можно дополнительно усилить внутреннее зажигание.
Кроме того, в горелке для сжигания в соответствии с одним аспектом изобретения воздушная форсунка горелки для сжигания имеет участок поверхности, окруженный внешней поверхностью, который уменьшается относительно верхнего по потоку концевого участка в направлении потока топливного газа при приближении к стороне торцевого конца. Таким образом, даже если воздушная форсунка горелки для сжигания имеет суженный профиль, разность скорости потока на границе между воздухом горелки для сжигания и топливным газом можно уменьшить благодаря наличию разделительного элемента, и, таким образом, можно подавить зажигание в высокотемпературной области с высоким содержанием кислорода. Кроме того, скорость потока вокруг стабилизатора пламени уменьшается, и, таким образом, можно ускорить зажигание в потоке топливного газа.
Кроме того, горелка для сжигания в соответствии с одним аспектом изобретения дополнительно включает в себя направляющий элемент, обеспеченный выше по потоку, чем разделительный элемент топливной форсунки, который направляет топливный газ, протекающий внутри топливной форсунки, в сторону центральной оси. Таким образом, твердое топливо, протекающее внутри топливной форсунки, может смещаться направляющим элементом в сторону центральной оси форсунки, при этом в элемент в виде кожуха может подаваться топливный газ с высокой концентрацией твердого топлива, и, таким образом, можно улучшить внутреннюю стабилизацию пламени.
Кроме того, в горелке для сжигания в соответствии с одним аспектом изобретения дополнительно обеспечена форсунка вторичного воздуха, которая может впрыскивать воздух из пространства снаружи воздушной форсунки горелки для сжигания; форсунка вторичного воздуха имеет поверхность со стороны центральной оси с наклоном, отдаляющуюся от центральной оси по мере перемещения к стороне торцевого конца; и вторичный воздух, протекающий внутри форсунки вторичного воздуха, выпускается в направлении, ориентированном наружу относительно оси, отдельно от воздуха, впрыскиваемого воздушной форсункой горелки для сжигания. Следовательно, воздух горелки для сжигания может всасываться в направлении, отделенном от центральной оси, и, таким образом, можно подавить зажигание на границе между воздухом горелки для сжигания и топливным газом.
Кроме того, в горелке для сжигания в соответствии с одним аспектом изобретения стабилизатор пламени образует конструкцию, в которой два параллельных первых элемента стабилизации пламени, которые проходят в горизонтальном направлении и имеют заданный зазор в вертикальном направлении, и два параллельных вторых элемента стабилизации пламени, которые проходят в вертикальном направлении и имеют заданный зазор в горизонтальном направлении, обеспечены так, чтобы пересекаться. Стабилизатор пламени имеет вышеописанную форму, и, следовательно, предпочтительно может обеспечиваться внутренняя стабилизация пламени.
Кроме того, в горелке для сжигания в соответствии с одним аспектом изобретения стабилизатор пламени включает в себя верхний по потоку элемент стабилизации пламени, обеспеченный с верхней по потоку стороны потока топливного газа; и нижний по потоку элемент стабилизации пламени, обеспеченный с нижней по потоку стороны потока топливного газа относительно верхнего по потоку элемента стабилизации пламени.
Элементы стабилизации пламени распределены в направлении потока топливного газа и расположены ступенчато, и, следовательно, площадь поперечного сечения проточного канала, суженная за счет введения элемента стабилизации пламени, можно уменьшить в максимально возможной степени. Таким образом, можно подавить ускорение топливного газа, протекающего во внутреннем проточном канале, а скорость потока топливного газа, протекающего через внутренний проточный канал, можно приблизить к скорости горения для усиления внутреннего зажигания.
Кроме того, в горелке для сжигания в соответствии с одним аспектом изобретения стабилизатор пламени имеет расширенный участок с нижней по потоку стороны в направлении потока топливного газа. Стабилизатор пламени имеет вышеописанную форму, и, следовательно, предпочтительно может обеспечиваться внутренняя стабилизация пламени.
Кроме того, котел в соответствии с одним аспектом изобретения включает в себя топку; горелку для сжигания, установленную в топке; и теплообменник, осуществляющий теплообмен с газом сгорания из горелки для сжигания на нижней по потоку стороне топки.
Обеспечена описанная выше горелка для сжигания, и, следовательно, можно обеспечить котел, в котором можно уменьшить количество окислов азота, которые представляют собой отходящие газы.
Преимущественные эффекты изобретения
Площадь поперечного сечения внутреннего проточного канала увеличивается в направлении потока топливного газа за счет разделительного элемента, и, следовательно, можно уменьшить скорость потока топливного газа, протекающего через внутренний проточный канал, при этом скорость потока топливного газа можно приблизить к скорости горения для подавления срыва пламени или т.п. и достижения зажигания, стабильного в стабилизаторе пламени. Таким образом, улучшается внутренняя стабилизация пламени, при которой пламя стабилизируется внутри горелки для сжигания, и эффективно осуществляется его уменьшение благодаря горению с избытком горючего, и, следовательно, можно уменьшить количество окислов азота.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена горелка для сжигания в соответствии с примером 1 изобретения, вид спереди;
на фиг. 2 - горелка для сжигания по примеру 1, вид в продольном разрезе;
на фиг. 3 схематично представлена конфигурация котла для сжигания угольной пыли, в котором применяется горелка для сжигания по примеру 1;
на фиг. 4 - горелка для сжигания в котле для сжигания угольной пыли по примеру 1, вид в горизонтальном разрезе;
на фиг. 5 - горелка для сжигания в соответствии с примером 2 изобретения, вид в разрезе;
на фиг. 6 - вид в разрезе, изображающий модифицированный вариант по примеру 2;
на фиг. 7 - горелка для сжигания в соответствии с примером 3 изобретения, вид в разрезе;
на фиг. 8 - горелка для сжигания в соответствии с примером 4 изобретения, вид в разрезе;
на фиг. 9 - горелка для сжигания в соответствии с примером 5 изобретения, вид в разрезе;
на фиг. 10 - горелка для сжигания по примеру 5, вид спереди;
на фиг. 11 - горелка для сжигания по модифицированному примеру, вид спереди;
на фиг. 12 - топливная форсунка горелки для сжигания в соответствии с примером 6 изобретения, вид в горизонтальном разрезе;
на фиг. 13 - форсунка для сжигания по примеру 6, вид спереди;
на фиг. 14 - топливная форсунка кольцевой горелки для сжигания по модифицированному варианту примера 6, вид в горизонтальном разрезе;
на фиг. 15 - топливная форсунка, показанная на фиг. 14, вид спереди;
на фиг. 16 - топливная форсунка в соответствии с примером 7 изобретения, вид в горизонтальном разрезе;
на фиг. 17 - топливная форсунка, показанная на фиг. 16 вид спереди;
на фиг. 18 - топливная форсунка, показанная на фиг. 16, вид сбоку в разрезе.
Варианты осуществления изобретения
Далее подробно описаны предпочтительные примеры горелки для сжигания в соответствии с одним аспектом изобретения со ссылками на чертежи. Следует отметить, что изобретение не ограничено этими примерами, и при наличии множества примеров подразумевается, что изобретение будет включать конфигурацию, объединяющую эти примеры.
Пример 1
На фиг. 1 представлена горелка для сжигания в соответствии с примером 1 изобретения, вид спереди; на фиг. 2 - горелка для сжигания по примеру 1, вид в продольном разрезе; на фиг. 3 схематично представлена конфигурация котла для сжигания угольной пыли, в котором применяется горелка для сжигания по примеру 1; а на фиг. 4 представлена горелка для сжигания в котле для сжигания угольной пыли по примеру 1, вид в горизонтальном разрезе.
Котел для сжигания угольной пыли, в котором применяется горелка для сжигания по примеру 1, представляет собой котел, использующий угольную пыль, причем уголь размалывают в качестве твердого топлива, сжигающий угольную пыль с помощью горелки для сжигания и позволяющий рекуперировать выделяемое при сжигании тепло.
В примере 1 котел 10 для сжигания угольной пыли представляет собой обычный котел, имеющий топку 11, устройство 12 для сжигания и жаровую трубу 13, как показано на фиг. 3. Топка 11 имеет форму полой трубы квадратного сечения и установлена в вертикальном направлении, а устройство 12 для сжигания обеспечено на нижней части стенки топки, входящей в состав топки 11.
Устройство 12 для сжигания имеет множество горелок 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания, которые установлены на стенке топки. В настоящем примере горелки 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания выполнены в виде комплекта из пяти горелок, разнесенных в вертикальном направлении и размещенных через четыре равных интервала в окружном направлении, иными словами, они расположены на пяти уровнях.
Кроме того, горелки 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания присоединены к машинам 31, 32, 33, 34, 35 для размалывания угля (мельницам) с помощью труб 26, 27, 28, 29, 30 для подачи угольной пыли. Хотя это не показано на чертежах, машины 31, 32, 33, 34, 35 для размалывания угля выполнены таким образом, чтобы стол для размалывания поддерживался с возможностью приведения в действие и вращения на оси вращения в вертикальном направлении внутри корпуса, а множество размалывающих вальцов над столом для размалывания, обращенных к нему, поддерживались с возможностью вращения одновременно с вращением стола для размалывания. Следовательно, при введении угля между множеством размалывающих вальцов и столом для размалывания уголь размалывается до заданного размера, а затем угольная пыль, отсортированная с помощью воздуха для транспортировки (воздуха), подается из труб 26, 27, 28, 29, 30 для подачи угольной пыли к горелкам 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания.
Кроме того, топка 11 имеет дутьевой короб 36, обеспеченный в положении установки горелок 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания, при этом первый концевой участок воздуховода 37 присоединен к дутьевому коробу 36, а нагнетательный вентилятор 38 присоединен ко второму концевому участку воздуховода 37. Кроме того, топка 11 имеет дополнительную воздушную форсунку 39, обеспеченную выше положения установки горелок 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания, и концевой участок воздуховода 40, ответвленного от воздуховода 37, соединенный с дополнительной воздушной форсункой 39. Следовательно, воздух для сжигания (воздух горелки для сжигания (воздух для сжигания топливного газа), вторичный воздух), направляемый от нагнетательного вентилятора 38, может подаваться в дутьевой короб 36 из воздуховода 37 и подаваться в горелки 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания из дутьевого короба 36, при этом воздух для сжигания (дополнительный воздух), направляемый от нагнетательного вентилятора 38, может подаваться из ответвленного воздуховода 40 к дополнительной воздушной форсунке 39.
Следовательно, горелки 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания в устройстве 12 для сжигания могут впрыскивать пылевидную топливовоздушную смесь (топливный газ), в которой смешаны угольная пыль и воздух, в топку 11 и могут впрыскивать воздух горелок для сжигания и вторичный воздух в топку 11, и, таким образом, пламя может образовываться посредством зажигания пылевидной топливовоздушной смеси с помощью растопочной горелки, не показанной на чертежах.
Следует отметить, что в большинстве случаев при включении котла горелки 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания образуют пламя посредством распыления нефтяного топлива в топку 11. В альтернативном варианте осуществления при образовании пламени для включения с помощью горелки на жидком топливе воздух горелки для сжигания подается из горелки на жидком топливе во время нормальной эксплуатации.
К верхней части топки 11 присоединена жаровая труба 13; пароперегреватели 41, 42, промежуточные перегреватели 43, 44 и экономайзеры 45, 46, 47 для рекуперации тепла отходящего газа обеспечены на жаровой трубе 13 в качестве элементов конвективной теплопередачи; при этом между водой и отходящими газами, образующимися при сжигании в топке 11, происходит теплообмен.
Труба 48 для отходящих газов, в которую выпускаются отработавшие газы после теплообмена, присоединена к нижней по потоку стороне жаровой трубы 13. Труба 48 для отходящих газов снабжена воздухоподогревателем 49, обеспеченным между воздуховодом 37, теплообмен происходит между воздухом, протекающим по воздуховоду 37, и отработавшим газом, протекающим по трубе 48 для отходящих газов, и, таким образом, можно повысить температуру воздуха для сжигания, подаваемого к горелкам 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания.
Следует отметить, что, хотя это не показано на чертежах, труба 48 для отходящих газов содержит устройство денитрификации, электропылеуловитель, дымосос и устройство десульфуризации, а на нижнем по потоку концевом участке обеспечена воронка.
Таким образом, при приведении в действие машин 31, 32, 33, 34, 35 для размалывания угля получаемая угольная пыль подается в горелки 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания по трубам 26, 27, 28, 29, 30 для подачи угольной пыли вместе с воздухом для транспортировки. Кроме того, нагретый воздух для сжигания подается из воздуховода 37 в горелки 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания через дутьевой короб 36 и подается из ответвленного воздуховода 40 к дополнительной воздушной форсунке 39. Таким образом, пылевидная топливовоздушная смесь, в которой смешаны угольная пыль и воздух для транспортировки, впрыскивается в топку 11 при одновременном впрыскивании воздуха для сжигания в топку 11, и, таким образом, горелки 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания могут образовывать пламя за счет зажигания в этот момент времени. Кроме того, дополнительная воздушная форсунка 39 впрыскивает дополнительный воздух в топку 11, и, таким образом, может осуществляться регулирование процесса горения. В топке 11 пылевидная топливовоздушная смесь и воздух для сжигания сжигаются с образованием пламени, и когда пламя образуется в нижней части топки 11, газ сгорания (отходящие газы) поднимается внутри топки 11 и выпускается в жаровую трубу 13.
Иными словами, горелки 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания впрыскивают пылевидную топливовоздушную смесь и воздух для сжигания (воздух горелок для сжигания/вторичный воздух) в область горения в топке 11, и, таким образом, в области горения образуется поток завихрения пламени за счет зажигания в этот момент времени. Кроме того, поток завихрения пламени поднимается при завихрении, достигая области восстановления. Дополнительная воздушная форсунка 39 впрыскивает дополнительный воздух выше области восстановления в топке 11. В топке 11 количество подаваемого воздуха устанавливают таким образом, чтобы оно было меньше теоретического количества воздуха относительно количества подаваемой угольной пыли, и, таким образом, внутри поддерживается восстановительная атмосфера. Кроме того, окислы азота, образующиеся при сгорании угольной пыли, восстанавливаются в топке 11, а затем выполняется горение угольной пыли в окислительной среде за счет подачи дополнительного воздуха, и уменьшается количество окислов азота, образующихся при сгорании угольной пыли.
В это же время вода, подаваемая насосом подачи воды, не показанным на чертежах, предварительно нагревается экономайзерами 45, 46, 47, после этого подается к верхнему барабану, не показанному на чертежах, нагревается до состояния насыщенного пара при подаче по экранным трубам (не показаны) на стенке топки и затем передается в верхний барабан, не показанный на чертежах. Кроме того, насыщенный пар в верхнем барабане, не показанном на чертежах, вводится в пароперегреватели 41, 42 и затем перегревается газом сгорания. Перегретый пар, образованный пароперегревателями 41, 42, подается к силовой установке (такой как турбина или т.п.), не показанной на чертежах. Кроме того, пар, отбираемый в процессе расширения в турбине, вводится в промежуточные перегреватели 43, 44, снова перегревается, а затем возвращается в турбину. Следует отметить, что топка 11 описана как печь барабанного типа (верхний барабан), но не ограничивается этой конструкцией.
После этого отходящий газ, проходящий через экономайзеры 45, 46, 47 жаровой трубы 13, выпускается в атмосферу из воронки, после того как опасные вещества, такие как окислы азота и т.п., будут удалены устройством денитрификации, не показанным на чертежах, пылевидные вещества будут удалены электропылеуловителем, а содержание серы - устройством десульфуризации в трубу 48 для отходящих газов.
Устройство 12 для сжигания описано подробно, при этом горелки 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания, образующие устройство 12 для сжигания, имеют по существу одинаковую конструкцию, и, таким образом, описана только горелка 21 для сжигания, расположенная на самом верхнем уровне.
Как показано на фиг. 4, горелка 21 для сжигания образована из горелок 21a, 21b, 21c, 21d для сжигания, обеспеченных на четырех поверхностях стенки в топке 11. Горелки 21a, 21b, 21c, 21d для сжигания имеют трубы 26a, 26b, 26c, 26d, ответвленные от трубы 26 для подачи угольной пыли, которые соединены друг с другом, и трубы 37a, 37b, 37c, 37d, ответвленные от воздуховода 37, который является разветвленным.
Таким образом, горелки 21a, 21b, 21c, 21d для сжигания на поверхностях стенки топки 11 впрыскивают пылевидную топливовоздушную смесь, в которой смешаны угольная пыль и воздух для транспортировки, в топку 11 и впрыскивают воздух для сжигания в пылевидную топливовоздушную смесь с внешней стороны. Кроме того, пылевидная топливовоздушная смесь из горелок 21a, 21b, 21c, 21d для сжигания воспламеняется, вследствие чего могут быть образованы четыре языка пламени F1, F2, F3, F4, и эти четыре языка пламени F1, F2, F3, F4 образуют поток завихрения пламени, завихряющийся в направлении против часовой стрелки в окружном направлении, если смотреть сверху на топку 11 (фиг. 4).
Как показано на фиг. 1 и фиг. 2, в горелке 21 (21a, 21b, 21c, 21d) для сжигания, выполненной таким способом, в центре обеспечены топливная форсунка 51, воздушная форсунка 52 горелки для сжигания и форсунка 53 вторичного воздуха, а также обеспечены стабилизатор 54 пламени и элемент в виде кожуха (разделительный элемент) 55. Топливная форсунка 51 может впрыскивать топливный газ (пылевидную топливовоздушную смесь, воздух), в котором смешаны угольная пыль (твердое топливо) и воздух для транспортировки (воздух, первичный воздух), как показано стрелкой 202. Воздушная форсунка 52 горелки для сжигания (форсунка воздуха для сжигания) обеспеченная с внешней стороны топливной форсунки 51, может впрыскивать воздух для топлива (воздух горелки для сжигания, воздух для сжигания топливного газа, вторичный воздух для угля) с внешней окружной стороны топливного газа, распыляемого из топливной форсунки 51, как показано стрелкой 204. Форсунка 53 вторичного воздуха обеспечена в положении снаружи воздушной форсунки 52 горелки для сжигания и с верхней стороны в вертикальном направлении по отношению к воздушной форсунке 52 горелки для сжигания и расположена снаружи воздушной форсунки 52 горелки для сжигания и с нижней стороны в вертикальном направлении по отношению к воздушной форсунке 52 горелки для сжигания. В этом случае вертикальное направление также включает направление, отклоняющееся на очень маленький угол относительно вертикального направления. Форсунка 53 вторичного воздуха не обеспечена в положении снаружи воздушной форсунки 52 горелки для сжигания рядом в горизонтальном направлении. Форсунка 53 вторичного воздуха может впрыскивать вторичный воздух (ВТОР) с внешней окружной стороны воздуха горелки для сжигания, распыляемого из воздушной форсунки 52 горелки для сжигания, как показано стрелкой 206. Кроме того, форсунка 53 вторичного воздуха может быть предусмотрена в положении снаружи воздушной форсунки 52 горелки для сжигания рядом с горелкой в горизонтальном направлении. Кроме того, форсунка 53 вторичного воздуха может быть обеспечена в положении снаружи воздушной форсунки 52 горелки для сжигания рядом в горизонтальном направлении, при этом ее не нужно располагать в положении рядом в вертикальном направлении. Форсунка 53 вторичного воздуха может быть обеспечена по всей окружности снаружи воздушной форсунки 52 горелки для сжигания. Форсунка 53 вторичного воздуха может обеспечивать регулирующий механизм для открытия заслонки или т.п., чтобы можно было регулировать количество выпускаемого вторичного воздуха.
Топливная форсунка 51, воздушная форсунка 52 горелки для сжигания и форсунка 53 вторичного воздуха горелки 21 для сжигания имеют деталь 80 для регулирования угла горелки и линейный участок 82 трубы, присоединенный в состоянии свободного скольжения к детали 80 для регулирования угла горелки. Деталь 80 для регулирования угла горелки находится на торцевом конце топливной форсунки 51, воздушной форсунки 52 горелки для сжигания и форсунки 53 вторичного воздуха горелки 21 для сжигания и поддерживается в состоянии, допускающем перемещение в заданном направлении относительно линейного участка 82 трубы. Направление, в котором можно перемещать деталь 80 для отклонения горелки, не имеет конкретных ограничений, при этом деталь может перемещаться в осевом направлении (вертикальном направлении) топки 11 или в направлении поперечного сечения (горизонтальном направлении) топки 11. Для горелки 21 для сжигания направление детали 80 для регулирования угла горелки регулируют с целью регулирования направления впрыскивания пылевидной топливовоздушной смеси, в которой смешаны угольная пыль и воздух для транспортировки. Линейный участок 82 трубы присоединен к детали 80 для регулирования угла горелки, при этом форма трубы соответствует топливной форсунке 51, воздушной форсунке 52 горелки для сжигания и форсунке 53 вторичного воздуха, и топливный газ, в котором смешаны угольная пыль и воздух, воздух горелки для сжигания и вторичный воздух подаются к каждой части детали 80 для регулирования угла горелки. Линейный участок 82 трубы образует удлиненную трубчатую конструкцию.
Топливная форсунка 51 имеет участок на стороне торцевого конца, иными словами, участок, соответствующий детали 80 для регулирования угла горелки, который представляет собой прямую трубу, при этом площадь (площадь поперечного сечения проточного канала) поперечного сечения (отверстия), перпендикулярного направлению, в котором впрыскивается пылевидная топливовоздушная смесь, является постоянной. Воздушная форсунка 52 горелки для сжигания имеет участок на стороне торцевого конца, иными словами, участок, соответствующий детали 80 для регулирования угла горелки, который сужается при приближении к торцевому концу, при этом площадь (площадь поперечного сечения проточного канала) поперечного сечения (отверстия), перпендикулярного направлению, в котором впрыскивается пылевидная топливовоздушная смесь, уменьшается при приближении к торцевому концу. Иными словами, воздушная форсунка 52 горелки для сжигания имеет форму, при которой площадь поверхности, окруженной внешней поверхностью, уменьшается относительно верхнего по потоку концевого участка в направлении потока топливного газа. Форсунка 53 вторичного воздуха имеет участок на стороне торцевого конца, иными словами, участок, соответствующий детали 80 для регулирования угла горелки, который сужается при приближении к торцевому концу, при этом площадь (площадь поперечного сечения проточного канала) поперечного сечения (отверстия), перпендикулярная направлению, в котором впрыскивается пылевидная топливовоздушная смесь, уменьшается при приближении к торцевому концу.
Следует отметить, что форма отверстия топливной форсунки 51 и воздушной форсунки 52 горелки для сжигания не ограничена квадратным сечением и может иметь прямоугольное сечение или, в этом случае, форму с закругленными углами. За счет использования трубчатой конструкции с закругленными углами можно увеличить прочность форсунки. Кроме того, также можно использовать цилиндрическую форму.
Стабилизатор 54 пламени находится внутри топливной форсунки 51, и обеспечен со стороны центральной оси и с нижней по потоку стороны в направлении впрыскивания топливного газа, и, таким образом, предназначен для зажигания и стабилизации пламени топливного газа. Стабилизатор 54 пламени образует так называемую двухкрестовую разделенную структуру, выполненную таким образом, что первые элементы 61, 62 стабилизации пламени вдоль горизонтального направления и вторые элементы 63, 64 стабилизации пламени вдоль вертикального направления (верхнее и нижнее направление) образуют форму креста. Кроме того, первые элементы 61, 62 стабилизации пламени имеют плоские участки 61a, 62a в форме пластин постоянной толщины и расширенные участки 61b, 62b, выполненные как одно целое с передней концевой частью (нижней по потоку концевой частью в направлении потока топливного газа) плоских участков 61a, 62a. Расширенные участки 61b, 62b имеют поперечное сечение в форме равнобедренного треугольника, ширину, которая увеличивается по мере приближения к нижней по потоку стороне в направлении потока топливного газа, и передний конец, который образует плоскую поверхность, перпендикулярную направлению потока топливного газа. Следует отметить, что расширенные участки 61b, 62b не ограничены поперечным сечением в форме равнобедренного треугольника и могут иметь разделенную структуру, так что разделяется поток топливного газа с образованием прямоугольной области с нижней по потоку стороны, где поперечное сечение, например, может быть Y-образным. Кроме того, хотя это не показано на чертежах, вторые элементы 63, 64 стабилизации пламени образуют такую же конструкцию.
Таким образом, топливная форсунка 51 и воздушная форсунка 52 горелки для сжигания имеют удлиненную трубчатую конструкцию. Топливная форсунка 51 имеет прямоугольное отверстие 51a, а воздушная форсунка 52 горелки для сжигания имеет прямоугольное кольцеобразное отверстие 52a, и, таким образом, топливная форсунка 51 и воздушная форсунка 52 горелки для сжигания образуют двухтрубную конструкцию. Форсунка 53 вторичного воздуха обеспечена в виде двухтрубной конструкции с внешней стороны топливной форсунки 51 и воздушной форсунки 52 горелки для сжигания и имеет прямоугольное кольцеобразное отверстие 53a. В результате, отверстие 52a воздушной форсунки 52 горелки для сжигания обеспечено с внешней стороны отверстия 51a топливной форсунки 51, а отверстие 53a форсунки 53 вторичного воздуха обеспечено с внешней стороны отверстия 52a воздушной форсунки 52 горелки для сжигания. Следует отметить, что форсунка 53 вторичного воздуха может обеспечивать множество отдельных форсунок с внешней окружной стороны воздушной форсунки 52 горелки для сжигания в качестве форсунки вторичного воздуха без обеспечения двухтрубной конструкции.
Форсунки 51, 52, 53 обеспечены таким образом, чтобы отверстия 51a, 52a, 53a были выровнены на одной и той же поверхности. Кроме того, стабилизатор 54 пламени поддерживается поверхностью внутренней стенки топливной форсунки 51 или материалом, не показанным на чертежах, с верхней по потоку стороны проточного канала, в котором протекает топливный газ. Кроме того, в двойной разделенной конструкции внутри топливной форсунки 51 в качестве стабилизатора 54 пламени обеспечено множество стабилизаторов 61, 62, 63, 64 пламени, и, таким образом, проточный канал делится на девять. Кроме того, ширина расширенных участков 61b, 62b у стабилизатора 54 пламени увеличивается на передней концевой части, при этом расширенные участки 61b, 62b имеют поверхность переднего конца, которая выровнена с отверстием 51a.
Кроме того, в горелке 21 для сжигания примера 1 элемент 55 в виде кожуха, который уменьшает скорость потока топливного газа, протекающего внутри осевой центральной части топливных газов, протекающих внутри топливной форсунки 51, находится внутри топливной форсунки 51, а точнее - в положении, включающем конец топливной форсунки 51, и обеспечен на участке, соответствующем детали 80 для регулирования угла горелки. Внутренний проточный канал, в котором обеспечен стабилизатор 54 пламени, и внешний проточный канал с внешней стороны внутреннего проточного канала разделены элементом 55 в виде кожуха. Элемент 55 в виде кожуха имеет форму, при которой площадь поперечного сечения внутреннего проточного накала, окруженного элементом 55 в виде кожуха, увеличивается по мере приближения к нижней по потоку стороне от верхней по потоку стороны в направлении потока топливного газа, иными словами, при приближении к отверстию торцевого конца, как показано на фиг. 1 и фиг. 2.
Элемент 55 в виде кожуха представляет собой трубу с поперечным сечением квадратной формы и расположен внутри топливной форсунки 51. Элемент 55 в виде кожуха содержит пластинчатый элемент 65, обеспеченный между элементом 61 стабилизации пламени и поверхностью верхней стенки воздушной форсунки 52 горелки для сжигания; пластинчатый элемент 66, обеспеченный между элементом 62 стабилизации пламени и поверхностью нижней стенки воздушной форсунки 52 горелки для сжигания; пластинчатый элемент 67, обеспеченный между элементом 63 стабилизации пламени и поверхностью боковой стенки воздушной форсунки 52 горелки для сжигания; и пластинчатый элемент 68, обеспеченный между элементом 64 стабилизации пламени и поверхностью боковой стенки воздушной форсунки 52 горелки для сжигания. В поперечном сечении, перпендикулярном направлению потока топливного газа, концевые участки пластинчатых элементов 65, 66, 67, 68 элемента 55 в виде кожуха соединены с образованием трубы квадратного поперечного сечения. Элемент 55 в виде кожуха окружает участок стабилизатора 54 пламени в осевой центральной части топливной форсунки 51, который в настоящем примере представляет собой участок квадратной формы, образованный элементами 61, 62, 63, 64 стабилизации пламени. Пластинчатые элементы 65, 66, 67, 68 имеют концевой участок с верхней по потоку стороны в направлении потока топливного газа, который находится с верхней по потоку стороны стабилизатора 54 пламени, и концевой участок с нижней по потоку стороны в направлении потока топливного газа в том же положении, что и концевой участок с нижней по потоку стороны стабилизатора 54 пламени. Кроме того, элемент 55 в виде кожуха наклонен в таком направлении, чтобы пластинчатые элементы 65, 66, 67, 68 удалялись от осевой центральной части топливной форсунки 51 при приближении к нижней по потоку стороне от верхней по потоку стороны в направлении потока топливного газа, иными словами, при приближении к отверстию торцевого конца (отверстию для впрыскивания топливного газа). Кроме того, пластинчатые элементы 65, 66, 67, 68 присоединены к элементам 61, 62, 63, 64 стабилизации пламени в месте перекрывания элементов 61, 62, 63, 64 стабилизации пламени. Таким образом, элементы 61, 62, 63, 64 стабилизации пламени проходят через пластинчатые элементы 65, 66, 67, 68 в месте перекрывания. Таким образом, элемент 55 в виде кожуха имеет форму, при которой площадь внутреннего участка, окруженная элементом 55 в виде кожуха, возрастает при приближении к отверстию торцевого конца в направлении потока топливного газа. В случае элемента 55 в виде кожуха, если площадь отверстия 69 концевого участка с верхней по потоку стороны в направлении потока топливного газа задается равной A1, а площадь отверстия 70 концевого участка с нижней по потоку стороны в направлении потока топливного газа задается равной A2, то площадь A1 меньше площади A2.
Таким образом, в горелке 21 для сжигания топливный газ, в котором смешаны угольная пыль и воздух, впрыскивается в топку из отверстия 51a топливной форсунки 51, воздух горелки для сжигания впрыскивается в топку из отверстия 52a воздушной форсунки 52 горелки для сжигания с ее внешней стороны, а вторичный воздух впрыскивается в топку из отверстия 53a форсунки 53 вторичного воздуха с ее внешней стороны. В это же время топливный газ впрыскивается как во внутренний проточный канал, так и во внешний проточный канал, разделенные элементом 55 в виде кожуха. В случае газов сгорания газ сгорания, впрыскиваемый внутрь элемента 55 в виде кожуха, представляет собой газ сгорания, получаемый посредством ответвления и воспламенения с помощью стабилизатора 54 пламени с последующим горением, в отверстии 51a топливной форсунки 51. В случае газов сгорания газ сгорания, впрыскиваемый снаружи элемента 55 в виде кожуха, сжигается пламенем, воспламеняемым стабилизатором 54 пламени. Кроме того, воздух горелки для сжигания впрыскивается к внешней периферии газа сгорания и, таким образом, способствует сгоранию топливного газа. Кроме того, вторичный воздух впрыскивается к внешней периферии языков пламени горения, и, таким образом, можно регулировать соотношение воздуха горелки для сжигания и вторичного воздуха с достижением, таким образом, оптимального сгорания.
Кроме того, в горелке 21 для сжигания стабилизатор 54 пламени образует разделенную структуру, и, таким образом, газ сгорания ответвляется стабилизатором 54 пламени в отверстии 51a топливной форсунки 51. В это же время стабилизатор 54 пламени обеспечен в центральной области отверстия 51a топливной форсунки 51, при этом зажигание и стабилизация пламени топливного газа осуществляются в центральной области. Таким образом, выполняется внутренняя стабилизация пламени горения (стабилизация пламени в центральной области отверстия 51a топливной форсунки 51).
Следовательно, по сравнению с конфигурацией, в которой выполняется внешняя стабилизация пламени горения, внешняя периферийная часть пламени горения имеет низкую температуру, а также низкое содержание кислорода в результате поглощения кислорода внутри пламени, и, таким образом, температуру внешней периферийной части пламени горения в атмосфере с высокой концентрацией кислорода можно уменьшить с помощью воздуха горелки для сжигания, при этом можно уменьшить количество образующихся окислов азота во внешней периферийной части пламени горения.
В горелке 21 для сжигания согласно изобретению используется конфигурация с внутренней стабилизацией пламени, и, следовательно, газ сгорания и воздух для сжигания (воздух горелки для сжигания и вторичный воздух) предпочтительно подаются в виде прямого потока. Иными словами, топливная форсунка 51, воздушная форсунка 52 горелки для сжигания и форсунка 53 вторичного воздуха предпочтительно имеют конфигурацию, при которой газ сгорания, воздух горелки для сжигания и вторичный воздух подаются в виде прямого потока в направлении центральной оси горелки без завихрения. Газ сгорания, воздух горелки для сжигания и вторичный воздух распыляют в виде прямого потока, при этом образуется пламя горения, и, таким образом, в конфигурации с внутренней стабилизацией пламени горения подавляется циркуляция газа в пламени горения. Таким образом, поддерживается низкая температура внешней периферийной части пламени горения, а количество образующихся окислов азота уменьшается за счет смешивания с воздухом горелки для сжигания.
Кроме того, в горелке 21 для сжигания обеспечен элемент 55 в виде кожуха, в котором площадь поперечного сечения внутреннего проточного канала возрастает при приближении к отверстию торцевого конца топливной форсунки 51, и, следовательно, можно уменьшить скорость потока топливного газа, протекающего через внутренний проточный канал. При этом срыв пламени подавляется благодаря приближению скорости потока топливного газа к скорости горения, и, следовательно, возможно получение более стабильного пламени. Таким образом, улучшается внутренняя стабилизация пламени, и, следовательно, может подавляться высокотемпературная область с высоким содержанием кислорода, которая может возникать с внешней окружной стороны топливной форсунки 51, и, таким образом, можно уменьшить концентрацию окислов азота.
Кроме того, площадь поперечного сечения внешнего проточного канала, отделенного элементом 55 в виде кожуха в горелке 21 для сжигания, уменьшается в направлении потока топливного газа и, следовательно, в направлении потока топливных газов, впрыскиваемых в топку топливной форсункой 51, при этом можно дополнительно увеличить скорость потока топливного газа во внешнем проточном канале, протекающего вблизи воздуха горелки для сжигания, впрыскиваемого воздушной форсункой 52 горелки для сжигания. Таким образом, можно уменьшить разность скорости потока между воздухом горелки для сжигания и топливным газом, протекающим через внешний проточный канал, и может быть подавлено зажигание на границе воздуха горелки для сжигания и топливного газа, протекающего через внешний проточный канал, иными словами, внешнее зажигание.
В качестве примера топливный газ 90, проходящий между элементом 61 стабилизации пламени и элементом 62 стабилизации пламени стабилизатора 54 пламени, распыляется из горелки 21 для сжигания при низкой скорости потока, например 10 м/с, а затем воспламеняется изнутри. Топливный газ 90, проходящий через пространство, окруженное элементом 55 в виде кожуха, которое находится дальше от центра, чем пространство между элементом 61 стабилизации пламени и элементом 62 стабилизации пламени стабилизатора 54 пламени, распыляется из горелки 21 для сжигания при низкой скорости потока, например 10 м/с, а затем воспламеняется изнутри. Топливный газ 90, проходящий через пространство, окруженное топливной форсункой 51, которое находится дальше от центра, чем пространство, окруженное элементом 55 в виде кожуха, распыляется из горелки 21 для сжигания при более высокой скорости потока, чем топливный газ во внутреннем пространстве, например, такой как 30 м/с. Воздух горелки для сжигания, проходящий через пространство, окруженное воздушной форсункой 52 горелки для сжигания, которое находится дальше от центра, чем пространство, окруженное топливной форсункой 51, распыляется из горелки 21 для сжигания при более высокой скорости потока, чем топливный газ во внутреннем пространстве, например, такой как 40 м/с. Вторичный воздух, проходящий через пространство, окруженное форсункой 53 вторичного воздуха, которое находится дальше от центра, чем пространство, окруженное воздушной форсункой 52 горелки для сжигания, распыляется из горелки 21 для сжигания при более высокой скорости потока, чем топливный газ во внутреннем пространстве, например, такой как 60 м/с.
Таким образом, в горелке для сжигания в примере 1 обеспечена топливная форсунка 51, которая может впрыскивать топливный газ, в котором смешаны угольная пыль и воздух, и воздушная форсунка 52 горелки для сжигания, которая может впрыскивать воздух горелки для сжигания снаружи топливной форсунки 51; обеспечен стабилизатор 54 пламени со стороны торцевого конца топливной форсунки 51 вблизи центральной оси; и обеспечен элемент 55 в виде кожуха, который уменьшает скорость потока топливного газа, протекающего со стороны центральной оси в топливной форсунке 51, и увеличивает скорость потока топливного газа, протекающего со стороны воздушной форсунки 52 горелки для сжигания.
Таким образом, в случае топливных газов, протекающих внутри топливной форсунки 51, скорость потока топливного газа, протекающего через внутренний проточный канал со стороны центральной оси топливной форсунки 51, иными словами, стабилизатора 54 пламени, можно уменьшить с помощью элемента 55 в виде кожуха, следовательно, скорость потока можно приблизить к скорости горения и, таким образом, достичь легковоспламеняющегося состояния, в результате чего можно улучшить характеристики внутренней стабилизации потока на основе стабилизатора 54 пламени. Таким образом, можно улучшить внутреннюю стабилизацию пламени, что, следовательно, будет способствовать сжиганию в восстановительной атмосфере с недостатком кислорода для дальнейшего снижения концентрации окислов азота.
Кроме того, в горелке для сжигания по примеру 1 в случае топливных газов, протекающих внутри топливной форсунки 51, скорость потока топливного газа, протекающего через внешний проточный канал со стороны воздушной форсунки 52 горелки для сжигания, можно увеличить с помощью элемента 55 в виде кожуха, следовательно, можно уменьшить разность скорости потока на границе между воздухом горелки для сжигания и топливным газом, протекающим через внешний проточный канал, и можно подавить внешнее зажигание, представляющее собой зажигание в области, где протекает воздух горелки для сжигания.
Горелка 21 для сжигания согласно изобретению в примере 1 имеет концевой участок с нижней по потоку стороны стабилизатора 54 пламени, который расположен с перекрытием концевого участка с нижней по потоку стороны топливной форсунки 51, иными словами, отверстия 51a, но конфигурация не ограничивается этим вариантом. Стабилизатор 54 пламени горелки 21 для сжигания может быть обеспечен вблизи торцевого конца топливной форсунки 51. Область вблизи торцевого конца согласно изобретению представляет собой внутренний объем форсунки горелки 21 для сжигания. Если в горелке 21 для сжигания обеспечена деталь 80 для регулирования угла горелки, как в настоящем примере, стабилизатор 54 пламени предпочтительно обеспечен внутри детали 80 для регулирования угла горелки.
В качестве примера сжигаемого топлива была описана угольная пыль, но изобретение не ограничивается угольной пылью (твердым топливом), и в нем могут использовать биомассу (крошки биомассы, гранулы биомассы), остаточные нефтепродукты, нефтяной кокс, СПГ, сланцевый газ, или другие виды топлива, или смешанную комбинацию двух или более из этих видов топлива.
Пример 2
На фиг. 5 представлена горелка для сжигания в соответствии с примером 2 изобретения, вид в разрезе. Следует отметить, что одинаковые ссылочные обозначения присвоены элементам, имеющим такие же функции, как в описанных выше примерах, поэтому их детальное описание опущено.
В горелке 21a для сжигания по примеру 2, изображенному на фиг. 5, со стороны центра обеспечены топливная форсунка 51, воздушная форсунка 52 горелки для сжигания и форсунка 53 вторичного воздуха, а также обеспечены стабилизатор 54 пламени и элемент 55a в виде кожуха.
Элемент 55a в виде кожуха имеет пластинчатые элементы 65a, 66b. В элементе 55a в виде кожуха также обеспечен пластинчатый участок, соответствующий пластинчатым элементам 67, 68 элемента 55 в виде кожуха. Пластинчатый элемент 65a имеет наклонный участок 84 относительно направления потока топливного газа и горизонтальный участок 85, расположенный горизонтально относительно направления потока топливного газа. Наклонный участок 84 обеспечен с верхней по потоку стороны от горизонтального участка 85 в направлении потока топливного газа и соединен с горизонтальным участком 85. Пластинчатый элемент 66b имеет наклонный участок 86 относительно направления потока топливного газа и горизонтальный участок 87, расположенный горизонтально относительно направления потока топливного газа. Наклонный участок 86 обеспечен с верхней по потоку стороны от горизонтального участка 87 в направлении потока топливного газа и соединен с горизонтальным участком 87.
В элементе 55a в виде кожуха площадь поперечного сечения внутреннего проточного канала возрастает в области, где обеспечены наклонные участки 84, 86 с верхней по потоку стороны в направлении потока топливного газа, при этом площадь поперечного сечения внутреннего проточного канала является постоянной в области, где обеспечены горизонтальные участки 85, 87.
Как в горелке 21a для сжигания, тот же эффект может достигаться, даже если площадь поперечного сечения внутреннего проточного канала элемента 55a в виде кожуха изменяется в части области в направлении потока топливного газа, а в оставшейся части площадь поперечного сечения внутреннего проточного канала является постоянной. Кроме того, в горелке 21a для сжигания площадь поперечного сечения проточного канала элемента 55a в виде кожуха с концевой стороны топливной форсунки 51 является постоянной, и, следовательно, топливный газ может распыляться из форсунки выпрямленным в прямом направлении, чтобы не становиться причиной зажигания на внешней периферии вследствие протекания топливного газа к внешней стороне.
Элемент в виде кожуха горелки для сжигания не ограничен формой элементов 55, 55a в виде кожуха и может иметь различные формы. Например, элемент в виде кожуха может иметь конфигурацию, в которой множество труб с различной площадью внутреннего сечения соединены в направлении потока топливного газа с изменением формы соединяющихся участков. Кроме того, элемент в виде кожуха не ограничен формой, при которой поперечное сечение, параллельное оси, образует прямую линию, и может иметь криволинейную форму. Согласно изобретению элемент в виде кожуха предпочтительно имеет форму, при которой угол наклона, представляющий собой угол наклона между параллельным направлением и направлением потока топливного газа, иными словами, угол близок к 0 при приближении к стороне торцевого конца в направлении потока топливного газа. Таким образом, можно подавить отделение топливного газа, протекающего через внутренний проточный канал, который находится внутри элемента в виде кожуха, и можно эффективно уменьшить скорость потока топливного газа.
Кроме того, как показано на фиг. 6, внутри нижнего по потоку конца элемента 55a в виде кожуха может быть обеспечена направляющая поверхность 88, которая наклонена в направлении центральной оси топливной форсунки 51 при приближении к нижней по потоку стороне в направлении потока топливного газа. Направляющий элемент 88 предпочтительно обеспечен по всей окружности элемента 55 в виде кожуха, но может быть обеспечен и частично. Как показано на том же чертеже, направляющий элемент 88 может быть выполнен в виде наклонной поверхности прямолинейной формы или в виде криволинейной поверхности. За счет наличия направляющей поверхности 88 топливный газ, протекающий вдоль поверхности внутренней стенки элемента 55 в виде кожуха, направляется в сторону центральной оси топливной форсунки 51, и, таким образом, угольная пыль может быть направлена в зону рециркуляции, образованную с нижней по потоку стороны стабилизатора 54 пламени, и при этом можно дополнительно усилить внутреннее зажигание.
Однако с внешней стороны нижнего по потоку конца элемента 55a в виде кожуха внешняя форма элемента 55 в виде кожуха принята проходящей по прямой линии к нижней по потоку стороне, не обеспечивая направляющую поверхность, выступающую наружу. Это связано с тем, что при наличии поверхности, направленной к внешней стороне на нижнем по потоку конце элемента 55 в виде кожуха, может произойти внешнее зажигание вследствие смешивания с воздухом горелки для сжигания.
Следует отметить, что направляющая поверхность 88 может также применяться в конфигурации вышеописанного примера 1.
Пример 3
На фиг. 7 представлена горелка для сжигания в соответствии с примером 3 изобретения, вид в разрезе. Следует отметить, что одинаковые ссылочные обозначения присвоены элементам, имеющим такие же функции, как в описанных выше примерах, поэтому их детальное описание опущено. В горелке 21b для сжигания по примеру 3, изображенному на фиг. 6, со стороны центра обеспечены топливная форсунка 51, воздушная форсунка 52 горелки для сжигания и форсунка 53 вторичного воздуха, а также обеспечены стабилизатор 54 пламени, элемент 55а в виде кожуха и направляющие элементы 102, 104.
Направляющие элементы 102, 104 направляют топливный газ, протекающий внутри топливной форсунки 51, в сторону центральной оси, чтобы направлять топливный газ отдельно от воздуха горелки для сжигания, впрыскиваемого воздушной форсункой 52 горелки для сжигания, как показано стрелкой 208. Направляющие элементы 102, 104 обеспечены на линейном участке 82 трубы топливной форсунки 51. Иными словами, направляющие элементы 102, 104 находятся в таком положении, что они не обращены к стабилизатору 54 пламени и элементу 55 в виде кожуха, расположенным внутри топливной форсунки 51, а расположены с верхней по потоку стороны в направлении потока топливного газа относительно стабилизатора 54 пламени и элемента 55 в виде кожуха. Кроме того, направляющие элементы 102, 104 расположены в окружном направлении на поверхности внутренней стенки топливной форсунки 51. Направляющий элемент 102 обеспечен на поверхности верхней стенки топливной форсунки 51, а направляющий элемент 104 - на поверхности нижней стенки топливной форсунки 51. Следует отметить, что направляющий элемент может также быть обеспечен на поверхности боковой стенки топливной форсунки 51. Направляющие элементы 102, 104 имеют такую форму, что они выступают от поверхности внутренней стенки топливной форсунки 51 в сторону стабилизатора 54 пламени, при этом образуется направляющая поверхность (наклонная или криволинейная поверхность), которая направляет топливный газ внутрь топливной форсунки 51 в сторону центральной оси.
В горелке 21b для сжигания на линейном участке 82 трубы топливной форсунки 51 обеспечены направляющие элементы 102, 104, и, следовательно, топливный газ, протекающий внутри топливной форсунки 51, направляется к внутреннему проточному каналу внутри элемента 55 в виде кожуха, который расположен со стороны центральной оси, иными словами, стороны стабилизатора 54 пламени, направляющими элементами 102, 104. Таким образом, твердое топливо, входящее в состав топливного газа, перемещается в сторону центральной оси, и концентрация угольной пыли в поперечном сечении топливной форсунки 51 со стороны центральной оси возрастает в большей степени, чем со стороны воздушной форсунки 52 горелки для сжигания. Следует отметить, что первичный воздух, представляющий собой воздух для транспортировки, имеет более высокую текучесть, чем угольная пыль, и, следовательно, его распределение в топливной форсунке 51 становится равномерным на меньшем расстоянии по сравнению с угольной пылью. В горелке 21b для сжигания обеспечены направляющие элементы 102, 104, и угольная пыль перемещается в сторону центральной оси в области выше по потоку, чем элемент 55 в виде кожуха, и, следовательно, можно увеличить концентрацию угольной пыли в топливном газе, вводимом во внутренний проточный канал элемента 55 в виде кожуха. Таким образом, можно увеличить концентрацию топлива вблизи стабилизатора 54 топлива, увеличить скорость горения и улучшить характеристики внутренней стабилизации пламени. Кроме того, можно уменьшить количество топлива, проходящего через внешний проточный канал с внешней стороны элемента 55 в виде кожуха, следовательно, можно дополнительно подавить зажигание на границе между воздухом горелки для сжигания и топливным газом, протекающим внутри внешнего поточного канала.
Следует отметить, что направляющая поверхность 88, изображенная на ФИГ. 6, может быть обеспечена с внутренней стороны нижнего по потоку конца элемента 55 в виде кожуха настоящего примера.
Пример 4
На фиг. 8 представлена горелка для сжигания в соответствии с примером 4 изобретения, вид в разрезе. Следует отметить, что одинаковые ссылочные обозначения присвоены элементам, имеющим такие же функции, как в описанных выше примерах, поэтому их детальное описание опущено. В горелке 21c для сжигания по примеру 4, изображенному на фиг. 8, со стороны центра обеспечены топливная форсунка 51, воздушная форсунка 52 горелки для сжигания и форсунка 53 вторичного воздуха, а также обеспечены стабилизатор 54 пламени, элемент 55a в виде кожуха и направляющие элементы 102, 104.
В горелке 21c для сжигания поверхность 112 внутренней стороны и поверхность 114 внешней стороны участка, соответствующего детали 80 для регулирования угла горелки, который представляет собой участок со стороны торцевого конца форсунки 53 вторичного воздуха, наклонены в направлении, отдаленном от центральной оси топливной форсунки 51. Иными словами, поверхность 112 внутренней стороны и поверхность 114 внешней стороны форсунки 53 вторичного воздуха наклонены в том же направлении, что элемент 55 в виде кожуха. Форсунка 53 вторичного воздуха имеет поверхность 112 внутренней стороны и поверхность 114 внешней стороны, наклоненные в направлении, отдаленном от центральной оси топливной форсунки 51, и, следовательно, форсунка распыляет вторичный воздух 98a в направлении, отдаленном от центральной оси топливной форсунки 51. Таким образом, вторичный воздух 98a распыляется под наклоном в направлении, отдаленном от центральной оси топливной форсунки 51, и, следовательно, воздух 96 форсунки для сжигания может легко распространяться в направлении, отдаленном от центральной оси. Таким образом, можно уменьшить концентрацию воздуха 96 форсунки для сжигания со стороны границы с газом 94 сгорания, что, таким образом, будет способствовать снижению концентрации окислов азота в высокотемпературной области с высоким содержанием кислорода во внешней окружности пламени.
В горелке 21c для сжигания направления наклона поверхности 112 внутренней стороны и поверхности 114 внешней стороны форсунки 53 вторичного воздуха регулируются с целью регулирования направления наклона форсунки, но место расположения форсунки 53 вторичного воздуха может также быть отделено от места расположения воздушной форсунки 53 горелки для сжигания.
Пример 5
На фиг. 9 представлена горелка для сжигания в соответствии с примером 5 изобретения, вид в разрезе. На фиг. 10 представлена горелка для сжигания по примеру 5, вид спереди. Следует отметить, что одинаковые ссылочные обозначения присвоены элементам, имеющим такие же функции, как в описанных выше примерах, поэтому их детальное описание опущено. В горелке 21d для сжигания по примеру 5, изображенному на фиг. 9, со стороны центра обеспечены топливная форсунка 51, воздушная форсунка 52 горелки для сжигания и форсунка 53 вторичного воздуха, а также обеспечен стабилизатор 54d пламени.
Стабилизатор 54d пламени находится внутри топливной форсунки 51, и предусмотрен со стороны центральной оси и с нижней по потоку стороны в направлении впрыскивания топливного газа, и, таким образом, предназначен для зажигания и стабилизации пламени топливного газа. Стабилизатор 54d пламени образует так называемую двухкрестовую разделенную структуру, выполненную таким образом, что первые элементы 161, 162 стабилизации пламени вдоль горизонтального направления и вторые элементы 63, 64 стабилизации пламени вдоль вертикального направления (верхнее и нижнее направление) образуют форму креста. Кроме того, первые элементы 161, 162 стабилизации пламени имеют плоские участки 161a, 162a в форме пластин постоянной толщины и расширенные участки 161b, 162b, выполненные как одно целое с передней концевой частью (нижней по потоку концевой частью в направлении потока топливного газа) плоских участков 161a, 162a. Расширенные участки 161b, 162b имеют поперечное сечение в форме равнобедренного треугольника, ширину, которая увеличивается по мере приближения к нижней по потоку стороне в направлении потока топливного газа, и передний конец, который образует плоскую поверхность, перпендикулярную направлению потока топливного газа. Кроме того, плоские участки 161a, 162a наклонены в направлении потока топливного газа. Более конкретно, плоские участки 161a, 162a наклонены в направлении, проходящем вблизи поверхности стенки воздушной форсунки 52 горелки для сжигания, иными словами, во взаимно отделенных направлениях, при приближении к нижней по потоку стороне в направлении потока топливного газа. Таким образом, первые элементы 161, 162 стабилизации пламени образуют разделительный элемент, который разделяет внутренний проточный канал и внешний проточный канал. Иными словами, проточный канал, расположенный между первыми элементами 161, 162 стабилизации пламени, представляет собой внутренний проточный канал, а проточный канал между первыми элементами 161, 162 стабилизации пламени и воздушной форсункой 52 горелки для сжигания представляет собой внешний проточный канал.
Вторые элементы 63, 64 стабилизации пламени имеют такую же форму, как стабилизатор 54 пламени в примере 1, и при этом плоские участки проходят параллельно направлению потока топливного газа.
Более конкретно, внутренний проточный канал образован плоскими участками 161a, 162a и участком между плоскими участками 161a, 162a поверхности боковой стенки воздушной форсунки 52 горелки для сжигания. Иными словами, из участка стабилизатора 54 пламени и участка воздушной форсунки 52 горелки для сжигания образован внутренний проточный канал трубчатой формы. Для внутреннего проточного канала плоские участки 161a, 162a наклонены в направлении приближения к поверхности стенки воздушной форсунки 52 горелки для сжигания при приближении к нижней по потоку стороне в направлении потока топливного газа, и, следовательно, площадь поперечного сечения внутреннего проточного канала возрастает при приближении к нижней по потоку стороне в направлении потока топливного газа.
Таким образом, площадь поперечного сечения внутреннего проточного канала, разделенная плоскими участками 161a, 162a, проходит в направлении потока топливного газа, и, следовательно, достигается тот же эффект, что в вышеупомянутом примере 1 и т.п.
Кроме того, стабилизатор 54d пламени не требуется на участке со стороны поверхности боковой стенки воздушной форсунки 52 горелки для сжигания позади плоских участков 161a, 162a расширенных участков 161b, 162b. Иными словами, стабилизатор 54d пламени может быть не обеспечен с расширенным участком, обеспечивающим характеристики стабилизации пламени на участке, который находится дальше от центра, чем элемент 55d в виде кожуха. Таким образом, можно дополнительно улучшить возможность внешнего зажигания.
Стабилизатор пламени горелки для сжигания согласно изобретению не ограничен вышеописанной формой. На фиг. 11 представлена горелка для сжигания по модифицированному примеру, вид спереди. В горелке 21e для сжигания, изображенной на фиг. 11, топливная форсунка 51, воздушная форсунка 52 горелки для сжигания и форсунка 53 вторичного воздуха обеспечены со стороны центра, а также обеспечены стабилизатор 54e пламени и элемент 55 в виде кожуха.
Стабилизатор 54e пламени находится внутри топливной форсунки 51, и предусмотрен со стороны центральной оси и с нижней по потоку стороны в направлении впрыскивания топливного газа, и, таким образом, предназначен для зажигания и стабилизации пламени топливного газа. Стабилизатор 54e пламени образует конструкцию, в которой обеспечены первые элементы 61e, 62e стабилизации пламени вдоль горизонтального направления и вторые элементы 63e, 64e стабилизации пламени вдоль вертикального направления (верхнее и нижнее направление), причем первые элементы 61e, 62e стабилизации пламени и вторые элементы 63e, 64e стабилизации пламени образуют форму квадрата. Иными словами, первые элементы 61e, 62e стабилизации пламени не обеспечены между вторым элементом 63e стабилизации пламени и поверхностью боковой стенки воздушной форсунки 52 горелки для сжигания и между вторым элементом 64e стабилизации пламени и поверхностью боковой стенки воздушной форсунки 52 горелки для сжигания. Кроме того, вторые элементы 63e, 64e стабилизации пламени не обеспечены между первым элементом 61e стабилизации пламени и поверхностью верхней стенки воздушной форсунки 52 горелки для сжигания и между первым элементом 62e стабилизации пламени и поверхностью нижней стенки воздушной форсунки 52 горелки для сжигания. Элементы 61e, 62e, 63e, 64e стабилизации пламени такие же, как элементы 61, 62, 63, 64 стабилизации пламени вышеописанного примера 1, за исключением того, что их обеспеченные положения отличаются друг от друга. Элемент 55 в виде кожуха окружает квадрат, образованный элементами 61e, 62e, 63e, 64e стабилизации пламени.
Горелка 21e для сжигания имеет квадратное поперечное сечение, образованное элементами 61e, 62e, 63e, 64e стабилизации пламени стабилизатора 54e пламени и не обеспечена в положении контакта с воздушной форсункой 52 горелки для сжигания, и, следовательно, возможно образование конструкции, в которой стабилизатор 54e пламени расположен в элементе 55 в виде кожуха. Таким образом, можно уменьшить скорость потока всего топливного газа, проходящего через периферию стабилизатора 54e пламени.
Кроме того, стабилизатор пламени по настоящему примеру снабжен расширенным участком с поперечным сечением треугольной формы, но не ограничивается этой формой, при этом форма может быть квадратной, либо расширенный участок может отсутствовать. Кроме того, в вышеупомянутом примере форма поперечного сечения горелки 21 для сжигания представляет собой квадрат, однако форма может быть круглой или представлять собой другой многоугольник.
Пример 6
На фиг. 12 и фиг. 13 изображена форсунка для сжигания горелки для сжигания в соответствии с примером 6. Горелка для сжигания по настоящему примеру аналогична вышеописанным примерам в том отношении, что в ней образуется внутренний проточный канал, площадь поперечного сечения которого увеличивается в направлении потока топливного газа за счет разделительного элемента. Однако эта горелка отличается в том отношении, что в ней обеспечено множество стабилизаторов пламени в различных положениях в направлении потока топливного газа. Следует отметить, что описание элементов, аналогичных элементам из вышеописанных примеров, опущено.
Кроме того, на фиг. 12 и фиг. 13 воздушная форсунка горелки для сжигания и форсунка вторичного воздуха опущены, а изображена только топливная форсунка 51.
В горелке для сжигания по настоящему примеру предложен один центральный элемент 71 стабилизации пламени, проходящий в вертикальном направлении на центральном участке топливной форсунки 51; два боковых элемента 72 стабилизации пламени, проходящих в вертикальном направлении, обеспеченных на обеих сторонах с образованием структуры типа «сандвич» с центральным элементом 71 стабилизации пламени; и два разделительных элемента 73, проходящих в вертикальном направлении, обеспеченных на обеих сторонах с образованием структуры типа «сандвич» с боковыми элементами 72 стабилизации пламени. Таким образом, элементы 71, 72 стабилизации пламени по настоящему примеру проходят в вертикальном направлении с образованием так называемого «вертикального разделителя» без пересекающихся элементов стабилизации пламени, как в вышеописанных примерах.
В элементе 71 стабилизации пламени обеспечен участок 71a пластинчатой формы, расположенный с верхней по потоку стороны потока топливного газа, и расширенный участок 71b, присоединенный к нижнему по потоку концу участка 71a пластинчатой формы. Верхний и нижний концы центрального элемента 71 стабилизации пламени присоединены к участку внутренней стенки топливной форсунки 51, иными словами, участку внутренней стенки воздушной форсунки горелки для сжигания, как показано на фиг. 13. Центральный элемент 71 стабилизации пламени расположен вдоль направления потока топливного газа, как показано на фиг. 12. Следует отметить, что положение верхнего по потоку конца участка 71a пластинчатой формы показано на фиг. 13 штриховой линией.
В двух боковых элементах 72 стабилизации пламени обеспечен участок 72a пластинчатой формы, расположенный с верхней по потоку стороны потока топливного газа, и расширенный участок 72b, присоединенный к нижнему по потоку концу участка 72a пластинчатой формы. Верхний и нижний концы боковых элементов 72 стабилизации пламени присоединены к участку внутренней стенки топливной форсунки 51, иными словами, участку внутренней стенки воздушной форсунки горелки для сжигания, как показано на фиг. 13. Боковой элемент 72 стабилизации пламени обеспечен таким, чтобы расстояние между боковыми элементами 72 стабилизации пламени увеличивалось по мере продвижения в направлении потока топливного газа, как показано на фиг. 12. Следует отметить, что положение верхнего по потоку конца участка 72a пластинчатой формы показано на фиг. 13 штриховой линией.
В двух разделительных элементах 73 обеспечен участок 73a пластинчатой формы, расположенный с верхней по потоку стороны потока топливного газа, при этом с нижней по потоку стороны участка 73a пластинчатой формы обеспечена направляющая поверхность 73b. Направляющая поверхность 73b наклонена так, чтобы направлять топливный газ к центру топливной форсунки 51 аналогично направляющей поверхности 88, показанной на фиг. 6. Следует отметить, что с внешней стороны нижнего по потоку конца разделительных элементов 73 внешняя форма участка 73a пластинчатой формы принята проходящей по прямой линии к нижней по потоку стороне, не обеспечивая направляющую поверхность, выступающую наружу.
Верхний и нижний концы разделительных элементов 73 присоединены к участку внутренней стенки топливной форсунки 51, иными словами, участку внутренней стенки воздушной форсунки горелки для сжигания, как показано на фиг. 13. Разделительные элементы 73 обеспечены такими, чтобы расстояние между разделительными элементами 73 увеличивалось при перемещении в направлении потока топливного газа, как показано на фиг. 12. Следует отметить, что положение верхнего по потоку конца участка 73a пластинчатой формы показано на фиг. 13 штриховой линией.
Проточный канал, окруженный разделительными элементами 73, представляет собой внутренний проточный канал, а проточный канал, окруженный разделительным элементом 73 и участком внутренней стенки топливной форсунки 51, иными словами, участком внутренней стенки, образующим воздушную форсунку горелки для сжигания, представляет собой внешний проточный канал. Следовательно, внутренний проточный канал образован таким, чтобы площадь поперечного сечения проточного канала увеличивалась в соответствии с потоком топливного газа и, следовательно, уменьшалась скорость потока топливного газа. Внешний проточный канал образован таким, чтобы площадь поперечного сечения проточного канала уменьшалась в соответствии с потоком топливного газа и, следовательно, возрастала скорость потока топливного газа. Функциональный эффект, вызванный уменьшением скорости топливного газа во внутреннем проточном канале, и функциональный эффект, вызванный возрастанием скорости топливного газа во внешнем проточном канале, являются такими же, как в вышеописанных примерах, поэтому их описание опущено.
Как показано на фиг. 12, нижний по потоку конец центрального элемента 71 стабилизации пламени (нижний по потоку конец расширенного участка 71b) и нижний по потоку конец разделительных элементов 73 (нижний по потоку конец направляющей поверхности 73b) выровнены в месте расположения (положении отверстия) нижнего по потоку конца топливной форсунки 51. С другой стороны, нижний по потоку конец боковых элементов 72 стабилизации пламени (нижний по потоку конец расширенного участка 72b) расположен выше по потоку, чем нижний по потоку конец центрального элемента 71 стабилизации пламени и нижний по потоку конец разделительных элементов 73. Иными словами, центральный элемент 71 стабилизации пламени представляет собой нижний по потоку элемент стабилизации пламени, а боковые элементы 72 стабилизации пламени представляют собой верхние по потоку элементы стабилизации пламени.
Таким образом, нижние по потоку концы элементов 71, 72 стабилизации пламени распределены в направлении потока топливного газа и расположены ступенчато, и, следовательно, площадь поперечного сечения проточного канала, суженную за счет введения расширенных участков 71b, 72b, расположенных на нижнем по потоку конце элементов 71, 72 стабилизации пламени, можно уменьшить в максимально возможной степени. Таким образом, можно подавить ускорение топливного газа, протекающего во внутреннем проточном канале, а скорость потока топливного газа, протекающего через внутренний проточный канал, можно приблизить к скорости горения для дополнительного усиления внутреннего зажигания.
Следует отметить, что в настоящем примере нижний по потоку конец центрального элемента 71 стабилизации пламени и нижний по потоку конец разделительных элементов 73 выровнены в месте расположения нижнего по потоку конца топливной форсунки 51, но не ограничены этим вариантом, и они могут быть предпочтительно выровнены выше по потоку, чем нижний по потоку конец топливной форсунки 51.
Кроме того, когда элементы 71, 72 стабилизации пламени и разделительный элемент 73 образуют вертикальный разделитель, проходящий в вертикальном направлении, как в настоящем примере, влияние на поток менее вероятно, что является предпочтительным вариантом, даже если обеспечена деталь для регулирования угла горелки (например, см. ссылочное обозначение 80 на фиг. 2), регулирующая угол в вертикальном направлении.
Следует отметить, что в настоящем примере был описан вертикальный разделитель, но может быть предложен и горизонтальный разделитель, в котором элемент стабилизации пламени и разделительный элемент проходят в горизонтальном направлении с нижним по потоку концом элемента стабилизации пламени, расположенным в направлении потока топливного газа, как описано выше.
Кроме того, в настоящем примере была описана горелка для сжигания, обеспечивающая топливную форсунку, имеющую прямоугольное горизонтальное поперечное сечение, но, как показано на фиг. 14 и фиг. 15, может быть предложена и кольцевая горелка для сжигания, предусматривающая топливную форсунку, имеющую круглое поперечное сечение с нижним по потоку концом элемента стабилизации пламени, расположенным в направлении потока топливного газа, как описано выше.
В кольцевой горелке для сжигания по настоящему модифицированному примеру предложены центральный кольцевой элемент 75 стабилизации пламени конической формы, в котором площадь поперечного сечения проточного канала увеличивается в направлении потока топливного газа; боковой кольцевой элемент 76 стабилизации пламени, в котором площадь поперечного сечения проточного канала увеличивается в направлении потока топливного газа, расположенный с внешней окружной стороны центрального кольцевого элемента 75 стабилизации пламени; и кольцевой разделительный элемент 77, в котором площадь поперечного сечения проточного канала увеличивается в направлении потока топливного газа, расположенный с внешней окружной стороны бокового кольцевого элемента 76 стабилизации пламени. Кроме того, нижний по потоку конец центрального кольцевого элемента 75 стабилизации пламени расположен ниже по потоку, чем нижний по потоку конец бокового кольцевого элемента 76 стабилизации пламени.
В центральном кольцевом элементе 75 стабилизации пламени обеспечен участок 75a постоянной толщины, расположенный с верхней по потоку стороны потока топливного газа, и расширенный участок 75b, присоединенный к нижнему по потоку концу участка 75a постоянной толщины.
В боковом кольцевом элементе 76 стабилизации пламени обеспечен участок 76a постоянной толщины, расположенный с верхней по потоку стороны потока топливного газа, и расширенный участок 76b, присоединенный к нижнему по потоку концу участка 76a постоянной толщины.
В кольцевом разделительном элементе 77 обеспечен участок 77a постоянной толщины, расположенный с верхней по потоку стороны потока топливного газа, и направляющая поверхность 77b, присоединенная к нижнему по потоку концу участка 77a постоянной толщины. Следует отметить, что на внешней периферии на нижнем по потоку конце кольцевого разделительного элемента 77 форма внешней периферии участка 77a постоянной толщины принята такой, чтобы проходить к нижней по потоку стороне по поверхности, выступающей к внешней окружной стороне.
У этой кольцевой горелки для сжигания нижние по потоку концы элементов 75, 76 стабилизации пламени распределены в направлении потока топливного газа и расположены ступенчато, и, следовательно, площадь поперечного сечения проточного канала, суженную за счет введения расширенного участка, расположенного на нижнем по потоку конце элементов 75, 76 стабилизации пламени, можно уменьшить в максимально возможной степени.
Пример 7
На фиг. 16-18 представлена топливная форсунка в соответствии с примером 7. Горелка для сжигания по настоящему примеру аналогична вышеописанным примерам в том отношении, что в ней образуется внутренний проточный канал, площадь поперечного сечения которого увеличивается в направлении потока топливного газа за счет разделительного элемента. Следовательно, описание элементов, аналогичных элементам из вышеописанных примеров, опущено.
Кроме того, на фиг. 16-18 воздушная форсунка горелки для сжигания и форсунка вторичного воздуха опущены, а изображена только топливная форсунка 51.
В горелке для сжигания по настоящему примеру предложено множество (пять в настоящем примере) элементов 81 стабилизации пламени, расположенных с заданными интервалами в горизонтальном направлении и проходящих в вертикальном направлении топливной форсунки 51; и два разделительных элемента 73, проходящих в горизонтальном направлении и расположенных на обоих концах сверху и снизу с образованием структуры типа «сандвич» с элементами 81 стабилизации пламени. Таким образом, элементы 81 стабилизации пламени по настоящему примеру проходят в вертикальном направлении с образованием так называемого «вертикального разделителя» без пересекающихся элементов стабилизации пламени, как в вышеописанном примере 6. Однако, в отличие от примера 6, элементы 81 стабилизации пламени обеспечены взаимно параллельными, но, как показано на фиг. 18, расстояние между разделительными элементами 73 постепенно увеличивается к нижней по потоку стороне потока топливного газа. Иными словами, площадь поперечного сечения внутреннего проточного канала, отделенная разделительным элементом 73, увеличивается в направлении потока топливного газа. Таким образом, в соответствии с настоящим примером скорость потока топливного газа во внутреннем проточном канале можно уменьшить с помощью разделительного элемента 73, и, следовательно, возможно получение более стабилизированного пламени.
Кроме того, в вышеописанных примерах устройство 12 для сжигания имеет конфигурацию, в которой горелки 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания, конфигурация скомпонована из четырех горелок, расположены в вертикальном направлении на поверхности стенки топки 11 в виде 5-ступенчатой схемы, но устройство не ограничено этой конфигурацией. Иными словами, горелка для сжигания может быть расположена на углу, а не на поверхности стенки. Кроме того, устройство для сжигания не ограничивается системой сжигания с завихрением и может представлять собой систему фронтального сжигания, в которой горелка для сжигания обеспечена на одной поверхности стенки, или систему двустороннего сжигания, в которой горелки для сжигания расположены напротив друг друга на поверхностях двух стенок.
Список ссылочных обозначений
10 Котел для сжигания угольной пыли
11 Топка
21, 22, 23, 24, 25 Горелка для сжигания
51 Топливная форсунка
52 Воздушная форсунка горелки для сжигания
53 Форсунка вторичного воздуха
54 Стабилизатор пламени
55 Элемент в виде кожуха
61, 62, 63, 64 Элемент стабилизации пламени
65, 66, 67, 68 Пластинчатый элемент
69, 70 Отверстие
71 Центральный элемент стабилизации пламени
72 Боковой элемент стабилизации пламени
73 Разделительный элемент
80 Деталь для регулирования угла горелки
82 Линейный участок трубы
102, 104 Направляющий элемент
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ГОРЕЛКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ И КОТЕЛ | 2016 |
|
RU2664749C1 |
| ГОРЕЛКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ И КОТЕЛ, СНАБЖЕННЫЙ ДАННОЙ ГОРЕЛКОЙ | 2016 |
|
RU2682234C1 |
| РАДИАЦИОННАЯ СТЕНОВАЯ ГОРЕЛКА | 2018 |
|
RU2768639C2 |
| ГОРЕЛКА И УСТРОЙСТВО ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ГОРЕЛКОЙ | 1997 |
|
RU2153129C2 |
| Низкоэмиссионная газовая горелка с внешней подачей топлива | 2024 |
|
RU2825927C1 |
| ЗАВИХРИТЕЛЬ, СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОБРАТНОГО УДАРА ПЛАМЕНИ В ГОРЕЛКЕ, ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ, С ОДНИМ ЗАВИХРИТЕЛЕМ И ГОРЕЛКА | 2010 |
|
RU2535901C2 |
| ГОРЕЛКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ ГАЗА | 2012 |
|
RU2511783C1 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ПЫЛЕВИДНОГО ТОПЛИВА | 1993 |
|
RU2104443C1 |
| СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГОРЕЛКИ, ГОРЕЛКА, В ЧАСТНОСТИ ДЛЯ ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ И ГАЗОВАЯ ТУРБИНА | 2010 |
|
RU2523519C2 |
| ГОРЕЛКА | 1996 |
|
RU2117867C1 |
Изобретение относится к области энергетики. Горелка для сжигания содержит топливную форсунку, способную впрыскивать топливный газ, в котором смешаны топливо и воздух; по меньшей мере один стабилизатор пламени, обеспеченный со стороны торцевого конца топливной форсунки вблизи центральной оси; и разделительный элемент, разделяющий внутренний проточный канал, в котором обеспечен стабилизатор пламени, и внешний проточный канал с внешней стороны внутреннего проточного канала внутри топливной форсунки; причем площадь поперечного сечения внутреннего проточного канала, отделенная разделительным элементом, увеличивается в направлении потока топливного газа. Разделительный элемент представляет собой элемент в виде кожуха. Разделительный элемент имеет два тела пластинчатой формы, которые проходят взаимно, обеспечивая расстояние с расположенным между ними стабилизатором пламени, при этом тела пластинчатой формы присоединены к поверхности стенки, очерчивая внешнюю периферию топливной форсунки. Изобретение позволяет достичь стабильного зажигания и снизить количество образующихся окислов азота. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 18 ил.
1. Горелка для сжигания, содержащая:
топливную форсунку, способную впрыскивать топливный газ, в котором смешаны топливо и воздух;
по меньшей мере один стабилизатор пламени, обеспеченный со стороны торцевого конца топливной форсунки вблизи центральной оси; и
разделительный элемент, разделяющий внутренний проточный канал, в котором обеспечен стабилизатор пламени, и внешний проточный канал с внешней стороны внутреннего проточного канала внутри топливной форсунки; причем
площадь поперечного сечения внутреннего проточного канала, отделенная разделительным элементом, увеличивается в направлении потока топливного газа.
2. Горелка для сжигания по п. 1, в которой разделительный элемент представляет собой элемент в виде кожуха.
3. Горелка для сжигания по п. 1, в которой разделительный элемент имеет два тела пластинчатой формы, которые проходят взаимно, обеспечивая расстояние с расположенным между ними стабилизатором пламени, при этом тела пластинчатой формы присоединены к поверхности стенки, очерчивая внешнюю периферию топливной форсунки.
4. Горелка для сжигания по любому из пп. 1-3, содержащая воздушную форсунку горелки для сжигания, подающую воздух из пространства снаружи топливной форсунки, причем площадь поперечного сечения внешнего проточного канала, отделенная разделительным элементом, уменьшается в направлении потока топливного газа.
5. Горелка для сжигания по любому из пп. 1-4, в которой разделительный элемент имеет угол наклона, представляющий собой угол с направлением, параллельным направлению потока топливного газа, который уменьшается относительно верхнего по потоку концевого участка в направлении потока топливного газа при приближении к стороне торцевого конца.
6. Горелка для сжигания по любому из пп. 1-5, в которой на поверхности внутренней стенки разделительного элемента обеспечена направляющая поверхность, отклоняющаяся в сторону центральной оси топливной форсунки по мере перемещения в направлении потока топливного газа.
7. Горелка для сжигания по любому из пп. 1-6, содержащая воздушную форсунку горелки для сжигания, подающую воздух из пространства снаружи топливной форсунки, причем воздушная форсунка горелки для сжигания имеет участок поверхности, окруженный внешней поверхностью, который уменьшается относительно верхнего по потоку концевого участка в направлении потока топливного газа при приближении к стороне торцевого конца.
8. Горелка для сжигания по любому из пп. 1-7, дополнительно содержащая направляющий элемент, обеспеченный выше по потоку, чем разделительный элемент, который направляет топливный газ, протекающий внутри топливной форсунки, в сторону центральной оси.
9. Горелка для сжигания по любому из пп. 1-8, содержащая:
воздушную форсунку горелки для сжигания, подающую воздух из пространства снаружи топливной форсунки, дополнительно содержащую форсунку вторичного воздуха, которая может впрыскивать воздух из пространства снаружи воздушной форсунки горелки для сжигания; причем
форсунка вторичного воздуха имеет поверхность со стороны центральной оси с наклоном, отдаляющуюся от центральной оси по мере перемещения к стороне торцевого конца; и воздух, протекающий внутри форсунки вторичного воздуха, выпускается в направлении, ориентированном наружу относительно оси, отдельно от воздуха, впрыскиваемого форсункой вторичного воздуха.
10. Горелка для сжигания по любому из пп. 1-9, в которой стабилизатор пламени образует конструкцию, в которой два параллельных первых элемента стабилизации пламени, которые проходят в горизонтальном направлении и имеют заданный зазор в вертикальном направлении, и два параллельных вторых элемента стабилизации пламени, которые проходят в вертикальном направлении и имеют заданный зазор в горизонтальном направлении, обеспечены так, чтобы пересекаться.
11. Горелка для сжигания по любому из пп. 1-10, в которой стабилизатор пламени содержит:
верхний по потоку элемент стабилизации пламени, обеспеченный с верхней по потоку стороны потока топливного газа; и
нижний по потоку элемент стабилизации пламени, обеспеченный с нижней по потоку стороны потока топливного газа относительно верхнего по потоку элемента стабилизации пламени.
12. Горелка для сжигания по любому из пп. 1-11, в которой стабилизатор пламени имеет расширенный участок с нижней по потоку стороны в направлении потока топливного газа.
13. Котел, содержащий:
топку;
горелку для сжигания по любому из пп. 1-12, установленную в топке; и
теплообменник, осуществляющий теплообмен с газом сгорания из горелки для сжигания на нижней по потоку стороне топки.
| Изложница с суживающимся книзу сечением и с вертикально перемещающимся днищем | 1924 |
|
SU2012A1 |
| Приспособление для суммирования отрезков прямых линий | 1923 |
|
SU2010A1 |
| Терморезистивный преобразователь скорости жидких и газовых потоков в электрическое напряжение | 1976 |
|
SU650013A1 |
| НАКОНЕЧНИК СОПЛА ДЛЯ ПЕЧИ, РАБОТАЮЩЕЙ НА ПЫЛЕВИДНОМ ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ (ВАРИАНТЫ) | 2009 |
|
RU2503885C2 |
| ПЫЛЕУГОЛЬНАЯ ГОРЕЛКА С НИЗКИМ ВЫХОДОМ ОКСИДОВ АЗОТА | 1992 |
|
RU2038535C1 |
